典型零部件的设计与选用学习情境一务2课件.ppt

太阳伞支撑机构运动简图绘制和结构分析;;目录;任务二 分析太阳伞支撑机构的运动确定性;任务二 分析太阳伞支撑机构的运动确定性;任务知识;任务技能;平面机构自由度计算; 如果一个平面机构有N个构件，其中必有一个构件是机架(固定件)，该构件受到三个约束而自由度自然为零。此时，机构的活动构件数为n＝N－1。显然，这些活动构件在未连接组成运动副之前总共应具有3n个自由度。而当这些构件用运动副联接起来组成机构之后，其自由度数即随之减少。若机构中共有pL个低副和pH个高副，则这些运动副引入的约束总数为2pL+pH。 所以，用活动构件总的自由度数减去运动副引入的约束总数就是机构的自由度数。机构的自由度用F表示，即: ;式中： n——机构的活动构件数；  pL——机构中低副个数；  pH——机构中高副个数。 上式就是机构自由度的计算公式，它表明机构的自由度数、活动构件数和运动副数之间的关系。显然，只有在自由度大于零时机构才可能动，而自由度等于零时，机构是不可能产生任何相对运动的。因此，机构能具有相对运动的条件是:F＞0。 ; 计算机构自由度时，F＞0的条件只表明机构能够动，并不能说明机构是否有确定运动。因此，尚需进一步讨论在什么条件下机构才有确定运动，现举例说明。;铰链四杆机构 ; 铰链五杆机构 ; 由以上计算可知，两者自由度皆大于零，说明机构能够运动。 但是否有确定运动，还需进一步讨论。对于四杆机构来说自由度为1，所以，当给定某一构件以已知运动规律(图中设定为构件1，通常称为主动件)时，则其他构件均能作确定的运动，且为已知运动规律的函数。而五杆机构的自由度为2，即如果给定两个构件(例如构件1和4)以已知运动规律时， 则其他构件才能有确定运动。否则，如仅给定一个构件以已知运动规律，则其他构件将不会有确定运动。 ;机构具有确定运动的条件; 刚性桁架 ;对于刚性桁架的构件组合， 其自由度为 ;计算平面机构自由度时应注意的一些问题 1. 复合铰链 复合铰链是由两个以上的构件通过回转副并联在一起所构成的铰链。图钢板剪切机的机构运动简图，B???是由2，3和4三个构件通过两个轴线相重合的回转副并联在一起的复合铰链，其具体结构如图所示。因此，在统计回转副数目时应根据运动副的定义按两个回转副计算。同理，当用K个构件组成复合铰链时，其回转副数应为(K-1)个。这样，该机构共有活动构件数n=5，低副数pL＝7(其中滑块5与机架构成移动副， 其余均为回转副)，高副数pH=0。所以，得该机构自由度为 ;钢板剪切机构及其复合铰链 ;; 复合铰链常见场合 ;2. 局部自由度 ;2. 局部自由度 ; 3. 虚约束 虚约束是指机构运动分析中不产生约束效果的重复约束， 在计算机构的自由度时，应将虚约束去除。; 机构中的虚约束（两构件同时在几处接触而构成多个移动副，且各移动副的导路互相平行）;此结果为F＜0，说明该机构根本不能动。但稍加分析便知，若取1为主动件，则机构不但可动而且还具有完全的确定运动。其所以与计算结果不符，是因为构件3与机架在C和D处组成两个移动副，且杆3的运动与两移动副的导路中心线重合。因此，这两个移动副之一实际上并未起到约束作用，即从运动角度来看， 去掉一个移动副(C或D)，并不影响杆3作水平方向移动。 因此， 在计算机构自由度时，应将其中之一(C或D)作为虚约束处理， 即除去不计。 这样， 机构的自由度为 ; 图(a)、(b)所示为机车车轮联动装置和机构运动简图。图中的构件长度为lAB=lCD=lEF, lBC=lAD, lCE=lDF。该机构的自由度为 ; 机车车轮联动机构中的虚约束（运动轨迹重合）;计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。 ; 按照上述计算结果，一般而论，这类机构是不能运动的。 但在某些特定的几何条件下，出现了虚约束，机构就能够产生运动。  为了便于分析，将构件4及回转副E、F拆除，得图（c）所示机构运动图。又由题中给定的构件长度关系可知，ABCD为一平行四边形，BC始终平行于AD，所以连杆BC作平动，其上任一点的轨迹形状相同，连杆上E点的轨迹是以F为中心，EF为半径的圆弧。显然，无论构件4及回转副E、F是否存在对整个机构的运动都不发生影响。也可以说，构件4和回转副E、F引入的一个约束不起限制作用，是虚约束。 ;除去虚约束之后，如图（c）所示。求得该机构的自由度 ; 归纳起来， 在下述场合中常出现虚约束：  （1）运动轨迹重合时。  (2) 两构件同时在