机械设计基础-平面机构自由度和速度分析.ppt

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退出下一页退出总目录天马行空官方博客：； QQ:1318241189； QQ群： 175569632 退出下一页平面机构：所有构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。构件：机器中每一个独立的运动单元。它包括： 1. 原动件运动规律已知的活动构件。 2. 从动件随原动件运动的其余活动构件。 3. 固定件 (机架 )支持运动构件的构件。构件的自由度：构件的自由运动。分目录上一页单击 . 退出下一页运动副：两构件直接接触而又能产生一定相对运动的联结转动副移动副凸轮副平面运动副低副面接触（转动副、移动副）高副线接触（凸轮副、齿轮副 ) 单击单击单击分目录上一页退出下一页结论：平面低副具有两个约束，平面高副具有一个约束。球面副螺旋副齿轮副凸轮副单击分目录上一页单击天马行空官方博客：； QQ:1318241189； QQ群： 175569632 退出下一页平面机构运动简图：用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置。这种说明机构各机件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。运动副表示方法上一页分目录退出下一页运动副和构件表示方法上一页分目录退出下一页步骤： 1. 分析机构运动，弄清构件数目 ; 2. 判定运动副的类型 ; 按相对运动，接触情况 3. 表达运动副，三选：选视图、选比例、选位置 4. 表达构件连运动副 5. 构件编号，运动副注字母 , 原动件标箭头。）图示构件长度（）实际构件长度（比例 mm m l 牛头刨床牛头刨床主运动机构单击上一页分目录单击退出下一页牛头刨床结构示意图牛头刨床运动图上一页分目录天马行空官方博客：； QQ:1318241189； QQ群： 175569632 退出下一页 1. 机构的自由度计算公式：设机构有 N个构件， N-1=n个活动构件，用 PL个低副， PH个高副联接后，机构有 3n个自由度，受到（ 2PL+PH）个约束，则：机构自由度： 1)(2 23 HL PPnF 2. 机构具有确定运动的条件：机构的自由度机构所具有的独立运动的数目。通常，每个原动件只具有一个独立运动，因此，机构自由度必定与原动件的数目相等。牛头刨床的原动件为电动机单击上一页分目录退出下一页例 2-2 铰链四杆机构： n ， L， H （应有一个原动件，构件 1为原动件，机构有确立的运动。给出一个参变量 1，构件 2、 3便有一个相应位置）例 2- 三杆机构： n ， L， H （机构不能运动）铰链四杆机构三杆机构上一页分目录 A B C 退出下一页例 2- 铰链五杆机构： n ， L， H 构件为原动件，处于 AB位置时，构件 2、 3、 4可处于 BCDE 或 BCDE，位置不确定。当取构件 1、 4为原动件时，机构各构件的运动确定。铰链五杆机构结论：机构具有确定运动的条件是：且等于原动件上一页分目录退出下一页 1. 复合铰链两个以上的构件重合在一起所形成的转动副。个构件，构成个转动副。复合铰链锯床进给机构单击上一页分目录单击退出下一页例 2-5 计算图示锯床进给机构的自由度。解：此机构、 C、 D、 F 四处均由三个构件组成复合铰链，则： n， L=10， PH=0。由 2-1式： 101027323 HL PPnF 锯床进给机构上一页分目录单击退出下一页 . 局部自由度对整个机构运动无关的自由度凸轮机构 21323323 HL PPnF 左图： 11222323 HL PPnF 右图：单击上一页分目录退出下一页 . 虚约束重复限制机构运动的约束中图： 00624323 HL PPnF （错误）右图： 00423323 HL PPnF （正确） a）轨迹重合：被联结件上的轨迹和机构上联结点的轨迹平行四边形机构上一页分目录单击单击退出下一页平行四边形机构上一页分目录退出下一页 . 虚约束 b）移动副导路平行移动副其导路相互平行时，只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。如图 2-20所示机构 D、 D之一为虚约束。这时： 104233 23 HL PPnF 上一页分目录退出下一页 . 虚约束 (a) c）转动副轴线重合两构件构成多个转动副其轴线相互重合时，只有一个转动副起约束作用，如图 2-21 中曲轴的两转动副 A 、 B之一为虚约束，去掉一个后： 101213 F 单击 A B 上一页分目录退出下一页 . 虚约束 d）机构中存在对运动不起作用的对称部分 1213233 F 在图 2-22 行星轮系中的行星轮 2 、 2 为虚约束，去掉后：行星轮系上一页分目录单击退出下一页例 2-6 计算大筛机构的自由度 ,并判断机构运动是否确定。解：由左图可知滚子具有局部自由度，处为复合铰链，、 G之一为虚约束。按右图分析。则： F=3 7-2 9-1=2 因原动件数，所以该机构运动是确定的。上一页分目录退出下一页速度瞬心及个数速度瞬心 : 相对作平面运动的两构件上瞬时相对速度等于零或绝对速度相等的点（即等速重合点）称为速度瞬心。绝对速度等于零的瞬心称绝对瞬心，否则称相对瞬心。瞬心用 Pij表示。机构有 N 个构件，由排列组合的知识知，瞬心的个数为： K=N ( N 1 ) / 2 P12 A2 (A1) B2(B1) 21 12AAv 12BBv 上一页分目录退出下一页 1.成副两构件的瞬心 a.当两构件直接相联构成转动副 , 转动中心即为两构件的瞬心 P12。 b.当两构件构成移动副时，瞬心 P12 必在垂直导路方向上的无穷远处。 c. 两构件以平面高副相联接时，当两构件作纯滚动时，接触点 M 即为瞬心 P12；若两构件在接触高副处即作滑动，又作滚动，则瞬心 P12必位于过接触点的公法线 nn 上。上一页分目录退出下一页 2.不成副两构件的瞬心三心定理：三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。证明：如图三个构件瞬心个数 K= 3 ( 3 1 ) / 2= 3 若三个构件的三个瞬心不在同一直线上， 1、 2构件上 k 点的速度 vK1 、 vK2方向不同，所以三个构件的三个瞬心必在同一直线上。上一页分目录退出下一页例 1 全铰链四杆机构。已知， 1杆角速度 1，求 3杆角速度 3。解 : 1.选比例 l，画位置图 2.求出各个瞬心 K= 4 (4 - 1) / 2 = 6 3.求角速度 3 由瞬心定义可知 P13为构件 1 和 2 的等速重合点，则有 1P13P14 l = 3P34P13l 3= 1P13P14 / P34P13 1/3=P34P13/ P14P13 传动比 3.瞬心法求速度上一页分目录 P13 P12 P34 P23 P24 1 2 3 4 1 P14 退出下一页例 2 曲柄滑块机构已知：各构件尺寸，曲柄角速度 1，求滑块速度 v3。解：瞬心个数 K= 4 (4 - 1) / 2 = 6 求出各个瞬心如图。 V3 = VP13 = 1P13P14 l 上一页分目录退出下一页例 3 凸轮机构已知：各构件尺寸，凸轮角速度 1，求推杆速度 V2。解：瞬心个数 K= 3 (3 - 1) / 2 = 3 求出各个瞬心如图。 V2 = VP12 = 1P13P12l 上一页分目录退出下一页上一页分目录

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