《平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、自由度.ppt》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、自由度.ppt(49頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、1、 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi),2 、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,3 、平面機(jī)構(gòu)的自由度,,13 機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和平面機(jī)構(gòu)自由度,一、 機(jī)構(gòu)的組成要素,1.構(gòu)件,2.運(yùn)動(dòng)副,可以說(shuō):機(jī)構(gòu)是由運(yùn)動(dòng)副逐一聯(lián)接各個(gè)構(gòu)件組成的。,1、 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi),二、名詞術(shù)語(yǔ)解釋: 1.構(gòu)件 獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元,,內(nèi)燃機(jī)中的連桿,內(nèi)燃機(jī)連桿,零件 獨(dú)立的制造單元,,2.運(yùn)動(dòng)副,a)兩個(gè)構(gòu)件、b) 直接接觸、c) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)副元素----直接接觸的部分(點(diǎn)、線、面) 例如:凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。,定義:運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。,三個(gè)條件,缺一不可,運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi): 高副點(diǎn)、線接觸,應(yīng)力高。,
2、,低副面接觸,應(yīng)力低,例如:滾動(dòng)副、凸輪副、齒輪副等。,例如:轉(zhuǎn)動(dòng)副(回轉(zhuǎn)副)、移動(dòng)副 。,運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。,3. 運(yùn)動(dòng)鏈,閉式運(yùn)動(dòng)鏈,(簡(jiǎn)稱(chēng)閉鏈),開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈,(簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)鏈),平面閉式運(yùn)動(dòng)鏈,空間閉式運(yùn)動(dòng)鏈,平面開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈,空間開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈,,平面運(yùn)動(dòng)鏈,空間運(yùn)動(dòng)鏈,,,按運(yùn)動(dòng)分,按結(jié)構(gòu)分,運(yùn)動(dòng)鏈,4. 機(jī)構(gòu),定義:具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱(chēng)為機(jī)構(gòu) 。,機(jī)架作為參考系的構(gòu)件,如機(jī)床床身、車(chē)輛底盤(pán)、飛機(jī)機(jī)身。,機(jī)構(gòu)的組成: 機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件,機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的,很顯然,機(jī)構(gòu)歸屬于運(yùn)動(dòng)鏈,那么,運(yùn)動(dòng)鏈在什么條件下就能稱(chēng)為機(jī)構(gòu)呢?即各部分運(yùn)動(dòng)確定。分
3、別用四桿機(jī)構(gòu)和五桿機(jī)構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論: 在運(yùn)動(dòng)鏈中,如果以某一個(gè)構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系,當(dāng)其中另一個(gè)(或少數(shù)幾個(gè))構(gòu)件相對(duì)于該坐標(biāo)系按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí),其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運(yùn)動(dòng),那么,該運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。,原(主)動(dòng)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。 從動(dòng)件其余可動(dòng)構(gòu)件。,構(gòu)件種類(lèi):,2、 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用簡(jiǎn)單的符號(hào)和線條表達(dá)機(jī)構(gòu)中各構(gòu) 件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的按比例繪制的簡(jiǎn)單圖形。,作用: 1.表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。,機(jī)動(dòng)示意圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖,2.作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)。,常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào),,,,,,,,,運(yùn)動(dòng)副 名稱(chēng),運(yùn)動(dòng)副符號(hào),兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副
4、,轉(zhuǎn)動(dòng)副,移動(dòng)副,兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副,平面運(yùn)動(dòng)副,平面高副,螺旋副,,,,,空間運(yùn)動(dòng)副,,,一般構(gòu)件的表示方法,桿、軸構(gòu)件,固定構(gòu)件,同一構(gòu)件,,,,,,三副構(gòu)件,兩副構(gòu)件,,,,一般構(gòu)件的表示方法,,注意事項(xiàng):,畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件的實(shí)際外形,而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)。,,3、常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào),,,,,,4、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的條件: (1).構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同,(2).運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符,(3).運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例。,,,,5、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,順口溜:先兩頭,后中間, 從頭至尾走一遍, 數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少, 再看它們?cè)跸嗦?lián)。,步驟: 1.運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)
5、械,搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目;,4.檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。,2.測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸,選投影面(運(yùn)動(dòng)平面), 繪制示意圖。,3.按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 簡(jiǎn)圖比例尺: l =實(shí)際尺寸 m / 圖上長(zhǎng)度mm,思路:先定原動(dòng)部分和工作部分(一般位于傳動(dòng)線路末端),弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線,確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型,并用符號(hào)表示出來(lái)。,舉例:繪制破碎機(jī)和偏心泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。,,,繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。,,,,,,,,1、繪制轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí),其位置是關(guān)鍵,即找運(yùn)動(dòng)中心,小圓心是轉(zhuǎn)動(dòng)中心;,注意:,2、繪制移動(dòng)副時(shí),關(guān)鍵是導(dǎo)路方向;,3、繪制高副時(shí),關(guān)鍵是接觸點(diǎn)。,,,繪制圖示偏心泵的運(yùn)
6、動(dòng)簡(jiǎn)圖,,,偏心泵,,,,,,,,活塞泵,,運(yùn)動(dòng)副?,作業(yè):題1-2,3、 平面機(jī)構(gòu)的自由度,給定S3S3(t),一個(gè)獨(dú)立參數(shù) 11(t)唯一確定,該機(jī) 構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。,若僅給定11(t),則2 3 4 均不能唯一確定。若同時(shí)給定1和4 ,則3 2 能唯一確定,該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立參數(shù) 。,,定義:保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的 獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的自由度。,原動(dòng)件----能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。 一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù),一、 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式,作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)(x,y, )才能唯一確定。,(x , y),運(yùn)動(dòng)副 自由度數(shù) 約束數(shù) 回
7、轉(zhuǎn)副 1() + 2(x,y) = 3,,,R=2, F=1,R=2, F=1,R=1, F=2,結(jié)論:構(gòu)件自由度3約束數(shù),移動(dòng)副 1(x) + 2(y,)= 3,高 副 2(x,) + 1(y) = 3,經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后,構(gòu)件自由度會(huì)有變化:,自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù),約束:構(gòu)件經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后,自由度的限制,活動(dòng)構(gòu)件數(shù) n,計(jì)算公式: F=3n(2PL +Ph ),要求:記住上述公式,并能熟練應(yīng)用。,構(gòu)件總自由度,低副約束數(shù),高副約束數(shù),3n,2 PL,1 Ph,計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。,解:活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=,3,低副數(shù)PL=,4,F=3n 2PL PH =33 24
8、=1,高副數(shù)PH=,0,推廣到一般:,計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度,解:活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=,4,低副數(shù)PL=,5,F=3n 2PL PH =34 25 =2,高副數(shù)PH=,0,計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。,解:活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=,2,低副數(shù)PL=,2,F=3n 2PL PH =32 221 =1,高副數(shù)PH=,1,機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為:,F0 且F原動(dòng)件數(shù),二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng),計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。,解:活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=,7,低副數(shù)PL=,6,F=3n 2PL PH,高副數(shù)PH=0,=37 26 0,=9,計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)!,1.復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。,計(jì)算
9、:m個(gè)構(gòu)件,,有m1轉(zhuǎn)動(dòng)副。,兩個(gè)低副,上例:在B、C、D、E四處應(yīng)各有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)副。,計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。,解:活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7,低副數(shù)PL=,10,F=3n 2PL PH =37 2100 =1,可以證明:F點(diǎn)的軌跡為一直線。,,圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu),計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。,解:n=,3,,PL=,3,,F=3n 2PL PH =33 23 1 =2,PH=1,對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu),有: F=32 22 1=1,事實(shí)上,兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同, 且F=1,2.局部自由度,F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1,本例中局部自由度 FP=1,或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈: F
10、=32 22 1 =1,定義:構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。,出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合,計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp。,滾子的作用:滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。,解:n=,4,,PL=,6,,F=3n 2PL PH =34 26 =0,PH=0,3.虛約束 對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。 計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。,, FEAB CD ,故增加構(gòu)件4前后E點(diǎn)的軌跡都是圓弧,。 增加的約束不起作用,應(yīng)去掉構(gòu)件4。,重新計(jì)算:n=3, PL=4, PH=0,F=3n 2PL PH =33 24 =1,特別注意:此例存在虛約束的幾何條件是:,,,,,1,2,3,4,A,B,C,D,E,F,,虛約束,增加此虛約束的的目
11、的:避免不確定運(yùn)動(dòng),出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合: 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后,聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合,,2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副,且導(dǎo)路平行。,,,,如平行四邊形機(jī)構(gòu),火車(chē)輪,,橢圓儀等。(需要證明),4.運(yùn)動(dòng)時(shí),兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。,3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副,且同軸。,5.對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱(chēng)部分。如多個(gè)行星輪。,,,,,,,,6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副,兩處接觸,且法線重合。,如等寬凸輪,,,注意: 法線不重合時(shí),變成實(shí)際約束!,,,虛約束的作用: 改善構(gòu)件的受力情況,如多個(gè)行星輪。,增加機(jī)構(gòu)的剛度,如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。,使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利,避免運(yùn)動(dòng)不確定,如車(chē)輪。,注意:各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的 !,作業(yè)
12、:題1-3,例 1:計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。,位置C ,2個(gè)低副,復(fù)合鉸鏈:,局部自由度,1個(gè),虛約束,E,n=,7,PL =,9,PH =,1,F=3n 2PL PH =37 29 1 =2,例 2:計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。,分析:,活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n:,,9,2個(gè)低副,復(fù)合鉸鏈:,局部自由度,2個(gè),虛約束:,1處,去掉局部自由度和虛約束后:,n =,6,PL =,7,F=3n 2PL PH =36 27 3 =1,PH =,3,例 3 如圖所示,已知: DE=FG=HI,且相互平行;DF=EG,且相互平行;DH=EI,且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出)。,局部自由度,復(fù)合鉸鏈,虛約束,,,,,,例 4 計(jì)算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出)。,局部自由度,虛約束,,,例 5 如圖所示, 已知HG=IJ,且相互平行;GL=JK,且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出)。,局部自由度,復(fù)合鉸鏈,虛約束,,,,,例6 :如圖所示機(jī)構(gòu),試確定其自由度。,n=9,Pl=12,Ph=2,,F=3X9-2X12-2=1,解: C、G 為復(fù)合鉸;I處為局部自由度;構(gòu)件7、8、9屬于結(jié)構(gòu)重復(fù),引入虛約束。,