机械设计基础（第4版）课件：平面机构运动简图及自由度.pptx

机械设计基础

（第4版）;

平面机构运动简图

及自由度;平面机构运动简图及自由度;能力目标

1.平面机构自由度计算的能力。

2.识别复合铰链、局部自由度和常见虚约束的能力。

3.判定机构具有确定相对运动的能力。

知识要素

1.运动副的概念与平面机构的组成。

2.自由度的计算公式。

3.自由度计算中应注意的问题。

4.平面机构具有确定运动的条件。;学习重点与难点

1.平面机构自由度的计算。

2.自由度计算中应注意的问题。;日常生活和生产实践中广泛应用的各种机械设备，都是人们按需要将各种机构（零件）组合在一起，来完成各式各样的任务以满足人们生活和生产的需要。

图2-1a所示为颚式破碎机的实物图，实物图看起来直观明了，但要分析破碎机的工作原理和进行运动分析等就没有办法进行，这时就需要一种能说明机构运动原理的简单图形---机构运动简图。;颚式破碎机的工作驱动是靠实物图右侧的带轮驱动偏心轮转动，使得动颚板往复摆动，完成挤碎石料的工作。图2-1b是机构的结构示意图，图2-1c是颚式破碎机的机构运动简图。;可以看出该机构是由许多构件以一定的方式连接而成的。构件与构件的连接称为运动副，机构运动简图是用简单的线条代替零件来说明各构件间的运动关系。;运动副;图2-3平面低副;1.构件;图2-4构件的表示方法;图2-5转动副的表示方法;图2-6移动副的表示方法;图2-7高副的表示方法;在研究或设计机构时，为了减少和避免机构复杂的结构外形对运动分析带来的不便和混乱，我们可以不考虑机构中与运动无关的因素，仅用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例画出各运动副的相对位置。这种用规定符号和简单线条表示机构各构件之间相对运动及运动特征的图形称为机构运动简图，本教材研究机构的组成及运动状态时都是以机构运动简图为基础来研究的。

机构运动简图所表示的主要内容有：机构类型、构件数目、运动副的类型和数目以及运动尺寸等。

对于只为了表示机构的组成及运动情况，而不严格按照比例绘制的简图，称为机构示意图。;

;

;;作平面运动的刚体在直角坐???系的位置需要三个独立的参数（x、y、θ）才能唯一确定。;运动副类型剩余自由度数约束数

转动副1（θ）+2（x，y）=3;活动构件数构件总自由度低副约束数高副约束数

n3×n2×PL1×Ph

(低副数)(高副数);;②计算曲柄摇杆机构的自由度。;③计算五杆铰链机构的自由度。;;⑤计算图示摇筛机构的自由度。;（1）复合铰链－－两个以上的构件在同一处以转动副相联。;重新计算图示摇筛机构的自由度。经分析，该机构在C处为复合铰链，为2个转动副，故低副数为7个。;⑦计算图示滚子从动件凸轮机构的自由度。;（2）局部自由度;;重新计算：n=3,PL=4,PH=0;;;;计算行星轮系的自由度;例2-14计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。;虚约束的作用：

①改善构件的受力情况，如多个行星轮。;计算图示三角形的自由度。;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。;定义：机构的自由度数目大于零且等于机构的原动件数目。

可得出以下结论：

;;;经分析，一般用一只手握住雨伞把，另一只手向上推动滑块至一定的位置即可打开雨伞，画出长把雨伞机构运动简图如右图。构件6是雨伞把为机架，该机构有5个活动构件，6个转动副，1个移动副，自由度为：;经分析可画出折叠雨伞机构运动简图如右图，该构件10为机架，一共有9个活动构件，12个转动副，1个移动副。计算自由度时可只算一侧，5个活动构件，7个低副（6个转动副，1个移动副），自由度为：;解：设计者的思路：带轮（原动件，由电动机驱动，和本例自由度计算无关）转动带动凸轮转动，使得杠杆绕C摆动，通过铰链D牵动冲头上下运动完成冲床工作。;图2-22简易压力机

;画出机构运动简图并计算自由度;经分析，该机构从运动角度看，确实存在问题，D点是构件2和构件3的连接点，但构件2和构件3在D点的运动轨迹不同；构件2上的D点的运动轨迹是以C点为圆心，以CD长为半径的圆弧；而构件3上的D点的运动轨迹是垂直机架的直线移动。平面内同一个点，不可能既做圆弧摆动又做直线移动，故机构不能动。;若使机构运动，必须解决构件2和构件3上D点的运动轨迹不同