平面机构基础知识.pptx
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1、平面机构基础知识平面机构基础知识湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 2.运动副运动副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运动副元素直接接触的部分(点、线、面)直接接触的部分(点、线、面)例如:例如:凸轮凸轮、齿轮齿廓齿轮齿廓、活塞与缸套活塞与缸套等。等。定义:定义:运动副运动副两个构件直接接触组成的仍能产两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。生某些相对运动的联接。三个条件,缺一不可三个条件,缺一不可第2页/共51页第1页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 运动副的
2、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3页/共51页第2页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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:例如:球铰链球铰链、拉杆天线拉杆天线、螺旋螺旋、生物关节生物关节。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
3、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4页/共51页第3页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 3)按运动副元素分有:按运动副元素分有:高副高副点、线接触,应力高。点、线接触,应力高。低副低副面接触,应力低面接触,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5页/共51页第4页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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6页/共51页第
4、5页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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7页/共51页第6页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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8页/共51页第
5、7页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 构件的表示方法构件的表示方法:第9页/共51页第8页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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10页/共51页第9页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 三副构三副构件件 两副构两副构件件 一般构件的表示方法一般构件的表示方法 第11页/共51页第10页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 运动链运动链两个以
6、上的构件通过运动副两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。的联接而构成的系统。注意事项注意事项:画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副的性质副的性质。闭式链闭式链、开式链开式链3.运动链运动链 第12页/共51页第11页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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、车如机床床身、车辆底盘、飞机机身。辆底盘、飞机机身。机构的组成:机构的组成:机构机构
7、机架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13页/共51页第12页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 机构运动简图
8、机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相用以说明机构中各构件之间的相对对 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。机动示意图机动示意图不按比例绘制的简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14页/共51页第13页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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
9、轮传传动动第15页/共51页第14页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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传动动第16页/共51页第15页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 机构运动简图机构运动简图应满足的应满足的条件条件: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
10、圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动第17页/共51页第16页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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
11、。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,并用符号表示出来。动副的类型,并用符号表示出来。举例: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18页/共51页第17页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 DCBA1432绘制图示绘制图示鳄式破碎机鳄式破碎机的运
12、动简图。的运动简图。第19页/共51页第18页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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20页/共51页第19页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 32 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),一个独立参一个独立参数数1 11 1(t t)唯一确定,该唯一确定,该机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
13、同同时时给给定定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21页/共51页第20页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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。原动件原动件能独立运动的构件。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
14、第22页/共51页第21页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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23页/共51页第22页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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)=3yx12Syx
15、12xy12R=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: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24页/共51页第23页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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
16、束数 3n 2 PL1 Ph计计算算曲曲柄柄滑滑块块机机构构的的自自由由度。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25页/共51页第24页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 计计算算五五杆杆铰铰链链机机构构的的自自由由度度解:活动构件数解:活动构件数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26页/共51页第25页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘
17、存云教授潘存云教授 计计算算图图示示凸凸轮轮机机构构的的自自由由度。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27页/共51页第26页/共51页湖南科技大学专用湖南科技大学专用 作者:作者:潘存云教授潘存云教授 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 高高 副副 数数PH=0=37 26 0=9计算结果肯定不对!计算结果肯定
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