机械设计基础课件.ppt

第三章平面机构的结构分析,3.1基本概念3.2机构运动简图3.3平面机构的自由度计算,学习重点,1.搞清运动副、运动链、约束和自由度等基本概念2.能读懂常用机构的机构运动简图3.能掌握平面机构的自由度计算学习难点复合铰链、局部自由度和虚约束的识别和处理,3.1基本概念,构件：运动单元体,零件：制造单元体,构件可由一个或几个零件组成。,机架：机构中相对不动的构件,原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。输入构件,从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。输出构件,一、机构的组成,二、运动副,运动副构件之间的可动联接,运动副元素两构件上参与接触而构成运动副的部分,点,面,线,三、自由度、约束,对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。,在平面内作自由运动的构件具有3个自由度；在三维空间作自由运动的构件具有6个自由度。,自由度构件具有独立运动参数的数目（相对于参考系）,约束运动副对构件间相对运动的限制作用,1.低副两构件以面接触而形成的运动副。A.转动副：两构件只能作相对转动，又称作铰链。自由度数1，只能转动；约束数2，失去了沿X、Y方向的移动。,四、运动副类型及其代表符号,B.移动副：两构件只能作相对移动。,自由度数1，只能X方向移动；约束数2，失去Y方向移动和转动。,2.高副两构件以点或线接触而构成的运动副。,自由度数2，保持切线方向的移动和转动约束数1，失去法线方向的移动。,3.空间运动副,五、运动链,运动链:若干个构件通过运动副联接而成的相互间可作相对运动的系统。闭式运动链简称闭链：运动链的各构件首尾封闭开式运动链简称开链：未构成首尾封闭的系统,（a）（b）(c),(a)、(b)平面闭链;(c)平面开链；,定义：用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构件之间运动关系的简图。,3.2机构运动简图,构件均用形象、简洁的直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。,实例,F=3n-2PL-PH=35-27-0=1,为什么要计算机构自由度？,3.3平面机构的自由度计算,一、机构自由度计算公式,式中，为活动构件个数;为低副个数;为高副个数。,机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关）,计算实例,(a)双曲线画规机构,(b)牛头刨床机构,F=3n-2PL-PH=35-27-0=1,F=3n-2PL-PH=36-28-1=1,机构要能运动，它的自由度必须大于零。,二、平面机构具有确定相对运动的条件,F0，构件间无相对运动，不成为机构。,F0,原动件数W=F，运动确定,原动件数WF，机构破坏,故机构具有确定运动的条件是：原动件数目应等于机构的自由度数目。W=F且F0,三、注意事项,1.复合铰链：两个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副。由M个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（M-1）个,F=3n-2PL-PH=3*5-2*6-0=3W,F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1=W,2.局部自由度,在某些机构中，不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度。,F=3n-2PL-PH=3*3-2*3-1=2与实际不符,除去局部自由度F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1与实际相符,计入局部自由度时,既然滚子不影响从动件运动，那为什么要采用滚子呢？,重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。计算大筛机构的自由度,3.虚约束,解：F=3