第3章平面机构基础知识优秀课件.ppt
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1、第3章平面机构基础知识第1页,本讲稿共52页名词术语解释名词术语解释:1.构件构件 独立的运动单元独立的运动单元 内燃机内燃机中的连杆3.1 平面机构运动副平面机构运动副内燃机内燃机连杆连杆套筒套筒连杆体连杆体螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母轴瓦轴瓦连杆盖连杆盖零件零件 独立的制造单元独立的制造单元第2页,本讲稿共52页3.1.1运动副及其分类运动副及其分类a)两个构件、两个构件、b)直接接触、直接接触、c)有相对运动有相对运动运动副元素直接接触的部分(点、线、面)运动副元素直接接触的部分(点、线、面)例如:例如:滚子凸轮滚子凸轮、齿轮齿廓齿轮齿廓、活塞与缸套活塞与缸套等。等。定义:定义:运动副两个构
2、件直接接触组成的仍能产生某些相运动副两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。对运动的联接。三个条件,缺一不可三个条件,缺一不可第3页,本讲稿共52页运动副的分类:运动副的分类:1)按引入的约束数分有:按引入的约束数分有:I级副级副II级副级副III级副级副I级副、级副、II级副、级副、III级副、级副、IV级副、级副、V级副。级副。第4页,本讲稿共52页 2)按相对运动范围分有:按相对运动范围分有:平面运动副平面运动副平面运动平面运动平面机构平面机构全部由平面运动副组成的机构。全部由平面运动副组成的机构。IV级副级副例如:球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。例如:球铰链、拉杆天线、螺旋
3、、生物关节。空间运动副空间运动副空间运动空间运动V级副级副1V级副级副2V级副级副3两者关联空间机构空间机构至少含有一个空间运动副的机构。至少含有一个空间运动副的机构。第5页,本讲稿共52页 3)按运动副元素分有:按运动副元素分有:高副点、线接触,应力高。高副点、线接触,应力高。低副面接触,应力低低副面接触,应力低例如:例如:滚动滚动副副、凸轮副凸轮副、齿轮副齿轮副等。等。例如:例如:转动副转动副(回转副)、(回转副)、移动副移动副。第6页,本讲稿共52页常见运动副符号的表示常见运动副符号的表示:国标国标GB446084第7页,本讲稿共52页常用运动副的符号常用运动副的符号运动副运动副名称名称
4、运动副符号运动副符号两运动构件构成的运动副两运动构件构成的运动副转转动动副副移移动动副副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副两构件之一为固定时的运动副122121平平面面运运动动副副第8页,本讲稿共52页平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球销销副副121212空空间间运运动动副副121212第9页,本讲稿共52页构件的表示方法构件的表示方法:第10页,本讲稿共52页一般构件的表示方法一般构件的表示方法 杆、轴构件杆、轴构件固定构件固定构件同一构件同一构件第11页,本讲稿共52页三副构件三副构件 两副构件两副构件 一般
5、构件的表示方法一般构件的表示方法 第12页,本讲稿共52页运动链两个以上的构件通过运动副的联运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。接而构成的系统。注意事项注意事项:画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副的性质画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副的性质。闭式链闭式链、开式链开式链3.运动链运动链 第13页,本讲稿共52页若干若干1个或几个个或几个1个个4.机构机构定义定义:具有确定运动的运动链称为机构具有确定运动的运动链称为机构。机架机架作为参考系的构件作为参考系的构件,如机床床身、车辆底盘、如机床床身、车辆底盘、飞机机身。飞机机身。机构的组成:机构的组成:机构机构机架
6、原动件从动件机架原动件从动件机构是由若干构件经运动副联接而成的,很显然,机构归属于运动链,那么,运动链在什么条件下就能称为机构呢?即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论:在运动链中,如果以某一个构件作为参考坐标系,当其中另一个(或少数几个)构件相对于该坐标系按给定的运动规律运动时,其余所有的构件都能得到确定的运动,那么,该运动链便成为机构。原(主)动件原(主)动件按给定运动规律运动的构件按给定运动规律运动的构件。从动件从动件其余可动构件。其余可动构件。第14页,本讲稿共52页3.2 平面机构运动简图平面机构运动简图机构运动简图机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对用
7、以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。运动关系的简单图形。作用:作用:1.表示机构的结构和运动情况。表示机构的结构和运动情况。机动示意图不按比例绘制的简图机动示意图不按比例绘制的简图现摘录了部分现摘录了部分GB446084机构示意图如下表机构示意图如下表。2.作为运动分析和动力分析的依据。作为运动分析和动力分析的依据。第15页,本讲稿共52页常用机构运动简图符号常用机构运动简图符号 在在机机架架上上的的电电机机齿齿轮轮齿齿条条传传动动带带传传动动圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动第16页,本讲稿共52页链链传传动动圆柱圆柱蜗杆蜗杆蜗轮蜗轮传动传动凸凸轮轮传传动动外啮外啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮
8、传动动第17页,本讲稿共52页机构运动简图应满足的条件机构运动简图应满足的条件:1.构件数目与实际相同构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。成比例。棘棘轮轮机机构构内啮内啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动第18页,本讲稿共52页绘制机构运动简图绘制机构运动简图顺口溜:顺口溜:先两头,后中间,先两头,后中间,从头至尾走一遍,从头至尾走一遍,数数构件是多少,数数构件是多少,再看它们怎相联。再看它们怎相联。步骤:步骤:1.运转机械,搞清楚运动副的性质、数目和构件数
9、目;运转机械,搞清楚运动副的性质、数目和构件数目;4.检验机构是否满足运动确定的条件。检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸,选投影面(运动平面),测量各运动副之间的尺寸,选投影面(运动平面),绘制示意图。绘制示意图。3.按比例绘制运动简图。按比例绘制运动简图。简图比例尺:简图比例尺:l=实际尺寸实际尺寸 m/m/图上长度图上长度mmmm思路:思路:先定原动部分和工作部分(一般位于传动线路末端),先定原动部分和工作部分(一般位于传动线路末端),弄清运动传递路线,确定构件数目及运动副的类型,并用符弄清运动传递路线,确定构件数目及运动副的类型,并用符号表示出来。号表示出来。举例
10、:举例:绘制绘制破碎机破碎机和和偏心泵偏心泵的机构运动简图。的机构运动简图。第19页,本讲稿共52页DCBA1432绘制图示绘制图示鳄式破碎机鳄式破碎机的运动简图。的运动简图。第20页,本讲稿共52页1234绘制图示绘制图示偏心泵偏心泵的运动简图的运动简图偏心泵偏心泵第21页,本讲稿共52页3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度给定给定S S3 3S S3 3(t)(t),一个独立参数一个独立参数1 11 1(t t)唯一确定,该机唯一确定,该机构仅需要一个独立参数。构仅需要一个独立参数。若若仅仅给给定定1 11 1(t t),则则2 2 3 3 4 4 均均不不能能唯唯一一确确定定。若若同
11、同时时给给定定1 1和和4 4 ,则则3 3 2 2 能能唯唯一一确确定定,该该机机构构需需要要两两个个独独立立参数参数 。4 4S3123S31 112341 1第22页,本讲稿共52页定义:定义:保证机构具有确定运动时所必须给定的保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度独立运动参数称为机构的自由度。原动件能独立运动的构件。原动件能独立运动的构件。一个原动件只能提供一个独立参数一个原动件只能提供一个独立参数机构具有确定运动的条件为:机构具有确定运动的条件为:自由度原动件数自由度原动件数第23页,本讲稿共52页一、一、平面机构自由度的计算公式平面机构自由度的计算公式作作
12、平平面面运运动动的的刚刚体体在在空空间间的的位位置置需需要要三三个个独独立立的的参参数数(x,y,)才能唯一确定。才能唯一确定。yx(x,y)F=3单个自由构件的自由度为单个自由构件的自由度为 3 3第24页,本讲稿共52页自由构自由构件的自件的自由度数由度数运动副运动副 自由度数自由度数 约束数约束数回转副回转副 1()+2(x,y)=3yx12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2结论:结论:构件自由度构件自由度3约束数约束数移动副移动副 1(x)+2(y,)=3高高 副副 2(x,)+1(y)=3经运动副相联后,构件自由度会有变化:经运动副相联后,构件自由度会有变化
13、:自由构件的自由度数约束数自由构件的自由度数约束数第25页,本讲稿共52页活动构件数活动构件数 n 计算公式:计算公式:F=3n(2PL+Ph)要求:要求:记住上述公式,并能熟练应用。记住上述公式,并能熟练应用。构件总自由度构件总自由度 低副约束数低副约束数 高副约束数高副约束数 3n 2 PL1 Ph计算曲柄滑块机构的自由度。计算曲柄滑块机构的自由度。解:活动构件数解:活动构件数n=3低副数低副数PL=4F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副数高副数PH=0S3123推广到一般:推广到一般:第26页,本讲稿共52页计算五杆铰链机构的自由度计算五杆铰链机构的自由度解:活动构件数解:活
14、动构件数n=4低副数低副数PL=5F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副数高副数PH=012341 1第27页,本讲稿共52页计算图示凸轮机构的自由度。计算图示凸轮机构的自由度。解:活动构件数解:活动构件数n=2低副数低副数PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副数高副数PH=1123第28页,本讲稿共52页二、二、计算平面机构自由度的注意事项计算平面机构自由度的注意事项12345678ABCDEF计算图示圆盘锯机构的自由度。计算图示圆盘锯机构的自由度。解:活动构件数解:活动构件数n=7低副数低副数PL=6F=3n 2PL PH 高副数高副数PH=0=37 26 0=
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