02第2章_机构的结构分析幻灯片.ppt

第二章 机构的结构分析 本章重点、难点 2.1 机构结构分析的内容和目的 1 构件 2 运动副 3 运动链 2.3 机构运动简图 2.7 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析 1.平面机构自由度的计算 2.5 机构自由度的计算 y x θ (x , y) F = 3 o 作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x，y, θ）才能唯一确定。 平面机构中每个自由构件具有三个自由度。 自由构 件的自 由度数 运动副 自由度数F 约束数R 回转副 1（θ） + 2（x，y） = 3 S y x 1 2 x y 1 2 R=2, F=1 R=2, F=1 R=1, F=2 结论：构件自由度＝3－约束数＝自由构件的自由度数－约束数 移动副 1（x） + 2（y，θ）= 3 高 副 2（x,θ） + 1（y） = 3 y x 1 2 θ 经运动副相连后，由于有约束，构件自由度会有变化： 活动构件数 n 计算公式： F=3n－(2PL +Ph ) 要求：记住上述公式，并能熟练应用。 构件总自由度 低副约束数 高副约束数 3×n 2 × PL 1 × Ph 推广到一般情况： 设一个平面机构，共有n个活动构件，用PL个低副和PH个高副连接。如上所述，一个没有任何约束的构件作平面运动时具有3个自由度，一个低副有两个约束条件，一个高副有一个约束条件。因此： 例题 计算曲柄滑块机构的自由度。 解：活动构件数n = 3 低副数PL = 4 高副数PH = 0 F = 3n － 2PL － PH = 3×3 － 2×4 = 1 1 2 3 例题 计算五杆铰链机构的自由度。 解：活动构件数n = 4 低副数PL = 5 高副数PH = 0 F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5 =2 1 2 3 4 θ1 例题 计算图示凸轮机构的自由度。 解：活动构件数n = 2 低副数PL = 2 高副数PH = 1 F=3n － 2PL － PH =3×2 －2×2－1 =1 1 2 3 ① 复合铰链。 两个以上的构件在同一处以转动副相连。 每两个构件之间构成一个转动副，因此，当有m个构件在同一处以转动副相连时，有m－1转动副。 此处有两个低副 2.6 计算平面机构自由度时应注意的事项 1.要正确计算运动副的数目 例题 求图示圆盘锯机构的自由度。 解：在B、C、D、E四处各有三个构件形成复合铰链，每处有 2 个运动副，因此有 活动构件数 n = 7 低副数PL = 10 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0 =1 如果不考虑复合铰链，低副数目为6个，则计算的自由度数为9，显然计算有误！ 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F 圆盘锯机构 ② 同轴、平行或法线重合，均只算一个运动副。 b.两构件构成多个移动副，且导路平行。 a.两构件构成多个转动副，且同轴。 c.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 注意： 法线不重合时，变成实际约束！ W ③ 复合高副，相当于一个低副。 A A’ n1 n1 n2 n2 n1 n1 n2 n2 A’ A 如果两构件在多处相接触所构成的平面高副，在各接触点处的公法线方向彼此不重合，就构成了复合高副。 转动副 移动副 例题 计算图示两种凸轮机构的自由度。 解：如果不考虑局部自由度，那么有 n=3 , PL = 3, PH = 1 F = 3n － 2PL － PH = 3×3 －2×3 －1 = 2 对于右边的机构，有： F=3×2 －2×2 －1=1 第一例计算结果显然有误。事实上，当凸轮转速一样时，两个机构中从动件的运动完全相同，且两个机构的 F=1。 加装滚子的好处在于将滑动摩擦变成滚动摩擦以减小摩擦力。 1 2 3 1 2 3 2. 要除去局部自由度 定义：构件局部运动所产生的自由度。 局部自由度常出现在加装滚子的场合，计算机构自由度时应去掉。否则会出错。 解：若套用公式直接计算有 n=4，PL=6，PH=0 F = 3n － 2PL － PH