第2章平面机构结构分析.ppt

第二章 平面机构的结构分析 2.1 运动链与机构 2.2 机构运动简图 2.3 机构自由度的计算 2.4 机构的分析 第一节 运动链与机构 2.运动副 第二节 机构运动简图 绘制破碎机机构的运动简图（课本习题2-6） 第四节.机构分析 运动副 按连接方式 按接触方式 转动副 移动副 低副：转动、移动 高副：凸轮、齿轮 机构运动简图：按照特定比例尺，用简单的线条和运动副的图形符号表示机构的组成情况的简单图形。 机构示意图：不按照比例尺，用简单的线条和运动副的图形符号表示机构的组成情况的简单图形。 第三节 机构自由度的计算 构件自由度是指自由运动构件所具有的独立运动的数目。图2-13a所示自由运动的构件在平面内有3个自由度，沿x，y方向的移动和在平面内的转动。N个构件在平面内则有3N个自由度。 图2-13a 1.平面机构自由度的计算公式 y x y x y x 机构的自由度F可表示为： 4.平面机构的自由度计算 式中，n为机构中活动构件的数目； Pl为机构中低副的数目； Ph为机构中高副的数目。 2.机构具有确定运动的条件 机构具有确定运动是指：当给定机构原动件的运动时，该机构中的其余运动构件也都随之作相应的确定运动。 3.计算机构自由度的注意事项 1.冗余自由度 在某些机构中，某个构件所产生的相对运动并不影响其他构件的运动，把这种不影响其他构件运动的自由度称为冗余自由度，或者称为局部自由度。 2.复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副连接，则形成复合铰链 3个构件交汇成的复合铰链，组成2个转动副。 m 个构件交汇成的复合铰链，组成 m-1 个转动副。 1 2 3 4 5 6 7 8 n=7，PL=10，PH=0 F=3×n-2×PL-PH=3×7-2×10=1 3.冗余约束（虚约束） 2 4 1 3 * * 1.什么是构件？什么是零件？ 构件——机器中，参与运动的最小单元，构件可能是一个零件，也可能是几个零件的刚性组合。 零件——加工制造的最小单元 连杆构件图 零件分解图 轴承 单独的构件不能实现既定运动要求，必须把多个构件以某种形式连接起来，组成一个构件系统，才能实现既定运动。我们把两构件之间具有相对运动的连接称为运动副。 两个相邻构件直接接触 两者之间允许一定的相对运动 每个构件至少和另外一个构件通过运动副联接 a) 1.转动副 若运动副只允许两构件作相对转动，则称该运动副为转动副，也称铰链。 按两构件之间的相对运动方式分为： b) c) d) a) 2.移动副 若运动副只允许两构件沿接触面某一方向相对滑移，则称该运动副为移动副。 c) b) d) 按构件的接触方式分： 1.高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。如图所示，凸轮与从动杆及两齿轮分别在其接触处组成高副。 2.低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。由于面接触，因而相对高副形成的接触压强相对要小很多。承载能力较强。 运动副元素 在研究运动副时，经常涉及两构件在运动副处的接触表面形状，其接触形式可能是点接触、线接触或面接触。把两构件在运动副处的点、线、面接触部分称为运动副的元素。 三 运动链 运动链：两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统 闭式运动链（闭链） 运动链的各构件构成首末封闭的系统。 闭链中每个构件至少有两个运动副。 开式运动链（开链） 运动链的各构件未构成首末封闭系统 开链中首尾两构件仅含有一个运动副 桁架 如图2-7所示的构件系统中，各构件间均不能作相对运动。因此他们不是运动链，而是桁架，这样的系统在运动中只相当于一个运动单元，即是一个构件。 4. 机构 运动链中，若选定某个构件作为机架，则该运动链成为机构。 平面机构 机构中各构件的运动平面相互平行。 空间机构 机构中至少有一个构件不在相互平行的平面上运动，或者至少有一个构件能在三维空间中运动。 低副机构 完全由低副连接而成的机构。 高副机构 机构中只要含有高副，就可称为高副机构。 机械设计与分析过程中，用简单的线条表示构件，用图形符号表示运动副，这样描述机构的组成和运动情况概念清晰，简单实用，称这种用简单的线条和运动副的图形符号表示机构的组成情况的简单图形为机构简图。如按比例尺画出，则称之为机构运动简图；否则为机构示意图。 1.机构运动简图概述 机构运动简图应与原机械具有相同的运动特性，因此须按一定的长度比例尺来画。长度比例尺μl采用如下定义： 严格按