常用機構(gòu)-平面機構(gòu)及其運動簡圖
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常用機構(gòu),常用機構(gòu),各種機械中經(jīng)常使用的機構(gòu)。,各種機械中普遍使用的零件。,,,,,通用零件,第1章平面機構(gòu)及其運動簡圖,本章要點: 各種常用機構(gòu) 運動副的概念 機構(gòu)自由度的概念,,,平面運動副 平面機構(gòu)的運動簡圖繪制 平面機構(gòu)的自由度計算,,,應掌握內(nèi)容:,第1章 平面機構(gòu)及其運動簡圖,1.1 平面運動副,,,構(gòu)件和構(gòu)件之間既要相互連接(接觸)在一起,又要有相對運動。而兩構(gòu)件之間這種可動的連接(接觸)就稱為運動副。,運動副元素:兩構(gòu)件上直接參加接觸構(gòu)成運動副的部分。,1.1.1 運動副,運動副:,? 平面運動副,,,1.1.2 自由度和運動副約束,自由度:把構(gòu)件相對于參考系具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱為自由度,? 平面運動副,,,,按兩構(gòu)件接觸情況,常分為低副、高副兩大類。,1.低副 兩構(gòu)件以面接觸而形成的運動副。,(1) 轉(zhuǎn)動副:只允許兩構(gòu)件作相對轉(zhuǎn)動,又稱作鉸鏈。,a)固定鉸鏈,一、平面運動副,? 平面運動副,,,b)活動鉸鏈轉(zhuǎn)動副,,,(2) 移動副:只允許兩構(gòu)件作相對移動。,,移動副,? 平面運動副,,,2.高副 兩構(gòu)件以點或線接觸而構(gòu)成的運動副。,凸輪副,,? 平面運動副,? 平面運動副,,,齒輪副,? 平面運動副,,,二、空間運動副,若兩構(gòu)件之間的相對運動均為空間運動,則稱為空間運動副。,螺旋副,球面副,? 第9章,,,1.2 平面機構(gòu)的運動簡圖,1.2.1 運動副及構(gòu)件的表示方法,? 平面機構(gòu)的運動簡圖,,,2.轉(zhuǎn)動副,構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動副時,如下圖表示。圖垂直于回轉(zhuǎn)軸線時用圖a表示; 圖面不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時用圖b表示。 表示轉(zhuǎn)動副的圓圈,其圓心必須與回轉(zhuǎn)軸線重合。 一個構(gòu)件具有多個轉(zhuǎn)動副時,則應在兩條交叉處涂黑,或在其內(nèi)畫上斜線。,,? 平面機構(gòu)的運動簡圖,,,3. 移動副,兩構(gòu)件組成移動副,其導路必須與相對移動方向一致。,? 平面機構(gòu)的運動簡圖,,,4. 平面高副,兩構(gòu)件組成平面高副時,其運動簡圖中應畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓,對于凸輪、滾子,習慣劃出其全部輪廓;對于齒輪,常用點劃線劃出其節(jié)圓。,? 平面機構(gòu)的運動簡圖,,,1.2.2 繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟,1)功能分析。確定機械系統(tǒng)的總功能和進行功能分解。,2)繪制機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖。,3)執(zhí)行(工作)機構(gòu)選型。,4)繪制機械系統(tǒng)的運動方案圖。,5)機構(gòu)的尺度綜合。,6)繪制機械系統(tǒng)運動簡圖。,? 平面機構(gòu)的運動簡圖,,,例 題 1,試繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖,? 平面機構(gòu)的運動簡圖,,,例 題 1,,解:1)分析運動,確定構(gòu)件的類型和數(shù)量,2)確定運動副的類型和數(shù)目,3)選擇視圖平面,4)選取比例尺,根據(jù)機構(gòu)運動尺寸,定出各運動副間的相對位置,5)畫出各運動副和機構(gòu)符號,并表示出各構(gòu)件,? 平面機構(gòu)的運動簡圖,,,例 題 1,? 平面機構(gòu)的運動簡圖,,,例 題 2,繪制右圖所示機構(gòu)模型的機構(gòu)運動簡圖,解:觀察動畫可知,構(gòu)件1、4構(gòu)成轉(zhuǎn)動副,中心為C點;構(gòu)件1、2在A點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副;構(gòu)件2、3在B點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副;構(gòu)件3、4構(gòu)成移動副。 由于構(gòu)件3、4的表達不同,該機構(gòu)模型的機構(gòu)運動簡圖有兩種,分別稱為導桿機構(gòu)和搖塊機構(gòu)。這個例子說明:實現(xiàn)同樣功能的機械是可以用不同的機構(gòu)來實現(xiàn)的。,,,1.3 平面機構(gòu)的自由度,1.實例分析,不能產(chǎn)生運動,1.3.1 機構(gòu)具有確定運動的條件,? 平面機構(gòu)的自由度,,,給定構(gòu)件1運動參數(shù) = ( t ),構(gòu)件2、3、4的運動是不確定的,再給定構(gòu)件4運動參數(shù) = ( t ),構(gòu)件2、3的運動是確定的,? 平面機構(gòu)的自由度,,,2.結(jié)論,機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱機構(gòu)的自由度。,平面機構(gòu)具有確定運動的條件:機構(gòu)原動件個數(shù)應等于機構(gòu)的自由度數(shù)目。,◆原動件數(shù)<自由度數(shù),機構(gòu)無確定運動,原動件數(shù)>自由度數(shù),機構(gòu)在薄弱處損壞,? 平面機構(gòu)的自由度,,,1.3.2 平面機構(gòu)自由度的計算,1.構(gòu)件自由度,一個構(gòu)件未用運動副與其它構(gòu)件連接之前,有三個自由度。,當用運動副連接后,構(gòu)件間的相對運動受到約束,失去一些自由度。運動副不同,失去的自由度數(shù)目和保留的自由度數(shù)目也不同。,? 平面機構(gòu)的自由度,,,2.計算公式,n:機構(gòu)中活動構(gòu)件數(shù); Pl :機構(gòu)中低副數(shù);,Ph :機構(gòu)中高副數(shù); F :機構(gòu)的自由度數(shù);,F = 3n - 2Pl - Ph,3.計算實例,n = 3, Pl = 4, Ph = 0,F = 3n - 2Pl - Ph,=3×3 - 2Pl - Ph,=3×3 - 2×4 - 0,設,則,= 1,? 平面機構(gòu)的自由度,,,計算實例,n =5, Pl = 7, Ph = 0,F = 3n – 2Pl – Ph,= 3×5 – 2×7 – 0,= 1,解:,? 平面機構(gòu)的自由度,,,1.3.3 自由度計算時應注意的幾種情況,1.復合鉸鏈,2.局部自由度,3.虛約束,? 平面機構(gòu)的自由度,,,三個構(gòu)件在同一軸線處,兩個轉(zhuǎn)動副。 推理:m個構(gòu)件時,有m – 1個轉(zhuǎn)動副。,? 平面機構(gòu)的自由度,,,慣性篩機構(gòu),C處為復合鉸鏈,◆計算中注意觀察是否有復合鉸鏈,以免漏算轉(zhuǎn)動副數(shù)目,出現(xiàn)計算錯誤。,n = 5, Pl = 7, Ph = 0,= 3×5 -2×7 – 0 = 1,F = 3n - 2Pl – Ph,? 平面機構(gòu)的自由度,,,滾子的轉(zhuǎn)動自由度并不影響整個機構(gòu)的運動,屬局部自由度。,,計入局部自由度時n = 3, Pl = 3, Ph = 1F =3×3 - 2×- 1 = 2 與實際不符,,? 平面機構(gòu)的自由度,,,應除去局部自由度,即把滾子和從動件看作一個構(gòu)件。,處理方法,◆實際結(jié)構(gòu)上為減小摩擦采用局部自由度,“除去”指計算中不計入,并非實際拆除。,N = 2, Pl = 2, Ph = 1, F = 3×2 - 2×2 – 1 = 1,與實際相符,? 平面機構(gòu)的自由度,,,n = 4, Pl =6, Ph = 0,構(gòu)件5給機構(gòu)引入三個自由度,四個約束。多出的一個約束對機構(gòu)的運動不起獨立的限制作用,是虛約束。,與實際不符,F = 3×4 -2×6 – 0 = 0,? 平面機構(gòu)的自由度,,,n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1,處理方法,與實際相符,應除去虛約束,即將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件5及運動副除去不計。,? 平面機構(gòu)的自由度,,,1.兩構(gòu)件未組成運動副前,連接點處的軌跡已重合為一,組成的運動副存在虛約束。,◆計算中應將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及運動副一起除去不計。,虛約束常見情況及處理,? 平面機構(gòu)的自由度,,,虛約束常見情況及處理,◆計算中只計入一個移動副。,2.兩構(gòu)件組成多個移動副,且導路相互平行或重合時,只有一個移動副起約束作用,其余為虛約束。,? 平面機構(gòu)的自由度,,,3.兩構(gòu)件組成多個轉(zhuǎn)動副,且軸線重合,只有一個轉(zhuǎn)動副起約束作用,其余為約束。,虛約束常見情況及處理,◆計算中只計入一個轉(zhuǎn)動副。,? 平面機構(gòu)的自由度,,,虛約束常見情況及處理,◆計算中應將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及運動副一起除去不計。,4.兩構(gòu)件兩點間未組成運動副前距離保持不變,兩點間用另一構(gòu)件連接時,將產(chǎn)生虛約束。,? 平面機構(gòu)的自由度,,,虛約束常見情況及處理,◆計算中應將對稱部分除去不計。,5.機構(gòu)中對運動不起獨立作用的對稱部分,將產(chǎn)生虛約束。,? 平面機構(gòu)的自由度,,,虛約束對機構(gòu)的影響,◆機構(gòu)中虛約束是實際存在的,計算中所謂“除去不計”是從運動觀點分析做的假想處理,并非實際拆除。,·虛約束是在一些特定的幾何條件下引入的,如“平行”、“重合”、“距離不變”等。如果幾何條件不滿足,虛約束會轉(zhuǎn)化為有效約束。,·機構(gòu)中引入虛約束是為了受力均衡,增大剛度等,同時也提高了對制造和裝配精度的要求。,F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1×1=2,? 平面機構(gòu)的自由度,,,例 題 3,計算圖示大篩機構(gòu)的自由度,,解:滾子F處是一個局部自由度;推桿與機架在E和E'組成兩個導路平行的移動副,其中之一為虛約束;C處是復合鉸鏈。今將滾子與推桿焊成一體,去掉移動副E‘并在C點注明轉(zhuǎn)動副數(shù),如圖b)所示,由圖b)得,n=7,PL =9(7個轉(zhuǎn)動副、2個移動副),PH=1,故由得:,,已知: AB∥EF∥CD AB=EF=CD,F=3×6-2 ×7-2=2,,,? 平面機構(gòu)的自由度,,,例 題 4,計算如圖所示機構(gòu)的自由度。,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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