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1、第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,一、名詞術(shù)語解釋: 1.構(gòu)件 獨立的運動單元,,內(nèi)燃機(jī)中的連桿,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,內(nèi)燃機(jī)連桿,零件 獨立的制造單元,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,,2.運動副,a)兩個構(gòu)件、b) 直接接觸、c) 有相對運動,運動副元素直接接觸的部分(點、線、面) 例如:滾子凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。,定義:運動副兩個構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接。,三個條件,缺一不可,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,運動副的分類: 按運動副接觸形式分: 高副點、線接觸,應(yīng)力高。,,低副面接觸,應(yīng)力低,例如:滾動副、凸輪副、齒輪副等。,例如:轉(zhuǎn)動副
2、(回轉(zhuǎn)副)、移動副 。,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,常見運動副符號的表示: 國標(biāo)GB446084,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,常用運動副的符號,,,,,,,,,運動副 名稱,運動副符號,兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副,轉(zhuǎn)動副,移動副,兩構(gòu)件之一為固定時的運動副,平面運動副,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,平面高副,螺旋副,,,,,空間運動副,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,,一般構(gòu)件的表示方法,桿、軸構(gòu)件,固定構(gòu)件,同一構(gòu)件,,,,,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,三副構(gòu)件,兩副構(gòu)件,,,,一般構(gòu)件的表示方法,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,運動鏈兩個以上的構(gòu)件通
3、過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。,注意事項:,畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形,而只考慮運動副的性質(zhì)。,閉式鏈、開式鏈,3. 運動鏈,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,二、平面機(jī)構(gòu)運動簡圖,機(jī)構(gòu)運動簡圖用以說明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對 運動關(guān)系的簡單圖形。,作用: 1.表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。,機(jī)動示意圖不按比例繪制的簡圖 現(xiàn)摘錄了部分GB446084機(jī)構(gòu)示意圖如下表。,2.作為運動分析和動力分析的依據(jù)。,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,常用機(jī)構(gòu)運動簡圖符號,,,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,機(jī)構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件: 1.構(gòu)件數(shù)目與
4、實際相同,2.運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符,3.運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機(jī)構(gòu) 成比例。,,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,,繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖,順口溜:先兩頭,后中間, 從頭至尾走一遍, 數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少, 再看它們怎相聯(lián)。,步驟: 1.運轉(zhuǎn)機(jī)械,搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目;,4.檢驗機(jī)構(gòu)是否滿足運動確定的條件。,2.測量各運動副之間的尺寸,選投影面(運動平面), 繪制示意圖。,3.按比例繪制運動簡圖。 簡圖比例尺: l =實際尺寸 m / 圖上長度mm,思路:先定原動部分和工作部分(一般位于傳動線路末端),弄清運動傳遞路線,確定構(gòu)件數(shù)目及運動副的類型,并用符號表示
5、出來。,舉例:繪制破碎機(jī)和偏心泵的機(jī)構(gòu)運動簡圖。,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,,,繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運動簡圖。,,,,,,,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,,,繪制圖示偏心泵的運動簡圖,,,偏心泵,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,定義: 機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生的獨立運動數(shù)目稱為機(jī)構(gòu)的自由度。,原動件能獨立運動的構(gòu)件。 通常一個原動件具有一個獨立運動,機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件為:,A、機(jī)構(gòu)自由度必須大于零; B、機(jī)構(gòu)自由度原動件數(shù)。,三、 平面機(jī)構(gòu)的自由度,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,活動構(gòu)件數(shù) n,計算公式: F=3n2PL Ph,要求:記住上述公式,并能熟練應(yīng)用。,構(gòu)件總自
6、由度,低副約束數(shù),高副約束數(shù),3n,2 PL,1 Ph,計算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度,解:活動構(gòu)件數(shù)n=,3,低副數(shù)PL=,4,F=3n 2PL PH =33 24 =1,高副數(shù)PH=,0,1、 平面機(jī)構(gòu)自由度的計算公式,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,計算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度,解:活動構(gòu)件數(shù)n=,4,低副數(shù)PL=,5,F=3n 2PL PH =34 25 =2,高副數(shù)PH=,0,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,計算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度,解:活動構(gòu)件數(shù)n=,2,低副數(shù)PL=,2,F=3n 2PL PH =32 221 =1,高副數(shù)PH=,1,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,2、計
7、算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項,計算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度,解:活動構(gòu)件數(shù)n=,7,低副數(shù)PL=,6,F=3n 2PL PH,高副數(shù)PH=0,=37 26 0,=9,計算結(jié)果肯定不對!,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,1.復(fù)合鉸鏈 兩個以上的構(gòu)件在同一處組成轉(zhuǎn)動副。,計算:k個構(gòu)件,,有k1轉(zhuǎn)動副。,兩個低副,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,上例:在B、C、D、E四處應(yīng)各有 2 個運動副。,計算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。,解:活動構(gòu)件數(shù)n=7,低副數(shù)PL=,10,F=3n 2PL PH =37 2100 =1,可以證明:F點的軌跡為一直線。,,圓盤鋸機(jī)構(gòu),第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度
8、,計算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。,解:n=,3,,PL=,3,,F=3n 2PL PH =33 23 1 =2,PH=1,對于右邊的機(jī)構(gòu),有: F=32 22 1=1,事實上,兩個機(jī)構(gòu)的運動相同,且F=1,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,2.局部自由度(多余自由度),解: n=2,P L=2,PH=1,F=32 22 1 =1,定義:構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度。,出現(xiàn)在加裝滾子的場合,計算時應(yīng)去掉滾子和鉸鏈。,滾子的作用:滑動摩擦滾動摩擦。,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,解:n=,4,,PL=,6,,F=3n 2PL PH =34 26 =0,PH=0,3.虛約束 對機(jī)構(gòu)的運
9、動實際不起作用的約束。 計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。,, FEAB CD ,故增加構(gòu)件4前后E點的軌跡都是圓弧,。 增加的約束不起作用,應(yīng)去掉構(gòu)件4。,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,重新計算:n=3, PL=4, PH=0,F=3n 2PL PH =33 24 =1,特別注意:此例存在虛約束的幾何條件是:,,,,,1,2,3,4,A,B,C,D,E,F,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,出現(xiàn)虛約束的場合: 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后,聯(lián)接點的軌跡重合,,2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副,且導(dǎo)路平行。,,,,如平行四邊形機(jī)構(gòu),火車輪,,橢圓儀等。(需要證明),第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,4.
10、運動時,兩構(gòu)件上的兩點距離始終不變。,3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副,且同軸。,5.對運動不起作用的對稱部分。如多個行星輪。,,,,,,,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副,兩處接觸,且法線重合。,如等寬凸輪,,,注意: 法線不重合時,變成實際約束!,,,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,虛約束的作用: 改善構(gòu)件的受力情況,如多個行星輪。,增加機(jī)構(gòu)的剛度,如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。,使機(jī)構(gòu)運動順利,避免運動不確定,如車輪。,注意:各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的 !,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,舉例:計算下面機(jī)構(gòu)的自由度,判斷機(jī)構(gòu)運動是否確定?并指出特殊情況。,位置C ,
11、2個低副,解:復(fù)合鉸鏈:,局部自由度:,F處1個,虛約束:,E處1個,n=,7,PL =,9,PH =,1,F=3n 2PL PH =37 29 1 =2,由于自由度數(shù)F=2大于原動件數(shù)1,所以該機(jī)構(gòu)沒有確定的運動。,第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,作業(yè):計算下面機(jī)構(gòu)的自由度,判斷機(jī)構(gòu)運動是否確定?并指出特殊情況。教材P168。,a),第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,作業(yè):計算下面機(jī)構(gòu)的自由度,判斷機(jī)構(gòu)運動是否確定?并指出特殊情況。教材P168。,b),第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,作業(yè):計算下面機(jī)構(gòu)的自由度,判斷機(jī)構(gòu)運動是否確定?并指出特殊情況。教材P168。,c),第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,作業(yè):計算下面機(jī)構(gòu)的自由度,判斷機(jī)構(gòu)運動是否確定?并指出特殊情況。教材P168。,d),第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,作業(yè):計算下面機(jī)構(gòu)的自由度,判斷機(jī)構(gòu)運動是否確定?并指出特殊情況。教材P168。,e),第11章 平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度,作業(yè):計算下面機(jī)構(gòu)的自由度,判斷機(jī)構(gòu)運動是否確定?并指出特殊情況。教材P168。,f),