2016第二章 平面机构的结构分析.ppt

4 平面机构的自由度 (Degrees of Freedom) ★★ 例4、如图所示为某人的牛头刨床设计方案草图。他的设计思路为：动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆 3 作往复摆动，并带动滑枕4作往复移动 ，以达到刨削加工目的。 试问图示的构件组合是否能达到此目的？ 如果不能，该如何修改？ 4 1 2 3 4 平面机构的自由度 (Degrees of Freedom) ★★ 解：首先计算设计方案草图的自由度 F = 3n－2pL－pH=3×4－2×6 =0 改进措施： 1. 增加一个低副和一个活动构件； 2. 用高副代替低副(活动构件数不变，减一个低副，加一个高副)。 即表示如果按此方案设计机构，机构是不能运动的。必须修改，以达到设计目的。 1 2 3 4 4 平面机构的自由度 (Degrees of Freedom) ★★ 改进方案: (2) (1) 4 平面机构的自由度 (Degrees of Freedom) ★★ 改进方案: (4) (3) 4 平面机构的自由度 (Degrees of Freedom) ★★ 改进方案: (5) (6) 4 平面机构的自由度 (Degrees of Freedom) ★★ 改进方案: (7) 知识回顾和问题 知识回顾: 问题： 1、平面机构自由度的计算公式； 3、平面机构自由度计算要注意的问题； 1）复合铰链； 2）局部自由度； 3）虚约束。 2、机构具有确定运动的条件； 2、机构具有确定运动的条件是什么？ 3、计算右图所示平面机构的自由度。 1、平面机构自由度计算公式是什么？ 1 2 3 4 6 7 7 7 7 A B C D E F H 5 6 G 5 平面机构的组成原理和结构分析 5.1 平面机构的高副低代(了解) 5.1.1 平面机构的高副低代的意义 为使平面低副机构的结构分析和运动分析方法适合于含有高副的平面机构，可根据一定的约束条件将平面机构中的高副虚拟地用低副代替，称为高副低代。 2 1 3 注：高副低代只便于对机构进行自由度计算、机构组成分析和机构运动分析，但不能用于机构的力分析。 5 平面机构的组成原理和结构分析 1）不改变机构特性 2）替代前后机构的自由度完全相同。 3）替代前后机构的运动状况（位移，速度，加速度）相同。 5.1.2 平面机构的高副低代的条件 2 1 3 2 1 3 5 平面机构的组成原理和结构分析 高副低代的关键： 找出构成高副的两轮廓曲线相接触点处的曲率中心,然后用一个构件和位于两个曲率中心的两个转动副来代替该高副。 5 平面机构的组成原理和结构分析 若两轮廓之一为直线，因直线的曲率中心趋于无穷远，则转动副演化为移动副。 　 2 O 1 5 平面机构的组成原理和结构分析 若两轮廓之一为一点，因点的曲率半径为零，所以曲率中心与该点重合。 B 2 1 A C 3 5 平面机构的组成原理和结构分析 5.2 平面机构的组成原理 机构都是由机架、原动件和从动件系统构成的。 机架 原动件 从动件组 5 平面机构的组成原理和结构分析 从动件组 当把该机构的机架和原动件拆去后，则余下的从动件组为： 这个从动件组的自由度为零，即： n = 4，pL = 6 F = 3n－2pL= 3×4－2×6 = 0 这个从动件组还可以分解成若干个更简单的、自由度等于零的从动件组。 5 平面机构的组成原理和结构分析 分解 ？ ？ 还能进一步分解吗？ ？ ？ n=2, pL=3 F=3n-2pL=3×2-2×3=0 n=2, pL=3 F=3n-2pL=3×2-2×3=0 n=4, pL=6 F=3n-2pL=3×4-2×6=0 5 平面机构的组成原理和结构分析 这样的从动件组已经不能进一步分解成更简单、自由度为零的从动件组。 通常把这样的从动件组称为：基本杆组(简称杆组) 基本杆组的概念非常重要，它是机构分析的重要的理论基础。 机构的组成原理：任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的。 5 平面机构的组成原理和结构分析 5.3 基本杆组的类型 如果基本杆组的运动副全为低副，则基本杆组自由度的计算公式为： 由于活动构件数n和低副数pL都必须是整数，所以 n应是 2的倍数，pL应是 3的倍数。 也就是说，在一个基本杆组中，其构件数和低副数有以下关系： n=2, pL=3 n=4, pL=6 n=6, pL=9 F=3n-2pL=0 n=2pL /3或pL=3n/2 说明：n≥6的杆组的结构类型很多，