机械原理平面机构运动简图.ppt

第二章第二章 平面平面(pngmin)(pngmin)机构的运动简图及机构的运动简图及自由度自由度学习要求：学习要求：1 1）了解机构）了解机构(jgu)(jgu)的组成，掌握各种平面运动副的一般的组成，掌握各种平面运动副的一般表示方法，能看懂平面机构表示方法，能看懂平面机构(jgu)(jgu)运动简图。初步掌握将运动简图。初步掌握将实际机构实际机构(jgu)(jgu)绘制成机构绘制成机构(jgu)(jgu)运动简图的技能。运动简图的技能。2 2）能识别平面机构）能识别平面机构(jgu)(jgu)运动简图中的复合铰链、局部运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，会运用公式计算平面机构自由度和虚约束，会运用公式计算平面机构(jgu)(jgu)的自由的自由度并判断其运动是否确定。度并判断其运动是否确定。重点：重点：1 1）平面机构）平面机构(jgu)(jgu)自由度的计算。自由度的计算。(什么是复合铰链、什么是复合铰链、局部自由度和虚约束？如何判断？）局部自由度和虚约束？如何判断？）2 2）机构）机构(jgu)(jgu)具有确定运动的条件。当不满足此条件时，具有确定运动的条件。当不满足此条件时，会出现什么情况？会出现什么情况？第一页，共48页。2-1 2-1 运动运动(yndng)(yndng)副及其分类副及其分类平面机构所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。一、运动副及分类运动副使两构件直接接触(jich)并产生一定相对运动的连接称为运动副。运动副的类型：按接触(jich)方式，运动副分为：1.低副 两构件通过面接触(jich)组成的运动副。第二页，共48页。（1）转动副（回转副、铰链）：组成运动(yndng)副的两构件只能在一个平面内作相对转动。固定铰链其中一个构件是固定的。活动铰链两构件都是活动的。第三页，共48页。（2）移动副：组成运动副的两构件只能(zh nn)沿某一直线作相对移动。第四页，共48页。2.高副 两构件通过(tnggu)点、线接触组成的运动副。高副的承载能力差，但能传递较复杂的运动。第五页，共48页。空间运动(yndng)副：球面副 螺旋副第六页，共48页。二、构件的分类二、构件的分类按运动性质，构件分为：按运动性质，构件分为：1.1.固定件（机架）固定件（机架）用来支乘活动用来支乘活动(hu dng)(hu dng)构件的构件，相对于参考系是静构件的构件，相对于参考系是静止不动的止不动的2.2.原动件（主动件）原动件（主动件）动力所作用的构件，其运动规律已知的活动动力所作用的构件，其运动规律已知的活动(hu dng)(hu dng)构构件。件。3.3.从动件（输出构件）从动件（输出构件）随主动件运动而运动的其余构件。随主动件运动而运动的其余构件。第七页，共48页。一、平面机构运动一、平面机构运动(yndng)(yndng)简图的概念简图的概念不考虑那些与运动不考虑那些与运动(yndng)(yndng)无关的因素（构件的形无关的因素（构件的形状、具体构造、组成构件的零件数目等），只说明机构状、具体构造、组成构件的零件数目等），只说明机构中各构件的相对运动中各构件的相对运动(yndng)(yndng)关系的简单图形，称为关系的简单图形，称为机构运动机构运动(yndng)(yndng)简图。简图。2-2 2-2 平面机构平面机构(jgu)(jgu)的运动简图的运动简图第八页，共48页。二、平面机构运动简图的绘制二、平面机构运动简图的绘制(huzh)(huzh)1.1.构件和运动副的表示构件和运动副的表示1 1）转动副）转动副 小圆的圆心必须与回转轴线重合小圆的圆心必须与回转轴线重合第九页，共48页。2）移动(ydng)副 滑块、导槽、导杆的导路必须(bx)与相对移动方向一致第十页，共48页。3）高副 表示出接触处的曲线形状(xngzhun)，其曲率中心须与实际轮廓相同第十一页，共48页。4）组合表示(biosh)一个构件，两个回转副。一个构件，一个回转副、一个移动副第十二页，共48页。一个(y)构件，三个转动副一个(y)构件，两个移动副第十三页，共48页。2.运动简图的绘制方法和步骤1）根据机械的功能分析机械的组成(z chn)和运动情况，认清固定件、主动件和从动件。2）从主动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质，从而确定构件的数目及运动副的种类和数目。3）选择适当的比例，定出各运动副的相对位置，用构件和运动副的规定符号绘制出机构运动简图。第十四页，共48页。例：绘制冲床的机构例：绘制冲床的机构(jgu)运动简图。运动简图。第十五页，共48页。例：绘制内燃机的机构例：绘制内燃机的机构(jgu)(jgu)运动简图。运动简图。第十六页，共48页。例：绘制机构例：绘制机构(jgu)(jgu)运动简图。运动简图。第十七页，共48页。例：绘制例：绘制(huzh)(huzh)机构运动简图。机构运动简图。第十八页，共48页。以图以图2.10 所示，一偏心轮曲柄滑块机构为例，说明所示，一偏心轮曲柄滑块机构为例，说明(shumng)机构运动简图的绘制方法。机构运动简图的绘制方法。图图2.10 偏心轮曲柄滑块机构偏心轮曲柄滑块机构(jgu)图图2.11 对应的机构对应的机构(jgu)运动简图运动简图 第十九页，共48页。例题例题2.12：绘制：绘制(huzh)图示颚式破碎机的运动简图图示颚式破碎机的运动简图分析：该机构有分析：该机构有6个构件个构件(gujin)和和7个转动副。个转动副。图图2.12 颚式破碎机构颚式破碎机构 图图2.13 对应对应(duyng)的机构运动简图的机构运动简图 第二十页，共48页。例：绘制机构例：绘制机构(jgu)(jgu)运动简图。运动简图。第二十一页，共48页。例：绘制冲床(chngchung)机构的运动简图。第二十二页，共48页。一个(y)作平面运动的自由构件具有三个自由度。2-3 2-3 平面平面(pngmin)(pngmin)机构的自由度机构的自由度一、机构的自由度一、机构的自由度1.1.自由度及约束自由度及约束(yush)(yush)自由度自由度机构或构件机构或构件所具有的独立运动参数的数目。所具有的独立运动参数的数目。约束约束(yush)(yush)对独立对独立运动的限制。运动的限制。第二十三页，共48页。2.平面机构自由度计算构件组成运动副后，其独立(dl)运动受到约束，自由度将减少。移动副：引入两个约束（一个移动、一个转动）转动副：引入两个约束（两个移动）第二十四页，共48页。高副：引入一个约束，有两个(lin)自由度，转动+移动。第二十五页，共48页。自由度计算公式：F=3n-2PL-PH式中：n活动(hu dng)构件的数目。PL 低副的数目。PH 高副数。第二十六页，共48页。例：计算例：计算(j sun)(j sun)图中机构的自由度。图中机构的自由度。解：解：n=5，PL=7，PH=0F=3n-2PLPH=35-27-0=1第二十七页，共48页。二、机构(jgu)具有确定运动的条件 F=0（或F0），是静定（超静定）桁架。F0，当F主动件数目时，运动不确定。当F主动件数目时，不能运动。机构(jgu)具有确定运动的条件：F0且当F=主动件数目。第二十八页，共48页。三、计算自由度时应注意(zh y)的问题1.复合铰链两个以上的构件在同一处用转动副连接。k个构件用复合(fh)铰链连接，则转动副数目为:（k-1)第二十九页，共48页。例：计算圆盘例：计算圆盘(yun pn)锯主体机构的自由度。锯主体机构的自由度。解：解：n=7,A、B、C、D处有复合处有复合(fh)铰铰链，链，PL=10F=3n-2 PL-PH=37-210-0=1第三十页，共48页。2.局部自由度与整个(zhngg)机构运动无关的自由度（即多余的）。计算(j sun)时，应排除局部自由度。常见于凸轮机构滚子从动件以及类似(li s)将滑动摩擦变为滚动摩擦的情况中。第三十一页，共48页。3.虚约束对机构(jgu)的运动不产生实际约束效果的重复约束。计算时，应除取虚约束（包括有关的构件及运动副）虚约束常见于以下情况：（1）两构件之间形成多个导路平行的移动副。H G第三十二页，共48页。（2）两构件(gujin)间形成多个轴线重合的转动副。（3）两构件(gujin)间形成多个高副。带虚约束(yush)的曲轴第三十三页，共48页。（4）轨迹(guj)重合（平行四边形机构）第三十四页，共48页。（5）机构(jgu)中对运动不起独立作用的对称部分。带虚约束(yush)的行星轮系第三十五页，共48页。例：计算例：计算(j sun)自由度。自由度。解：解：有两处虚约束(yush)、C处存在局部自由度。n=4，PL=4，PH=2 F=3n-2PLPH=34-24-2=2第三十六页，共48页。局部局部(jb)自由度自由度虚约束虚约束(yush)解：解：例：求图示机构(jgu)的自由度。第三十七页，共48页。例：求图示机构(jgu)的自由度。并判断机构(jgu)有无确定的运动。解：n=7，PL=9，PH=1 F=3n-2PLPH=37-29-1=2F=主动件数目，所以(suy)，有确定运动。第三十八页，共48页。例：图示为简易冲床设计方案，画出机构运动简图并分析例：图示为简易冲床设计方案，画出机构运动简图并分析其能否运动，设法其能否运动，设法(shf)改正错误。改正错误。解：绘制简图解：绘制简图计算自由度计算自由度 n=3，PL=4，PH=1。F=3n2PLPH=33241=0该构件组合不能运动该构件组合不能运动.第三十九页，共48页。修改，使F=1方案1：在机构的适当位置增加一个(y)活动构件和一个(y)低副，增加一个(y)自由度（3-2=1）。第四十页，共48页。方案2：在机构的适当位置用一个(y)高副代替一个(y)低副，减少一个(y)约束。第四十一页，共48页。例:图示牛头刨床设计方案草图。设计思路为：动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆 3 作往复摆动，并带动滑枕4作往复移动，已达到刨削加工目的。试问图示的构件组合是否能达到此目的？如果(rgu)不能，该如何修改？第四十二页，共48页。方案(fng n)1方案(fng n)2第四十三页，共48页。方案(fng n)3方案(fng n)4第四十四页，共48页。方案(fng n)5方案(fng n)6第四十五页，共48页。图 1-7图 1-8第四十六页，共48页。作业(zuy)P23-25:2-15 2-19 2-20附加：2-12第四十七页，共48页。第四十八页，共48页。