機械設計基礎 自由度.ppt

工業(yè)設計機械基礎 1機構的組成 2機構運動簡圖 3平面機構的自由度 第四章機構運動簡圖及平面機構自由度 1機構的組成 一 運動副 運動副 構件間直接接觸的動聯接 零件 平面低副 面接觸 a 回轉副 鉸鏈 相對轉動 b 移動副 相對移動 平面高副 點 線接觸 空間運動副 球面副 螺旋副 二 運動鏈 運動鏈 兩個以上構件通過運動副連接而構成的可動系統(tǒng) 閉式鏈 首尾兩構件相互連接形成一個封閉的可動系統(tǒng) 開式鏈 首尾兩構件不相互連接 形成一個非封閉的可動系統(tǒng) 三 機構 機構 在運動鏈中 將某一構件固定作為機架 機構運動簡圖 用簡單線條 符號表達復雜機械中各構件的相互聯系 運動特性 2機構運動簡圖 識別構件 確定構件間的相對運動關系 運動副 選擇視圖 定比例作圖 對現有機器進行運動分析和受力分析 新機器的方案設計 方案比較及主要參數的確定 一 功用 二 作圖方法 例1 偏心輪滑塊機構 解 1 識別構件 1 機架2 偏心輪3 連桿4 滑塊 2 確定運動關系 1 2 回轉副O(jiān)2 3 回轉副A3 4 回轉副B4 1 移動副 3 選視圖 定比例 作圖 例 凸輪機構 3 作圖 例 顎式破碎機 3 作圖 抽水機機構 沖孔機構 縫紉機下針機構 插齒機構 平面機構 機構中所有運動構件在同一平面或平行平面內運動 自由度 獨立的自由運動 運動副對自由度的影響 一個作平面運動的自由構件有3個自由度 約束 對構件間相對運動的限制 3平面機構的自由度 一 機構具有確定運動的條件 引入一個回轉副后 構件失去2個自由度 引入一個高副后 構件失去1個自由度 結論 平面機構中 每個低副約束2個自由度 每個高副約束1個自由度 引入一個移動副后 構件失去2個自由度 o x y o x y y o x 自由度計算公式及意義 設由N個構件組成的平面機構 活動構件數為n N 1 低副數為PL 高副數為PH 則機構的自由度F為 F 3n 2PL PH F 3 3 2 4 1 該機構有確定運動 F 3 4 2 5 2 該機構無確定運動 若4也為原動件 則有確定運動 F 3 2 2 3 0 該機構為桁架 無法運動 結論 平面機構要實現確定的運動 必須滿足以下條件 1 F 02 原動件數目 F F 3 10 2 11 1 7 復合鉸鏈 多個構件在同一軸線上用回轉副相聯 如圖 三個構件組成的復合鉸鏈構成了2個回轉副 同理 m個構件組成的復合鉸鏈 構成m 1個回轉副 二 應注意的幾個問題 局部自由度 F 3 3 2 3 1 2 滾子3的轉動不會影響整個機構的運動 局部自由度 正確的計算方法 將滾子與從動件焊接在一起 如圖 F 3 2 2 2 1 1 該機構是否有確定的相對運動呢 注意 局部自由度雖不影響整個機構的運動 但可將滑動摩擦 滾動摩擦 從而 磨損 常見的局部自由度 小滾子 虛約束 圖示機構 F 3 4 2 6 0 構件3 重復約束 虛約束 F 3 3 2 4 1 F 0 機構無法運動 去掉虛約束 該機構是否有確定相對運動呢 注意 虛約束雖不影響整個機構的運動 但可改善受載狀況 常見的虛約束 多以對稱結構出現 例 解 機構中B C D E處均為復合鉸鏈 每處有2個回轉副 F 3 7 2 10 1 若lCE lDE lBC lBD lCF lDF 則F沿mm水平移動 圓盤鋸機構 解 首先去掉虛約束 共有5個活動構件 7個低副 該機構有確定運動 F 3 5 2 7 1 該機構有確定運動 解 去掉機構中的虛約束 共有7個活動構件 10個低副 F 3 7 2 10 1 該機構有確定運動 解 去掉機構中的虛約束 將小滾子局部自由度焊接住 共有6個活動構件 8個低副 1個高副 三角形框架可視為