机械设计基础平面机构的自由度和速度分析ppt课件.ppt

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1、§1-1机构的组成§1-2平面机构的运动简图及自由度§1-3平面机构的速度分析平面机构的自由度和速度分析1.1机构的组成构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接触）就称为运动副。运动副元素：两构件上直接参加接触构成运动副的部分。1.1.1运动副运动副：1.1机构的组成1.1.2自由度和运动副约束自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。1、低副两构件以面接触而形成的运动副。(1)转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。a)固定铰链1.1.2

2、自由度和运动副约束1.1机构的组成b)活动铰链转动副1.1机构的组成(2)移动副：只允许两构件作相对移动。移动副1.1机构的组成2.高副两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副1.1机构的组成齿轮副1.1机构的组成二、空间运动副若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。螺旋副球面副1.1机构的组成1.2a平面机构的运动简图1.2.1运动副及构件的表示方法1.构件构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。1.2a平面机构的运动简图2.转动副构件组成转动副时，如下图表示。图垂直于回转轴线时用图a表示；图面不垂直于回转轴线时用图b表示。

3、表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内画上斜线。1.2平面机构的运动简图3.移动副两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。1.2a平面机构的运动简图4.平面高副两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。1.2a平面机构的运动简图1.2.2机械系统的运动简图设计的步骤1）功能分析。确定机械系统的总功能和进行功能分解。2）绘制机械系统运动循环图。3）执行（工作）机构选型。4）绘制机械系统的运动方案

4、图。5）机构的尺度综合。6）绘制机械系统运动简图。例题一：绘制图示颚式破碎机的机构运动简图分析：该机构有6个构件和7个转动副。1234561.2a平面机构的运动简图例题二、图示为一冲床。绕固定中心A转动的菱形盘1为原动件，与滑块2在B点铰接，滑块2推动拨叉3绕固定轴C转动，拨叉3与圆盘4为同一构件，当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图。ABCDE分析：绘制简图：1234561.2a平面机构的运动简图1.2b平面机构的自由度1.实例分析不能产生运动给定构件1运动参数=(t)构件2、3的运动是确定的1.2.3机械具有确定运

5、动的条件给定构件1运动参数=(t)，构件2、3、4的运动是不确定的再给定构件4运动参数=(t)，构件2、3的运动是确定的1.2b平面机构的自由度2.结论机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称机构的自由度。平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由度数目。◆原动件数＜自由度数，机构无确定运动原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏1.2b平面机构的自由度二、平面机构自由度计算1.构件自由度一个构件未用运动副与其它构件连接之前，有三个自由度。当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束，失去一些自由度。运动副不同，失去的自由度数目和

6、保留的自由度数目也不同。1.2b平面机构的自由度2.计算公式n：机构中活动构件数；Pl：机构中低副数；Ph：机构中高副数；F：机构的自由度数；F=3n-2Pl-Ph3.计算实例n=3,Pl=4,Ph=0F=3n-2Pl-Ph=3×3-2Pl-Ph=3×3-2×4-0设则=11.2b平面机构的自由度计算实例n=5,Pl=7,Ph=0F=3n–2Pl–Ph=3×5–2×7–0=1解：1.2b平面机构的自由度三、自由度计算时应注意的几种情况1.复合铰链2.局部自由度3.虚约束两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了复合铰链。说明个别构件所具有的，不影

7、响整个机构运动的自由度称为局部自由度。说明重复出现的，对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。说明4.虚约束常见情况及处理方法说明5.虚约束对机构的影响说明1.2b平面机构的自由度－利用瞬心法求简单机构的速度(速度分析)12P12V21V12瞬心┌绝对瞬心(其中一刚体静止)└相对瞬心(两刚体均运动)→相对运动两刚体上瞬时相对速度为零的重合点→具同一瞬时绝对速度的重合点2.速度瞬心的求法:作相对运动的两刚体,任何时间总有一点的绝对速度相等→相对速度=01.速度瞬心的意义:→两刚体相对运动→绕瞬心的转动1.4速度瞬心及其在机构速度分析上的应用(一)速

8、度瞬心及其求法:1.42.速度瞬心的求法:④组成纯滚动高副→接触点是瞬心→接触点的相对速度=0P122V21