机械加工机械设计基础之常用传动机构设计基础.ppt

* 给定S3＝S3(t)，一个独立参数θ1＝θ1（t）唯一确定，该机构仅需要一个独立参数。 若仅给定θ1＝θ1（t）,则θ2 θ3 θ4 均不能唯一确定。若同时给定θ1和θ4 ，则θ3 θ2 能唯一确定，该机构需要两个独立参数 。 θ4 S3 1 2 3 S’3 θ1 1 2 3 4 θ1 一、机构具有确定运动的条件 * 定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度。 原动件——能独立运动的构件。 ∵一个原动件只能提供一个独立参数 ∴机构具有确定运动的条件为： 自由度＝原动件数 * 二、平面机构自由度的计算 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。 F = 3 单个自由构件的自由度为 3 y x θ (x , y) 自由构 件的自 由度数 运动副 自由度数 约束数 回转副 1（θ） + 2（x，y） = 3 y x 1 2 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 移动副 1（x） + 2（y，θ）= 3 高 副 2（x,θ） + 1（y） = 3 θ 经运动副相联后，构件自由度会有变化： ＝自由构件的自由度数－约束数 * 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 ①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 F=3n － 2PL － PH =3×3 － 2×4 =1 高副数PH= 0 S3 1 2 3 推广到一般： * * ②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 F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5 =2 高副数PH= 0 1 2 3 4 θ1 * ③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 F=3n － 2PL － PH =3×2 －2×2－1 =1 高副数PH= 1 1 2 3 * 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F ④计算图示圆盘锯机构的自由度。 解：活动构件数n= 7 低副数PL= 6 F=3n － 2PL － PH 高副数PH=0 =3×7 －2×6 －0 =9 计算结果肯定不对！ * 1.复合铰链 ——两个以上的构件在同一处以转动副相联。 计算：m个构件, 有m－1转动副。 两个低副 三、计算平面机构自由度的注意事项 * 上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。 ④计算图示圆盘锯机构的自由度。 解：活动构件数n=7 低副数PL= 10 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0 =1 可以证明：F点的轨迹为一直线。 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F * 　　 准确识别复合铰链举例 　　关键：分辨清楚哪几个构件在同一处形成了转动副 　 1 2 3 1 3 4 2 1 2 3 4 4 1 3 2 1 4 3 2 3 1 2 两个转动副 两个转动副 两个转动副 两个转动副 两个转动副 两个转动副 * ⑤ 计算图示两种凸轮机构的自由度。 解：n= 3， PL= 3， F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×3 －1 =2 PH=1 对于右边的机构，有： F=3×2 －2×2 －1=1 事实上，两个机构的运动相同，且F=1 1 2 3 1 2 3 * 2.局部自由度 F=3×2 －2×2 －1 =1 定义：构件局部运动所产生的自由度，并不影响整个机构的运动。 出现在加装滚子的场合，计算时应去掉滚子和铰链： 滚子的作用：滑动摩擦?滚动摩擦。 1 2 3 1 2 3 * 解：n= 4， PL= 6， F=3n － 2PL － PH =3×4 －2×6 =0 PH=0 3.虚约束 —— 对机构的运动实际上不起作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 ∵ FE＝AB ＝CD ，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧，增加的约束不起作用，应去掉构件4。 ⑥ 已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形 机构的自由度。 1 2 3 4 A B C D E F * 重新计算： n=3, PL=4, PH=0