当前位置:首页 >> 工学 >>

机械设计基础课件-2-2运动副、平面机构运动简图及自由度


运动副、 §2-2 运动副、平面机构运动简图及自由度 - 名词术语解释: 一、名词术语解释 1.构件 -独立的运动单元 构件 内燃机中的连杆 零件 -独立的制造单元
套筒 内燃机 连杆 螺栓 垫圈 螺母

连杆体 轴瓦

连杆盖
洛阳高专用

2.运动副 运动副 定义:运动副-- --两个构件并能保持一定形式的相 定义:运动副--两个构件并能保持一定形式的相 对运动的连接。 对运动的连接。 a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 两个构件、 直接接触、 两个构件 三个条件, 三个条件,缺一不可 运动副元素-直接接触的部分(点、线、面) 运动副元素-直接接触的部分( 例如:滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等 例如:滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。

洛阳高专用

运动副的分类: 运动副的分类: 1)按引入的约束数分有: 按引入的约束数分有: 按引入的约束数分有 I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。 级副、 级副 级副、 级副 级副、 级副 级副、 级副 级副。 级副

I级副 级副

II级副 级副

III级副 级副

洛阳高专用

两者关联

IV级副 级副

V级副 级副1 级副

V级副 级副2 级副

V级副 级副3 级副

2)按相对运动范围分有: 按相对运动范围分有: 按相对运动范围分有 平面运动副- 平面运动副-平面运动 空间运动副- 空间运动副-空间运动 例如:球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。 例如:球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。 平面机构-全部由平面运动副组成的机构。 平面机构-全部由平面运动副组成的机构。 空间机构-至少含有一个空间运动副的机构。 空间机构-至少含有一个空间运动副的机构。
洛阳高专用

3)按运动副元素分有: 按运动副元素分有: 按运动副元素分有 高副- 线接触,应力高。 ①高副-点、线接触,应力高。 例如:滚动副 凸轮副、齿轮副等 例如:滚动副、凸轮副、齿轮副等。

②低副-面接触,应力低 低副-面接触, 例如:转动副(回转副)、移动副 例如:转动副(回转副)、移动副 。 )、
洛阳高专用

常见运动副符号的表示: 国标GB4460-84 常见运动副符号的表示 国标 -

洛阳高专用

常用运动副的符号 运动副 名称 运动副符号 两运动构件构成的运动副 2 转 动 副 1 2 移 动 副 1 2 1 1 2 2 2 1 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 两构件之一为固定时的运动副 2 1 2 2

2

平 面 运 动 副

1

1

1 2

1

洛阳高专用

平 面 高 副 2 螺 旋 空 副 间 运 动 球 副 面 副 球 销 副 洛阳高专用 1 2 1

2 1 1 2 1 2 1 1 2

2

1 2

1 2

1 2

1 2

2 1

1 2

构件的表示方法: 构件的表示方法

洛阳高专用

一般构件的表示方法
杆、轴构件

固定构件

同一构件

洛阳高专用

一般构件的表示方法

两副构件

三副构件

洛阳高专用

注意事项: 注意事项

画构件时应撇开构件的实际外形, 画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副 的性质。 的性质 3. 运动链 运动链- 运动链-两个以上的构件通过运动副 的联接而构成的系统。闭式链、开式链 的联接而构成的系统。闭式链、

洛阳高专用

二、平面机构运动简图
机构运动简图- 机构运动简图-用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。 运动关系的简单图形。 作用: 表示机构的结构和运动情况。 作用: 1.表示机构的结构和运动情况。 表示机构的结构和运动情况 2.作为运动分析和动力分析的依据。 作为运动分析和动力分析的依据。 作为运动分析和动力分析的依据 机动示意图- 机动示意图-不按比例绘制的简图 现摘录了部分GB4460-84机构示意图如下表。 - 机构示意图如下表 现摘录了部分

洛阳高专用

常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机 带 传 动 齿 轮 齿 条 传 动 圆 锥 齿 轮 传 动

洛阳高专用

链 传 动

圆柱 蜗杆 蜗轮 传动

外啮 合圆 柱齿 轮传 动

凸 轮 传 动

洛阳高专用

内啮 合圆 柱齿 轮传 动

棘 轮 机 构

机构运动简图应满足的条件 机构运动简图应满足的条件: 应满足的 1.构件数目与实际相同 构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符 运动副的性质、 运动副的性质 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。 成比例。
洛阳高专用

绘制机构运动简图 思路:先定原动部分和工作部分( 思路:先定原动部分和工作部分(一般位于传动线 路末端),弄清运动传递路线, ),弄清运动传递路线 路末端),弄清运动传递路线,确定构件数目及运 动副的类型,并用符号表示出来。 动副的类型,并用符号表示出来。 顺口溜:先两头,后中间, 从头至尾走一遍, 顺口溜:先两头,后中间, 从头至尾走一遍, 数数构件是多少, 再看它们怎相联。 数数构件是多少, 再看它们怎相联。 步骤: 步骤: 1.运转机械,搞清楚运动副的性质、数目和构件数目; 运转机械, 运转机械 搞清楚运动副的性质、数目和构件数目; 2.测量各运动副之间的尺寸,选投影面(运动平面), 测量各运动副之间的尺寸, 测量各运动副之间的尺寸 选投影面(运动平面), 绘制示意图。 绘制示意图。 3.按比例绘制运动简图。 按比例绘制运动简图。 按比例绘制运动简图 简图比例尺: 图上长度mm 简图比例尺: μl =实际尺寸 m / 图上长度mm 4.检验机构是否满足运动确定的条件。 检验机构是否满足运动确定的条件。 检验机构是否满足运动确定的条件 举例:绘制破碎机 偏心泵的机构运动简图 破碎机和 的机构运动简图。 举例:绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。
洛阳高专用

绘制图示鳄式破碎机的运动简图。 绘制图示鳄式破碎机的运动简图。 鳄式破碎机的运动简图

2 B

A

1

3 D C 4

洛阳高专用

绘制图示偏心泵的运动简图 绘制图示偏心泵的运动简图 偏心泵

3 2 1 4

偏心泵

洛阳高专用

三、 平面机构的自由度
定义: 定义:保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度。 原动件-能独立运动的构件。 原动件-能独立运动的构件。 ∵通常一个原动件具有一个独立运动 ∴机构具有确定运动的条件为: 机构具有确定运动的条件为: A、机构自由度必须大于零; 机构自由度必须大于零; B、机构自由度=原动件数。 机构自由度=原动件数。
洛阳高专用

1、 平面机构自由度的计算公式 作平面运动的刚体在空间 的位置需要三个独立的参 数才能唯一确定。 数才能唯一确定。
y

F=3
θ (x , y) x

单个自由构件的自由度为: 单个自由构件的自由度为: 3

洛阳高专用

经运动副相联后,构件自由度会有变化: 经运动副相联后,构件自由度会有变化:
y 2 θ1 x 1 S x 1 2 y y x

2

R=2, F=1 运动副 回转副 移动副 高 副

R=1, F=2 R=2, F=1 自由度数 约束数 1(θ) + ( 1(x) + ( ) 2(x,θ) + ( θ 2(x,y) = 3 自由构 ( , ) 2(y,θ)= 3 件的自 ( , 1(y) = 3 由度数 ( )

结论:构件自由度= - 结论:构件自由度=3-约束数 自由构件的自由度数- =自由构件的自由度数-约束数
洛阳高专用

推广到一般: 推广到一般: 活动构件数 构件总自由度 低副约束数 高副约束数 1 × Ph n 3× n 2 × PL

计算公式: 计算公式: F=3n-(2PL +Ph ) - 要求:记住上述公式,并能熟练应用。 要求:记住上述公式,并能熟练应用。 ①计算曲柄滑块机构的自由度 活动构件数n= 解:活动构件数 3 1 低副数P 低副数 L= 4 高副数P 高副数 H= 0 F=3n - 2PL - PH =3×3 - 2×4 × × =1

2 3

S3

洛阳高专用

②计算五杆铰链机构的自由度 解:活动构件数n= 4 活动构件数 低副数P 低副数 L= 5 高副数P 高副数 H= 0 F=3n - 2PL - PH =3×4 - 2×5 × × =2
1 2 3 4

θ1

洛阳高专用

③计算图示凸轮机构的自由度 解:活动构件数n= 2 活动构件数 低副数P 低副数 L= 2 高副数P 高副数 H= 1 F=3n - 2PL - PH =3×2 -2×2-1 - =1
1 2 3

洛阳高专用

2、计算平面机构自由度的注意事项 ④计算图示圆盘锯机构的自由度 解:活动构件数n= 7 活动构件数 低副数P 低副数 L= 6 高副数PH=0 高副数 F=3n - 2PL - PH =3×7 -2×6 -0 =9 计算结果肯定不对! 计算结果肯定不对!
洛阳高专用

D 4 1 2 B 8 3 A E

5 6 7 C

F

1.复合铰链 --两个以上的构件在同一处以转动 复合铰链 --两个以上的构件在同一处以转动 副相联。 副相联。
两个低副

计算: 个构件 个构件, 转动副。 计算:m个构件 有m-1转动副。 - 转动副

洛阳高专用

上例: 上例:在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。 、 、 、 四处应各有 个运动副。 ④ 计算图示圆盘锯机构的自由度。 计算图示圆盘锯机构的自由度 。
D 5 4 1 2 E 3 A 6 7 C F

解:活动构件数n=7 活动构件数 低副数PL= 10 低副数 F=3n - 2PL - PH =3×7 -2×10-0 - =1
B

8

圆盘锯机构

可以证明: 点的轨迹为一直线 点的轨迹为一直线。 可以证明:F点的轨迹为一直线。
洛阳高专用

⑥计算图示两种凸轮机构的自由度。 计算图示两种凸轮机构的自由度。 解:n= 3, PL= 3, PH=1 , , F=3n - 2PL - PH =3×3 -2×3 -1 =2 对于右边的机构, 对于右边的机构,有: F=3×2 -2×2 -1=1 事实上,两个机构的运动相同, 事实上,两个机构的运动相同,且F=1
洛阳高专用

3 2 1

3 2 1

2.局部自由度 局部自由度 定义:构件局部运动所产生的自由度。 定义:构件局部运动所产生的自由度。 出现在加装滚子的场合, 出现在加装滚子的场合 , 计算时应去掉F 计算时应去掉 p。 本例中局部自由度 FP=1 F=3n - 2PL - PH -FP =3×3 -2×3 -1 -1 =1
3 2 1 1 3 2

或计算时去掉滚子和铰链: 或计算时去掉滚子和铰链: F=3×2 -2×2 -1 =1 滚子的作用:滑动摩擦?滚动摩擦。 滚子的作用:滑动摩擦?滚动摩擦。
洛阳高专用

⑦已知:AB=CD=EF,计算图示平行四边形 已知: = = , 机构的自由度。 机构的自由度。 B C 2 E 解:n= 4, PL= 6, PH=0 , , 1 F=3n - 2PL - PH 4 3 =3×4 -2×6 F D A =0 3.虚约束 虚约束 --对机构的运动实际不起作用的约束 对机构的运动实际不起作用的约束。 --对机构的运动实际不起作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 故增加构件4前后 前后E ∵ FE=AB = CD , 故增加构件 前后 = 点的轨迹都是圆弧, 点的轨迹都是圆弧,。 增加的约束不起作用,应去掉构件4。 增加的约束不起作用,应去掉构件 。
洛阳高专用

⑦已知:AB=CD=EF,计算图示平行四边形 已知: = = , 机构的自由度。 机构的自由度。 E
B 2 C 1 A F 4 3 D

重新计算:n=3, PL=4, 重新计算:

PH=0

F=3n - 2PL - PH =3×3 -2×4 =1 特别注意:此例存在虚约束的几何条件是: 特别注意:此例存在虚约束的几何条件是: AB=CD=EF = =
洛阳高专用

出现虚约束的场合: 出现虚约束的场合: 1.两构件联接前后,联接点的轨迹重合, 两构件联接前后, 两构件联接前后 联接点的轨迹重合,
椭圆仪等 如平行四边形机构,火车轮 椭圆仪等。(需要证明) 平行四边形机构,

2.两构件构成多个移动副 , 且 两构件构成多个移动副, 两构件构成多个移动副 导路平行。 导路平行。
洛阳高专用

3.两构件构成多个转动副 , 两构件构成多个转动副, 两构件构成多个转动副 且同轴。 且同轴。

4.运动时 , 两构件上的 运动时, 运动时 两点距离始终不变。 两点距离始终不变。
E F

5.对运动不起作用的对 对运动不起作用的对 称部分。 多个行星轮。 称部分。如多个行星轮。
洛阳高专用

6.两构件构成高副,两处接触,且法线重合。 两构件构成高副,两处接触,且法线重合。 两构件构成高副 如等宽凸轮

注意: 注意: 法线不重合时, 法线不重合时, 变成实际约束! 变成实际约束!
n2 A n1
洛阳高专用

W

n1 A’ n2 n1 A n1 n2 A’ n2

注意: 注意:各种出现虚约束的场合都是有条件的 ! 虚约束的作用: 虚约束的作用: ①改善构件的受力情况,如多个行星轮。 改善构件的受力情况,如多个行星轮。 ②增加机构的刚度,如轴与轴承、机床导轨。 增加机构的刚度,如轴与轴承、机床导轨。 ③使机构运动顺利,避免运动不确定,如车轮。 使机构运动顺利,避免运动不确定,如车轮。

洛阳高专用

⑧计算图示大筛机构的自由度。 计算图示大筛机构的自由度。
复合铰链: 位置C 复合铰链 位置 ,2个低副 个 局部自由度 1个 个 虚约束 E’
C B E’ A D E F G o

n= 7 PL = 9 PH = 1

F=3n - 2PL - PH =3×7 -2×9 -1 × × =2
洛阳高专用

计算图示包装机送纸机构的自由度。 计算图示包装机送纸机构的自由度。 分析: 活动构件数n: 分析: 活动构件数 :9 2个低副 个 复合铰链: 复合铰链 局部自由度 2个 个 F 5 E 虚约束: 处 虚约束 1处 去掉局部自由度 和虚约束后: 和虚约束后: n = 6 PL = 7 PH = 3 F=3n - 2PL - PH =3×6 -2×7 -3 =1
洛阳高专用

G 6 J

4 D 7

8 9 I 8 H 2

B C3

1 A


相关文章:
2平面机构运动简图及自由度 - 解答
2平面机构运动简图及自由度 - 解答_工学_高等教育...D.跳动度 -3- 构件顺利装配和正常工作,设计时应对...上的运动副元素规定 A.平行度 机械原理与机械零件 ...
高职《机械设计基础》、平面机构的运动简图和自由度,教案
01机械设计基础-平面机构的... 19页 2财富值 机械设计基础课件-2-2运动......及机构运动简图 3.1.1 自由度 1.构件的自由度——构件所具有的独立运动的数目...
机械设计基础复习题(附答案)
4——转动副 机构运动 简图2-2 平面机构自由度计算的分析实例 ① ② ③ 图例 复合铰链 局部自由度 虚约束 运动副分析 运动副计算 无 滚子 B DF 杆、...
机械设计基础第二章
机械设计基础章 隐藏>> 第2平面机构运动简图及自由度计算 机械是替代人类...2.运动副 事实上,在任何机器或机构内,构件和构件之间是以一定的方式相互连接...
《机械设计基础》考试参考试卷及答案
平面机构运动简图及自由度一、填空题 1、构件的自由度是指 2、 两构件之间以线接触所组成的平面运动副, 称为 约束,而保留 个自由度。 。 机构的...
《机械设计基础》复习参考内容
机械设计基础》复习参考内容 机械设计基础》复习参考内容 参考第 2 章 平面机构运动简图及自由度 平面机构运动简图及 机构运动简图 1.运动副的概念(p12-p14) 运...
机械设计基础第2章
机械设计基础机械设计基础隐藏>> 平面机构运动简图及自由度平面机构运动简图及自由度机械一般由机构组成, 机构是由两个以上有确定相对运动的构 件组成...
机械设计基础教案(刘小群版)
PPT 教学用具: 参考资料:《机械设计基础》 教学过程...第二章 平面机构运动简图及自由度 2.1 运动副...如图 2-2(a) 所示;若构件固联在一起,则涂以...
第2单元教案首页
榆林職業技術學院技術學院神木校區单元教案首页 《机械设计基础》课程单元教案授课...平面机构运动简图自由度 2.1 运动副及分类 2.2 平面机构的运动简图 ...
机械设计
(2 学时) 第章:平面机构运动简图及自由度( ...2、 熟练掌握《机械设计基础》的课程性质;适用范围;...(4 学时) 一、章节学习目标 1.理解机构与运动副...
更多相关标签: