《平面机构的自由度》PPT课件

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1、第一章平面机构的自由度平面机构：所有构件都在相互平行的平面内运动的机构。（否则称为“空间机构”，本课程不讨论）本章主要解决:1)平面机构的自由度；2)平面机构运动简图的绘制；3)机构有确定运动关系的条件；4)构件的速度瞬心。§1－1运动副及其分类一、构件自由度概念1、自由度：构件所具有的独立运动（坐标）。构件在平面内具有?个自由度3构件在空间坐标系下具有?个自由度6二、运动副及分类1、运动副定义：两个构件组成的可动联接。(两构件直接接触形成的可动联接）形成运动副的条件：1）两个构件；2）必须直接接触；

2、3）能够相对运动。2、运动副分类：低副：两构件通过面接触组成的运动副（如活塞与气缸、活塞与连杆）。1）转动副（铰链）：构件在一个平面内只能相对转动的运动副。2）移动副：构件只能沿着某一轴线相对移动的运动副。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副（如凸轮与顶杆、齿轮轮齿与齿轮轮齿）。高副：空间副：两构件相对运动是空间运动。空间副图1-1转动副（固定铰链)图1-2转动副（活动铰链）返回图1-3移动副图1-4平面高副返回图1-4a凸轮副图1-4b齿轮副返回图1-5b螺旋副图1-5a球面副图1-5空间运动副§

3、1—2平面机构运动简图一、机构运动简图：说明机构各构件之间相对运动关系的简单图形。作用：1）对已有设备：确定机械设备的机构组成、相互关系、各自功能、对设备的运动及受力状况进行分析；2)设计新设备：完成设备的功能规划、机构和结构的初步设计、运动及动力分析。二、运动副及构件表示（画）方法1、运动副表示方法三、构件分类：1）机架（固定构件）：机构的参考坐标系，每个机构中必有。2）原动件（输入构件）:运动规律已知，并由外界给定的构件，一个或几个。3）从动件：随原动件而运动的其它活动构件。其中输出预期运动的从动

4、件称为输出构件。2、构件的表示方法图1-8平面连杆机构输出件1234四、机构运动简图的绘制1）分析机构，确定构件数目；2）观察相对运动，确定运动副的类型和数目；3）选择机架（能充分反映机构的特性）；4）确定比例尺；5）用规定的符号和线条绘制成简图。（一般从原动件开始画）1234ABC141223A14B12C233241D34例1：内燃机汽缸A1234BCD例2颚式破碎机图1-9颚式破碎机及机构的运动简图例3活塞泵构件、运动副？图1-10活塞泵及机构的运动简图§1—3平面机构的自由度机构具有什么条件才

5、能有确定的运动呢？一、平面机构的自由度及其计算1、自由度与运动副关系机构自由度→机构（构件系统）可能出现的独立的运动。一个作平面运动的自由构件有3个自由度。运动副→两构件直接接触形成的可动联接。组成运动副后，构件间相对运动受到约束（限制）,自由度数目必然相应减少。法线方向移动受约束转动副：x、y轴方向移动受约束移动副：转动及某一方向的移动受约束高副：形成运动副后自由度如何变化呢？——丧失2个自由度；——丧失2个自由度；——丧失1个自由度。结论：平面机构中，构件间形成一个低副，失去2个自由度，形成一个高

6、副，失去1个自由度。2、平面机构自由度计算若一平面机构有K个构件，除去固定件（1个），活动构件数n＝K－1，若机构中低副数目为PL，高副数目为PH，则该机构自由度F的计算公式为：机构的自由度数即是机构所具有的独立运动的数目。推想：欲使机构有确定的运动，必须使机构的自由度等于原动件的个数。3、举例F＝3n－2PL－PH则：F＝3n－2PL－PH例1－3计算图示颚式破碎机主体结构的自由度解：n＝3，PL＝4，PH＝0，＝3x3－2x4－0＝1F＝3n－2PL－PH＝3x4－2x5－1＝1例1－4计算图示活

7、塞泵的自由度解：n＝4，PL＝5，PH＝1，则：二、机构具有确定运动的条件原动件数=机构自由度图1-9平面连杆机构（F﹥０）运动确定图1-10平面连杆机构原动件数>机构自由度（F﹥０）不运动或破坏铰链五杆机构：原动件数<机构自由度数（F﹥０）机构运动不确定铰链五杆机构：增加一个原动件（F﹥０）机构原动件数=机构自由度数运动确定构件间没有相对运动机构→刚性桁架（多一个约束）1次超静定桁架机构自由度F=0?机构自由度F<0?结论：机构具有确定运动的条件：自由度F>0，且等于原动件个数。F≤0：构件间无相对

8、运动，不成为机构。F>0：原动件数=F，运动确定原动件数F，机构不动或破坏F＝3n－2PL－PH＝3－2－760＝9F＝3n－2PL－PH＝3－2－7100＝1复合复复复复例3圆盘锯机构三、计算平面机构自由度的注意事项翻?1、复合铰链：两个以上构件在同一处相联接的回转副（转动副）。若K个构件构成的复合铰链，具有(K－1)个转动副。返回2、局部自由度：图a凸轮机构自由度F=3n－2Pl－Ph=3×3－2×3－1=2？C是局