平面机构组成分析
第8页/共35页
机构运动简图应满足的条件:
1.构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构
成比例。
军械学院专用
第9页/共35页
二、机构运动简图绘制方法
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,确定构件数目及运动副的类型,并用符 号表示出来。
确 定 运
触
动
军械学院专用
第7页/共35页
§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,并按比例定出各运动副的位置, 以说明机构各构件间的相对运动关系的 简化图形----机构运动简图。
作用: 1.表示机构的结构和运动情况。
军械学院专用
2.作为运动分析和动力分析的依据。
3.便于机构的综合。
军械学院专用
第19页/共35页
分析1:四杆铰链机构
计算四杆铰链机构的自由度n=3 PL=4、PH=0
B
2
F=3n - 2PL - PH =3×3- 2×4 =1
当原动件=1时: 机构所具有确定运动。
1 θ1 A
B2
当原动件=2时(原动件数>F): 机构干涉---卡死
1 θ1 A
C
3 4
D
C
4 θ2
第15页/共35页
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
n
3×n
2 × PL
计算公式: F=3n-(2PL +Ph )
1 × Ph
①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
1
2
3
高副数PH= 0
F=3n - 2PL - PH
S3
=3×3 - 2×4
军械学院专用
刚性结构
2 当F>0时:能动
原动件数>F:机构干涉---卡死 原动件数<F:机构能动----乱动 原动件数=F: 机构具有确定的相对运动
机构具有确定运动的条件是: (1)机构的自由度F必须大于零; (2)原动件数与机构的自由度必须相等。
军械学院专用
步骤: 1.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(多为运动平面), 绘制示意图。
3.按比例绘制运动简图。
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。 举例:绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。
军械学院专用
第10页/共35页
闭链、开链
军械学院专用
第4页/共35页
四、 机构
在运动链中,如果以某一个构件作为参考坐标系, 当其中另一个(或少数几个)构件相对于该坐标系按 给定的运动规律运动时,其余所有的构件都能得到确 定的运动,那么,该运动链便成为机构。
从机构组成的角度得到机构的定义。
定义:具有确定运动的运动链称为机构 。
军械学院专用
§1 机构及其组成
一、构件的自由度
y
构件可能出现的独立的运动称为 构件的自由度。
θ
一个作平面运动的独立构件有三 个自由度;一个作空间运动的独立构 件有六个自由度。
(x , y) x
军械学院专用
第1页/共35页
二、运动副及其分类
1、定义: 运动副--两个构件直接接触组成的可动联接 a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件,缺一不可
=1
第16页/共35页
②计算铰链五杆机构的自由度
解:活动构件数n= 4
2
3
低副数PL= 5 高副数PH= 0
1 θ1
4
F=3n - 2PL - PH =3×4 - 2×5
=2
军械学院专用
第17页/共35页
③计算图示凸轮机构的自由度。
解:活动构件数n= 2
3
2
低副数PL= 2
高副数PH= 1
1
F=3n - 2PL - PH =3×2 -2×2-1
第5页/共35页
机构中的构件分为三种:
机架-作为参考系的构件,如机床床身、车辆 底盘、飞机机身。 原(主)动件-按给定运动规律运动的构件。 从动件-其余可动构件。 机构的组成: 机构=机架+原动件+从动件
军械学院专用
1个
1个或几个
若干
第6页/共35页
小结:
构件 运动副 运动链 机构
直 接 接
系 统 化
例如:滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
军械学院专用
第2页/共35页
2、运动副的分类: ①高副-点、线接触,应力高。
例如:滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副-面接触,应力低 例如:转动副(回转副)、移动副 。
军械学院专用
第3页/共35页
三、 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。
3
D
军械学院专用
第20页/共35页
分析2:五杆铰链机构
C
F=3n - 2PL - PH =3×4 - 2×5
B2
3 D
=2
1
θ1
θ2 4
当原动件=2 (原动件=F)时: A
5
E
机构所具有确定运动。
C1
当原动件=1(原动件<F)时:
B
2
3
机构能动----乱动
C2
D1
1
D2
θ1
4
A
5
E
军械学院专用
第21页/共35页
=1
军械学院专用
第18页/共35页
二、平面机构具有确定运动的条件
机构的自由度:
机构的自由度数即是机构所具有的独立运动的数目。 通常机构中的每个原动件具有一个独立运动(如电动机转 子具有一个独立转动,内也是机构应当具有的原动件 的数目。
机构自由度、原动件数与机构确定运动之间的关系如何呢?
绘制曲柄摇杆泵的运动简图。
军械学院专用
第11页/共35页
绘制平面机构运动简图应注意的问题: 1、主动件取一般位置 2、机架上有阴影线 3、主动件上有箭头
军械学院专用
第12页/共35页
§3 平面机构的自由度
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。
军械学院专用
第13页/共35页
分析3:三杆铰链构件系统
F=2n - 3PL - PH
B2
=2×3- 3×2 =0
1
三角形结构-----不能动,为刚
性结构(看成一个构件)。
A
3
C
分析4:
F=3n - 5PL- PH
B E
=3×3- 2×5 = -1
1
2
不能动----超静定结构。
D
4
C
A
3
军械学院专用
第22页/共35页
综合:
1 当F≤0时:
一、 平面机构自由度的计算公式
y
θ (x , y)
x
平面上单个自由构件的自由度为 3
军械学院专用
第14页/共35页
经运动副相联后,构件自由度会有变化:
y
y
y
2
x
θ1 x
R=2, F=1
12
x
S
R=2, F=1
1
2
R=1, F=2
得:构件自由度=3-约束数 =自由构件的自由度数-约束数
军械学院专用