《机械设计基础—机构运动设计 教学课件 ppt 作者 李贵三 2_第二章 平面机构的结构分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础—机构运动设计 教学课件 ppt 作者 李贵三 2_第二章 平面机构的结构分析（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、37825-1a,主编,第一章 绪 论 第二章 平面机构的结构分析 第三章 运动副中的摩擦 第四章 平面连杆机构的运动分析与设计,第二章 平面机构的结构分析,第一节 机构结构分析的内容及目的 第二节 平面机构的组成 第三节 平面机构运动简图 第四节 平面机构的自由度 第五节 平面机构运动的可能性与确定性 第六节 计算平面机构自由度应注意的事项 第七节 平面机构中的高副低代,第一节 机构结构分析的内容及目的,1)机构具有确定运动的条件。 2)机构组成原理及结构分类。 3)机构运动简图的绘制。,1)机构具有确定运动的条件。,研究机构结构对运动的影响；机构在什么条件下具有确定的运动。,2)机构组成原
2、理及结构分类。,搞清楚按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求；机构组成的途径和可能形式。并按结构的类型将机构分类。,3)机构运动简图的绘制。,研究如何用简单的图形将机构的结构情况和运动传递的情况表示出来，并为机构的运动分析和动力分析作准备。,第二节 平面机构的组成,一、零件和构件 二、运动副 三、机构,一、零件和构件,所有的机械都是由零件组装而成的。若干个零件刚性地固结在一起，作为一个整体在机构中运动，则成为机构的运动单元，这样的运动单元称为构件。构件可以是单一的零件，也可以是多个零件的刚性连接体。重要的是组成同一构件的各零件之间不能有相对运动。,二、运动副,1.低副 2.高副,1.低副,
3、(1) 转动副 (2)移动副,转动副,两个构件之间只能作相对转动的运动副称为转动副，又称为铰链。如图2-1a所示的轴1和轴承2组成的转动副，其中一个构件是固定的，称为固定铰链。,(2)移动副,图2-1 低副,图2-2 高副和空间运动副,2.高副,2.高副,2.高副,三、机构,图2-3 运动链,三、机构,图2-4 曲柄摇杆机构,第三节 平面机构运动简图,第三节 平面机构运动简图,表2-3 部分常用构件和机构的运动简图符号,第三节 平面机构运动简图,机构运动简图的绘制步骤如下： 1)分析机构的组成及其运动情况。 2)分析各个构件由运动副连接后的相对运动形式，确定运动副的类型和构件的运动尺寸。 3)
4、选择合适的投影面。 4)选择适当的比例尺，确定各运动副之间的相对位置，用规定的线条和各种运动副符号，将机构运动简图绘制出来。,例2-1 绘制图1-1活塞式内燃机机构运动简图。 解 绘制机构运动简图的步骤如下: 1)分析机构的组成，分清机架、原动件和从动件 内燃机由连杆机构、齿轮机构和凸轮机构组成。缸体作为机架是固定件，活塞是原动件，其余构件都是从动件。 2)分析机构的运动和运动副 由原动件开始，按照运动传递的顺序，分析各构件间的相对运动性质，确定各运动副的类型。活塞5与连杆4、连杆4与曲轴3、曲轴3与机架、凸轮9与机架之间由运动副连接后均为相对转动，构成转动副；活塞5与机架、进、排气门推杆8与
5、机架之间为相对移动，构成移动副；齿轮1与齿轮2、凸轮9与进、排气门推杆8顶端为点线接触，构成高副。,第三节 平面机构运动简图,3)选择视图平面 应选择所在平面或其平行平面作为视图平面，以便清楚地表达各构件间的运动关系。 4)选定长度比例尺l绘制机构运动简图 定出各运动副的相对位置，选择比例尺，用构件和运动副的规定符号绘制内燃机机构运动简图，如图2-5所示。,（2-1）,第三节 平面机构运动简图,图2-5 内燃机机构运动简图,第三节 平面机构运动简图,第四节 平面机构的自由度,一、自由构件的自由度 二、有约束构件的自由度 三、平面机构的自由度,一、自由构件的自由度,没有通过运动副与其他构件连接的
6、构件称作自由构件(见表2-4)。自由构件作平面运动时的独立运动有3种，即沿x轴、y轴的移动和绕A点的转动, 平面上任何复杂运动都是这三种独立运动的组合。,二、有约束构件的自由度,如前所述，两构件组成运动副后，它们之间的相对运动将受到某些限制，这种限制称为约束，而仍具有的相对运动形式的数目是有约束构件的自由度。至于具有哪些相对运动，则与所组成运动副的性质有关，即与运动副所引入的约束条件有关。,三、平面机构的自由度,设有n个活动构件构成平面机构，其自由度的总和应为：F=3n。现用PL个低副将以上n个构件连接起来，从以上对运动副约束条件的分析得知，凡是平面低副均具有两个约束，故该运动链的自由度应为F
7、=3n-2PL。若机构组成中还含有PH个平面高副，每个高副具有一个约束，则机构的自由度计算式为,（2-2）,第五节 平面机构运动的可能性与确定性,图2-6 桁架与机构,第五节 平面机构运动的可能性与确定性,例2-2 在图2-5所示的内燃机机构运动简图中，活塞5为主动构件，试判定其是否具有确定运动？ 解 在图2-5中，曲轴3与齿轮2固连为同一构件；齿轮1和凸轮7、9也是同一构件。该机构共有6个活动构件，7个低副(4个转动副，3个移动副)、3个高副。由机构自由度计算公式得,例2-3 试计算图2-7所示刨床工作机构的自由度。,图2-7 刨床机 构运动简图,解 该机构的活动构件数n=6，具有5个转动副
8、、3个移动副、1个高副。由此可得机构的自由度数为,第六节 计算平面机构自由度应注意的事项,一、复合铰链 二、局部自由度 三、虚约束,图2-8 复合铰链,一、复合铰链,一、复合铰链,例2-4 图2-9所示为一用于粮食清选的摆筛机的机构运动简图，试计算其机构自由度。 解 在该机构中，共有5个活动构件，7个转动副(C处为复合铰链)，所以 即该机构的自由度为1，当其AB杆为主动件时，机构的各构件间具有完全确定的运动关系。,图2-9 摆筛机的机构运动简图,二、局部自由度,例2-5 计算图2-10滚子从动件盘形凸轮机构的自由度。 解 该机构中，因C处存在局部自由度，将滚子3与从动件2视为同一构件，即先消除
9、局部自由度。机构中共有2个活动构件，2个转动副，1个高副。 即该机构自由度为1，和主动件数目相同，机构具有确定的运动关系。,二、局部自由度,图2-10 局部自由度,三、虚约束,1)被连接件上点的轨迹与机构上连接点的轨迹重合时，这种连接将出现虚约束。 2)两构件组成多个轴线重合的转动副或构成多个导路互相平行的移动副。 3)机构中对传递运动不起独立作用的对称部分形成的约束是虚约束。,1)被连接件上点的轨迹与机构上连接点的轨迹重合时，这种连接将出现虚约束。,图2-11 连接点轨迹重合构成的虚约束,2)两构件组成多个轴线重合的转动副或构成多个导路互相平行的移动副。,图2-12 轴线重合或导路平行形成的
10、虚约束,3)机构中对传递运动不起独立作用的对称部分形成的约束是虚约束。,图2-13 对称部分构成的虚约束,例2-6 如图2-14a所示大筛机构，试计算机构的自由度。 解 先分析机构运动。机构中的滚子处有一个局部自由度；推杆和机架在E和E处组成两个导路平行的移动副，其中之一为虚约束；C处存在复合铰链。现设想将滚子与推杆焊接成一体，去掉移动副E，并注意C处是复合铰链有两个转动副，如图2-14b所示。可见，大筛机构具有活动构件7个，低副9个(7个转动副和2个移动副)，高副1个。,图2-14 大筛机构运动简图,第七节 平面机构中的高副低代,为了保证机构的运动不变，进行高副低代必须满足以下条件： 1)代替机构和原机构的自由度必须完全相同。 2)代替机构和原机构的瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。,图2-15 高副低代,第七节 平面机构中的高副低代,第七节 平面机构中的高副低代,第七节 平面机构中的高副低代,
