1 平面机构组成

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第二章 平面机构的结构分析

第二章 平面机构的结构分析

同一运动链可以生成的不同机构
B
1
2
3
A
4
C
B
1
2
3
A 4
B
1
C 2
3
A
4
B
C
2
1 A
曲柄滑块机构 摇块机构 导杆机构
4
3
运动链的生成是创造、获取新机构的重要手段。运动链的设计只关
注构件数和联接这些构件的运动副的数量和类型,所以又称为机构的型
数综合(Type and number synthesis)。
球面高副
柱面高副
齿轮副
凸轮副
★ 运动副元素以面接触的运动副称为低副(lower pair)。
球面低副 回转副
移动副
3. 根据组成运动副两个构件的相对运动形式分类 ★ 空间运动副
球销副
螺旋副
圆柱套筒副
★ 平面运动副 A. 低副
B. 高副
移动副
凸轮副
转动副 齿轮副
三、运动链(Kinematical Chain)与机构 构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统称为运动链。
4. 运动简图绘制举例
1) 绘制牛头刨床主运动机构的运动简图
选取比例尺l = m/mm
2) 绘制破碎机的机构运动简图
选取比例尺l
3) 绘制图示机构的运动简图
§2-3 机构自由度(Degrees of Freedom)的计算
一、平面机构自由度的计算公式 1. 构件的自由度与约束
构件具有确定运动时所必须给定的独立运动参 数的数目称为机构的自由度。F
由两个以上构件(包括活动构件与机架)在同一处 构成的重合转动副称为复合铰链。
7
46

平面机构自由度的计算PPT课件

平面机构自由度的计算PPT课件

§3.2 平面机构的运动简图
机架
A B
机架和活动构件通过转动副联接 机架和活动构件通过移动副联接
§3.2 平面机构的运动简图
两个活动构件联接
§3.2 平面机构的运动简图
〔二〕绘机构运动简图的步骤
1〕分析机构,观察相对运动,数清所有构件的 数目;
2〕确定所有运动副的类型和数目; 3〕选择合理的位置〔即能充分反映机构的特性〕;
注意:实际结构上为减小摩擦采用局部自由度, “除去〞指计算中不计入,并非实际撤除。
F3n2P LP H
预习:机构具有确定运动的条件。
假设两构件之间的相对运动均为空间运动,那 么称为空间运动副。
螺旋副
球面副
§3.1 机构的组成
〔二〕、平面运动副
按两构件接触特性,常分为低副、高副两大类。 1、低副:两构件以面接触而形成的运动副。按运动 特性可分为转动副和移动副
(1) 转动副:只允许两构件作相对转动,又称作 铰链。
自用盘编号JJ321002
自用盘编号JJ321002
§3.2 平面机构的运动简图
3. 移动副 •两构件组成移动副,其导路必须与相对移动方 向一致。
§3.2 平面机构的运动简图
4. 平面高副 • 两构件组成平面高副时,其运动简图中应画出两构 件接触处的曲线轮廓,对于凸轮、滚子,习惯划出其 全部轮廓;对于齿轮,常用点划线划出其节圆。
构件之间的可动连接。 运动副分为低副和高副。 低副引入2个约束。 高副引入1个约束。
平面上运动的自由构件具有3个自由度; 低副引入2个约束; 高副引入1个约束。
平面机构自由度的计算方法:
构件的自由度之和减去运动副的约束 。
设机构有n个活动构件,用PL个低副、PH个高副连接。

第五章机构的组成及平面连杆机构

第五章机构的组成及平面连杆机构

2
1
4
3
5
E
F
未去掉虚约束时
2 1
3
E 5
F 4
F3n2pLpH34260 ?
附加的构件5和其两端的转动副E、F提供的自由度
F3122 1 即引入了一个约束,但这个约束对机构的运动不起实际 约束作用,为虚约束。去掉虚约束后
F3n2pLpH33241
⑶ 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合
B2
E
C
第五章 机构的组成及平面连杆
机构
平面机构运动简图 自由度 铰链四杆机构的基本形式 平面连杆机构曲面存在的条件 急回特性 死点 平面连杆机构的设计 三心定理及应用 平面机构的组成原理及结构分析
组成机构的所有构件都在一个或几个相 互平行平面中运动的机构称平面机构,否 则称空间机构。工程中常见的机构一般都 是平面机构。
31
2
4
1 2
3
1
2 3
两个转动副
4
两个转动副
两个转动副
平面机构自由度计算(4)
构件2、3、4在铰链 C处构成复合铰链, 组成两个同轴回转副 而不是一个回转副, 所以,总的回转副数 是PL=7,而不是PL=6,
F 35 27 0 1
(2) 局部自由度
定义:
不影响整个机构运动的局部独立运动。 对整个机构其他构件运动无关的自由度。
D4 E
B3
1
2
5 F
6
7 G
8 K 9
A C
H
I
局部自由度
D4 E
B3
1
2
5 F
6
7 G
A C
H
I
复合铰链

机械工业技术学 2平面机构

机械工业技术学 2平面机构
三杆机构
F≤0 机构不能运动
Fa=3n-2PL-PH =3n=3X2 =3 2-2X3-0=0 3 不能动 静定结构) (静定结构) Fb= 3n-2PL-PH 3n=3X3 =3 3-2X5-0=-1 5 0=不能动 超静定结构) (超静定结构)
二、机构具有确定运动的条件
四杆机构
F>0 原动件数= 原动件数=F:确定运动 原动件数> 原动件数>F: 机构被破坏
高副
高副:减少一个自由度。 高副:减少一个自由度。
三.机构
按组成机构的各构件之间的相对运动是平面运动还 是空间运动分: 是空间运动分:
平面机构——各构件的运动平面相互平行 各构件的运动平面相互平行 平面机构 空间机构——各构件不在平行平面内运动 空间机构 各构件不在平行平面内运动
按组成机构的各构件之间的运动副分: 按组成机构的各构件之间的运动副分:
平面机构虚约束常见情况处理方法
举 例 消除办法 只算一个回转 副B,其余的回转 副(如B’)都视 ) 为虚约束去掉 只算一个平面 高副A 高副A,其余的平 面 高 副 ( 如 A’) 都 ) 视为虚约束去掉
序 虚约束出现的场合 号 重复回转副 3 两构件组成多个 轴线重合的回转副 时,存在虚约束 重复高副 两构件组成多个 4 接触处公法线彼此 重合平面高副时, 重合平面高副时 , 存在虚约束
锯床进给机构
F=3nF=3n-2PL-PH (2× =3×7-2× (2×4+2)=1
局部自由度
局部自由度:与整个机构运 局部自由度: 动无关的局部运动的自由度 处理局部自由度的方法: 处理局部自由度的方法: 说明: 说明:局部自由度虽然不影响整个机械的运 将局部自由度除去不计
但可将滑动摩擦变为滚动摩擦, 动,但可将滑动摩擦变为滚动摩擦,从而大 大减轻磨损,在实际机器当中经常采用。 大减轻磨损,在实际机器当中经常采用。

第二章 机构的组成-1 (1)

第二章  机构的组成-1 (1)
机 构 的 自 由 度 —— 是 指 机 构 可 能 实 现 独 立 运 动 的 数 目 (保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数 〈独立的广义坐标〉的数目)。
机构的自由度通常用F表示。
机构是可动的,所以机构的自由度必须大于或等于1。
P39
1
2
θ1
3
S’3 S3
2 1 θ2
θ1
3
θ3 4 θ4
1)按引入约束数分,有:
I 级副(class I pairs)、II 级副、III 级副、IV 级副、V 级副。
引入1个约束
引入2个约束
引入3个约束 引入4个约束 引入5个约束
x
I 级副
球面高副
II 级副
球与方槽接触
II 级副
柱面副
Ⅳ 级副
球销副
P15
III级副
球面低副
IV级副
圆柱套筒副
V级副1
V级副2
④了解平面机构的组成原理,能正确判断机构结构合理性。
2. 本章重点、难点
重点: 机构运动简图绘制,机构结构分析,机构的自由
度计算;
难点: 机构结构分析及虚约束的判断。
§2-1 平面机构的组成
P5
机构是由具有确定 相对运动的“实物”— —一些相对独立运动的 单元体(构件)组成。
各构件组成机构时是按照一定的方式联接而 成的。由两构件直接接触并能产生相对运动的活 动连接,称为运动副。
从动件(driven link、follower) ——机构中随原动件运动的其他活 动构件。
例如:在连杆机构中,汽缸11为机架, 活塞10为原动件,而连杆3和曲轴4为 从动件。
P8
说明:
机构中各构件可以是刚性的,某些构件也可以是挠 性或弹性的,或是由液压、气动、电磁件构成的。即 机构不一定是由纯刚性构件组成的。

机械原理第一章 平面机构组成原理及其自由度分析

机械原理第一章  平面机构组成原理及其自由度分析

机构自由度与能运动的条件为:机构自由度数大于等于1。 (二)机构具有确定运动的条件为:机构输入的独立运动数目等 于机构的自由度数。 由于平面机构的每个驱动副一般只有一个自由度,此时,机 构具有确定运动的条件又可表述为:机构驱动副数应等于机构的 自由度数。对驱动副位于机架的机构,与驱动力相连的构件为主 动构件,或称为原动件。故这时该类机构具有确定运动的条件又 可表述为:机构原动件数应等于自由度数。
按运动副的运动空间分:
平面运动副——指构成运动副的两构件之间的相对运动为平面 运动的运动副;
空间运动副——指构成运动副的两构件之间的相对运动为空间 运动的运动副。
按运动副对被联接的两构件相对运动约束数的不同分为: 低副——两构件通过面接触而构成的运动副; 高副——凡两构件系通过点或线接触而构成的运 动副。
4)选择适当的长度比例尺l( l =实际尺寸/图示长度),定出 各运动副的相对位置,绘制机构运动简图。从原动件开始,按运 动传递路线,顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件 上标明箭头方向即其运动方向。
例1-1-1:绘制图示颚式破碎机的运动简图 分析:该机构有6个构件和7个转动副。
颚式破碎机构
机构运动简图
第二节 平面机构自由度分析及应用举例
一、运动副的自由度和约束
运动副对该两构件独立运动所加的限制称为约束。约束数目 等于被其限制的自由度数。组成运动副两构件间约束的特点和数 目取决于该运动副的型式。 (一)转动副
只能绕垂直于xoy平面的轴的相对转动 (二)移动副 只能沿x轴方向移动
(三)高副
绘制机构运动简图的步骤与方法:
1)对照实物或实物图,分析机构的动作原理、组成情况和运动 情况,确定其组成的各构件,哪些构件为原动件、哪一构件为机 架和哪些构件为从动件 。 2)沿着运动传递路线,从原动件开始,逐一分析每两个构件间 相对运动的性质,并确定运动副的类型和数目。

机构运动简图

机构运动简图

2
2
2
1
1
1
(a)
(b)
(c)
图 5 转动副的表示方法
2) 移动副
两构件组成移动副的表示方法如图6(a)、 (b)、 (c)所示。 移 动副的导路必须与相对移动方向一致。
1
2 1
2 (a)
1 2
1 2
(b)
21 1
2
(c)
图 6 移动副的表示方法
3) 平面高副 两构件组成高副的表示方法如图7所示。 其运动简图
中应画出两构件接触处的曲线轮廓。
凸轮副:
齿轮副:
2
2
1
1
图 7 高副的表示方法
了解:
2、 构件的表示方法
构件可用直线、 三角形或方块等图形表示。 图8(a)表示参与组成 两个转动副的构件; 图8(b)表示参与组成一个转动副和一个移动副 的构件; 图8(c)表示参与组成三个转动副的构件, 它一般用三角形 表示, 在三角形内加剖面线或在三个内角上涂上焊缝标记, 表明三 角形为一个构件; 若三个转动副在同一直线上, 则可用跨越半圆 符号来连接直线, 如图8(d)所示。
(2) 移动副: 若组成运动副的两个构件只能沿轴线 相对移动, 则称为移动副。
y
O 12
x
图 3 移动副
转动副、移动副实例
2)高副 两构件通过点、 线接触所构成的运动副称为高副。
图 4 高副
齿轮副实例
2、 构件
机 架——机构中的固定构件;一般机架相 对地面固定不动,但当机构安装在运动的机 械上时则是运动的。
对运动的性质, 确定构件的数目、 运动副的类型和数目。
(3) 合理选择视图平面: 选择多数构件所在的运动平面或平行于运动平面的平

机械原理教案

机械原理教案

机械原理教案平面机构的组成原理分析 1.平面机构的组成原理任何机构中都包含原动件、机架和从动件系统三部分。

由于机架的自由度为零,每个原动件的自由度为1,而机构的自由度等于原动件数,所以,从动件系统的自由度必然为零。

杆组:自由度为零的从动件系统。

基本杆组:不可再分的自由度为零的构件组合称为基本杆组,简称基本组。

杆组的结构式为:l p n 23机构的组成原理:把若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上,就可组成新的机构,其自由度数目与原动件的数目相等。

在进行新机械方案设计时,可以按设计要求根据机构的组成原理,创新设计新机构。

在设计中必须遵循的原则:在满足相同工作要求的前提下,机构的结构越简单、杆组的级别越低、构件数和运动副的数目越少越好。

2.平面机构的结构分析对已有机构或已设计完的机构进行运动分析和力分析时,首先需要对机构进行结构分析,即将机构分解为基本杆组、原动件和机架,结构分析的过程与由杆组依次组成机构的过程正好相反。

通常称此过程为拆杆组。

拆杆组时应遵循的原则:从传动关系离原动件最远的部分开始试拆;每拆除一个杆组后,机构的剩余部分仍应是一个完整的机构;试拆时,按二级组试拆,若无法拆除,再试拆高一级别的杆组。

3.平面机构的高副低代法目的:为了使平面低副机构结构分析和运动分析的方法适用于含有高副的平面机构。

概念:用低副代替高副方法:用含两个低副的虚拟构件代替高副 高副低代必须满足的条件: 1.替代前后机构自由度不变 2.替代瞬时速度加速度不变对于一般的高副机构,在不同位置有不同的瞬时替代机构。

经高副低代后的平面机构,可视为平面低副机构。

第三章平面机构的运动分析和力分析基本要求:1.掌握速度瞬心的概念,平面机构速度瞬心的数目及确定方法,学会用速度瞬心法对现有机构进行速度分析;2.掌握用相对运动图解法对机构进行速度分析的方法;3.掌握机构运动分析的复数矢量法,了解矩陈法;4.掌握平面机构力分析中的动态静力分析法,能够对给出机构用解析法建模并进行机构运动分析和力分析。

机械设计基础第四章平面机构运动简图及自由度

机械设计基础第四章平面机构运动简图及自由度
2) 2) F≥1时,原动件数大于机构自由度,机构遭到 破坏;原动件数小于机构自由度,机构运动不确定。 只有当原动件数目等于机构自由度数时,机构才有 确定的运动。
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
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。
两构件用运动副联接后,彼此的相对运动受到某些约束。每个 低副引入两个约束,每个高副引入一个约束。
设某平面机构,除机架外共有n个活动构件,又有pL个 低副和pH个高副,根据自由构件的自由度、运动副引入 的约束,活动构件之间的关系,可以得出平面机构自由 度的计算公式如下:
平面机构的自由度 F = 3n - 2PL – PH
一、构件及其自由度
一个自由构件作平面运动时, 具有三个独立运动;沿x轴和y轴 的移动以及绕垂直于xOy平面内 任一点A转动。
一个作平面运动的自由构件 具有三个自由度。
二、运动副与约束
运动副:机构中两构件直接接触的可动联接。
运动副元素:两构件上参加接触而构成运动的部分, 如点、线、面。 约 束:两构件用运动副联接后,彼此的相对运动受 到某些限制。
b.两构件上某两点间 的距离在运动过程中 始终保持不变时;
c.联接构件与被联接 构件上联接点的轨迹 重合时;
虚约束经常发生的场合:
d.机构中对运动不起作用的对称部分。
e.两构件组成若干个轴线互相重合的转动副.
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。
例题1
n=8 Pl=11 Ph=1 F=1
§4.2.2 平面机构运动简图
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 示机构的运动特性,并按一定的比例画成的简单图形。并利 用机构运动简图对机构进行结构、运动和动力等分析。

机械基础(第5单元)

机械基础(第5单元)

a)机构结构图
b)机构运动简图
1—曲柄 2—连杆 3—摇杆 4—机架
第二节 平面四杆机构
• 1.铰链四杆机构的类型 • 在铰链四杆机构中,根据两连架杆的运动形式进行分类,可分为曲柄
摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式,如下图所示。
图5-14 铰链四杆机构的三种基本形式

第二节 平面四杆机构
第一节 平面机构的组成
• 如果构件中转动副的间距较大时,通常将构件制成杆状,而且杆状构 件应尽量制成直杆;如果要求构件与机械的其他部分在运动时不发生 干涉(如碰撞),可将构件制成特殊的形状。如下图所示是具有转动 副的不同形状和横截面的杆状构件。
第一节 平面机构的组成
• 对于绕定轴转动的构件,常将构件制成盘状。有时在盘状构件上安装 轴销,以便与其他构件组成另一转动副。如果两个转动副间距很小时 ,难以设置相距很近的轴销(或轴孔),可将另一转动副尺寸扩大而 制成偏心轮,如图a所示。如果构件承受较大载荷时,采用偏心轮结 构庞大,则可以采用曲轴结构,如图b所示。偏心轮和曲轴常用于回 转运动与直线运动相互变换的机构中。
图a 电风扇摇头机构运动简图 图b 鹤式起重机机构运动简图
第二节 平面四杆机构
• 2.铰链四杆机构的类型判定
• 在铰链四杆机构中是否存在曲柄,取决于机构中各构件长度之间的关 系。
• 1)如果铰链四杆机构中最长杆与最短杆长度之和,小于或等于其余 两杆长度之和(杆长和条件),则该机构可能存在曲柄,但还要看选 取哪一个杆件作为机架,才能确定是否存在曲柄。如果以最短杆作为 连架杆,以最短杆的相邻杆为机架,则该机构一定是曲柄摇杆机构, 而且最短杆为曲柄,如图a所示;如果以最短杆作为机架,则相邻两 杆均为曲柄,该机构一定是双曲柄机构,如图b所示;如果以最短杆 作连杆,最短杆的对面杆作为机架,则该机构为双摇杆机构,如图c 所示。

平面机构及运动简图

平面机构及运动简图

高性能材料的发展将为平面机 构的设计提供更大的灵活性, 如轻质高强材料可以减轻机构 重量,提高运动效率;耐磨耐 腐蚀材料可以增强机构的耐久 性和可靠性。
随着人工智能和自动化技术的 不断发展,未来平面机构的设 计、分析和优化将更加智能化 和自动化,提高设计效率和质 量。
平面机构的研究将越来越多地 与其他学科进行交叉融合,如 控制理论、计算机科学、生物 医学等,以拓展应用领域和推 动技术创新。
由至少一个导杆(即具有滑动副的杆 件)与其他杆件组成的连杆机构。具 有传动效率高、运动平稳等特点。
滑块四杆机构
由四个杆件和一个滑块组成,滑块可 以在某一杆件上滑动。具有结构紧凑、 设计灵活等特点。
连杆机构设计原则和方法
设计原则
满足运动学要求,实现预期的运动轨迹和速度;满足动力学要求,保证机构的 传力性能和效率;满足结构紧凑、制造简便等要求。
02 平面机构组成及运动副
组成要素
01
02
03
构件
平面机构中的运动单元体, 具有独立的运动特性。
运动副
连接两个构件并保持其相 对运动的装置,分为低副 和高副。
自由度
描述机构运动独立参数的 数目,决定机构运动的可 能性。
运动副类型与特点
转动副
允许两构件绕公共轴线作 相对转动的运动副,如铰 链。
移动副
07 总结与展望
平面机构研究现状总结
1 2 3
平面机构类型多样性
目前已知的平面机构类型非常丰富,包括连杆机 构、凸轮机构、齿轮机构等,每种机构都有其独 特的工作原理和应用场景。
运动简图分析方法
运动简图是平面机构分析和设计的重要工具,通 过绘制和分析运动简图,可以清晰地表达机构的 运动特性和力学特性。

第十一章 平面机构运动简图及其自由度

第十一章 平面机构运动简图及其自由度

11.3 平面机构的自由度及具有确定运动的条件 MACHINE
一般在高副接触处,若有滚子存在,则滚子绕自身轴线
转动的自由度属于局部自由度,采用滚子结构的目的在于 将高副间的滑动摩擦转换为滚动摩擦,以减轻摩擦和磨损。
3、虚约束 对机构的运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。如图a
所示为机车车轮联动机构,图b为其机构运动简图。
11.3 平面机构的自由度及具有确定运动的条件 MACHINE
• 2、局部自由度 不影响机构中其它构件相对运 动的自由度称为局部自由度。 如右图所示 。 在计算机构的自由度时,局部 自由度不应计入。
如图所示的凸轮机构中,自由度计算为:
n=2、PL=2(PL≠ 3)、 PH=1,则 F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1。
去两个自由度;每个高副引入一个约束,使构件失去一个
自由度。
11.3 平面机构的自由度及具有确定运动的条件 MACHINE
1. 平面机构自由度计算公式 在机构中,若共有K个构件,除去机架外,其活动构件数 为n=K-1。显然,这些活动构件在未组成运动副之前,其 自由度总数为3n,当它们用PL个低副和PH个高副联接组 成机构后,因为每个低副引入两个约束,每个高副引入 一个约束,所以,总共引入(2PL+PH)个约束。故整个机 构的自由度应为活动构件的自由度总数与全部运动副引 入的约束总数之差,用F 表示,即 F=3n-2PL-PH (1-1) 由上式可知:机构自由度F取决于活动构件的件数与运动 副的性质(高副或低副)和个数。
MACHINE
• ⑵ 移动副——两构件间只能作相对移动的低副称为移动副, 移动副及其简图符号表示如下图所示。
移动副
移动副的表示方法
11.1 平面机构的组成

机构的组成原理

机构的组成原理
从动件组
这个从动件组的自由度为零,即: n = 4, Pl = 6 F = 3n-2Pl = 3*4-2*6 = 0 这个从动件组还可以分解成若干个更简单的、自由度等
于零的从动件组。
n=4, Pl=6 F=3n-2Pl=3*4-2*6=0
分 解

??
n=2, Pl=3 F=3n-2Pl=3*2-2*3=0
(3) a<j P作用线在j之内,Px <F。
P
R21
N
P
ja
a
Py
F
1
Px
2
P R21 a N
j
a.原本运动——减速至静止; b.原不动——滑块保持静止,不论P力有多大。
F
1
2
结论:移动副自锁条件——a≤j;等号表示条件自锁。
三、转动副的摩擦与自锁条件
Md = P h Mf = R21*ρ=F*r ρ= fv *r——摩擦圆半径 fv= f/ 1 f 2 ——当量摩擦系数

n=2, Pl=3 F=3n-2Pl=3*2-2*3=0
还能进一步分解吗?
还能进一步分解吗?
这样的从动件组已经不能进一步分解成更简单、自由 度为零的从动件组。
通常把这样的从动件组称为:基本杆组 基本杆组的概念非常重要,它是机构分析的重要的理 论基础。 机构的组成原理:任何机构都可以看作是由若干个基 本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的。
现象: A. 总支反力始终切于摩擦圆; B. 总支反力方向与径向力方向相反。
h P
Md P
ω12 0 ρ R21
r N1
1N F
2
Ni
讨论: (1)h >ρ 构件加速回转。

第二章平面机构的运动简图及自由度

第二章平面机构的运动简图及自由度
第23页,共37页。
3 虚约束
• 不起独立限制作 用的约束称为虚 约束。如下图的 平行四边形机构 中,加上一个构 件5,便形成具有 一个虚约束的平 行四边形机构。
第24页,共37页。
常见的虚约束有以下几种情况
• 1)当两构件组成多个移动副 ,且其导路互相平行或重合 时,那么只有一个移动副起 约束作用,其余都是虚约束.
1. 低副 两构件通过面接触组成的运动副
回转副〔或铰链〕两构件只能相对转动
移动副 两构件只能沿某一轴线相对移动
第3页,共37页。
移动副
回转副
•平面低副提供2个约束,
•保存1个自由度
第4页,共37页。
• 2. 高副 两构
件通过点或线接 触组成的运动副
• 空间运动副
球面副 螺旋 副等
Y-Z平面内有两个自由度, 即平面高副提供1个约束
•F=3*6-2*8-1=1
第33页,共37页。
缝纫机送布机构
•F=3*4-2*4-2=2
第34页,共37页。
作业:23页 第2-6题 c)、e ) 、f )
第35页,共37页。
y
y
返回
A
x
x
z
空间自由度数6
平面自由度数为3
第36页,共37页。
Thank You ! 不尽之处,恳请指正!
第37页,共37页。
第5页,共37页。
球面低副
球面高副
第6页,共37页。
螺旋副
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§ 2-2 平面机构运动简图
• 用简单的线条和符号来表示构件和运动 副,按比例尺寸画出机构中各构件间相 对运动关系的简单图形
•运动副的表示方法
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1平面机构的结构分析

1平面机构的结构分析

假设平面机构有n个活动构件: 3n个自由度, 有Pl个低副和Ph 个高副:引入(2 Pl +Ph)约束
低副约束数 2 × PL
高副约束数
1 × Ph
平面机构的自由度计算公式:
F=3n-2 Pl - Ph
活动构件数 低副数 高副数
例题 计算曲柄滑块机构的自由度。 解:活动构件数n = 3 低副数PL= 4 高副数PH= 0 F=3n - 2PL - PH =3×3 - 2×4 =1 S3 1
1.1 机构的组成
1.运动副的概念——由两构件组成的可动联接。 (使两构件直接接触,又能产生一定的相对运动的联接)。
移动副
转动副
高副
2.运动副的分类 (1)按运动副接触形式分
运 动 副
低副 ——两构件通过面接触而构成的运动副。 高副 ——两构件通过点或线接触而构成的运动副。
(2) 按构成运动副的两构件的相对运动分
注意:复合铰链只存在于转动副中。
例:2: 试计算图示圆盘锯机构的自由度。
n=7
Pl = 10 Ph = 0
F=3n-2Pl-Ph =37-210–0 =1
★ 局部自由度F′(Passive DOF)
——构件所具有的与其他构件运动无关的局部运动。
n = 3、Pl = 3、Ph = 1 F=3n-2Pl-Ph =33-23–1
实际尺寸(m) 1 图示尺寸(m m)
4)画图。
现以颚式破碎机为例,具体说明机构运动简图的绘制步骤。
分析: 该机构有 6 个构件 和7个转动副。
1
实际尺寸(m) 图示尺寸(m m)
1 F O
A
2 5 6 4 C B 3 D E
练习
穿针机构 唧筒机构

1机构的组成与结构

1机构的组成与结构

约束:运动副使构件独立运动受限制称约束,构件自由
度减少。
平面运动副分类: 转动副 移动副 高副
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平面构件的自由度
y B x A y
确定构件的平面位置需要三 个独立参数 x,y,
当x变化时,构件沿x轴移动 当y变化时,构件沿y轴移动 当 变化时,构件在平面内转 动
构件的这种独立运动称为自 x 由度 平面自由运动的构件具有三 个自由度
1. 什么是高副低代?高副低代前后机构的自 由度、构件数和运动副数发生了怎样的变 化? 2. 高副低代必须满足的条件是什么? 3. 什么是杆组?Ⅱ级和Ⅲ级杆组分别由几个 构件组成,它们的自由度是多少? 4.何谓机构组成原理?
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计算下图运动链的自由度
F 3 5 2 7 1
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机构的结构分析就是将已知机构分解为主 动件、机架和基本杆组。
拆分基本杆组方法
除去局部自由度、虚约束,计算机构的自由度, 指定主动件。 拆杆组。先试拆Ⅱ级杆组,如不可能,再试拆 Ⅲ杆组。
杆组的增减不应改变机构的自由度。
根据所拆杆组的最高级别,确定该机构的级别。
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常见的空间运动副
圆柱副
螺旋副
球面副
球销副
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运动链
两个以上的构件通过运动副联接而成的系统称为运动链。
闭式运动链(闭链) (首尾封闭的运动链)
开式运动链(开链) (首尾不封闭的运动链)
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运动链 → 机构

平面机构以及自由度计算

平面机构以及自由度计算

计算机构自由度F,去掉构件5及其相连的运动副
3 B 5 F
E
C
2 A 1
4
D
计算机构自由度F,去掉构件5及其相连的运动副
3 B 5 F
E
C
2 A 1
4
D
F=33-(2 4+0)=1
如下情况出现虚约束: 1,构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同;
C 2
若AB=BC=BD,观 察C点的运动。 B
(二)、运动副表示方法
图1-6 平面运动副的表示方法
注意:画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副的性质。
低副构件的表示方法
(三)、构件分类:
1)机架(固定构件) 每个 机构中必有,常用作参考坐标 系。 2)原动件(输入构件) 运 动规律已知的构件。必有一个 或几个,其运动规律由外界给 定。

F = 3n- 2pl-ph = 3 5 -2 7 - 0 =1

1 复合铰链
—计算在内
3
2 5
• m个构件(m>2)在同一处构成转动副 3 • m-1个低副
2 5 1
m个构件, m-1个铰链
复合铰链实物图
2.局部自由度
F=? F=33-(2 3+1)=2 ???
滚子与廓线间纯滚动以减小摩擦。 滚子转动否是否影响机构整体运动?
F=3n-2PL-PH
机构的自由度数即是机构所具有的独立运 动的数目。
推想:欲使机构有确定的运动,必须使机构的自由度等于原动件的个数。
3、举例
例1-3 计算图示颚式破碎机主体结构的自由度
解:
n=3,
PL=4,
PH =0,
则:F=3n-2PL-PH =3 x 3
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1 平面机构组成
思考题 1、构件和零件区别是什么?试分别举例说明两者的区别。

2、机器和机构有什么区别?试分别举例说明。

3、运动链和机构有何区别?具备什么条件运动链才具有运动的可能性?具备什么条件后才具有运动确定性?具备什么条件运动链才能成为机构?
4、何谓运动副?两构件之间具备什么条件才能形成运动副?
5、何谓机构运动简图?它着重表示机构的什么特点?能否用它来进行机构运动分析及动力分析?它与机构运动示意图有什么区别?
6、绘制机构运动简图应注意哪些事项?
7、计算机构自由度时应注意哪些事项?
8、学习机构进行组成和结构分析的目的是什么?
9、什么叫杆组?满足什么条件才能组成杆组? 10、何谓机构的级别? 11、请设计一个自由度为 2 的机构,并标明原动件。

12、高副低代的目的、原则及方法是什么? 13、如思考题图 1 所示,由全移动副组成的机构,请问该机构能否用平面机构自由度计算公式( 1)计算该机构自由度?应如何正确计算该机构的自由度?习题 1 将习题图 1 所示的各机构结构图绘制成机构运动简图,标出原动件和机架,并计算出各机构自由度。

图中 a)为内燃机主体机构; b)为唧筒机构; c)为链纫机脚踏板驱动机构; d)为缝纫机针往复运动机构; e)为表面粗
1/ 3
糙度测量仪; f)为手握式打气筒机构。

(注:
若结构图为立体图,按图无法量取尺寸时,允许只画出机构运动示意图)。

a) b) c) 12344132BAC4321思考题图 1 d) e) f)习题图 1 2 如习题图 2 所示,计算各机构的自由度。

指出机构中是否含有复合铰链、局部自由度及虚约束,说明计算机构自由度时应作如何处理。

指出该图中各机构欲作确定运动时机构应满足的条件。

图中 a)为控制气门运动的机构; b)为缝纫机送布运动机构;c)为锯料机机构; d)为铲土机机构; e)为仪表指示机构。

a) b) c) d)e)习题图 2 3 计算习题图 3 所示各机构的自由度,图中若有高副,请将其高副低代,再对该机构的组成进行分析,分析其由那些基本杆组组成,指出杆组级别及机构级别,指出机构原动件及机架。

4321OB’BAB’4BC123CAB1423小齿条齿条12347ABCDEFGG’6BCDE2134F’FP1P2ABCDEFGHIJF123456789556ABCD EF123412345ABCDEF67 a) b)c)习题图 3 4 确定习题图 4 所示 SOC 的方位特征矩阵及其运动输出特性分析设拓扑结构的符号表示为:
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ {}21//PRSOC 并选定末端运动副轴线上的点 o 为基点, 如习题图4 所示,将运动副的方位特征矩阵依次代入式( 26),请写出方位特征方程;进行转动元素之间的运算、平移元素之间的运算和运动输出特性分析。

习题图 4 5 确定习题图 5 所示 SOC 的方位特征矩阵及其特性分析设拓扑结构的符号表示为:
{}12SOCPP ,并选定末端运动副轴线上的点 o 为基点, 如习题图 5 所示,将运动副的方位特征矩阵依次代入式( 26),请写出方位特征方程;进行转动元素之间的运算、平移元素之间的运算和运动输出特性分析。

习题图 5 {} PPSOC 习题图6 {}),,(321PPPSOC 6 确定习题图 6 所示 SOC 的方位特征矩阵及其运动输出特性分析设拓扑结构的符号表示:
{} ),,(321PPPSOC,并选定末端运动副轴线上的点 o 为基点, 如习题图 6 所示,将运动副的方位特征矩阵依次代入式( 25),请写出方位特征方程;进行转动元素之间的运算、平移元素之间的运算和运动输出特性分析。

ABCDEFG12345678ABCDEF1234曲率中心ABCDEFPB12345
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