平面机构的结构分析ppt课件

n=6 PL=7 PH=2
F=36-2 7-2=2
G
C
H D
E B
F A
I
§1-5.平面机构的组成原理和构造分析
〔1〕高副低代
高副低代的普通方法：在接触点两轮廓曲率 中心处，用两个转动副联接一个构件来替代 这个高副。
高副低代的几种特例
二、平面机构组成原理
杆组：不可再分的、自在度为零的运动链。 杆组需满足的条件：F=3n－2PL＝0 PL＝3n/2
时
C
j1 • F=3×3-2×4-0=1
B D
A
E
F=3×4-2×5-0=2
结论:F>0,F=原动件数时,机 构具有确定的运动
2.F>0,但F>原动件时, 结论:机构的运动不确定.
3.当F>0,但F<原动件时: 结论:机构会遭到破坏.
4.当F<=0时:
结论:不能运动 n = 2 Pl= 3
F = 3×2 – 2×3= 0 (桁架)
O2 A
O3
1
6 1
3
4 DC
O 52
B
6 J K 7
MF5Eຫໍສະໝຸດ G4 3H 8’ D
C
8
N
2
A 1’B
0 1
§1-4.平面机构的自在度
1. 一构件、的平自面在机度构的3.自两在构度件用运动副联接后，
彼此的相对运动遭到某些约束。
Y
A
低副引入两个约束！
O
X
2.机构自在度是指 机构中各活动构件
相对于机架的独立 运动数目。
第一章
平面机构的构造分析
主要内容：
１〕平面机构运动简图的绘制
２〕平面机构自在度的计算及 机构具有确定运动的条件
３〕机构的组成原理及构造分 析
§ 1-1. 研讨机构构造的目的
• 1) 讨论机构运动的能够性及其具有确 定运动的条件
• 2) 将各种机构按构造加以分类，并按 分类建立运动分析和动力分析的普通 方法
C
A
D
C
B A
C' D
D' E
j1
a) 两构件上的两点间隔坚持恒定，在 此两点间加一构件和两个回转副。
N=4 PL= PH=
6
0
F=3x4-2x6-0=0
N=3 PL= PH=
4
0
F=3x3-2x4-0=1
有的约束所起的 限制造用反复
2) 具有三个运动副元素的构件:
3.运动简图的绘制步骤
• 1 确定原动件 • 2 确定输出件 • 3 确定传动件 • 4 确定构件数量及各构件间的相对
运动关系，以确定运动副的种类和 数目。
• 5 选择适当的投影面 • 6 选择比例尺 • 7 以线条和运动副规定符号表示构
件和运动副
例1–1 图示为颚式碎矿机。当曲轴2绕轴心O1 连 续回转，动颚板6绕轴心O3往复摆动，从而 将矿石轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。
2〕高副：点或线接触的运动副。如齿轮副、 凸轮副。
也可将运动副分为平面运动副和空间运 动副。
1〕平面运动副：组成运动副两构件间 作相对平面运动，如转动副、挪动副、 凸轮副、齿轮副。
2〕空间运动副：组成运动副两构件间 作相对空间运动。如螺旋副，球面副。
自在度：构件所具有的独立运动的 数目
约束：对独立运动所加的限制
Ⅲ级机构
三、平面机构的构造分析
• 平面机构构造分析的步骤： • 1.去除部分自在度和虚约束，高副低代，并标
出原动件。 • 2.从远离原动件的地方开场，先试拆二级杆组，
不行，再试拆n＝4的杆组。当分出一个杆组后， 再次试拆时，仍需从最简单的二级杆组开场试 拆，直到只剩下机架和原动件为止。 • *杆组的增减不应改动机构的自在度。 • 3.判别机构的级别。
1)机构中某两构件用转动副相联的结合点，在 未组成运动副之前，其各自的轨迹已重合为 一，那么此结合带入的约束为虚约束。
虚约束一
虚约束二
2〕两构件组成的假设干个导路中心线相互 平行或重合的挪动副。
x2 B2
A1
C 3
x1
x1 x2 4
3〕两构件组成假设干个轴线相互重合的转动副。
B
2
C
B
A 5
1
D 5
运动副的约束特点：
• 具有两个约束而相对自在度等于一的 平面运动副：转动副和挪动副。
• 具有一个约束而相对自在度等于二的 运动副：高副
• 约束一个相对转动而保管两个相对挪 动的运动副是不能够存在的。
二、运动链
• 运动链：两个以上构件以运动副联接 而成的系统。
• 闭链：组成运动链的每个构件至少包 括两个运动副元素。该运动链为封锁 系统。
PH=1
F = 3×6– 2×8-1 = 1
此机构应有一个原动件
三、计算机构自在度时应留意的几种情况
1) 复合铰链 由三个或三个以上构件组成的轴线重合的转
动副称为复合铰链。 由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1)个转动副。
1
3 2
n = 7 Pl = F = 3×7–120×10 = 1
43 2
• 3) 了解机构的组成原理 • 4) 绘制机构运动简图
§ 1-2. 运动副、运动链和机构
• 一、运动副 • 运动副：两构件直接接触构成的可动联
接运动副1 运动副2 运动副3 • 运动副元素：参与接触而构成运动副的
点、线、面。
运动副的分类：
根据运动副的接触方式，运动副归为两类: 1〕低副：面接触的运动副。如转动副、挪动副。
• 开链：运动链中有的构件只包含一个 运动副元素。
• 判别运动副
三、机构
• 从运动链的角度，机构需具有以下特 点:
• 1) 运动链中有机架 • 2) 各构件间有确定的运动
§ 3-3．平面机构运动简图
• 一、机构运动简图的定义及作用 ： • 阐明机构各构件间相对运动关系的简单图形
• 机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构 件的线条来表示构件和运动副，并按一定比例表 示各运动副的相对位置.
n = 3 Pl= 5
1
32
F = 3×3 – 2×5 = 1
4 (超静定桁架)
二 平面机构具有确定运动的条件
综上所述，平面机构具有确定运动的条件： １〕机构自在 度 F≥1。 2〕 原动件数目等于机构自在度F。
例1-2试计算图示牛头刨床机构的自在度，并 确定其原动件数目。
N=6 PL=8(5个转动副 和3个挪动副
C5 D
B1 A
8
67 E
n =7 Pl = 10 F = 3×7–2×10 = 1
2)部分自在度〔多余自在度〕
1、部分自在度：机构中个别构件不影响其它构件 运动，即对整个机构运动无关的自在度。
2、处置方法：在计算自在度时，拿掉这个部分自
在度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一同。
3
C n=2 Pl=2 Ph=1
C
n=3 Pl= Ph=1 3
3 F=33-2 3-1 1=2
B
F=23-2 2-1 1=1
B
A2
2 A
1
1
3〕虚约束
1、虚约束：在机构中与其他运动副作用反 复，而对构件间的相对运动不起独立限制 造用的约束。
2、处置方法：将具有虚约束运动副 的构件连同它所带入的与机构运动无 关的运动副一并不计。
3.常见的虚约束：
3
A
4
E
F
4〕在机构整个运动过程中，假设其中某两构件 上两点之间的间隔一直不变，那么联接此两点 的两个转动副和一个构件构成的约束为虚约束。
5〕在输入件与输出件之间用多组完全一 样的运动链来传送运动，只需一组起独立 传送运动的作用，其他各组常引入虚约束。
行星轮
end
计算机构的自在度
N=7
PL=9
F=3×7-2×9-1=2
PH=1
计算机构的自在度
2 1 63 4 5
n = 5 Pl= 6 PH= 0 F = 3 ×5 – 2 × 6 = 3n = 5 Pl= 7 PH= 0 F=3×5–2×7=1
思索题
n=3
Pl=4
Ph=
1
F=3×3-2 × 4-1 × 1=0
计算机构的自在度
AB//EF//CD且AB=EF=CD
例1-6 试分析图示大筛机构的构造，并确定机构的级别 Ⅱ级机构
例1-6 试分析图示牛头刨床机构的构造，并确定机构的级别。
F＝－1
F＝1
Ⅲ级机构
转动副(回转副或铰链)：具有一个 独立相对转动的运动副。
挪动副〔棱柱副〕： 具有沿一个方向独立 相对挪动的运动副。
齿轮副
凸轮副
齿轮副
凸轮副
B
• 组成：线条和符号 • 符号：表示运动副
二、机构运动简图的绘制
• 1.运动副的表示符号：1)两构件构成 转动副
2)两构件构成挪动副
3)两构件组成平面高副
• 用两构件接触点〔线〕附近的两段轮 廓表示
凸轮机构和齿轮机构的习惯表示方法
2.构件的表示方法：将该构件上的运动副 元素按其位置表示出来，再用简单的线条 将这些运动副联接起来，就可表示这个构 件1)。具有两个运动副元素的构件：
低副
高副引入一个约束！
高 副
3 机构自在度的普通公式
F=3n-2Pl-Ph
n –活动构件数；Pl –低副数；Ph –高副数
n = 3 Pl= 4 F = 3×3–2×4 = 1
n = 4 Pl = 5 F = 3×4–2×5 =
2
四杆机构
五杆机构
二、机构具有确定运动的条件
1.F>0,当机构自在度和原动件数相等
二级杆组：n＝2 PL＝3
三级杆组： n＝4 PL＝ 四级杆组： n＝4 PL＝
6
6
最高级别的封锁多边 形为三边形
最高级别的封锁多边 形为四边形
判别杆组级别的封锁形
杆组
级别
II
III
IV
V
决议 级别 的封 锁形
机构级别的判别方法：由杆组中所包含的 最高级别的封锁多边形确定
机构的组成方法： 把零自在度的杆组依次联接到 原动件和机架上。