机械工程基础-3平面机构运动分析.ppt

1、运动副及其分类 自由度:构件具有的独立运动数目。 运动副:使构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。 （1）低副:面接触 1)转动副(铰链) 2)移动副 （2）高副:点或线接触 2、运动副的表示方法 (1) a、b、c是两个构件组成转动副的表示方法。用圆圈表示转动副．其圆心代表相对转动轴线。 3、构件的表示方法 在进行新机器设计时，常用机构简图进行方案比较。 颚式破碎机的结构运动简图 活塞泵机构的机构运动简图 （1）平面机构自由度计算公式 每个低副具有两个约束，一个自由度；每个高副具有一个约束．两个自由度。 设平面机构共有N个构件，活动构件数为 n＝ N -1；总自由度数为3n,低副数为PL,高副数为PH，机构总自由度数F= 3n-2PL-PH 机构白由度F取决于活动构件的件数以及运动副的性质(低副或高副)和个数。 （2）计算平面机构自由度的注意事项 1）复合铰链:K个构件汇交而成的复合铰链应 具有(K- 1)个转动副。 2）局部自由度 7、平面机构具有确定运动的条件 说明：va—动点的绝对速度； 　　　vr—动点的相对速度； 　　　ve—动点的牵连速度，是动系上一点(牵连点)的速度。 即在任一瞬时动点的绝对速度等于其牵连速度与相对速度的矢量和，这就是点的速度合成定理。 上面的推导过程中，动参考系并未限制作何运动，因此点的速度合成定理对任意的牵连运动都适用。点的速度合成定理是瞬时矢量式，每一速度包括大小?方向两个元素，总共六个元素，已知任意四个元素，就能求出其余两个。 已知: 。求OA在水平位置时，O1B杆的角速度。 例：刨床急速回机构如图。 【解】动点A，动点固结在OA上，且已知： A的绝对运动是以O为圆心的圆周运动；相对运动是沿O1B方向的直线运动；牵连运动是摆杆绕O1轴的摆动 va ve vr 大小 √ ? ? 方向 √ √ √ 已知四个要素，求两个，可解。 由图中 假设此时摇杆的角速度为ω1，则 练习：如图所示半径为R、偏心距为e的凸轮，以角速度ω绕O轴转动，杆AB能在滑槽中上下平移，杆的端点A始终与凸轮接触，且OAB成一直线。 求：在图示位置时，杆AB的速度。 动点的绝对加速度为： 以上即为动系作平动时点的加速度合成定理。但牵连运动为转动时上式不再成立。 3、加速度合成定理(牵连运动为平动) 说明：aa—动点的绝对加速度； 　　　ar—动点的相对加速度； 　　　ae—动点的牵连加速度，是动系上牵连点的加速度。 例：如图所示的曲柄滑道机构中，曲柄长OA＝100 mm ， 当∠COA=45?时，其角速度ω＝1 rad/s，加速度ε＝ 1 rad/s2,转向如图。求此瞬时，导杆BC的加速度及 滑块A在滑道DB中滑块的加速度。 【解】 取滑块A为动点，动系固结于导杆BC上，定系固结于 地面。动点A绝对运动是圆周运动(圆心O，半径OA)。故绝 对a有两个分量 ，即 在x、y 轴上投影，则有 飞机起落架，当机轮放下时，BC和CD杆共线，机构处于死点位置。可使降落可靠。 机床夹具，工件夹紧后，BCD成一条线，即使工件反力很大，也不能使机构反转。 九、平面四杆机构设计的图解法介绍 1.按连杆的给定位置设计平面四杆机构 已知连杆长度和预定要占据的三个位置B1C1、B2C2、B3C3，试设计此四杆机构。 设计分析：由于B、C两点的轨迹分别是以A、D为圆心的圆弧，故可知转动副A、D分别在B1B2与B2B3、C1C2与C2C3的垂直平分线的交点上。 2.按给定的行程速比系数K设计四杆机构 (1)曲柄摇杆机构和偏置曲柄滑块机构设计 已知行程速比系数K，摇杆长度c及摆角Ψ，试设计曲柄摇杆机构。 设计分析：设计的关键是确定铰链A的位置。在图示的曲柄摇杆机构中，AB1C1D与AB2C2D是机构的两个极限位置，若连接C1C2点得△C1AC2 和△ C1DC2。 △ C1DC2可以按已知条件作出；以C1C2为弦，以所对圆周角为θ作辅助圆，则A点必在该圆周上。 设计步骤： ①由给定的行程速比系数K计算极位夹角 ②任取固定铰链中心D，选取适当比例， 用摇杆长度c和摆角Ψ做出摇杆的两个 极限位置C1D和C2D ③以C1C2为底，顶角为2θ的