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机械设计基础 主讲：刘建军 复习内容 构件是 单元 预习 什么是低副？常用的低副有哪两种类型？ 第一章 机械系统的运动简图设计 1－1 运动副 1－2 机械系统的运动简图设计 1－3 机械系统具有确定运动的条件 1－4 速度瞬心的应用 第一章 机械系统的运动简图设计 1．教学目标 1)了解机构的组成，搞清运动副、运动链、约束和自由度的概念； 2)能绘制常用平面机构的运动简图； 3)能计算平面机构的自由度； 4)平面机构具有确定运动的条件。 2．教学重点和难点 1）机构的运动简图的绘制 2）平面机构的自由度的计算。 3）机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。 第一章 机械系统的运动简图设计 运动副元素－直接接触的部分（点、线、面）例如：滚动轴承、活塞与缸套、齿轮齿廓等。 例：颚式破碎机机构运动简图 破碎机简图.swf 1、机架 2、偏心轴 3、动颚 4、肘板 活塞泵简图 齿扇齿条.swf 活塞泵简图 绘制牛头刨床机构的运动简图 F = 3n–2PL–PH = F = n = PL= n = Pl = 3 4 3×3 –2×4 = 1 4 5 –2×5 3×4 = 2 F = 3×2 – 2×3= 0 (桁架) F = 3×3 – 2×5 = -1 (超静定桁架) 1 2 3 4 机构自由度是指机构中各活动构件相对于机架的可能独立运动数目。 Pl= 3 Pl= 5 n = 2 n = 3 计算下列机构的自由度 n=2, Pl=3, Ph=0 F=3n－2Pl－Ph =3*2-2*3=0 n=3, Pl=5, Ph=0 F=3n－2Pl－Ph =3*3-2*5=-1 n=3, Pl=4, Ph=0 F=3n－2Pl－Ph =3*3-2*4=1 n=4, Pl=5, Ph=0 F=3n－2Ph－Ph =3*4-2*5=2 1.3.3 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 1－3 机械系统具有确定运动的条件 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。 1－3 机械系统具有确定运动的条件 ◆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。惯性筛.swf 1－3 机械系统具有确定运动的条件 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 1－3 机械系统具有确定运动的条件 3 1 8 2 4 5 6 7 F = 3n-2pl-ph = 3*7-2*6-0 = 9 ??? F = 3n-2pl-ph = 3*7-2*10-0 = 1 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 - 2×3- 1 = 2 与实际不符 1－3 机械系统具有确定运动的条件 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。 n = 2, Pl = 2, Ph = 1, F = 3×2 - 2×2 – 1 = 1 与实际相符 1－3 机械系统具有确定运动的条件 3. 虚约束(Void Constrain) (avi) (avi) (avi) (avi) (avi) F=3n-2p-p=3*4-2*6=0 ??? C B 3 1 1 D M N 2 4 5 A F=3n-2p-p=3*3-2*4=1 3 1 D C 2 4 B A (avi) (avi) n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1 处理方法 与实际相符 应除去虚约束，即将产生虚约束的构件5及运动副除去不计。 1－3 机械系统具有确定运动的条件 1.两构件未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，组成的运动副存在虚约束。 ◆计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。 虚约束常见情况及处理 1－3 机械系统具有确定运动的条件 常见的虚约束有以下几种情况: 2) 当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束