第01章 机械系统的运动简图设计分析.ppt

四、计算机构自由度时应注意的事项 1. 复合铰链(Multiple Joint) 由两个以上构件在同一处构成的重合转动副称为复合铰链。 3 1 8 2 4 5 6 7 F = 3n-2pl-ph = 3×7-2×10-0 = 1 F = 3n-2pl-ph = 3×3-2×3-1 = 2 F = 3×2-2×2-1 = 1 2. 局部自由度(Passive Degree of Freedom) 处理方式：在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。 不影响机构整体运动的自由度，称为局部自由度。 已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形机构的自由度。 解：n= 4， Pl= 6， F=3n － 2Pl － Ph =3×4 －2×6 =0 Ph=0 1 2 3 4 A B C D E F 3.虚约束(Redundant constraint) －－对机构的运动不起限制作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 ∵ FE＝AB ＝CD ，故增加构件4前 后E点的轨迹都是圆弧，增加的约束不起作用，应去掉构件4。 1 2 3 4 A B C D E F 重新计算：n=3, Pl=4, Ph=0 F=3n － 2Pl － Ph =3×3 －2×4 =1 特别注意：此例存在虚约束的几何条件是： AB＝CD＝EF 常见的虚约束有以下几种情况: 1) 当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。 E E 带虚约束的凸轮机构 带虚约束的曲轴 2) 当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。 3) 如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束。 F=3n-2pl-ph=3*4-2*6= 0 ??? 带虚约束的杆机构 =3*3-2*4= 1 4) 机构中对运动起重复限制作用的对称部分也往往会引入虚约束。 带虚约束的行星轮系 2 2 2 3 1 F=3n-2pl-ph=3*5-2*5-6= -1 ??? 2 1 =3*3-2*3-2= 1 4 ５）两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 W 注意： 法线不重合时，变成实际约束！ A A’ n1 n1 n2 n2 n1 n1 n2 n2 A’ A 虚约束的本质是什么? 从运动的角度看,虚约束就是“重复的约束”或者是“多余的约束”。 2 2 3 2 1 C B 3 1 1 D M N 2 4 5 A E E a. 使受力状态更合理； b. 使机构平衡； c. 考虑机构在特殊位置的运动． 使用虚约束时要注意什么问题? 保证满足虚约束存在的几何条件，在机械设计中使用虚约束时，机械制造的精度要提高。 机构中为什么要使用虚约束? [例1] 找出图示直线机构中的复合铰链 F=3?7–2 ?10 =1 [例2] F=3?7–2 ?10 =1 机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F 。 直线机构 复合 铰链 A 2 C B 1 3 D E 5 6 4 7 压缩机机构 计算图示压缩机机构的自由度F 复合铰链 1 5 6 3 2 8 7 4 A C B F E D 复合 铰链 E A B C D O F G H 机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F 。 [例] 虚约束 局部自由度 F=3?6–2 ?8–1 =1 F=3n–2Pl –Ph [例] 部分图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块， 4为泵体。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。 A B 1 1—曲柄 2—活塞杆 机构运动简图 2. 机构的自由度： F = 3 n―2 Pl―Ph = 3×3―2×4 = 1 解：1 . 机构组成结构分析 3— 转块 4—泵体 2 3 C 4 本章内容小结 机构具有确 定运动的条： 计算公式：F = 3n - 2pL - pH 注意事项：复合铰链、局部自由度和虚约束的判别及其处理 机构的原动件数目=机构的自由度数目 二．平面机构 自由度计算 一．平面机构运 动简图绘制 1．运动副及其分类、表示方法、规定画法 2．构件类型、表示方法及规定画法 3．机构运动简图及其绘制方法 作业题：P21：1-6, 1-8 P22： 1-9 图1-24 、 1-26 、 1-27 、 1-28 选择题及填空题： 1.机构自由度是指