机械设计第1章平面机构的自由度及速度分析.ppt

第 1章平面机构的自由度及速度分析 第 1章 平面机构的自由度和速度分析 1-1 运动副及其分类 一、几个术语 自由度 构件在空间中具有的独立运动的数目。 约 束 运动副对构件运动的限制作用 。 运动副 两构件相互连接并能保持一定形式的相 对运动，把这种可动连接称为 运动副 。 把形成运动副的点、线、面部分称为 运 动副元素 。 为了传递动力和运动，机构与机构之间必须具有 确定的相对运动。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 二、运动副的种类 运动副分为两类：低副和高副。 低副：两构件通过面接触组成的运动副称为 低副 。 平面机构中有两种： 转动副（铰链），移动副 第 1章平面机构的自由度及速度分析 二、运动副的种类 高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为 高副 。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 1-2 平面机构运动简图 机构 ：由运动副和构件联接而成。 平面运动简图 ：工程中常用简单的线条和符号表示构件 和运动副。 一、平面机构中构件的分类 分成三类：固定构件，原动件，从动件。 固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。 原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。其 运动由外界输入。 从动件：随原动件的运动而运动的其余活动构件。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 1-2 平面机构运动简图 第 1章平面机构的自由度及速度分析 二、运动副表示方法及常用机构运动简图 低副 转动副 移动副 高副 点 线 1.运动副表示方法 第 1章平面机构的自由度及速度分析 二、运动副表示方法及常用机构运动简图 2.常用构件表示方法 第 1章平面机构的自由度及速度分析 例题 1 绘制颚式破碎机的机构运动简图 第 1章平面机构的自由度及速度分析 例题 2 回执活塞泵机构的机构运动简图 第 1章平面机构的自由度及速度分析 l )( )( mm m 图上长度 实际长度 三、绘制机构运动简图的步骤 1搞清机构各构件之间的相对运动关系，分清联 接各构件的运动副类型，分清主动件，从动件，机 架等； 2选择合理的视图方向和主动件位置； 3选取合适的比例尺，用规定的符号表示构件和 运动副； 4绘出基准线，标出运动副、杆件编号和重要的 尺寸。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 hl PPnF 23 式中： F 机构所具有的自由度 n 活动构件数 PL 低副数（限制两个自由度） Ph 高副数（限制一个自由度） 1-3 平面机构的自由度 一、平面机构自由度计算 运动链由 n个活动构件构成，具有 PL个低副、 Ph个 高副，则机构的 自由度 为： 第 1章平面机构的自由度及速度分析 n=5,PL=7,Ph=0 例题 1 计算颚式破碎机的自由度 第 1章平面机构的自由度及速度分析 n=4,PL=5,Ph=1 例题 2 计算活塞泵的自由度 第 1章平面机构的自由度及速度分析 n=3,PL=4,Ph=0 计算翻斗车的自由度 例题 3 第 1章平面机构的自由度及速度分析 2 3 4 1 二、机构具有确定运动的条件 1取一个构件为机架。 2各构件的相对自由度 F不小于 1。 3原动件数等于自由度 F。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 三、计算平面机构自由度时的注意事项 1复合铰链 定义：两个以上的构件在同 一轴线上用转动副联接起来 构成复合铰链。 当 个构件组成复合铰链 时，其 转动副数为 1 第 1章平面机构的自由度及速度分析 三、计算平面机构自由度时的注意事项 2局部自由度 定义 ：与机构整体运动无关的自由度为局部自由度。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 3虚约束 定义：约束对机构运动的限制是重复的。 1）轨迹重合 2）轴线重合或导路平行 第 1章平面机构的自由度及速度分析 4.对称部分 定义：对传递运动不起独立作用的对称部分也 引起虚约束。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 n=7,PL=9,Ph=1 例题 1 计算大筛机构的自由度 第 1章平面机构的自由度及速度分析 n=4,PL=5,Ph=1 例题 2 计算下列机构的自由度 第 1章平面机构的自由度及速度分析 1 29273 23 hl PPnF 2 24243 23 hl PPnF 例题 3 计算下列机构的自由度 综合应用 第 1章平面机构的自由度及速度分析 1-4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 一、速度瞬心及性质 1. 瞬心 ：两刚体上瞬时相对速度为零的重合点为瞬心。 2.性质 ：两刚体瞬心处绝对速度相等。 3.若机构有 K个构件，则此机构有 瞬心数 为 : 2 )1(2 kkCN k 瞬心数 N 第 1章平面机构的自由度及速度分析 二、瞬心的求法 1.当两刚体组成 转动副 时，转动副中心是它们的 瞬心。 2.当两刚体组成 移动副 时，瞬心位于导路垂线的 无穷远。 3.当两刚体组成 纯滚动高副 时，接触点是它们的 瞬心。 4.当两刚体组成 滑动兼滚动高副 时，瞬心在它们 接触点的公法线上。 5.对于不接触的两构件的瞬心，可用三心定理求 得。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 三心定理 P 24 P 13 1 4 3 2 A D B C 做相对平面运动的三个构件共有 三个瞬心 ， 这三个瞬心位于同一直线上。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 1 2 3 4 P12 P14 P43 P13 P24 1 1 2 2 3 3 4 4 P12 P12 P14 P23 P23 P43 P43 P13 P24 P14 P23 三心定理 做相对平面运动的三个构件共有 三个瞬心 ， 这三个瞬心位于同一直线上。 第 1章平面机构的自由度及速度分析 例题 求铰链四杆机构的瞬心 A 第 1章平面机构的自由度及速度分析 例题 求铰链四杆机构的瞬心 第 1章平面机构的自由度及速度分析 例题 （ 续 ） 求铰链四杆机构的瞬心 解：瞬心数 ： 6个 1， 4瞬心为 A， 1， 2瞬心为 B 2， 3顺心为 C， 3， 4瞬心在垂直导路无穷远处。 1， 2， 3： P12 ， P23 ， P13 3， 4， 1： P34 ， P41 ， P13 2， 3， 4： P23 ， P34 ， P24 4， 1， 2： P41 ， P12 ， P42 第 1章平面机构的自由度及速度分析 重点学习内容 1. 平面运动副的分类及表示方法。 3.平面机构自由度的确定。 2.运动简图绘制 。 第 1章 平面机构的自由度和速度分析 4.平面机构具有确定运动的条件。 5.平面机构瞬心的确定。