机械设计基础第三章平面连杆机构

1 机构自由度 >0
2 2020/2/10 原动件数 ＝ 机构自由度课件数
29
机械设计基础 —— 平面连杆机构
3 几种特殊结构的处理
②
2
3
5
2
3
5
1
6
1
6
4
F ＝ 3n－2pl－ph ＝ 3 －52 －6 0
＝3 错
4
F ＝ 3n－ 2pl－ph ＝ 3 －5 2 －7 0
＝1 对
(1) 复合铰链 —计算在内
3
C(C2,C3)
动画
2B
1
D
A 4
F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 －4 0 ＝1
2020/2/10
课件
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
D 机构中对运动不起作用的对称部分
❖ 在该机构中，齿轮3是齿轮2的对称部分，为虚约束 ❖ 计算时应将齿轮3及其引入的约束去掉来计算 ❖ 同理，将齿轮2当作虚约束去掉，完全一样 ❖ 目的：为了改善构件的受力情况
4 小结
2020/2/10
课件
25
机械设计基础 —— 平面连杆机构
1 平面机构自由度的计算
y
(1) 平面运动构件的自由度 (构件可能出现的独立运动)
与其它构件未连之前：3
用运动副与其它构件连接后, 运 动副引入约束, 原自由度减少
Ｏ 2
(2) 平面运动副引入的约束R
(对独立的运动所加的限制)
y R=2
o
2020/2/10
x
y R=2
n
xt
R=1
t
o
课件
n
1
x
结论： 平面低副引入
2个约束
平面高副引入
1个约束
26
机械设计基础 —— 平面连杆机构
(3) 平面机构自由度计算公式
如果：活动构件数：n 低副数： pl 高副数： ph
y 1
未连接前总自由度： 3n
Ｏ
连接后引入的总约束数： 2pl+ph
1
2
3
F＝3n－2PL－PH
5
＝3 3－2 －3 2
4
＝1
2020/2/10
课件
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
虚约束——结论 3
❖ 机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出
2
现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束
将变成有效约束，而使机构不能运动
1
❖ 采用虚约束是为了:改善构件的受力情况；传递较大功率； 或满足某种特殊需要
2020/2/10
课件
9
机械设计基础 —— 平面连杆机构
平面副
y
y x
o
x
o
n n
t
t
t
n
低副：转动副、移动副( 高副：齿轮副、凸轮副(点、
面接触)
线接触)
2020/2/10
课件
10
机械设计基础 —— 平面连杆机构
空间副
了解
高副：点、线接触
球面副
2020/2/10
课件
螺旋副
11
机械设计基础 —— 平面连杆机构
❖ 计算步骤:
确定活动构件数目
确定运动副种类和数目
＝1
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
B 两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时
❖ 在这两个例子中，加与不加红色构件AB效果完全一样， 为虚约束
❖ 计算时应将构件AB及其引入的约束去掉来计算
2 1
2
3
1
53
A
B
4
4
F＝3n－2PL－PH
F＝3n－2PL－PH ＝3 －3 2 4－ 0
F＝3n－2PL－PH ＝3 －4 2 －6 0
通用零件、专用零件
❖ 构件可以由一个零件组成 ❖ 也可以由几个零件组成
2020/2/10
课件
2 从动件 3
1 原动件
机架 4
3
机械设计基础 —— 平面连杆机构
机器的组成
(从运动观点看)由构件组成 (从制造观点看)由零件组成
机械
机器
原动构件
构件 从动构件
零件
通用零件 专用零件
机构
机架
机械设计基础 —— 平面连杆机构
第3章 平面连杆机构
3-1 平面机构的运动简图和自由度 3-2 平面四杆机构的基本类型 3-3 平面四杆机构的特点及设计
基本要求:
❖掌握基本概念
❖熟练掌握机构运动简图的绘制
❖熟练掌握机构自由度的计算方法
❖掌握平面连杆机构的类型、特点、演化方法
2020/2/10 ❖掌握平面四杆机构的工作课特件性
❖ 空间低副: 螺旋副、球面副、圆柱副 （面接触） ❖ 空间高副: 球和圆柱与平面、球与圆柱副 (点、线接触)
❖ 运动副特性:运动副一经形成, 组成它的两个构件间的可能 的相对运动就确定。而且这种可能的相对运动, 只与运动 副类型有关, 而与运动副的具体结构无关。
❖ 工程上常用一些规定的符号代表运动副
＝3 3－2 －4 0 ＝ 1
对
＝0 错
＝1 2020/2/10
课件
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
C 两构件上联接点的轨迹重合
❖ 在该机构中，构件2上的C点C2与构 件3上的C点C3轨迹重合，为虚约束
❖ 计算时应将构件3及其引入的约束去 掉来计算
❖ 同理，也可将构件4当作虚约束，将 构件4及其引入的约束去掉来计算， 效果完全一样
课件
33
机械设计基础 —— 平面连杆机构
A 两构件之间构成多个运动副时
❖ 两构件组合成多个转动副，且其轴线重合 ❖ 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合 ❖ 两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数
3
3
2
2 1
2020/2❖/10 目的：为了改善构件的受课件力情况
1
F＝3n－2PL－PH ＝3 2－2 －2 1
运动副分类
❖ 按接触形式分类 ❖ 按相对运动分类
2020/2/10
课件
6
机械设计基础 —— 平面连杆机构
按接触形式分类：
❖ 接触形式: 点、线、面 ❖ 低副：面接触 ❖ 高副：点、线接触
平面低副 空间低副
y
高副
2020/2/10
高副
o
x
空间低副 平面低副 平面低副
课件
7
机械设计基础 —— 平面连杆机构
零件
静联接
构件
动联接 机构
与动力
机器
(运动副)
源组合
2020/2/10
课件
4
机械设计基础 —— 平面连杆机构
二、运动副
❖ 运动副: 两构件直接接触而形成的可动联接 ❖ 运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分 ❖ 接触形式: 点、线、面
2020/2/10
y
o
x
课件
5
机械设计基础 —— 平面连杆机构
三、机构
❖ 机构是由构件通过运动副连接而成的 ❖ 原动件：按给定运动规律独立运动的构件 ❖ 从动件：其余的活动构件 ❖ 机 架：固定不动的构件
闭链
2020/2/10
开链
课件
原动件 1
2 从动件 3
机构
机架 4
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
四、平面机构的运动简图
1 概述 2 构件的表示方法 3 运动副的表示方法 4 运动简图的绘制方法 5 例题
❖ 转动副 ❖ 移动副
❖ 高副（齿轮副、 凸轮副）
2020/2/10
课件
２
16
机械设计基础 —— 平面连杆机构
4 运动简图的绘制方法
❖ 步骤：
确定构件数目及原动件、输出构件
各构件间构成何种运动副？（注意微动部分）
选定比例尺、投影面，确定原动件某一位置，按规定
符号绘制运动简图
标明机架、原动件和作图比例尺
A B
E
DC
F
G
课件
23
机械设计基础 —— 平面连杆机构
例题：
3
C23 4
2
B12
1
A14
C234
3
2
4
B12
1
4
A14
2020/2/10
课件
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
五、平面机ห้องสมุดไป่ตู้的自由度
1 平面机构自由度的计算
2 机构具有确定运动的条件
3 几种特殊结构的处理
复合铰链 局部自由度 虚约束
❖ 绘制路线：原动件中间传动件 输出构件
❖ 观察重点：各构件间构成的运动副类型
❖ 良好习惯：各种运动副和构件用规定符号表达
❖ 误 区：构件外形
2020/2/10
课件
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机械设计基础 —— 平面连杆机构
5 例题：内燃机
2020/2/10
课件
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试绘制如图所示机构的运动简图
1、气缸体 2、活塞 3、进气阀
2
❖ m个构件(m>2)在同一处构成转动副
3
5
❖ m-1个低副
3
2020/2/10
课件 2
m个构件,
5 m-1个铰链
30
1
机械设计基础 —— 平面连杆机构
(2) 局部自由度
—排除
❖ 定义：机构中某些构件所具有的独立的局部运动, 不影响机 构输出运动的自由度
❖ 局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变为滚动摩擦时添加 的滚子、轴承中的滚珠