平面机构及自由度

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1、2平面机构及自由度§2.1平面机构的组成§2.3平面机构的自由度§2.2平面机构的运动简图1目的要求：掌握运动副的概念即表示方法,能绘制机构的运动简图，特别是原理示意图。掌握自由度的概念及其计算，并能判定机构运动是否确定的。重点：运动副的概念，自由度的概念及计算，机构运动是否确定的判定。教学难点：机构运动简图的绘制,计算自由度时要注意的问题。教学内容：本章主要介绍机构的组成，平面机构运动简图的绘制，平面机构的自由度的计算和运动是否确定的判定。2§2.1平面机构的组成机构：（1）平面机构:各构件的相对运动平面互相平行（常用的机构大多数为

2、平面机构)（2）空间机构:至少有两个构件能在三维空间中相对运动。构件：机器中每一个独立的运动单元。包括：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。1233一、运动副及分类运动副：两构件直接接触而又能产生一定相对运动的联结。平面运动副低副——面接触（转动副、移动副）高副——点、线接触（凸轮副、齿轮副)4转动副、移动副实例56空间运动副：球面副、螺旋副7二、运动链、机构1、运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统①平面运动链②空间运动链2、机构（从运动链角度）：（1）选一

3、构件为机架(只有一个)（2）确定原动件（一个或数个）（3）原动件运动时，从动件有确定的运动。具有以上三个条件的运动链就成为机构。闭链开链8§2.2平面机构的运动简图一、定义（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，说明机构各机件间相对运动关系的简单图形。二、绘制1、运动副的符号转动副移动副9齿轮副凸轮副2、构件（杆）：103、机构运动简图的绘制（模型，鄂式破碎机）1.分析机构运动，找出机架，原动件，执行件和传动件。2.沿传动路线，确定各运动副的类型和数目。3.选视图：选与构件运动平面平行的

4、平面。比例尺：实际尺寸/图上尺寸4.编号：按传动顺序标构件编号（数字）和运动副编号（字母）原动件标箭头，机架画上斜线。11颚式破碎机及其机构运动简图12内燃机及其机构运动简图气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮913例：卡车翻斗卸料机构示意图1、确定机构组成:车体1-机架;活塞杆3-原动件;翻斗2和液压刚体4-从动件。2、运动副类型:3和4移动副;3和2,4和1,2和1构成三个转动副。3.测量各运动副相对位置实际尺寸.本图中,测量Lab,Lbc以及BC连线与水平线的夹角.确定比例绘图。14§2.3平面机构的自由度

5、一、自由度和约束自由度—指机构所具有的独立运动数目。平面运动有3个自由度，x轴，y轴及在xoy平面内的转动。约束—构件的独立运动所加的限制。低副：2个约束高副：1个约束15zxy六个自由度空间运动的构件具有六个自由度16机构自由度的一般公式：n=3、PL=4、PH=0F=3×3–2×4-1×0=1F=3n-2PL-PHn–活动构件数；PL–低副数；PH–高副数例：17F=3×2–2×3=0(桁架)F=3×3–2×5=-1(超静定桁架)1234机构自由度是指机构中各活动构件相对于机架的可能独立运动的数目。Pl=3Pl=5n=2n=318

6、二、运动链成为机构的条件例铰链五杆机构：n＝４，ＰL＝５，ＰH＝０Ｆ＝３×４－２×５－０＝２构件１为原动件，处于AB位置时，构件2、3、4可处于BCDE或BC‘D’E，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：Ｆ＞０且Ｆ等于原动件19三、注意问题一、复合铰链由三个或三个以上构件组成的轴线重合的转动副称为复合铰链。Ｋ个构件，构成Ｋ－１个转动副。32120F=3×5－2×7－0=121例计算图示锯床进给机构的自由度。解：此机构A、Ｂ、C、D、F四处均由三个构件组成复合铰链，则：

7、n＝７，ＰL=10，PH=0。则：22惯性筛机构解：C处为复合铰链◆计算中注意观察是否有复合铰链，以免漏算转动副数目，出现计算错误。n=5,Pl=7,Ph=0=3×5-2×7–0=1F=3n-2Pl–Ph例计算惯性筛机构自由度。23二、局部自由度（多余自由度）定义：机构中个别构件不影响其它构件运动，即对整个机构运动无关的自由度。ABC321ABC321n=3、Pl=3、Ph=1F=33-23-11=2n=2、Pl=2、Ph=1F=23-22-11=124处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可将滚子与装滚子的构件

8、固接在一起。局部自由度作用：实际结构上为减小摩擦而采用，“除去”指计算中不计入，并非实际拆除。25三、虚约束定义：在机构中与其他运动副作用重复，而对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。作用：增加构件刚性，改善受力情况