自由度的详解和计算.ppt

第一章 机构的组成及其自由度的计算 §1.1 机构的组成 §1.2 机构运动简图 §1.3 机构具有确定运动的条件 §1.4 平面机构自由度的计算 §1.5 平面机构的组成原理和结构分析 本章的主要内容 1、主要内容 机构的组成及其具有确定运动的条件 机构运动简图及其绘制 机构的组成原理和机构的结构分类 2、重点 机构具有确定运动的条件和平面机构自由度的计算 机构的组成分析和机构的级别判别。 3、难点 虚约束的判别 §1.1 机构的组成 1.构件 2.运动副 3.运动链 4.机构 构 件 机构是怎样组成的？ 连接：运动副 ? 运动单元：构件 ? 运动单元+连接 运动链 ? 运动链+机架 机构 运动副:两个构件直接接触并产生某些相对运动的可动联接 两个构件上参加接触的运动副表面 称运动副元素，运动副的元素是点、线、面。 运动副分类： 空间和平面运动副 平面运动副 平面运动副：两构件相对运动为平面运动的运动副 低副：面接触的运动副（回转副、移动副） 高副: 点、线接触的运动副 平面运动副符号： 空间运动副的符号 3.运动链运动链：构件通过运动副联接而成的相对可动的系统。 §1.2 机构运动简图 在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构运动简图。 1. 机构运动简图的定义 机构运动简图 根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置， 采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。 机构示意图 按比例绘出不严格的，只表示机械结构状况的简图。 2.机构运动简图的绘制 绘制方法及步骤： （1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线，查明组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置； （2）选定视图平面； （3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出各运动副和机构的符号，最后用简单线条连接即得机构运动简图。 举例 1 小型压力机 §1.3 机构具有确定运动的条件 构件自由度 : 构件具有独立运动参数的数目 机构自由度 : 机构具有独立运动参数的数目 一个构件的平面运动有三个自由度 无约束 平面运动副的约束  平面运动副的约束 高副约束1个自由度 §1.4 平面机构的自由度计算公式 n个活动构件（不包括机架）, pl个低副, ph个高副，则 自由度计算公式: F=3n-(2pl+ph) 举例 3 机构具有确定运动的条件 原动件数 = 机构的自由度 计算平面机构自由度时的注意事项 复合铰链：两个以上构件通过回转副并联在一起 局部自由度：机构中某构件所产生的局部运动并不影响整个机构中其它构件的运动 虚约束：机构中某些运动副或某些运动副与构件的组合所形成的约束与其它约束重复而不再起作用 虚约束注意事项 两构件连接前后轨迹重合点 两构件某两点间的距离始终不变 两构件组成多个移动副 两构件组成多个转动副 不影响机构运动的重复部分 §1.5 平面机构的组成原理和结构分析 组成原理 结构分类 结构分析 基本杆组：（低副） 构件组去掉机架和原动件后剩下的F=0的最小运动链。 F=3n-2pl =0 级别 Ⅱ Ⅲ： n 2 4 pl 3 6 结构分类：杆组为几级？什么形式？例如Ⅱ级组：二杆三副组 例如Ⅲ级组：三杆六副组 特点：其中一个构件上有三个内接副 举例 5 结构分析： 从远离原动件的构件开始，尽可能拆成最低的杆组，每拆完一个杆组，保证剩下的杆组自由度为零。对剩下的杆组再拆时，仍从最远端开始拆，每拆一次杆组，均从最低级的杆组开始，无法拆时，再试拆高一级的杆组。 所拆杆组中，级别最高的杆组为该机构的杆组级别 颚式破碎机 机构简图及杆组拆法 平面机构中的高副低代 高副低代的原则： 代替前后机构的自由度完全相同 代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同 高副低代的方法：二高副元素在接触点处的曲率中心用一构件和两个低副代替 凸轮机构: 小结：掌握机构自由度