平面机构的结构分析

重点运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。平面机构的结构分析内容•构件及其运动副•机构运动简图的绘制•平面机构自由度的计算●§1构件及其运动副一、构件二、运动副——两个构件直接接触且具有确定相对运动的联接。平面运动副分类:转动副移动副特点：面接触、相对转动或相对移动低副——运动的单元.运动副元素——两构件相互接触的点、线、面。●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§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转动副一、运动副符号移动副齿轮副凸轮副122122螺旋副球面副机构运动简图表二、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。带运动副元素的构件三、机构运动简图的绘制方法与步骤：1.确定构件数目及原动件、输出构件；2.根据各构件间的相对运动确定运动副的种类和数目；3.选定比例尺，按规定符号绘制运动简图；4.标明机架、原动件和作图比例尺；5.验算自由度。机架ABCABC1234ABC141223A14B12C23432414●A1234BCD例1颚式破碎机例2活塞泵运动副？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●§3平面机构的自由度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x0y0xy约束数S=2F=1F=4●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●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。）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＝1m-1个低副复—计算在内5231）要正确计算运动副数目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F＝3n－2PL－PH＝3－2－123F＝3n－2PL－PH＝3－2－231＝-1两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”F＝3n－2PL－PH＝3－2－331＝23.注意事项（续）机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响机构运动的自由度。局部自由度—排除F＝3n－2PL－PH-F＝3－2－-331＝11这时F＝3n－2PL－PH-F式中F为局部自由度数目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+P＝3－2－+460＝111.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+P＝3－2－+341＝11F＝3n－2PL－PH＝3－2－341＝0错对虚约束常发生在下列情况n＝4，PL＝4，PH＝0，P＝1F＝141235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+P＝3－2－+460＝113.对传递运动不起独立作用的重复部分1232虚F＝3n－2PL－PH+P＝3－2－+444＝11P＝2Pl+Ph－3n＝2+－2432＝2F＝3n－2PL－PH+P＝3－2－+556＝12虚平面机构自由度计算公式F＝3n-2PL-PH+P-FF局部自由度数PH高副数n活动构件数P虚约束数PL低副数F局部自由度数F＝3n－2PL－PH+P-F＝3－2－+-791＝1局复局F＝3n－2PL－PH+P-F＝3－2－+-8101＝2例4例5412356781234567901801F＝3n－2PL－PH＝3－2－8111＝1例6