第二章平面机构运动简图及自由度

新余高等专科学校作者朱双霞副教授第二章平面机构运动简图及自由度§2-1机构的组成§2-2平面机构运动简图§2-3平面机构的自由度返回结束新余高等专科学校作者朱双霞副教授掌握运动副、运动链与机构的概念及其区别，运动链自由度的计算及确定成为机构的条件；熟悉机构运动简图的绘制。重点与难点重点：运动副、运动链与机构的概念；运动链自由度的计算及确定成为机构的条件。难点：自由度计算中应注意的几个特殊问题；正确绘制机构运动简图。教学内容教学目的新余高等专科学校作者朱双霞副教授§2-1机构的组成二、平面运动副分类转动副一、运动副的概念1、构件——运动的单元2、运动副：两构件间组成的可动联接（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）。3、运动副元素：参加接触构成运动副的表面（点、线、面）低副新余高等专科学校作者朱双霞副教授特点：面接触、相对转动或相对移动低副移动副新余高等专科学校作者朱双霞副教授齿轮副凸轮副特点：点或线接触、沿接触点切线方向相对移动绕接触点的转动高副螺旋副球面副高副空间运动副新余高等专科学校作者朱双霞副教授若干构件通过运动副联接而成的可动系统称运动链若将运动链中的一个构件相对固定，运动链则成为机构。机构中构件的分类：1、机架（描述运动的参考系）2、原动件（运动规律已知的构件）3、从动件三、运动链和机构新余高等专科学校作者朱双霞副教授§2-2平面机构运动简图的绘制机构运动简图表示机构运动特征的一种工程用图表达方式：用简单线条表示构件规定符号代表运动副按比例定出运动副的相对位置与运动有关的因素：构件数目运动副数目及类型运动副之间的相对位置新余高等专科学校作者朱双霞副教授转动副一、运动副符号移动副新余高等专科学校作者朱双霞副教授齿轮副凸轮副122122新余高等专科学校作者朱双霞副教授螺旋副球面副新余高等专科学校作者朱双霞副教授二、构件不管构件形状如何，简单线条表示，带短剖面线表示机架。新余高等专科学校作者朱双霞副教授带多个运动副元素的构件的表示方法新余高等专科学校作者朱双霞副教授§1－2平面机构运动简图机构运动简图－用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。作用：1.表示机构的结构和运动情况。机动示意图－不按比例绘制的简图现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。2.作为运动分析和动力分析的依据。新余高等专科学校作者朱双霞副教授常用机构运动简图符号在机架上的电机齿轮齿条传动带传动圆锥齿轮传动新余高等专科学校作者朱双霞副教授链传动圆柱蜗杆蜗轮传动凸轮传动外啮合圆柱齿轮传动新余高等专科学校作者朱双霞副教授机构运动简图应满足的条件：1.构件数目与实际相同2.运动副的性质、数目与实际相符3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。棘轮机构内啮合圆柱齿轮传动新余高等专科学校作者朱双霞副教授三、绘制机构运动简图顺口溜：先两头，后中间，从头至尾走一遍，数数构件是多少，再看它们怎相联。步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；4.检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制示意图。3.按比例绘制运动简图。简图比例尺：μl=实际尺寸m/图上长度mm思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。举例：绘制破碎机、内燃机和活塞泵的机构运动简图。新余高等专科学校作者朱双霞副教授●A1234BCD例1颚式破碎机新余高等专科学校作者朱双霞副教授新余高等专科学校作者朱双霞副教授内燃机例2新余高等专科学校作者朱双霞副教授例3活塞泵新余高等专科学校作者朱双霞副教授作者：潘存云教授1234绘制图示偏心泵的运动简图偏心泵几种常见机构的运动简图新余高等专科学校作者朱双霞副教授1234ABC141223A14B12C23432414新余高等专科学校作者朱双霞副教授机架ABCABC新余高等专科学校作者朱双霞副教授新余高等专科学校作者朱双霞副教授一、构件的自由度自由度构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需独立坐标数）。一个完全自由的平面运动构件具有三个自由度。xy21xyyx●§2-3平面机构的自由度新余高等专科学校作者朱双霞副教授F=6F=3不论形成运动副的两个构件是否其中有一个相对固定，运动副引入的约束数S均相同。二、平面运动副的约束条件约束—限制约束条件—约束数运动副的形成引入了约束，使构件失去运动自由度。1.转动副xy约束数S=2F=1F=4●新余高等专科学校作者朱双霞副教授2.移动副约束数S=23.齿轮副4.凸轮副nn约束数S=1nn平面低副约束数S=2平面高副约束数S=1●新余高等专科学校作者朱双霞副教授三、平面机构的自由度机构的自由度F=3活动构件数-2低副数-1高副数●计算公式F＝3n2PLPH1.机构自由度的计算公式F＝3n2PLPH＝32340＝1F＝3n2PLPH＝32450＝2F＝3n2PLPH＝32221＝1例新余高等专科学校作者朱双霞副教授F=3n-2PL-PH=32-23-0=0F=3n-2PL-PH=33-25-0=-1●三个构件通过三个转动副相连,相当于一个构件。2.机构(运动链)具有确定相对运动的条件有一个机架自由度大于零（F0）原动件数=自由度数（通常，原动件为含低副构件且与机架相连,只有一个自由度。）新余高等专科学校作者朱双霞副教授3.注意事项复合铰链m个构件(m3)在同一处构成共轴线的转动副412356F＝3n－2PL－PH＝3－2－560＝3F＝3n－2PL－PH＝3－2－570＝1包含m-1个低副复—计算在内5231）要正确计算运动副数目新余高等专科学校作者朱双霞副教授F＝3n－2PL－PH＝3－2－760＝9F＝3n－2PL－PH＝3－2－7100＝1?复复复复例3圆盘锯机构新余高等专科学校作者朱双霞副教授F＝3n－2PL－PH＝3－2－331＝23.注意事项（续）机构中与输入\输出运动无关的自由度。局部自由度—排除F＝3n－2PL－PH-F＝3－2－33＝11新余高等专科学校作者朱双霞副教授3.注意事项（续）虚约束新余高等专科学校作者朱双霞副教授412351234F＝3n－2PL－PH＝3－2－340＝1F＝3n－2PL－PH＝3－2－460＝0？对虚约束不产生实际约束效果的重复约束—排除3.注意事项（续）应用实例F＝3n－2PL－PH＝3－2－360＝1机车车轮新余高等专科学校作者朱双霞副教授F＝3n－2PL－PH＝3－2－F＝3n－2PL－PH＝3－2－231＝-1虚约束两构件间构成多个运动副3.注意事项（续）错221＝1对移动副导路平行转动副轴线重合平面高副接触点共法线“转动副”“移动副”新余高等专科学校作者朱双霞副教授1.轨迹重合转动副联接的两构件上联接点的轨迹重合1234BOAF＝3n－2PL－PH＝3－2－221＝1F＝3n－2PL－PH＝3－2－341＝0错对虚约束常发生在下列情况n＝3，PL＝4，PH＝0，F＝1虚约束实例新余高等专科学校作者朱双霞副教授41235用一个构件两个运动副去联接则构成虚约束2.两构件上某两点间的距离在运动过程中始终不变虚F＝3n－2PL－PH＝3－2－340＝1新余高等专科学校作者朱双霞副教授3.对传递运动不起独立作用的重复部分1232虚F＝3n－2PL－PH=33-23-2F＝3n－2PL－PH+P＝3－2－+456＝12虚=1新余高等专科学校作者朱双霞副教授F＝3n－2PL－PH+P-F＝3－2－+-791＝1局局F＝3n－2PL－PH+P-F＝3－2－+-8101＝2例4例5412356781234567901801复新余高等专科学校作者朱双霞副教授F＝3n－2PL－PH＝3－2－8111＝1例6