01机械设计基础-平面机构的运动简图及自由度解读.ppt

图1-12 复合铰链 2．局部自由度 机构中常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度或多余自由度。在计算机构自由度时，可预先排除。如图1-13a所示的平面凸轮机构中，为了减少高副接触处的磨损，在从动件上安装一个滚子3，使其与凸轮轮廓线滚动接触。显然，滚子绕其自身转动与否并不影响凸轮与从动件间的相对运动。 图1-13 局部自由度 因此，滚子绕其自身轴线的转动为机构的局部自由度，在计算机构的自由度时，因预先将转动副C除去不计，或如图1-13b所示，设想将滚子3与从动件2固联在一起作为一个构件来考虑。 *c 第1章 平面机构运动简图及自由度 §1-1 运动副 运动副— 两构件之间直接接触并能作相对运动的可动联接，称为运动副。 分类— 按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。 1．低副 两构件通过面接触构成的运动副称为低副。根据两构件间的相对运动形式，低副又分为移动副和转动副。 两构件间的相对运动为直线运动的，称为 移动副，如图1-1所示； 两构件间的相对运动为转动的，称为转动副或称为铰链副，如图1-2所示。 图1-1 移动副 图1-2 转动副 2．高副 又如图1-4，两齿轮轮齿啮合处构成的高副。 两构件通过点或线接触构成的运动副称为高副。 如图1-3，凸轮1与尖顶推杆2间构成了高副； 图1-3 凸轮高副 图1-4 齿轮高副 实际构件的外形和结构往往很复杂，在研究机构运动时，为了突出与运动有关的因素，将那些无关的因素删减掉、注意保留与运动有关的外形，用规定的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例表示各种运动副的相对位置。这种表示机构各构件之间相对运动的简化图形，称为机构运动简图。部分常用机构运动简图符号见表1-1。 §1-2 平面机构运动简图 表1-1 部分常用机构运动简图符号（GB4460-84） 机构中的构件可分为三类： （1）固定件 （2）原动件 （3）从动件 —用来支撑活动构件的构件。又称机架。 —运动规律已知的活动构件。它的运动是由外界输入的，故又称为输入构件。 —机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。 1、搞清机构的结构、动作原理和运动情况 。 2、沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件之间相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。 3、恰当选择运动简图的视图平面，通常选择机构中多数构件的运动平面为视图平面。 4、选择恰当的作图比例尺。 5、确定各运动副的相对位置，用各运动副的代 表 符号、常用机构运动简图符号和简单线条 绘制机构运动简图。 6、在原动件上标出箭头以表示其运动方向。 绘制机构运动简图的步骤 例1-1 试绘制图1-5a所示颚式破碎机的机构运动简图。 图1-5 颚式破碎机及其机构简图 例1-2 绘制图1-6a)所示活塞泵机构的运动简图。 图1-6 活塞泵及其机构简图 自由度是构件可能出现的独立运动。任何一个构件在空间自由运动时皆有六个自由度。 §1-3 平面机构的自由度 它可表达为在直角坐标系内沿着三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。 而对于一个作平面运动的构件，则只有三个自由度，如图1-7所示。即沿x轴和y轴移动，以及在Oxy平面内的转动。 图1-7 构件的自由度 为了使组合起来的构件能产生确定的相对运动，有必要探讨平面机构自由度和平面机构具有确定运动的条件。 一、? 平面机构自由度计算公式 一个作平面运动的自由构件有三个自由度。当两个构件组成运动副之后，它们的相对运动就受到约束，使得某些独立的相对运动受到限制。对独立的相对运动的限制，称为约束。约束增多，自由度就相应减少。由于不同种类的运动副引入的约束不同，所以保留的自由度也不同。 1．? 低副 （1）移动副 如图1-8所示，约束了沿一个轴方向的移动和在平面内转动两个自由度，只保留沿另一个轴方向移动的自由度。 图1-8 移动副约束 图1-8 移动副约束 （2）回转副 如图1-9所示，约束了沿两个轴移动的自由度，只保留一个转动的自由度。 图1-9 回转副约束 2．? 高副 如图1-10所示，只约束了沿接触处公法线n-n方向移动的自由度，保留绕接触处的转动和沿接触处公切线t-t方向移动的两个自由度。 图1-10 高副约束 结论：在平面机构中， ①每个低副引入两个约束，使机构失去两个自由度； ②每个高副引入一个约束，使机构失去一个自由度。 如果一个平面机构中有n个活动构件（机架不计在内）,其中有PL个低副和PH个高副。 这些活动构件在未用运动副联接之前的自由度总数为3n