机械设计基础第1章平面机构的自由度和速度分析.pptVIP

机 械 设 计 基 础 第1章 平面机构的自由度和速度分析 §1 – 1 运动副及其分类 §1 – 2 平面机构运动简图 §1 – 3 平面机构的自由度 §1 – 4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 平面机构与空间机构 定义： 所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构，否则称为空间机构。 平面机构实例1 平面机构实例2 平面机构实例3 运动副： 当构件构成机构时，构件与构件之间通过一定的相互接触与制约，构成保持相对运动的可动连接，这种可动连接称为运动副。运动副能够减少组成构件的自由度。 按接触特性分类（点、线、面）： 低副和高副。 机构运动简图： 当研究机构的运动时，为了使问题简化，常用一些简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置。这种说明机构各构件间相对运动关系的简化图形，称为机构运动简图。 机构运动简图，具有和原机构相同的运动特性，故可根据该图对机构进行运动和动力分析。 几种运动副 例 由机构运动简图知，该机构共有5个活动构件，各构件间构成了7个回转副，没有高副，即： 故该机构的自由度为： 例 由机构运动简图知，该机构共有四个活动构件和五个回转副，没有高副，故该机构的自由度为： 例 由机构运动简图知，该机构共有4个活动构件和6个回转副，没有高副，故该机构的自由度为： 机构具有确定运动的条件 （1）机构的自由度F 0。 （2）机构的原动件数等于机构的自由度F。 机构的自由度和原动件的数目与机构运动的关系 1)若机构自由度Ｆ≤０，则机构不能动； 2)若Ｆ０且与原动件数相等，则机构各构件间的相对运动是确定的。 3)若Ｆ0，而原动件数F，则构件间的运动是不确定的; 4）若Ｆ０，而原动件数F，则构件间不能运动或产生破坏。 1 复合铰链 定义： 由两个以上构件在同一处构成的重合转动副称为复合铰链。 特点： 由m个构件汇集而成的复合铰链应当包含(m-1)个转动副。 举 例 　　准确识别复合铰链 　　关键：分辨清楚哪几个构件在同一处形成了转动副 　 例 构件2、3、4在铰链C处构成复合铰链，组成两个同轴回转副而不是一个回转副，所以，总的回转副数是PL=7，而不是PL=6， 3 虚约束 　 定义：机构中不起独立限制作用的重复约束。 　 计算具有虚约束的机构的自由度时，应先将机构中引入虚约束的运动副或运动链部分除去。 　　虚约束发生的场合 到这儿了 例 所示机构各构件的长度为 试计算其自由度。 例 分析图c)，可知： n=4，PL=6，PH=0 该平面机构的自由 度为： 例 ： 如图所示，已知： DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。 例、计算所示机构的自由度 （若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出） 拆分基本杆组 6 G J 8 II级机构 7 H I 5 F D 3 4 E C O 6 D O1 3 4 5 7 2 1 C B A 11 9 H G F E I J 8 O 1 9 O1 2 B A 11 补充1：平面机构的组成原理和结构分析 根据机构的输入特性和输出特性的要求设计机构运动简图的过程称为机构综合。 补充2：平面机构的结构综合 基本思路 驱动杆组 (Driving groups) 基本杆组 (Basic groups) ? 机构 由原动件和机架组成，自由度等于机构自由度 不可再分的自由度为零的构件组合 根据机构的组成原理，平面机构所要求的自由度F是通过一个(或几个)原动件的运动实现的。综合平面机构时，如果没有虚约束，则只需往原动件和机架(即I级机构)上连接自由度F等于零的基本杆组。 补充2：平面机构的结构综合 当与I级机构联接的构件较多时，先按n=(2/3) PL 综合出各种类型的基本杆组，再利用串联、并联等方式将基本杆组与I级机构和机架连接，即可得到各种类型的机构。这种机构综合的方法就称为基本杆组叠加法。 当与I级机构联接的构件数等于2，此时机构只能包含一个II级基本杆组，即n=2,PL=3。共有五种形式。 铰链四杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构、正切机构、正弦机构。 当与I级机构联接的构件数等于1，此时形成只有一个从动件的机构，这些机构有移动从动件凸轮机构，或摆动从动件凸轮机构，或一对齿轮传动机构。 补充2：平面机构的结构综合 补充2：平面机构