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高职《机械设计基础》平面机构运动简图及自由度、ppt


第3章 平面机构运动简图及自由度
§3-1 平面运动副及其分类
§3-2 平面机构运动简图 §3-3 平面机构的自由度及其有确定运动 的条件

目的要求:(1)掌握运动副的概念及表示方法; (2)能绘制机构的运动简图;

(3)掌握自由度的概念及其计算;
(4)能判定机构运动是否确定。

教学重点:(1)运动副的概念及分类;
(2)自由度的概念及计算; (3)机构运动是否确定的判定。 教学难点:(1)机构运动简图的绘制; (2)计算自由度时要注意的问题。

平面机构:各构件都在同一平面内或几个 相互平行的平面内运动。 空间机构:各构件不完全在同一平面或几 个相互平行的平面内运动。

§3-1 平面运动副及其分类
运动副:两构件直接接触并能产生一定相对运动

的连接。
按两构件的接触形式,平面运动副可分为:

低副和高副
一、低副:两构件之间以面接触的运动副。 根据两构件间的相对运动情况,低副又可分为回 转副和移动副两种。

1.回转副:两构件在接触处只允许做相对转 动的运动副。 2.移动副:两构件在接触处只允许做相对移动的 运动副。

固定铰链

二、高副:两构件之间以点或线接触的运动副。

§3-2 平面机构运动简图
机构运动简图:机构各构件间相对运动关系的简化 图形。 一、构件的表示方法 机构运动简图中的构件,可用直线或曲线表示, 将构件上的运动副元素连接起来。 运动副元素:两构件上直接参加接触构成运动副的部分。

二、机构中构件的分类

组成机构的构件,根据运动副性质可分为3类:
(1)固定构件(机架):用来支承活动构件的构件。 (2)原动件(主动件、输入构件):机构中作用有

驱动力或力矩的构件(或运动规律已知的构
件)。 (3)从动件:除主动件以外,随着主动件的运动而

运动的其余可动件。输出预期运动的从动件称
为输出构件,其他从动件起传递运动的作用。

三、机构运动简图绘制的步骤
(1)分析机构,观察相对运动,数清所有构件的 数目; (2)找出固定件(机架)、原动件、从动件; (3)选择视图平面;

(4)选取合适的比例尺,确定各运动副之间的相对位 置,从原动件开始用简单的线条和规定的运动副 符号画出机构运动简图; 注:机架画上斜线,原动件用箭头表示出运动方向

例3-1 试绘制图2-9(a)所示的颚式破碎机主 体机构的运动简图。

§3-3 平面机构的自由度及其 有确定运动的条件

一、平面运动副对构件的约束
1.自由度:构件的独立运动数目。

一个做平面运动的自由构件具有3 个自由度。

2. 约束:运动副对构件的运动所加的限制。每引入一个约束,
构件就减少一个自由度。运动副的类型不同,引入的约束数目也 不同。

低副约束了2个自由度

高副约束了1个自由度

二、平面机构的自由度计算
1.机构的自由度(F):机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动的数目。 平面机构自由度的计算公式: F=3n-2PL-PH F-机构的自由度, n-活动构件的数目(不包括机架), PL-低副的数目, PH-高副的数目。

例3-2 试计算图2-11所示平面机构的自由度。

F ? 3n ? 2P ? P ? 3 ? 3 ? 2 ? 4 ? 0 ? 1 L H

三、平面机构具有确定运动的条件

机构原动件个数应等于机构的自由度数目,且大于零。

四、计算平面自由度时应注意的事项
1.复合铰链:3个或3个以上的构件在同一处以回转 副相连接所构成的运动副。 3个构件组成2个回转副,k个构件组合成的复合 铰链共有(k-1)个回转副。

例3-3 试计算图2-16所示机构的自由度。

F=3n-2PL-PH

=3×7-2×10-0
=1

2.局部自由度:机构中一种与整个机构主运动无关的自由度, 在计算机构自由度时,需要预先排除。

F=3n-2PL-PH =3×2-2×2-1 =1

3.虚约束:在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的 约束;在计算自由度时应除去不计。
注意:虚约束,从机构的运动观点看是多余的,但在工程实

际中,从增加构件的刚度、改善机构受力状况等方面看, 却是必须的。
平面机构的虚约束常出现在下列场合:

(1)两构件组成多个导路平行的移动副时,只有一
个移动副起作用,其余都是虚约束。 (2)两构件之间构成多个轴线重合的回转副时,只 有一个回转副起作用,其余都是虚约束。

(3)轨迹重合。
(4)机构中对运动不起独立作用的对称部分。

(d) F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-2=1

例3-5 计算图2-19(a)所示机构的自由度。

F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2


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