平面机构结构分析报告.ppt

甘肃工业大学专用 上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。 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= 10 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0 =1 可以证明：F点的轨迹为一直线。 圆盘锯机构 动画 甘肃工业大学专用 ⑥计算图示两种滚子凸轮机构的自由度。 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 甘肃工业大学专用 2.局部自由度 Partial freedom F=3n － 2PL － PH －FP =3×3 －2×3 －1 －1 =1 本例中局部自由度 FP=1 或计算时去掉滚子和铰链： F=3×2 －2×2 －1 =1 定义：构件局部运动所产生的自由度。 出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。 滚子的作用：滑动摩擦?滚动摩擦。 1 2 3 1 2 甘肃工业大学专用 解：n= 4， PL= 6， F=3n － 2PL － PH =3×4 －2×6 =0 1 2 3 4 A B C D E F PH=0 3.虚约束 formal constraint －－对机构的运动实际不起作用的约束。 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。 ⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形机构的自由度。 甘肃工业大学专用 重新计算：n=3, PL=4, PH=0 F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×4 =1 E 1 2 3 A B C D 4 F 特别注意：此例存在虚约束的几何条件是： AB＝CD＝EF 100分钟 ⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形机构的自由度。 4 F 甘肃工业大学专用 出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合， 2.两构件构成多个移动副，且导路平行。 如平行四边形机构，火车轮 椭圆仪等。(需要证明) 甘肃工业大学专用 4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。 3.两构件构成多个转动副，且同轴。 5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。 E F 甘肃工业大学专用 6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 如等宽凸轮 W 注意： 法线不重合时，变成实际约束！ 甘肃工业大学专用 虚约束的作用： ①改善构件的受力情况，如多个行星轮。 ②增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。 ③使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。 注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的 ! 甘肃工业大学专用 ⑧计算图示包装机送纸机构的自由度。 n= 6， PL= 7， F=3n － 2PL － PH =3×6 －2×7 －3 =1 局部自由度 2个 虚约束 1处, 构件8 复合铰链: 位置D ，2个低副 PH= 3 分析： 甘肃工业大学专用 三、 机构具有确定运动的条件 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 。 S3 1 2 3 S’3 θ1 1 2 3 4 θ1 θ4 甘肃工业大学专用 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。 Freedom 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 甘肃工业大学专用 §2－4 平面机构的高副低代、结构分析和组成原理 一、高副低代的方法 1.高副低代满足条件：代替前后自由度相同；瞬时速度和瞬时加速度相同。 甘肃工业大学专用 §2－4 平面机构的高副低代、结构分析和组成原理 高副低代的方法：用一个带有两个转动副的构件来代替一个高副，这两个转动副分别处在高副两元素接触点的曲率中心。 甘肃工业大学专用 甘肃工业大学专用 二、平面机构的结构分析 定义：最简单的F＝0的构件组，称为基本杆组。 机构具有确定运动的条件是原动件数＝自由度。 F=1 F=0 现设想将机构中的原动件和机架断开，则原动件与机架构成了基本机构，其F＝1。剩下的构件组必有F＝0。将构件组继续拆分成更简单