机械设计基础(专科)第2章平面连杆机构ppt课件.ppt

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1、第2章　平面连杆机构2.1平面机构的运动简图及其自由度2.2平面连杆机构的类型及应用2.3四杆机构的基本特性2.4平面四杆机构的设计2.1平面机构运动简图及其自由度机构是具有确定相对运动的构件组合，如果机构中所有运动部分均在同一平面或相互平行的平面内运动则称为平面机构，否则称为空间机构。2.1.1运动副及其分类一个作平面运动的自由构件有3个独立运动的可能性：沿轴x、轴y和绕垂直于xoy平面的轴的转动。构件的自由度：构件所具有的这种独立运动的数目。一个作平面运动的自由构件有三个自由度。自由度动画平面机构的每个活动构件在未构成运动副之前都是三个自由

2、度——自由构件。但当这些构件之间以一定的方式联接起来成为构件系统时，各个构件不再是自由构件。两相互接触的构件间只能作一定的相对运动，自由度减少。约束:对构件独立运动所加的限制称为约束。每引入一个约束，构件就失去一个自由度。运动副分类按接触形式分：1.低副：面接触的运动副。（1）移动副：两构件间只能产生相对移动的运动副。（2）转动副：两构件间只能产生相对转动的运动副。一个低副引人两个约束，即减少二个自由度。移动副动画(3D)转动副动画(3D)转动副动画(3D)（2）高副：点或线接触的运动副。一个高副引人一个约束，即减少一个自由度。高副动画高副动画

3、2.2.2机构中构件的分类固定件（机架）：用来支承活动构件的构件。如内燃机中的气缸体就是固定件，它用来支承活塞、曲轴等。原动件：运动规律已知的活动构件。例如内燃机中的活塞就是原动件，它的运动是由外界输入的。从动件：随原动件的运动而运动的其余活动构件。如内燃机中的连杆、曲轴等都是从动件。2.2.3平面机构的运动简图机构运动简图：用简单的线条和规定的符号来代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置。这种能够表示构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：a转动副b移动副c高副构件的表示：ab表示参与组成两个运动副的构件，cd

4、表示参与组成三个运动副的构件。机构运动简图绘制1.分析机械的结构和动作原理，确定构件的数目。2.分析构件间的相对运动，确定运动副的数目和类型。3.选定视图投影面及比例尺μL=实际尺寸/图上尺寸(m/mm)，顺序确定转动副和移动副导路的位置，根据原动件的位置及各杆长等绘出各构件，得到机构运动简图。例1-1：试绘制内燃机的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10解：1）分析运动，确定构件的类型和数量2）确定运动副的类型和数目3）选择视图平面4）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置5）画出各运动副和

5、机构符号，并表示出各构件内燃机的机构运动简图内燃机凸轮动画2.2.4机构的自由度机构具有确定运动的条件：1、对于四杆机构;如果只有一个原动件1，机构具有确定的运动。如果有两个原动件2，构件破坏。2、对于五杆机构;如果只有一个原动件1，机构运动不确定。如果有两个原动件2，机构具有确定的运动。3、对于三杆构件，没有相对运动。根据上述实例分析，可以得出：（1）F≤0时，机构蜕化成刚性桁架，构件间不可能产生相对运动。（2）F>0时，原动件数大于机构自由度，机构遭到破坏；原动件数小于机构自由度，机构运动不确定，只有当原动件数等于机构自由度时机构才具有确定

6、的运动。机构具有确定运动的条件：机构的自由度F>0，且原动件数等于机构的自由度。四杆机构一个自由度动画四杆机构二个自由度动画五杆机构一个自由度动画例：试判断下图构件组成的系统，是不是机构。经分析，该系统的自由度F=0，所以不是机构。1、平面机构的自由度计算机构的自由度：机构中各构件相对与机架所具有的独立运动的数目。机构自由度计算公式:F=3n-2PL-PH式中：n—运动构件数PL—低副数PH—高副数破碎机动画2、计算平面机构自由度时应注意的几个问题（1）复合铰链:两个以上的构件同时在一处以转动副相联接,就构成了复合铰链。若m个构件以复合铰链相联

7、接时，其构成的转动副数应等于(m-1)个。复合铰链动画计算钢板剪切机的自由度，并判定其运动是否确定。解：由图知、、，其中B处为复合铰链，含两个转动副。得机构自由度机构中原动件只有一个，等于机构的自由度数，所以机构具有确定的相对运动。（2）局部自由度:某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动,这种局部运动的自由度称为局部自由度。在计算机构自由度时,应将机构中的局部自由度除去不计。右图中的局部自由度经上述处理后，则机构自由度：局部自由度动画（3）虚约束:对机构运动实际上不起约束作用的约束称为虚约束。1）转动副轴线重合的虚约束转动副轴线重合的虚

8、约束动画2）移动副导路平行的虚约束当两构件在多处形成移动副，并且各移动副的导路互相平行，则其中只有一个移动副起实际的约束作用，而其余移动副均为虚约束。