機械原理：平面機構運動簡圖.ppt

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第二章平面機構的運動簡圖及自由度 學習要求 1 了解機構的組成 掌握各種平面運動副的一般表示方法 能看懂平面機構運動簡圖 初步掌握將實際機構繪制成機構運動簡圖的技能 2 能識別平面機構運動簡圖中的復合鉸鏈 局部自由度和虛約束 會運用公式計算平面機構的自由度并判斷其運動是否確定 重點 1 平面機構自由度的計算 什么是復合鉸鏈 局部自由度和虛約束 如何判斷 2 機構具有確定運動的條件 當不滿足此條件時 會出現(xiàn)什么情況 2 1運動副及其分類 平面機構 所有構件都在同一平面或相互平行的平面內運動的機構 一 運動副及分類運動副 使兩構件直接接觸并產生一定相對運動的連接稱為運動副 運動副的類型 按接觸方式 運動副分為 1 低副 兩構件通過面接觸組成的運動副 1 轉動副 回轉副 鉸鏈 組成運動副的兩構件只能在一個平面內作相對轉動 固定鉸鏈 其中一個構件是固定的 活動鉸鏈 兩構件都是活動的 2 移動副 組成運動副的兩構件只能沿某一直線作相對移動 2 高副 兩構件通過點 線接觸組成的運動副 高副的承載能力差 但能傳遞較復雜的運動 空間運動副 球面副螺旋副 二 構件的分類按運動性質 構件分為 1 固定件 機架 用來支乘活動構件的構件 相對于參考系是靜止不動的2 原動件 主動件 動力所作用的構件 其運動規(guī)律已知的活動構件 3 從動件 輸出構件 隨主動件運動而運動的其余構件 一 平面機構運動簡圖的概念不考慮那些與運動無關的因素 構件的形狀 具體構造 組成構件的零件數目等 只說明機構中各構件的相對運動關系的簡單圖形 稱為機構運動簡圖 2 2平面機構的運動簡圖 二 平面機構運動簡圖的繪制1 構件和運動副的表示1 轉動副小圓的圓心必須與回轉軸線重合 2 移動副 滑塊 導槽 導桿的導路必須與相對移動方向一致 3 高副表示出接觸處的曲線形狀 其曲率中心須與實際輪廓相同 4 組合表示一個構件 兩個回轉副 一個構件 一個回轉副 一個移動副 一個構件 三個轉動副一個構件 兩個移動副 2 運動簡圖的繪制方法和步驟1 根據機械的功能分析機械的組成和運動情況 認清固定件 主動件和從動件 2 從主動件開始 按照運動的傳遞順序 分析各構件之間相對運動的性質 從而確定構件的數目及運動副的種類和數目 3 選擇適當的比例 定出各運動副的相對位置 用構件和運動副的規(guī)定符號繪制出機構運動簡圖 例 繪制沖床的機構運動簡圖 例 繪制內燃機的機構運動簡圖 例 繪制機構運動簡圖 例 繪制機構運動簡圖 以圖2 10所示 一偏心輪曲柄滑塊機構為例 說明機構運動簡圖的繪制方法 圖2 10偏心輪曲柄滑塊機構圖2 11對應的機構運動簡圖 例題2 12 繪制圖示顎式破碎機的運動簡圖 分析 該機構有6個構件和7個轉動副 圖2 12顎式破碎機構圖2 13對應的機構運動簡圖 例 繪制機構運動簡圖 例 繪制沖床機構的運動簡圖 一個作平面運動的自由構件具有三個自由度 2 3平面機構的自由度 一 機構的自由度1 自由度及約束自由度 機構或構件所具有的獨立運動參數的數目 約束 對獨立運動的限制 2 平面機構自由度計算構件組成運動副后 其獨立運動受到約束 自由度將減少 移動副 引入兩個約束 一個移動 一個轉動 轉動副 引入兩個約束 兩個移動 高副 引入一個約束 有兩個自由度 轉動 移動 自由度計算公式 F 3n 2PL PH式中 n 活動構件的數目 PL 低副的數目 PH 高副數 例 計算圖中機構的自由度 解 n 5 PL 7 PH 0 F 3n 2PL PH 3 5 2 7 0 1 二 機構具有確定運動的條件F 0 或F 0 是靜定 超靜定 桁架 F 0 當F 主動件數目時 運動不確定 當F 主動件數目時 不能運動 機構具有確定運動的條件 F 0且當F 主動件數目 三 計算自由度時應注意的問題1 復合鉸鏈 兩個以上的構件在同一處用轉動副連接 k個構件用復合鉸鏈連接 則轉動副數目為 k 1 例 計算圓盤鋸主體機構的自由度 解 n 7 A B C D處有復合鉸鏈 PL 10F 3n 2PL PH 3 7 2 10 0 1 2 局部自由度 與整個機構運動無關的自由度 即多余的 計算時 應排除局部自由度 常見于凸輪機構滾子從動件以及類似將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的情況中 3 虛約束 對機構的運動不產生實際約束效果的重復約束 計算時 應除取虛約束 包括有關的構件及運動副 虛約束常見于以下情況 1 兩構件之間形成多個導路平行的移動副 2 兩構件間形成多個軸線重合的轉動副 3 兩構件間形成多個高副 帶虛約束的曲軸 4 軌跡重合 平行四邊形機構 5 機構中對運動不起獨立作用的對稱部分 帶虛約束的行星輪系 例 計算自由度 解 有兩處虛約束 C處存在局部自由度 n 4 PL 4 PH 2F 3n 2PL PH 3 4 2 4 2 2 局部自由度 虛約束 解 例 求圖示機構的自由度 例 求圖示機構的自由度 并判斷機構有無確定的運動 解 n 7 PL 9 PH 1F 3n 2PL PH 3 7 2 9 1 2F 主動件數目 所以 有確定運動 例 圖示為簡易沖床設計方案 畫出機構運動簡圖并分析其能否運動 設法改正錯誤 解 繪制簡圖計算自由度n 3 PL 4 PH 1 F 3n 2PL PH 3 3 2 4 1 0該構件組合不能運動 修改 使F 1方案1 在機構的適當位置增加一個活動構件和一個低副 增加一個自由度 3 2 1 方案2 在機構的適當位置用一個高副代替一個低副 減少一個約束 例 圖示牛頭刨床設計方案草圖 設計思路為 動力由曲柄1輸入 通過滑塊2使擺動導桿3作往復擺動 并帶動滑枕4作往復移動 已達到刨削加工目的 試問圖示的構件組合是否能達到此目的 如果不能 該如何修改 方案1 方案2 方案3 方案4 方案5 方案6 圖1 7 圖1 8 作業(yè)P23 25 2 152 192 20附加 2 12