平面機構運動簡圖

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1、4.平 面 機 構 具 有 確 定 相 對 運 動 的 條 件3.平 面 機 構 運 動 簡 圖 及 繪 制 畫 法2.平 面 機 構 自 由 度 及 其 計 算1.平 面 機 構 的 組 成 動 畫 演 示 蝸 桿 傳 動 曲 柄 滑 塊 機 構： 各 構 件 不 完 全 在 同 一 平 面 或 相 互 平 行 的 平 面 內(nèi) 運 動 當 這 些 構 件 之 間以 一 定 的 方 式 聯(lián) 接 起來 成 為 機 構 時 ， 各 個構 件 不 再 是 自 由 構 件 。兩 相 互 接 觸 的 構 件 間只 能 作 一 定 的 相 對 運動 ， 自 由 度 減 少 。 這種 對 構 件 獨 立 運

2、 動 所施 加 的 限 制 稱 為 約 束 。 一 個 作 平 面 運 動 的 自 由 構 件 有 三 個 獨 立 運 動 的 可 能 性 。 構 件 所具 有 的 這 種 獨 立 運 動 的 數(shù) 目 稱 為 構 件 的 自 由 度 。 所 以 一 個 作 平 面 運動 的 自 由 構 件 有 3個 自 由 度 ,二 、 自 由 度 6個作 空 間 運 動 的 自 由 構 件 有 自 由 度 。 （ 一 ） 低 副 兩 構 件 通 過 面 接 觸 而 構 成 的 運 動 副 稱 為 低 副 。根 據(jù) 兩 構 件 間 的 相 對 運 動 形 式 ， 低 副 又 可 分 為 轉 動 副 和 移 動

3、 副 。限 制 兩 個 自 由 度 ： （ 兩 個 移 動 ）保 留 一 個 自 由 度 （ 轉 動 ）概 念 ： 兩 構 件 直 接 接 觸 又 存 在 一 定 相 對 運 動 的 可 動 聯(lián) 接 。類 型 ： 低 副 和 高 副1.轉 動 副 （ 或 鉸 鏈 ） 兩 構 件 只 能 在 一 個 平 面 內(nèi) 作 相 對 轉 動 2.移 動 副 兩 構 件 只 能 沿 某 一 方 向 線 作 相 對 移 動 的 運 動 副 稱 為 移 動 副 。 限 制 兩 個 自 由 度 ： （ 一 個 移 動 ， 一 個 轉 動 ） 保 留 一 個 自 由 度 （ 移 動 ） （ 二 ） 高 副 兩 構

4、件 通 過 點 或 線 接 觸 組 成 的 運 動 副 稱 為 高 副 。 限 制 一 個 自 由 度 ： （ 一 個 移 動 ）保 留 兩 個 自 由 度 （ 一 個 移 動 ， 一 個 轉 動 ） 機 構 示 意 圖 ： 只 需 表 明 機 構 運 動 傳 遞 情 況 和 構 造 特 征 ， 不 必 按嚴 格 比 例 所 畫 的 圖 形1、 機 構 運 動 簡 圖 ： 簡 明 表 示 機 構 中 各 構 件 之 間 相 對 運 動 關 系的 圖 形 運 動 副 的 類 型 、 數(shù) 目 、 相 對 位 置 、 構 件 數(shù) 目構 件 外 形 、 截 面 尺 寸 、 組 成 構 件 的 零 件

5、數(shù) 目 、運 動 副 的 具 體 構 造和 運 動 有 關 的 ：和 運 動 無 關 的 ： 用 簡 單 線 條 表 示 構 件 規(guī) 定 符 號 代 表 運 動 副 按 比 例 定 出 運 動 副 的 相 對 位 置 與 原 機 械 具 有 完 全 相 同 的 運 動 特 性 2、 常 用 機 構和 運 動 副 的表 示 方 法 ： 12 2 1 21 1 221 21 2 1 21 2 1 21 2（ 1） 運 動 副 的 符 號轉 動 副 ：移 動 副 ： 21 12凸 輪 副 ：齒 輪 副 ： （ 2） 構 件 （ 桿 ） ： 3、 繪 制 機 構 運 動 簡 圖 的 步 驟 l 作 圖

6、實 際 尺 寸 mm尺 寸 (mm)1） 分 析 機 構 ， 觀 察 相 對 運 動 ， 數(shù) 清 所 有 構 件 的 數(shù) 目 ；2） 確 定 所 有 運 動 副 的 類 型 和 數(shù) 目 ， 測 量 各 運 動 副 之 間 位 置 ；3） 選 擇 合 理 的 位 置 （ 即 能 充 分 反 映 機 構 的 特 性 ） ， 確 定 視 圖 方 向 ；4） 確 定 比 例 ；5） 用 規(guī) 定 的 符 號 和 線 條 繪 制 成 簡 圖 。 （ 從 原 動 件 開 始 畫 )）分 清 原 動 件 、 機 架 和 從 動 件 例 ： 試 繪 制 內(nèi) 燃 機 的 機 構 運 動 簡 圖 123 4AB C

7、 1412 23 A14B12C234 32 414 A BCE FD G 一 、 平 面 機 構 的 自 由 度 的 計 算機 構 的 自 由 度 ： 機 構 中 活 動 構 件 相 對 于 機 架 所 具 有 的 獨 立 運動 的 數(shù) 目 。 （ 與 構 件 數(shù) 目 ， 運 動 副 的 類 型 和 數(shù) 目 有 關 ）連 接 前 總 自 由 度 ： 3n連 接 后 引 入 的 總 約 束 數(shù) ： 2pl+phF=3n - ( 2p l + ph ) =3n - 2pl - ph F=3n- 2PL-PH=3 6-2 8-1=1解 ： n=6,PL=8,PH=1 1 2 34F =3n 2pl

8、 ph = 3 2 3 4 0= 1 1 2 3 45F =3n 2pl ph = 3 2 4 5 0= 2 F =3n 2pl ph = 3 2 2 2 1= 1B CAF =3n 2pl ph = 3 2 3 4 0 = 1 F =3n 2p l ph = 3 2 4 5 1 = 1 二 、 平 面 機 構 具 有 確 定 相 對 運 動 的 條 件 機 構 要 能 運 動 ， 它 的 自 由 度 必 須 大 于 零 。 機 構 的 自 由 度 表 明 機構 具 有 的 獨 立 運 動 數(shù) 。 由 于 每 一 個 原 動 件 只 可 從 外 界 接 受 一 個 獨 立運 動 規(guī) 律 （ 如

9、 內(nèi) 燃 機 的 活 塞 具 有 一 個 獨 立 的 移 動 ） 因 此 ， 當 機 構 的自 由 度 為 1時 ， 只 需 有 一 個 原 動 件 ； 當 機 構 的 自 由 度 為 2時 ， 則 需 有兩 個 原 動 件 。 F =3n 2pl ph = 3 4 2 5 0= 2 F =3n 2pl ph = 3 3 2 5 0= -1 F =3n 2pl ph = 3 2 2 3 0=0 B CA B CAD E A EB C D F 0， 構 件 間 無 相 對 運 動 ， 不 成 為 機 構 。F0, 原 動 件 數(shù) =F， 運 動 確 定原 動 件 數(shù) F， 機 構 破 壞 1 2

10、 3 45A EB C C D D 1 42 341 1故 機 構 具 有 確 定 運 動 的 條 件 是 ：原 動 件 數(shù) 目 應 等 于 機 構 的 自 由 度 數(shù) 目 。 試 計 算 圖 示 挖 土 機 的 自 由 度 ， 并 說 明 為 什 么 要 配 置 三 個 油 缸 。 縫 紉 機 刺 布 機 構 油 泵 F=3n- 2PL-PH =3*5-2*6-0 =3 F=3n- 2PL-PH =3*5-2*7-0 =11.復 合 鉸 鏈 ： 兩 個 以 上 個 構 件 在 同 一 條 軸 線 上 形 成 的 轉 動 副 。由 K個 構 件 組 成 的 復 合 鉸 鏈 包 含 的 轉 動

11、副 數(shù) 目 應 為 （ K-1） 個 。 31 21 2 3 F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2 F=3n- 2PL-PH =3*2-2*2-1 =12、 局 部 自 由 度 在 機 構 中 ， 某 些 構 件 具 有 不 影 響 其 它 構 件 運 動 的 自 由 度局 部 自 由 度 經(jīng) 常 發(fā) 生 的 場合 ：滑 動 摩 擦 變 為 滾 動 摩 擦 時添 加 的 滾 子 、 軸 承 中 的 滾珠解 決 的 方 法 ：計 算 機 構 自 由 度 時 ， 設 想將 滾 子 與 安 裝 滾 子 的 構 件固 結 在 一 起 ， 視 作 一 個 構件 排 除 3、 虛 約 束

12、重 復 而 不 起 獨 立 限 制 作 用 的 約 束 稱 為 虛 約 束 。 計 算 機 構 的 自 由 度 時 ， 虛 約 束 應 除 去 不 計 。 排 除 123 123F 3n 2PL PH 3 2 2 2 1 1 討 論 ： 兩 構 件 構 成 多 個 導 路 平 行 的 移 動 副F=3n- 2PL-PH =3*3-2*5-0 =-1 F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1例 子 分 析 ： F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0F 3n 2PL PH 3 2 4 6 0 0NM 錯 對 1F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0 1 BA C(C2,C3)

13、D1 23 4F 3n 2PL PH 3 2 3 4 0 1 F 3n 2PL PH 3 2 3 3 2 1 12 3 45 12 3 C處 為 復 合 鉸 鏈 ,計 算 時 為 （ 3-1)=2個 鉸 鏈 ；E、 E為 虛 約 束 應 去 掉 一 個 ；F處 為 局 部 自 由 度 應 去 掉 。例 子 分 析 ： =37-2 9-1=2F=3n-2PL-PH C處 為 復 合 鉸 鏈 ,計 算 時 為 （ 3-1)=2個 鉸 鏈 ；D處 為 虛 約 束 應 去 掉 ；B處 為 局 部 自 由 度 應 去 掉 。2和 3為 一 個 構 件 。F=3n-2PL-PH CB D=39-2 12-

14、2=1 F =3n 2pl ph = 3 5 2 7 0=1 F =3n 2pl ph = 33 2 4 0=1 n=2,PL=3F=0 n=3,P L=4, F=1減 少 一 個 約 束增 加 一 個 自 由 度n=2 , PL=2, PH=1 F=1 例 ： 圖 示 為 一 簡 易 沖 床 的 設 計 圖 。 試 分 析 設 計 方 案 是 否 合 理 。如 不 合 理 ， 則 繪 出 修 改 后 的 機 構 運 動 簡 圖 。 1 判 定 機 構 的 運 動 設 計 方 案 是 否 合 理2 判 定 機 構 運 動 簡 圖 是 否 正 確u 修 改 設 計 方 案 （ 1） F=0:增 加 一 構 件 帶 進 一 個 平 面 低 副 （ 2） F原 動 件 數(shù) 目 ： 增 加 一 構 件 帶 進 兩 個 平 面 低 副 或 增 加 原 動 件 數(shù) 目四 、 計 算 平 面 機 構 自 由 度 的 實 用 意 義