
机械设计平面机构的自由度及速度分析课件.ppt
30页第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析第第1 1章章 平面机构的自由度和速度分析平面机构的自由度和速度分析§1-1 §1-1 运动副及其分类运动副及其分类一、几个术语一、几个术语自由度自由度—— 构件在空间中具有的独立运动的数目构件在空间中具有的独立运动的数目约约 束束—— 运动副对构件运动的限制作用运动副对构件运动的限制作用 运动副运动副—— 两构件相互连接并能保持一定形式的相两构件相互连接并能保持一定形式的相 对运动,把这种可动连接称为对运动,把这种可动连接称为运动副运动副 把形成运动副的点、线、面部分称为把形成运动副的点、线、面部分称为运运 动副元素动副元素 为了传递动力和运动,机构与机构之间必须具有为了传递动力和运动,机构与机构之间必须具有确定的相对运动确定的相对运动机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、运动副的种类二、运动副的种类 运动副分为两类:低副和高副。
运动副分为两类:低副和高副l低副:两构件通过面接触组成的运动副称为低副:两构件通过面接触组成的运动副称为低副低副 平面机构中有两种:平面机构中有两种:转动副(铰链),移动副转动副(铰链),移动副机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、运动副的种类二、运动副的种类l高副:两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副:两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副高副 机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析§1-2 §1-2 平面机构运动简图平面机构运动简图机构机构:由运动副和构件联接而成由运动副和构件联接而成平面运动简图平面运动简图:工程中常用简单的线条和符号表示构件:工程中常用简单的线条和符号表示构件 和运动副和运动副一、平面机构中构件的分类一、平面机构中构件的分类分成三类:固定构件,原动件,从动件。
分成三类:固定构件,原动件,从动件 u固定构件(机架):用来支承活动构件的构件固定构件(机架):用来支承活动构件的构件u原动件(主动件):运动规律已知的活动构件其原动件(主动件):运动规律已知的活动构件其运动由外界输入运动由外界输入u从动件:随原动件的运动而运动的其余活动构件从动件:随原动件的运动而运动的其余活动构件机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析§1-2 §1-2 平面机构运动简图平面机构运动简图机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、运动副表示方法及常用机构运动简图二、运动副表示方法及常用机构运动简图低副低副 转动副转动副 移动副移动副高副高副 点点 线线1.1.运动副表示方法运动副表示方法机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、运动副表示方法及常用机构运动简图二、运动副表示方法及常用机构运动简图2.2.常用构件表示方法常用构件表示方法机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题1 1绘制颚式破碎机的机构运动简图绘制颚式破碎机的机构运动简图机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题2 2回执活塞泵机构的机构运动简图回执活塞泵机构的机构运动简图机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析三、绘制机构运动简图的步骤三、绘制机构运动简图的步骤1 1.搞清机构各构件之间的相对运动关系,分清联.搞清机构各构件之间的相对运动关系,分清联接各构件的运动副类型,分清主动件,从动件,机接各构件的运动副类型,分清主动件,从动件,机架等;架等;2 2.选择合理的视图方向和主动件位置;.选择合理的视图方向和主动件位置;3 3.选取合适的比例尺,用规定的符号表示构件和.选取合适的比例尺,用规定的符号表示构件和运动副;运动副;4 4.绘出基准线,标出运动副、杆件编号和重要的.绘出基准线,标出运动副、杆件编号和重要的尺寸。
尺寸机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析式中:式中:F F——机构所具有的自由度机构所具有的自由度 n n——活动构件数活动构件数 PLPL——低副数(限制两个自由度)低副数(限制两个自由度) PhPh——高副数(限制一个自由度)高副数(限制一个自由度)§1-3 §1-3 平面机构的自由度平面机构的自由度一、平面机构自由度计算一、平面机构自由度计算 运动链由运动链由n n个活动构件构成,具有个活动构件构成,具有P PL L个低副、个低副、P Ph h个个高副,则机构的高副,则机构的自由度自由度为:为:机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析 n=5,PL=7,Ph=0 例题例题1 1计算颚式破碎机的自由度计算颚式破碎机的自由度机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析n=4,PL=5,Ph=1例题例题2 2计算活塞泵的自由度计算活塞泵的自由度机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析n=3,PL=4,Ph=0计算翻斗车的自由度计算翻斗车的自由度例题例题3 3机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、机构具有确定运动的条件二、机构具有确定运动的条件1 1.取一个构件为机架。
.取一个构件为机架2 2.各构件的相对自由度.各构件的相对自由度F F不小于不小于1 13 3.原动件数等于自由度.原动件数等于自由度F F机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析三、计算平面机构自由度时的注意事项三、计算平面机构自由度时的注意事项1 1.复合铰链.复合铰链定义:两个以上的构件在同定义:两个以上的构件在同一轴线上用转动副联接起来一轴线上用转动副联接起来构成复合铰链构成复合铰链当当ΚΚ个构件组成复合铰链个构件组成复合铰链时,其时,其转动副数为转动副数为Κ―1Κ―1机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析三、计算平面机构自由度时的注意事项三、计算平面机构自由度时的注意事项2 2.局部自由度.局部自由度定义定义:与机构整体运动无关的自由度为局部自由度与机构整体运动无关的自由度为局部自由度机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析3 3.虚约束.虚约束定义:约束对机构运动的限制是重复的。
定义:约束对机构运动的限制是重复的 1 1)轨迹重合)轨迹重合 2 2)轴线重合或导路平行)轴线重合或导路平行机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析4.4.对称部分对称部分定义:对传递运动不起独立作用的对称部分也定义:对传递运动不起独立作用的对称部分也 引起虚约束引起虚约束机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析n=7,PL=9,Ph=1例题例题1 1 计算大筛机构的自由度计算大筛机构的自由度机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析n=4,PL=5,Ph=1例题例题2 2 计算下列机构的自由度计算下列机构的自由度机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题3 3 计算下列机构的自由度计算下列机构的自由度综合应用综合应用机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析§1-4 §1-4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用速度瞬心及其在机构速度分析上的应用一、速度瞬心及性质一、速度瞬心及性质1. 1. 瞬心瞬心:两刚体上瞬时相对速度为零的重合点为瞬心。
两刚体上瞬时相对速度为零的重合点为瞬心2.2.性质性质:两刚体瞬心处绝对速度相等两刚体瞬心处绝对速度相等3.3.若机构有若机构有K K个构件,则此机构有个构件,则此机构有瞬心数瞬心数为为: : 瞬心数瞬心数N N机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析二、瞬心的求法二、瞬心的求法1.1.当两刚体组成当两刚体组成转动副转动副时,转动副中心是它们的时,转动副中心是它们的 瞬心2.2.当两刚体组成当两刚体组成移动副移动副时,瞬心位于导路垂线的时,瞬心位于导路垂线的 无穷远3.3.当两刚体组成当两刚体组成纯滚动高副纯滚动高副时,接触点是它们的时,接触点是它们的 瞬心4.4.当两刚体组成当两刚体组成滑动兼滚动高副滑动兼滚动高副时,瞬心在它们时,瞬心在它们 接触点的公法线上接触点的公法线上5.5.对于不接触的两构件的瞬心,可用三心定理求对于不接触的两构件的瞬心,可用三心定理求 得机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析l三心定理三心定理 做相对平面运动的三个构件共有做相对平面运动的三个构件共有三个瞬心三个瞬心,,这三个瞬心位于同一直线上。
这三个瞬心位于同一直线上机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析1234P1212P1414P4343P1313P242411223344P1212P1212P1414P2323P2323P4343P4343P1313P2424P1414P2323l三心定理三心定理 做相对平面运动的三个构件共有做相对平面运动的三个构件共有三个瞬心三个瞬心,,这三个瞬心位于同一直线上这三个瞬心位于同一直线上机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题 求铰链四杆机构的瞬心求铰链四杆机构的瞬心机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题 求铰链四杆机构的瞬心求铰链四杆机构的瞬心机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析例题例题((续续)) 求铰链四杆机构的瞬心求铰链四杆机构的瞬心解:瞬心数解:瞬心数:6个个 1 1,,4 4瞬心为瞬心为A A,,1 1,,2 2瞬心为瞬心为B B 2 2,,3 3顺心为顺心为C C,,3 3,,4 4瞬心在垂直导路无穷远处。
瞬心在垂直导路无穷远处 1 1,,2 2,,3 3::P12 P12 ,,P23 P23 ,,P13P13 3 3,,4 4,,1 1::P34 P34 ,,P41 P41 ,,P13P13 2 2,,3 3,,4 4::P23 P23 ,,P34 P34 ,,P24P24 4 4,,1 1,,2 2::P41 P41 ,,P12 P12 ,,P42P42机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析第第1 1章平面机构的自由度及速度分析章平面机构的自由度及速度分析重点学习内容重点学习内容1. 1. 平面运动副的分类及表示方法平面运动副的分类及表示方法3.3.平面机构自由度的确定平面机构自由度的确定2.2.运动简图绘制运动简图绘制第第1 1章章 平面机构的自由度和速度分析平面机构的自由度和速度分析4.4.平面机构具有确定运动的条件平面机构具有确定运动的条件5.5.平面机构瞬心的确定平面机构瞬心的确定机械设计平面机构的自由度及速度机械设计平面机构的自由度及速度分析分析。
