機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì).ppt

上傳人:max****ui 文檔編號(hào):15423319 上傳時(shí)間:2020-08-10 格式:PPT 頁(yè)數(shù):49 大?。?.49MB
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1、第一章 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì),11 運(yùn)動(dòng)副及其分類,12 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,14 速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用,1.名詞術(shù)語解釋: 構(gòu)件 獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元,,內(nèi)燃機(jī)中的連桿,11 運(yùn)動(dòng)副及其分類,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,分類: 高副點(diǎn)、線接觸,應(yīng)力高。,,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)

2、副(回轉(zhuǎn)副)、移動(dòng)副 。,常見運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示: 國(guó)標(biāo)GB446084,常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào),,,,,,,,,運(yùn)動(dòng)副 名稱,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,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,,構(gòu)件的表示方法:,,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,,運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。,注意事項(xiàng):,畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形,而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)。,閉式鏈、開式鏈,3. 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)鏈稱為機(jī)構(gòu) 。,機(jī)架作為參考系的構(gòu)

3、件,如機(jī)床床身、車輛底盤、飛機(jī)機(jī)身。,機(jī)構(gòu)的組成: 機(jī)構(gòu)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為機(jī)構(gòu)呢?即各部分運(yùn)動(dòng)確定。分別用四桿機(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。,12 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用規(guī)定的符號(hào)和簡(jiǎn)單的線條,按比例繪制的表示機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖形。,作用

4、: 1.表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。,機(jī)構(gòu)示意圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖 現(xiàn)摘錄了部分GB446084機(jī)構(gòu)示意圖如下表。,2.作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)。,常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào),,,,,,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的條件: 1.簡(jiǎn)圖中構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同,2.簡(jiǎn)圖中運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符,3.簡(jiǎn)圖中運(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。,,,,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)械,分析傳遞路線,弄清機(jī)架、原動(dòng)件和活動(dòng)構(gòu)件數(shù)及運(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

5、間的尺寸,選投影面(運(yùn)動(dòng)平面)。,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)件和工作件(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)副的類型,并用符號(hào)表示出來。,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。,,,,,,,,,,繪制圖示偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,,,偏心泵,13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,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) 。,,一

6、、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,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),機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為:,自由度原動(dòng)件數(shù),二、 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

7、,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),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 =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 22

8、1 =1,高副數(shù)PH=,1,三、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: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=3

9、n 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=32 22 1 =1,定義:構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度,并不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。,出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合,計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉滾子和鉸鏈:,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)際上不起作用的約束。 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

10、, 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,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

11、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,如車輪。,注意:各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的 !,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,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 =,3,14 速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)

12、用,機(jī)構(gòu)速度分析的圖解法有:速度瞬心法、相對(duì)運(yùn)動(dòng)法、線圖法。瞬心法尤其適合于簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。,一、速度瞬心及其求法,絕對(duì)瞬心重合點(diǎn)絕對(duì)速度為零。,,,相對(duì)瞬心重合點(diǎn)絕對(duì)速度不為零。,兩個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上速度相同的一對(duì)重合點(diǎn),在某一瞬時(shí)兩構(gòu)件相對(duì)于該點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) ,該點(diǎn)稱瞬時(shí)速度中心。求法?,1)速度瞬心的定義,特點(diǎn): 該點(diǎn)涉及兩個(gè)構(gòu)件。 絕對(duì)速度相同,相對(duì)速度為零。 相對(duì)回轉(zhuǎn)中心。,2)瞬心數(shù)目,每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件就有一個(gè)瞬心 根據(jù)排列組合有,1 2 3,若機(jī)構(gòu)中有n個(gè)構(gòu)件,則,Nn(n-1)/2,3)機(jī)構(gòu)瞬心位置的確定,1.直接觀察法 適用于求通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置。,2.三心

13、定律,,定義:三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)瞬心,且它們位于同一條直線上。此法特別適用于兩構(gòu)件不直接相聯(lián)的場(chǎng)合。,,,,,,,,,,結(jié)論: P21 、 P 31 、 P 32 位于同一條直線上。,舉例:求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速度瞬心。,,,,,,,解:瞬心數(shù)為:,1.作瞬心多邊形圓,2.直接觀察求瞬心,3.三心定律求瞬心,Nn(n-1)/26 n=4,二、速度瞬心在機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用,1.求線速度,已知凸輪轉(zhuǎn)速1,求推桿的速度。,解: 直接觀察求瞬心P13、 P23 。,求瞬心P12的速度 。,V2V P12l(P13P12)1,長(zhǎng)度P13P12直接從圖上量取。,,根據(jù)三心定律和公法線 nn求

14、瞬心的位置P12 。,2.求角速度,解:瞬心數(shù)為,6個(gè),直接觀察能求出,4個(gè),余下的2個(gè)用三心定律求出。,求瞬心P24的速度 。,VP24l(P24P14)4,4 2 (P24P12)/ P24P14,a)鉸鏈機(jī)構(gòu) 已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速2,求構(gòu)件4的角速度4 。,VP24l(P24P12)2,方向: CW, 與2相同。,相對(duì)瞬心位于兩絕對(duì)瞬心的同一側(cè),兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相同,b)高副機(jī)構(gòu) 已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速2,求構(gòu)件3的角速度3 。,,解: 用三心定律求出P23 。,求瞬心P23的速度 :,VP23l(P23P13)3,32(P13P23/P12P23),方向: CCW, 與2相反。,VP23l(P23P1

15、2)2,相對(duì)瞬心位于兩絕對(duì)瞬心之間,兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反。,3.求傳動(dòng)比,定義:兩構(gòu)件角速度之比傳動(dòng)比。,3 /2 P12P23 / P13P23,推廣到一般: i /j P1jPij / P1iPij,結(jié)論: 兩構(gòu)件的角速度之比等于絕對(duì)瞬心至相對(duì) 瞬心的距離之反比。,角速度的方向?yàn)椋?相對(duì)瞬心位于兩絕對(duì)瞬心的同一側(cè)時(shí),兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相同。,相對(duì)瞬心位于兩絕對(duì)瞬心之間時(shí),兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反。,4.用瞬心法解題步驟,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖;,求瞬心的位置;,求出相對(duì)瞬心的速度;,瞬心法的優(yōu)缺點(diǎn):,適合于求簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的速度,機(jī)構(gòu)復(fù)雜時(shí)因 瞬心數(shù)急劇增加而求解過程復(fù)雜。,有時(shí)瞬心點(diǎn)落在紙面外。,僅適于求速度V,使應(yīng)用有一定局限性。,求構(gòu)件絕對(duì)速度V或角速度。,

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