第2章平面机构运动简图及自由度计算.ppt

2011年06月 河南理工大学机械与动力工程学院 在设计新机器和研究机器的运动与动力特性时，常采用机械系统运动简图来对比各种设计方案，按照运动要求确定机器组成构件的主要尺寸，按照强度条件和工作情况确定机构各部分的详细结构尺寸。 第2章 平面机构运动简图及自由度计算 2－1 机构的组成 2－2 平面机构运动简图 2－3 平面机构具有确定运动的条件 2－4 平面机构自由度的计算 气缸体1 机架 活塞2 进气阀3 排气阀4 连杆5 曲轴6 凸轮7(两件) 顶杆8(两件) 齿轮9 解：1）分析运动，确定构件的类型和数量 2）确定运动副的类型和数目 3）选择视图平面 4）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置 5）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件 2-2 平面机构运动简图 2-2 平面机构运动简图 2-2 平面机构运动简图 练习： 三种形式液压泵的机构运动简图。 选择机架 提取构件的运动尺寸 确定比例尺 选择机构运动中的一个状态 确定各运动副位置，绘图 编号：A、B、C …表示运动副 1、2、3 …表示构件 O1、O2…表示固定转轴 原动件的运动方向 2-2 平面机构运动简图 练习： 小型压力机机构运动简图 压床曲柄滑块机构简图 火车上驱动机构简图 2-2 平面机构运动简图 2-3 平面机构具有确定运动的条件 实例分析 给定构件1运动参数 = (t) 构件2、3的运动是确定的 机构具有确定运动是指该机构在原动件给定以后，所有从动件的运动是完全确定的。 四杆机构 给定构件1运动参数 ，构件2、3、4的运动是不确定的 再给定构件4运动参数 ， 构件2、3的运动是确定的 2-3 平面机构具有确定运动的条件 五杆机构 机构的自由度：机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目。 平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数等于机构的自由度数目。 原动件数＜自由度数，机构无确定运动 原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏 2-3 平面机构具有确定运动的条件 2.4.1 平面机构自由度计算 一个平面构件未用运动副与其它构件连接之前，有三个自由度。 当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束，失去一些自由度。运动副不同，失去的自由度数目和保留的自由度数目也不同。一个平面低副引入2个约束，高副引入1个约束。 2-4 平面机构的自由度计算 自由度是指构件相对于参考坐标系所具有独立运动参数的数目。 计算公式 n：机构中活动构件数； Pl ：机构中低副数； Ph ：机构中高副数； F ：机构的自由度数； F = 3n - 2Pl - Ph 计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =3×3 - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0 设 则 = 1 2-4 平面机构的自由度计算 计算实例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph = 3×5 – 2×7 – 0 = 1 解： 2-4 平面机构的自由度计算 2.4.2 自由度计算时应注意的几种情况 1.复合铰链 2.局部自由度 3.虚约束 两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。 说明 个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。 说明 重复出现的，对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。 说明 4.虚约束常见情况及处理方法 说明 5.虚约束对机构的影响 说明 2-4 平面机构的自由度计算 三个构件在同一轴线处，两个转动副。 推理：m个构件时，有m – 1个转动副。 2-4 平面机构的自由度计算 惯性筛机构 C处为复合铰链 ◆计算中注意观察是否有复合铰链，以免漏算转动副数目，出现计算错误。 n = 5, Pl = 7, Ph = 0 = 3×5 -2×7 – 0 = 1 F = 3n - 2Pl – Ph 2-4 平面机构的自由度计算 滚子的转动自由度并不影响整个机构的运动，属局部自由度。 计入局部自由度时 n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =3×3 - 2×- 1 = 2 与实际不符 2-4 平面机构的自由度计算 应除去局部自由度，即把滚子和从动件看作一个构件。 处理方法 ◆实际结构上为减小摩擦采用局部自由度，“除去”指计算中不计入，并非实际拆除。 教材图1-13b动画 n = 2, Pl = 2, Ph = 1, F = 3×2 - 2×2 – 1 = 1 与实际相符 2-4 平面机构的自由度计算 n =