机械设计与创新 机械设计与创新 项目二：机构自由度.ppt

3、选择适当的比例尺，绘制机构运动简图 选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定符号绘制机构的运动简图。 4、标出原动件，给各构件标上代号 一般原动件标号为1，机架为最后标号。 ▲ 注意以下简图的区别： A 1 2 3 4 B C D 例1 颚式破碎机 例2 活塞泵 运动副？ 平面机构的自由度 一、平面机构自由度计算公式 转动副 1、运动副和约束 运动副 低副 高副 移动副 约束两个移动 自由度 约束一个移动及转动自由度 每个低副引入两个约束，失去两个自由度。 只约束沿接触处法线方向移动自由度 每个高副引入1个约束，失去1个自由度。 2、自由度计算公式 （设K个构件，PL个低副，PH个高副） 活动构件数n为: 机构自由度F为: 未加运动副之前 加运动副之后 n=K—1 自由度总数为: 3n PH F = 3n — 2PL — 自由度计算举例 F = 3n–2PL–PH = F = n = PL= n = Pl = 3 4 3×3 –2×4 = 1 4 5 –2×5 3×4 = 2 原动件数机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动） 1 2 3 4 5 A E B C D 1 j 4 j 机构的原动件的独立运动是由外界给定的。若给出的原动件数不等于机构的自由度，则将产生如下影响： 3、机构具有确定运动的 条件 原动件数机构自由度数，将杆2拉断。 1 2 3 4 A B C D 1 0 4 2 3 3 = - - X = F X 机构自由度等于零时，各构件间不可能产生相对运动。 1 2 3 4 5 机构具有确定运动的条件是： （1）机构自由度 F0， （2）机构自由度 F等于原动件数。 二、计算平面机构自由度的注意事项 1、复合铰链 两个以上的构件同时在一处用转动副相联结就构成复合铰链。 由K个构件组成的复合铰链应含有(K-1)个转动副。 例题1 例题1 计算原盘锯主体机构的自由度 1 2 3 4 5 6 7 8 解 机构中活动构件有 n＝ 7 低副有 PL＝ ② ④ ⑥ ⑧ ⑨ 1 ⑩ 10 F = 3n–2PL–PH = 3× – 2× = 7 10 1 动画 2、局部自由度 在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的自由度，称局部自由度（或多余自由度）。计算机构自由度时应予排除。 例题2 例题2 计算滚子从动件凸轮机构的自由度 A B C 3 2 1 F = 3n–2PL–PH= 3× – 2× = 2 2 1 n＝ 2 PL＝ 2 ① ② PH＝ 1 ① – 1 A B C 4 2 1 3 3、虚约束 在机构中与其他运动副作用重复，而对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。 A M B N 1 O 3 O A M B 2 3 1 4 N O 3 O 1 计算机构自由度时处理办法： 将具有虚约束运动副的构件连同它所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。 A M B N 1 O 3 O 1 2 3 4 5 F = 3n–2PL–PH = 3× – 2× = 3 4 1 例题3 计算机构的自由度 （1）两构件构成多个移动副且导路互相平行 平面机构的虚约束常出现于下列情况： （2）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副, 只有一个转动副起作用。 如：两个轴承支持一根轴只能看作一个转动副。 （3）机构中传递运动不起独立作用的对称部分存在虚约束。 增加一个齿轮，使机构增加一个虚约束。（增加三个自由度，组成一个转动副和两个高副） 例题4 计算机构的自由度 1 2 3 4 F = 3n–2PL–PH = 3× – 2× = 3 3 1 ② ③ ① ② – 2 例题5 计算图示机构自由度。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F = 3n–2PL–PH 3× –2× = 9 12 1 – 2 = ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑩ ? ① ② 例题6 计算图示机构自由度。 1 3 4 5 6 7 8 ② ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑩ ① 2 9 F = 3n–2PL–PH 3× –2× = 8 11 1 – 1 = ① ⑨ ? C A B D E E F H O G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B D E E F H O G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1、平面机构自由度的计算 2、计算平面机构自由度的注意事项 3、平面机构具有确定运动的条件 本章要点 运动副及其分类 机构中两构件直接接触的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）