机械设计基础 自由度.ppt

工业设计机械基础,§1 机构的组成 §2 机构运动简图 §3 平面机构的自由度,第四章 机构运动简图及平面机构自由度,§1 机构的组成,一、运动副,运动副：构件间直接接触的动联接零 件, 平面低副——面接触,a）回转副（铰链）——相对转动,b）移动副——相对移动, 平面高副——点、线接触, 空间运动副,球面副,螺旋副,二、运动链,运动链：两个以上构件通过运动副连接而构成的可动系统 闭式链,首尾两构件相互连接形成一个封闭的可动系统 开式链,首尾两构件不相互连接，形成一个非封闭的可动系统三、机构,机构：在运动链中，将某一构件固定作为机架 机构运动简图：用简单线条、符号表达复杂机械中各 构件的相互联系、运动特性§2 机构运动简图, 识别构件；, 确定构件间的相对运动关系(运动副)；  选择视图、定比例作图对现有机器进行运动分析和受力分析新机器的方案设计、方案比较及主要参数的确定一、功用,二、作图方法,例1：偏心轮滑块机构,解：1) 识别构件,1——机架 2——偏心轮 3——连杆 4——滑块,2) 确定运动关系,1-2：回转副O 2-3：回转副A 3-4：回转副B 4-1：移动副,3) 选视图，定比例，作图。

例：凸轮机构,3) 作图,例：颚式破碎机,3）作图,抽水机机构,冲孔机构,缝纫机下针机构,插齿机构,平面机构——机构中所有运动构件在同一平面或平行平面内运动自 由 度——独立的自由运动 运动副对自由度的影响,一个作平面运动的自由构件有3个自由度约 束——对构件间相对运动的限制§3 平面机构的自由度,一、机构具有确定运动的条件,引入一个回转副后，构件失去2个自由度引入一个高副后，构件失去1个自由度结论：平面机构中，每个低副约束2个自由度，每个高副约束1个自由度引入一个移动副后，构件失去2个自由度o,,,x,y,o,,,x,y,y,o,,,x, 自由度计算公式及意义,设由N个构件组成的平面机构，活动构件数为 n=N-1，低副数为PL，高副数为PH，则机构的自由度F为：,F=3n-2PL-PH,F=3×3-2×4=1,该机构有确定运动F=3×4-2×5=2,该机构无确定运动若4也为原动件,则有确定运动F=3×2-2×3=0,该机构为桁架，无法运动结论：平面机构要实现确定的运动，必须满足以下条件： 1、F0 2、原动件数目=FF=3×10-2×11-1=7 ??,. 复合铰链,：多个构件在同一轴线上用回转副相联。

如图：三个构件组成的复合铰链构 成了2个回转副同理：m个构件组成的复合铰链，构成m-1个回转副二、应注意的几个问题,. 局部自由度,F=3×3-2×3-1=2,滚子3的转动不会影响整个机构的运动 ——局部自由度正确的计算方法：,将滚子与从动件焊接在一起（如图）,F=3×2-2×2-1=1,该机构是否有确定的相对运动呢？,注意：局部自由度虽不影响整个机构的运动，但可将 滑动摩擦→滚动摩擦，从而↑η，↓磨损常见的局部自由度：小滚子,. 虚约束,图示机构：F=3×4-2×6=0,构件3：重复约束——虚约束,F=3×3-2×4=1,F=0，机构无法运动去掉虚约束：,,,该机构是否有确定相对运动呢？,注意：虚约束虽不影响整个机构的运动，但可改善受载状况常见的虚约束：多以对称结构出现,例：,解：机构中B、C、D、E处均为复合铰链，每处有2个回转副F=3×7-2×10=1,若lCE=lDE， lBC=lBD=lCF=lDF，则 F沿mm水平移动——圆盘锯机构解：首先去掉虚约束共有5个活动构件，7个低副该机构有确定运动F=3×5-2×7=1,该机构有确定运动解：去掉机构中的虚约束共有7个活动构件，10个低副。

F=3×7-2×10=1,该机构有确定运动解：去掉机构中的虚约束将小滚子局部自由度焊接住共有6个活动构件，8个低副，1个高副，三角形框架可视为1个构件F=3×6-2×8-1=1,该机构有确定运动局部自由度,复合铰链,虚约束,F=3×8 - 2×11-1=1,该机构具有确定的相对运动六自由度工业机器人,,。