机械设计基础课件 模块2 平面机构及自由度分析.pptxVIP

模块2平面机构及自由度分析单元2.1运动副及其分类单元2.2平面机构分析

问题提出思考机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门,如图所示。通过本次任务的学习，请大家分析要想让机械手抓取空间中任意位置和方位的物体，需要多少个自由度？

单元2.1运动副及其分类机构是否具有确定运动，取决于机构原动件的数目。机构的自由度数大于零，且原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动。当机构的原动件数多于机构的自由度时，将导致机构损坏；当机构的原动件数少于机构的自由度时，机构的运动不确定。平面机构的自由度平面机构的自由度是该机构具有独立运动的数目。机构具有确定运动的条件平面机构的自由度的计算F＝3n－2PL－PH一个平面机构由N个构件组成，其中必有一个机架，则活动构件的数目为n＝N－1，另外形成PL个低副，PH个高副。1个活动构件有3个自由度，低副有2个约束，高副有1个约束。

单元2.1运动副及其分类用规定线条和符号表示构件和运动副，表达构件间相对运动关系的简单图形。机构运动简图两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。运动副低副高副两构件通过面与面接触组成的运动副。平面低副引入2个约束，保留1个自由度。转动副移动副两构件只能绕某一轴线作相对转动。两构件只能作相对直线移动。两构件以点或线接触组成的运动副。平面高副引入1个约束，保留了2个自由度。

单元2.2平面机构分析在研究机构运动特性时，只考虑与运动有关的构件数目、运动副类型及相对位置。用规定的线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例确定运动副的相对位置及尺寸。这种用规定线条和符号表示构件和运动副，表达构件间相对运动关系的简单图形，称为机构运动简图。机构运动简图中应包括下列内容：（1）构件的数目；（2）运动副的数目和类型；（3）构件之间的连接关系；（4）构件的尺寸参数；（5）主动件及运动特性等。

单元2.2平面机构分析2.2.1平面机构运动简图1.平面机构的表示方法（1）构件的表示方法（a）（b）（c）构件用线段或小方块表示，画有斜线的表示机架。如上图所示构件，图（a）表示能组成两个转动副的构件；图（b）表示组成一个转动副和一个移动副；图（c）表示能组成三个转动副的构件。

单元2.2平面机构分析（2）运动副的表示方法转动副的表示方法：（a）（b）（c）（d）当机构中两个构件组成转动副时，用圆圈表示转动副，圆心代表相对转动轴线。图（a）所示，组成转动副的构件都是活动构件；图（b）、（c）表示其中有一个构件固定作为机架，在机架的构件上加上阴影线。图（d）表示一个构件具有多个转动副时，应在两条线交点处涂黑，或在其内部画上斜线。

单元2.2平面机构分析移动副的表示方法：当两构件组成移动副的表示方法如上图所示。其导路必须与相对移动方向一致。当两构件组成高副时，如上图所示，应在简图中画出两构件接触处的曲线轮廓。对于凸轮，一般画出全部轮廓；对于齿轮，常画出其节圆。高副的表示方法：

单元2.2平面机构分析2.绘制机构运动简图的步骤绘制机构运动简图，首先要观察和分析机构的实际构造和运动情况，明确构件的类型：原动件――机构中按给定运动规律输入运动的构件；从动件——随着原动件运动的活动构件；固定构件（机架）－－用来支撑活动构件的构件。机构就是由原动件、从动件和机架三部分组成的。其次，应搞清机构由多少构件组成，各构件间运动副的类型，再按规定符号和比例绘图，具体可按以下步骤进行：（1）研究机构的结构和运动，确定机架、原动件、从动件。（2）从原动件开始，依次分析各构件的相对运动性质，确定运动副的类型和数目。（3）确定运动副的相对位置。（4）选择适当的比例尺按规定符号和线条，绘制机构运动简图。（单位m/mm）

单元2.2平面机构分析例绘制如图（a）所示颚式破碎机的机构运动简图。

单元2.2平面机构分析2.2.2平面机构的自由度的计算1.机构具有确定运动的条件平面机构的自由度是该机构具有独立运动的数目。如图（a）所示的三杆机构，由3个构件通过转动副连接起来的系统，就不能运动。如图（b）所示的四杆机构，当已知构件1的位置时，其余构件的位置可