机械设计基础第二章(平面机构的结构分析).ppt

* * Fundamentals of Machine Design （第二章） 一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案 第二章 平面机构的结构分析 回目录 1．基本内容 (1) 平面运动副及其分类； (2) 平面机构运动简图的绘制方法； (3) 平面机构自由度的计算。 一、基本内容及学习要求 2．学习要求 (1) 熟悉构件自由度、约束和运动副的概念，掌握各种平面运动副和高副的一般表示方法。能搞懂教材中的机构运动简图，通过实践初步掌握将实际机构绘制成机构运动简图的技能。 (2) 能识别平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，会运用公式计算平面机构的自由度并判断其运动是否确定。 一、基本内容及学习要求 　　3. 重点 　　(1) 运动副的概念及分类，能看懂并能绘制平面机构运动简图； 　　(2) 机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件。 　　4. 难点 　　复合铰链、局部自由度和虚约束的判断。 一、基本内容及学习要求 二、学习指导 1. 运动副 两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，见图2-1；两构件通过点或线接触所构成的运动副称为高副，见图2-2 。 为方便学习和记忆，将平面机构常用运动副及其特性列于下表中。 二、学习指导 1 1 0 1 转动 保留自由度数 移动 移动 转动 两构件点或线接触，单位压力较大，易磨损，因具有较多自由度，所以比低副易获得复杂运动规律 1 1 0 凸轮副 齿轮副 移动副 转动副 1 1 0 高 副 1 1 1 两构件面接触，能承受较大压力，易于润滑，经久耐用，具有运动可逆性 0 2 0 低 副 特 点 引入约束数 类 别 二、学习指导 转动副 移动副 低副： a. 面接触； b. 有一个自由度，转动或移动。 （约束了二个自由度） 图2-1 二、学习指导 高副： a. 点或线接触； b. 有两个自由度，转动 + 移动。 （约束了一个自由度） 图2-2 1-构件1 2-构件2 二、学习指导 2. 机构运动简图的绘制方法 绘制机构运动简图时，要用简单的线条表示构件，用规定的符号表示运动副。为了反映机构的真实运动，代表转动副的小圆，其圆心必须与相对回转中心重合；代表移动副的滑块，其导路方向必须与相对移动方向一致；如两构件组成高副，应画出两构件接触处的轮廓曲线；应特别注意合理选择视图平面，并确定一个瞬时的机构位置，通常选取平行于机构的运动平面为视图平面，必要时还可以再补充辅助视图；一个机构运动简图一般只表示出一个瞬时的机构位置，如无特殊指明某一位置要求，则应选择各构件不相互重叠的机构位置，以使图面简单清晰。 二、学习指导 ⒊ 平面机构自由度的计算 (1) 平面机构自由度的计算公式：F=3n-2PL -PH (2) 在计算平面机构自由度时应注意的问题 ① 复合铰链。如果m个构件在一处组成铰链，则该处的转动副数目应为(m－1) 个。应注意复合铰链是指两个以上构件同时在一处用转动副相连，而不应仅仅根据若干构件汇交来判断。见图2-3，铰链C处构件2、3、4构成复合铰链，C处要按两个转动副计算；而铰链E处虽有4、5、6三个构件汇交，其中构件5、6 构成移动副，构件 构件4、5构成的是转动副，因此E处三个构件构成一个移动副和一个转动副，不存在复合铰链。 二、学习指导 2 4 3 1 2 3 4 5 C 6 E a) b) 图2-3 c) 二、学习指导 ② 局部自由度(图2-4)。与整个机构运动无关的自由度即为局部自由度，在计算机构自由度时应除去不计。在平面机构中，局部自由度主要出现在有滚子的场合，见图2-4c处，滚子绕其回转中心的运动是局部自由度，为了防止误判构件数和运动副数，建议将滚子与安装件假设焊在一起，计算时要将滚子与构件2作为一个构件来处理。 图2-4 c) 二、学习指导 ③ 虚约束。 虚约束的判别是本章的难点。我们知道，在机构中，当两构件构成运动副时，将引入约束来限制两构件间的相对运动。但是，有的运动副所引入的某些约束，可能与其他约束重复，即这些约束对机构运动的限制与其他约束对机构运动的限制重