平面机构的结构分析

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,重 点,运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。,平面机构的结构分析,内 容,构件及其运动副,机构运动简图的绘制,平面机构自由度的计算,1 构件及其运动副,一,、,构件,二,、,运动副,两个构件直接接触且具有确定相对运动的联接。,平面运动副分类,:,转动副,移动副,特点：,面接触、,相对转动或相对移动,低副,运动的单元.,运动副元素,两构件相互接触的点、线、面。,齿轮副,凸轮副,特点：,点或线接触、,沿接触点切线方向相对移动,绕接触点的转动,高副,螺旋副,球面副,若干构件通过运动副联接而成的可动系统称,运动链,若将运动链中的一个构件相对固定，运动链则成为机构。,机构中构件的分类,：,1、机架（描述运动的参考系）,2、原动件（运动规律已知的构件）,3、从动件,2 平面机构运动简图的绘制,机构运动简图,表示机构,运动特征,的一种工程用图,表达方式：,用简单线条表示构件,规定符号代表运动副,按比例定出运动副的相对位置,与运动有关的因素：,构件数目,运动副数目及类型,运动副之间的相对位置,转动副,一、运动副符号,移动副,齿轮副,凸轮副,1,2,2,1,2,2,螺旋副,球面副,机构运动简图表,二、构件,不管构件形状如何，简单线条表示，带,短剖面线,表示,机架。,带运动副元素的构件,三、,机构运动简图的绘制,方法与步骤,：,1.确定构件数目及原动件、输出构件；,2.根据各构件间的相对运动确定运动副的种类和数目；,3.选定比例尺，按规定符号绘制运动简图；,4.标明机架、原动件和作图比例尺；,5.验算自由度。,机架,A,B,C,A,B,C,1,2,3,4,A,B,C,14,12,23,A,14,B,12,C,234,3,2,4,1,4,A,1,2,3,4,B,C,D,例1 颚式破碎机,例2 活塞泵,运动副？,一,、,构件的自由度,自由度,构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需独立坐标数）。,一个完全自由的平面运动构件,具有三个,自由度。,x,y,2,1,x,y,y,x,3 平面机构的自由度,F=,6,F=,3,不论形成运动副的两个构件是否其中有一个相对固定，,运动副引入的约束数,S均相同,。,二,、,平面运动副的约束条件,约束,限制,约束条件,约束数,运动副的形成引入了约束，使构件失去运动自由度。,1.,转动副,x,0,y,0,x,y,约束数 S = 2,F=,1,F=,4,2.,移动副,约束数 S = 2,3.,齿轮副,4.,凸轮副,n,n,约束数 S = 1,n,n,平面低副约束数 S = 2,平面高副约束数 S = 1,三、平面机构的自由度,机构的自由度 F=,3,活动构件数,-2低副数,-1高副数,计算公式,F 3n,2P,L,P,H,1.机构自由度的计算公式,F3n,2P,L,P,H,3,2, ,3,4,0,1,F3n,2P,L,P,H,3,2, ,4,5,0,2,F3n,2P,L,P,H,3,2, ,2,2,1,1,例,F=3n-2P,L,-P,H,=3,2,-2,3,-,0,=,0,F=3n-2P,L,-P,H,=3,3,-2,5,-,0,=,-1,三个构件通过三个转动副相连, 相当于一个构件。,2.机构(运动链)具有确定相对运动的条件,有一个机架,自由度大于零（F0）,原动件数 =自由度数,（通常，原动件为含低副构件且与机架相连, 只有一个自由度。）,3.注意事项,复合铰链,m个构件(m,3),在同一处构成共轴线的转动副,4,1,2,3,5,6,F 3n2P,L,P,H, 3,2,5,6,0,3,F 3n2P,L,P,H, 3,2,5,7,0,1,m-1,个低副,复,计算在内,5,2,3,1）要正确计算运动副数目,F3n2P,L,P,H,3,2,7,6,0,9,F3n2P,L,P,H,3,2,7,10,0,1,?,复,复,复,复,例3 圆盘锯机构,F3n2P,L,P,H,3,2,1,2,3,F3n2P,L,P,H,3,2,2,3,1,-,1,两构件间构成多个运动副,3.注意事项,（续）,错,2,2,1,1,对,移动副导路,平行,转动副轴线,重合,平面高副接触点,共法线,“转动副”,“移动副”,F3n2P,L,P,H,3,2,3,3,1,2,3.注意事项,（续）,机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响机构运动的自由度。,局部自由度,排除,F3n2P,L,P,H,-F,3,2, -,3,3,1,1,1,这时,F3n2P,L,P,H,-,F,式中,F,为,局部自由度数目,4,1,2,3,5,1,2,3,4,F3n2P,L,P,H,3,2,3,4,0,1,F3n2P,L,P,H,3,2,4,6,0,0,？,对,虚约束,不产生实际约束效果的,重复约束,排除,3.注意事项,（续）,应用实例,F3n2P,L,P,H,+,P,3,2, +,4,6,0,1,1,1.轨迹重合,转动副联接的两构件上联接点的轨迹重合,1,2,3,4,B,O,A,F3n2P,L,P,H,+P,3,2, +,3,4,1,1,1,F3n2P,L,P,H,3,2,3,4,1,0,错,对,虚约束常发生在下列情况,n4，P,L,4，P,H,0，P,1 F1,4,1,2,3,5,用一个构件两个运动副去联接则构成虚约束,2.两构件上某两点间的距离在运动过程中始终不变,虚,F3n2P,L,P,H,+P,3,2, +,4,6,0,1,1,3.对传递运动不起独立作用的重复部分,1,2,3,2,虚,F3n2P,L,P,H,+P,3,2, +,4,4,4,1,1,P,2P,l,+P,h,3n,2,+ ,2,4,3 2,2,F3n2P,L,P,H,+P,3,2, +,5,5,6,1,2,虚,平面机构自由度计算公式,F3n- 2P,L,- P,H,+ P,- F,F, ,局部自由度数 P,H,高副数,n,活动构件数 P, ,虚约束数,P,L,低副数 F, ,局部自由度数,F3n2P,L,P,H,+,P,- F,3,2, + -,7,9,1,1,局,复,局,F3n2P,L,P,H,+ P,- F,3,2, + -,8,10,1,2,例4,例5,4,1,2,3,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,9,0,1,8,0,1,F3n2P,L,P,H,3,2,8,11,1,1,例6,结束,