第二章 平面机构结构分析.ppt

第二章 平面机构的结构分析第一节 基本概念一、构件 组成运动系统的最小单元，称为构件二、运动副定义 使两个或两个以上的构件直接接触并能产生一定确定的相对运动的联接，称为运动副三、自由度、约束 构件可能出现的独立运动的数目称为自由度一个构件在空间，其自由度为6，而平面机构的构件，其自由度为3，即x方向、y方向上的移动及xy平面上的转动（转角） 对构件自由度的限制，即是对构件的约束,一个回转副，对构件加上了两个约束（限制了x和y方向上的移动），只剩下了一个xy平面上的转动 一个移动副，对构件加上了两个约束（限制了y方向上的移动和xy平面上的转动），只剩下一个x方向上的移动 高副，对构件加上了一个约束（限制了接触法线上的移动），还剩下接触切线上的移动和转动四、运动副的类型 1、低副 通过面接触而组成的运动副自由度 f=1 （1）移动副 （2）回转副2、高副 通过点、线接触而组成的运动副自由度f=2 3、球面副的自由度 f=3注意：螺旋副的自由度 f=1，而不是2！五、运动链 由若干个运动副联接起来的多个构件组成的系统称为运动链运动链总的自由度也称活动度 若运动链的各构件构成了首尾封闭的系统，称为闭式运动链，简称闭链；如图所示。

若未构成首尾封闭的系统，则称为开式运动链，简称开链如图所示 应当注意，图2-10所示的系统虽然也是由构件和运动副组成的，但各构件间均不能作相对运动，因此，不是运动链而是桁架，该系统在运动上只相当于一个构件计算自由度时，要把它们刚化在一起1234六、机构 在运动链中，若选定某构件为机架，且各构件具有确定的运动，则称该运动链为机构 机架是固定不动的构件安装在诸如车辆、船舶、飞机等运动物体上的机构，则机架相对于该运动物体是固定不动的 机构中各构件的运动平面若互相平行，则称为平面机构；若机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运动，或至少有一构件能在三维空间中运动，则称为空间机构 本书只介绍平面机构第二节 平面机构运动简图 机构运动简图能很直观的了解机构中各构件的相对关系一、绘制平面机构运动简图的目的 用于设计或分析、选择运动方案二、绘制平面机构运动简图的注意事项 1、按比例绘制出构件上运动副的位置关系 1:2 、1:5 比例 = 图上所画的长度 / 运动尺寸实际长度 2、同一构件上的运动副用直线连接 2:1、 5:1 3、绘制出所有的运动副忽略形状、色彩、质量、材料等因素三、平面机构运动简图的绘制 1、回转副 2、移动副3、高 副4、注意事项 1）机架要画出剖面线 2）同一个构件上有多于2个运动副时，画法：四、绘制机构运动简图的一般步骤 1、分析机构的运动，分清主动件和从动件。

2、绘制顺序：由主动件向从动件绘制 3、按比例绘制出各个运动副之间的位置关系运动简图F = 3n - 2PL - PH = 3X3-2X4-0 = 1ABCD颚式破碎机颚式破碎机机构运动简图4E31ABCDF6652运动简图F = 3n - 2PL - PH = 3X5-2X7-0 = 1第三节 平面机构自由度的计算 对平面构件上的低副和高副，皆有： 自由度 + 约束 = 3一、计算公式：运动链的自由度（活动度）数 F： F = 3n - 2PL - PH 式中： n： 机构中可活动的构件数 PL：低副数 PH：高副数二、计算时的注意事项 1、复合铰 有K个构件在某一点联接，这一点就构成了K-1个回转副，称为复合铰2、局部自由度 在运动链中，与整个运动链无关的自由度 为局部自由度为改善受力状况而设 w = 3n - 2PL - PH = 3X3 2X3 1 = 2 错误！ w = 3n - 2PL - PH = 3X2 - 2X2 1 = 1 正确！3、虚约束 有些约束对机构的自由度是重复的，称为虚约束！ w = 3n - 2PL - PH = 3X4 2X6 0 = 0 错！ w = 3n - 2PL - PH = 3X3 2X4 0 = 1 正！ 机构中引入虚约束，主要是为了改善机构的受力情况或增加机构的刚度。

虚约束类型较多，比较复杂，在自由度计算时要特别注意为便于判断，将常见的几种形式简述如下1)若两构件在互相平行的导路上几处接触而组成移动副，则有效约束只有一处，其它处均为虚约束 (2)若两构件在同一轴线的几处组成转动副，则有效约束只有一处，其它处均为虚约束 (3)若构件上某点在引入运动副后的轨迹与未引入运动副时的轨迹完全重合，则构成虚约束 如图所示， AB=BC=BD且A在D、C轨迹交点； D(或C)为虚约束 (4)若两构件上两点间的距离在运动过程中始终保持不变，当用运动副和构件联接该两点时，则构成虚约束 (5)另外，下图所示的虚线部分也是虚约束六、机构运动的确定性 在一个具体的机构中，如果原动机输入机构的主动件数和机构的自由度数相等，则机构的运动是确定的！第四节 实用计算步骤一、绘制机构运动简图二、找出复合铰、局部自由度和虚约束三、确定机构可活动件数、低副数和高副数四、计算F值： F = 3n - 2PL - PH 注意：1）给定的原动件数机构的自由度数目 机构将在最薄弱的构件处发生破坏 例：计算下图所示机构自由度 C为复合铰，D，D为虚约束，保留其一, G 为局部自由度可活动件：n = 7，低副：PL = 9，高副：PH = 1 F = 3n - 2PL - PH = 3X7-2X9-1 = 2(a) 双曲线画规机构； (b)牛头刨床机构 图(a) 图(b) F = 3n - 2PL - PH = 3X3-2X4-0 = 1F = 3n - 2PL - PH = 3X14-2X22-0 = -2F = 3n - 2PL - PH = 3X5-2X7-0 = 1复合铰链虚约束计算图示机构的自由度 齿轮3,4系杆1、机架5虚约束计算图示机构的自由度虚约束局部自由度 图中弹簧 K 对自由度无影响。

2是局部自由度；构件7与机架8在平行的导路上两处组成移动副，其中之一为虚约束通过分析可知，机构自由度为：运动构件 n = 7低副 PL = 9高副 PH =2 滚 子F 处 为 局 部 自 由 度，J 或K 处 为 虚 约 束，C 处 为 复 合 铰 链 去 掉 虚 约 束 和 局 部 自 由 度 后， 作业： 21 22 a、e、i、m 23 a、b各班课代表，联系机构测绘实验 理学楼A座109教室陈亚琴 13161679088 汪 虹 13611276848 。