平面機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件

平面機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件第1頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三第2頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三§1.1平面機(jī)構(gòu)運動簡圖的繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖:用規(guī)定的運動副符號及代表構(gòu)件的線條來表示機(jī)構(gòu)的運動特性，并根據(jù)運動學(xué)尺寸，按一定的比例畫成的簡單圖形。只是為了表明機(jī)構(gòu)的運動狀態(tài)或各構(gòu)件的相互關(guān)系，可以不按比例來繪制運動簡圖，通常把這樣的簡圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖。第3頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三一般構(gòu)件的表示方法桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件第4頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三三副構(gòu)件兩副構(gòu)件四副構(gòu)件一般構(gòu)件的表示方法第5頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三1212移動副轉(zhuǎn)動副第6頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)第7頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三常用運動副的符號運動副名稱運動副符號兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副轉(zhuǎn)動副移動副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時的運動副122121平面運動副第8頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三平面高副螺旋副2112121212球面副球銷副121212空間運動副12121221nntt21nntt第9頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三常用機(jī)構(gòu)運動簡圖符號在機(jī)架上的電機(jī)齒輪齒條傳動帶傳動圓錐齒輪傳動第10頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三鏈傳動圓柱蝸桿蝸輪傳動凸輪傳動外嚙合圓柱齒輪傳動常用機(jī)構(gòu)運動簡圖符號第11頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動棘輪機(jī)構(gòu)常用機(jī)構(gòu)運動簡圖符號第12頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三運動簡圖的繪制1確定原動件、輸出件（一般位于傳動線路末端）、傳動件（兩者之間），弄清運動傳遞路線2確定構(gòu)件數(shù)目（1、2、3…）3確定運動副類型、數(shù)目（A、B、C…）4選擇投影面（以機(jī)構(gòu)的運動平面相平行的面為投影面）5選擇比例尺，根據(jù)機(jī)構(gòu)的運動尺寸定出各運動副之間的相對位置。6以線條和運動副規(guī)定符號表示構(gòu)件和運動副7驗算自由度。第13頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例1繪制內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)的運動簡圖汽缸體－活塞－連桿－曲軸曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪－推桿－汽缸體齒輪機(jī)構(gòu)汽缸體－小齒輪－大齒輪變活塞往復(fù)移動為曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動變凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動為推桿往復(fù)移動(啟閉排氣閥門)改變轉(zhuǎn)速大小與方向第14頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例2繪制牛頭刨床機(jī)構(gòu)的運動簡圖第15頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例3繪制破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的運動簡圖P39選取比例尺μl

第16頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三O2DBCO36543AO121第17頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3偏心圓盤12A12A1AO12O23OA擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副第18頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例4試?yán)L制該機(jī)構(gòu)運動簡圖第19頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三第20頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三第21頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置1)機(jī)構(gòu)分析。機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)臺1、動臂2、動臂缸筒3及活塞桿4、斗桿缸筒5及活塞桿6、斗桿7、轉(zhuǎn)斗缸筒8及活塞桿9、鏟斗10共10個構(gòu)件組成。三個液壓缸為原動件，分別驅(qū)動動臂2繞A點轉(zhuǎn)動、斗桿7繞F點轉(zhuǎn)動、鏟斗10繞I點轉(zhuǎn)動；鏟斗10為工作構(gòu)件。2)確定運動副類型。有A、B、C、D、E、F、G、H、I共9個轉(zhuǎn)動副，三個液壓缸構(gòu)成3個移動副。第22頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3)測量主要尺寸，計算長度比例和圖示長度。經(jīng)測量得LAC=1.8m、LAF=3.3m、LCF=1.7m、LFI=1.4m。設(shè)圖樣最大尺寸為60mm，則長度比例尺==(3.3+1.4)/60≈0.08m/mm。計算各桿長度：AF＝3.3/0.08≈41（mm）

AC＝1.8/0.08≈22.5（mm）CF＝1.7/0.08≈21（mm）

FI＝1.4/0.08≈17.5（mm）4）繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖。①按各運動副間的圖示距離和相對位置，選擇適當(dāng)?shù)乃矔r位置，用規(guī)定的符號表示各運動副；B、D、G、H等各點的位置對主體運動影響不大，其位置可適當(dāng)選?。虎谟弥本€將同一構(gòu)件上的運動副連接起來，并標(biāo)上件號、鉸接點和原動件的運動方向，即得所求的機(jī)構(gòu)運動簡圖。反鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置第23頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三§1.2平面機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件一、平面機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)具有的獨立運動的數(shù)目構(gòu)件未用運動副與其他構(gòu)件聯(lián)接前，一個作平面運動的自由構(gòu)件具有3個自由度低副產(chǎn)生兩個約束使構(gòu)件失去2個自由度高副產(chǎn)生一個約束使構(gòu)件失去1個自由度第24頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三設(shè)：機(jī)構(gòu)由n個活動構(gòu)件，PL個低副，PH個高副組成自由度數(shù)約束數(shù)每個活動件30

每個低副12

每個高副21

F=3n-2PL

-PH平面機(jī)構(gòu)自由度計算公式注意：機(jī)架是非活動件，故n中不包括機(jī)架。

第25頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3×2–2×3=0(靜定桁架)Pl=3n=2F=3×3–2×4=1(給一個主動件機(jī)構(gòu)有確定運動)Pl=4n=3第26頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三第27頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3×4–2×5=2機(jī)構(gòu)運動不確定Pl=5n=4給兩個主動件機(jī)構(gòu)有確定運動。第28頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3×3–2×5=-1(超靜定桁架)1234Pl=5n=3第29頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2)若Ｆ>０且與原動件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對運動確定。因此，機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件是：Ｆ>０且機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；3)若Ｆ>0，而原動件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運動不確定；4)若Ｆ>0，而原動件數(shù)>F，則構(gòu)件間不能運動或產(chǎn)生破壞。結(jié)論：1)若機(jī)構(gòu)自由度Ｆ≤０，則機(jī)構(gòu)不能動；第30頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三DAFCBE主動件12345礦石例判斷破碎機(jī)是否有確定運動。F=3n-（2pl+ph

）n=5;pl=7;ph=0;F=35-(27+0)=1.F=主動件數(shù)，故有確定運動。第31頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3n-2pl-ph=35－26=3???第32頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三三、計算機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題（一）復(fù)合鉸鏈由三個或者三個以上的構(gòu)件組成的軸線重合的轉(zhuǎn)動副稱為復(fù)合鉸鏈。由m個構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)含有（m－1）個轉(zhuǎn)動副。321312第33頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三慣性篩機(jī)構(gòu)C處為復(fù)合鉸鏈n=5,Pl=7,Ph=0=3×5-2×7–0=1F=3n-2Pl–Ph第34頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3×7–2×10=1n=7Pl=1023814567第35頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三46532172個移動副2個移動副1個轉(zhuǎn)動副2個轉(zhuǎn)動副=3×7–2×10–0=1F=3n–2Pl–Ph第36頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2)局部自由度（多余自由度）1、局部自由度：機(jī)構(gòu)中個別構(gòu)件不影響其它構(gòu)件運動，即對整個機(jī)構(gòu)運動無關(guān)的自由度。

ABC321F=3×3-2×3-1=2n=3Pl=3Ph=1第37頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2)局部自由度（多余自由度）2、處理辦法：在計算自由度時，拿掉這個局部自由度，即可將滾子與裝滾子的構(gòu)件固接在一起。ABC321F=2×3-2×2-1×1=1n=2Pl=2Ph=1第38頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3）虛約束1、虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他運動副作用重復(fù)，而對構(gòu)件間的相對運動不起獨立限制作用的約束。F=3×4–2×6=0n=4Pl=6第39頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3）虛約束2、處理辦法：將具有虛約束運動副的構(gòu)件連同它所帶入的與機(jī)構(gòu)運動無關(guān)的運動副一并不計。F=3×3–2×4=1n=3Pl=4第40頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三常見的虛約束1)構(gòu)件上某點軌跡與該點引入約束后的軌跡相同F(xiàn)=3×3–2×4=1n=3Pl=4若AB=BC=BD，觀察C點的運動。C點的軌跡為一條垂直線若在C點加一垂直導(dǎo)路的滑塊，必為虛約束第41頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3n-2Pl-Ph=3*×4-2×6=0???帶虛約束的桿機(jī)構(gòu)軌跡重合第42頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2）兩構(gòu)件組成的若干個導(dǎo)路中心線互相平行或重合的移動副。x1x2ABC1234x1x2F=3×3–2×4=1n=3Pl=4第43頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2）兩構(gòu)件組成的若干個導(dǎo)路中心線互相平行或重合的移動副。F=3×3–2×4=1n=3Pl=4第44頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3）兩構(gòu)件組成若干個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副。ABF=3×2–2×2–2×1=1n=2Pl=2Ph=1第45頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三4）機(jī)構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分存在虛約束。行星傳動123456O提示：O

處存在復(fù)合鉸鏈F=3×5–2×5–1×6=-1n=5Pl=5Ph=6F=3×3–2×3–2×1=1n=3Pl=3Ph=2第46頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三虛約束的本質(zhì)是什么?

從運動的角度看,虛約束就是“重復(fù)的約束”或者是“多余的約束”。機(jī)構(gòu)中為什么要使用虛約束?

a.使受力狀態(tài)更合理

b.使機(jī)構(gòu)平衡

c.考慮機(jī)構(gòu)在特殊位置的運動第47頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三使用虛約束時要注意什么問題?

保證滿足虛約束存在的幾何條件，在機(jī)械設(shè)計中使用虛約束時，機(jī)械制造的精度要提高。F=3n-2pl-ph=3*4-2*6=031DCMN245BAN′第48頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例1計算機(jī)構(gòu)的自由度n=5P5=6F=3×5–2×6=3213456n=5P5=7F=3×5–2×7=1第49頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三局部自由度虛約束6AC12B3DEFGHI45n=6；Pl=8；Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3×6-2×8-1=1例2計算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請標(biāo)出）。第50頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三局部自由度復(fù)合鉸鏈C21ABEDF34567891011GHIJKL虛約束n=8；Pl=11；Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3×8-2×11-1=1例3如圖所示,已知HG=IJ,且相互平行；GL=JK，且相互平行。計算此機(jī)構(gòu)的自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請標(biāo)出）。第51頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三小結(jié)機(jī)構(gòu)運動簡圖、機(jī)構(gòu)示意圖、常用運動副和構(gòu)件的表示方法、機(jī)構(gòu)運動簡圖繪制方法掌握平面機(jī)構(gòu)的自由度的計算方法機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件：機(jī)構(gòu)自由度F>0,機(jī)構(gòu)原動件數(shù)=機(jī)構(gòu)自由度數(shù)平面機(jī)構(gòu)的自由度計算公式：F=3n-2pL-pH計算機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的事項：復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束

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