平面机构的自由度pptPPT课件下载推荐.ppt

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3）能够相对运动。

2、运动副分类：

低副：

两构件通过面接触组成的运动副（如活塞与气缸、活塞与连杆）。

1）转动副（铰链）：

构件在一个平面内只能相对转动的运动副。

2）移动副：

移动副：

构件构件只能沿着某一轴线相对移动的运动副。

高副：

两构件通过点或线接触组成的运动副（如凸轮与顶杆、齿轮轮齿与齿轮轮齿）。

空间副：

两构件相对运动是空间运动。

空间副空间副图1-1转动副（固定铰链）图1-2转动副（活动铰链）返回图1-3移动副图1-4平面高副返回图1-4a凸轮副图1-4b齿轮副返回图1-5b螺旋副图1-5a球面副图1-5空间运动副12平面机构运动简图一、机构运动简图：

说明机构各构件之间相对运动关系的简单图形。

作用：

1）对已有设备：

确定机械设备的机构组成、相互关系、各自功能、对设备的运动及受力状况进行分析；

2）设计新设备：

完成设备的功能规划、机构和结构的初步设计、运动及动力分析。

二、运动副及构件表示（画）方法1、运动副表示方法三、构件分类：

1）机架（固定构件）：

机构的参考坐标系，每个机构中必有。

2）原动件（输入构件）:

运动规律已知，并由外界给定的构件，一个或几个。

3）从动件：

随原动件而运动的其它活动构件。

其中输出预期运动的从动件称为输出构件。

2、构件的表示方法图1-8平面连杆机构输出件1234（）（）lmmmmm=实际尺寸图上尺寸四、机构运动简图的绘制1）分析机构，确定构件数目；

2）观察相对运动，确定运动副的类型和数目；

3）选择机架（能充分反映机构的特性）；

4）确定比例尺；

5）用规定的符号和线条绘制成简图。

（一般从原动件开始画）1234ABC141223A14B12C233241D34例1：

内燃机汽缸A1234BCD例2颚式破碎机图1-9颚式破碎机及机构的运动简图例3活塞泵构件、运动副？

图1-10活塞泵及机构的运动简图13平面机构的自由度机构具有什么条件才能有确定的运动呢？

一、平面机构的自由度及其计算1、自由度与运动副关系机构自由度机构（构件系统）可能出现的独立的运动。

一个作平面运动的自由构件有3个自由度。

运动副两构件直接接触形成的可动联接。

组成运动副后，构件间相对运动受到约束（限制）,自由度数目必然相应减少。

法线方向移动受约束转动副：

x、y轴方向移动受约束移动副：

转动及某一方向的移动受约束高副：

形成运动副后自由度如何变化呢？

丧失2个自由度；

丧失1个自由度。

结论：

平面机构中，构件间形成一个低副，失去2个自由度，形成一个高副，失去1个自由度。

2、平面机构自由度计算若一平面机构有K个构件，除去固定件（1个），活动构件数nK1，若机构中低副数目为PL，高副数目为PH，则该机构自由度F的计算公式为：

机构的自由度数即是机构所具有的独立运动的数目。

推想：

欲使机构有确定的运动，必须使机构的自由度等于原动件的个数。

3、举例F3n2PLPH则：

F3n2PLPH例13计算图示颚式破碎机主体结构的自由度解：

n3，PL4，PH0，3x32x401F3n2PLPH3x42x511例14计算图示活塞泵的自由度解：

n4，PL5，PH1，则：

二、机构具有确定运动的条件104233F原件动数=机自由度构图1-9平面连杆机构（F）运动确定图1-10平面连杆机构原动件数机构自由度104233F（F）不运动或破坏铰链五杆机构：

205243F原动件数机构自由度数（F）机构运动不确定铰链五杆机构：

205243F增加一个原动件（F）机构原动件数=机构自由度数运动确定006243F构件间没有相对运动机构刚性桁架105233F（多一个约束）1次超静定桁架机构自由度F=0?

机构自由度F0，且等于原动件个数。

F0：

件无相，不成机。

构间对运动为构F0：

原件动数=F，确定运动原件动数F，机不或破坏构动F3n2PLPH327609F3n2PLPH3271001复合复复复复例3圆盘锯机构三、计算平面机构自由度的注意事项翻?

1、复合铰链：

两个以上构件在同一处相联接的回转副（转动副）。

若K个构件构成的复合铰链，具有（K1）个转动副。

返回2、局部自由度：

图a凸轮机构自由度F=3n2PlPh=33231=2？

C是局部自由度F=3n2PlPh=32221=1与输出构件运动无关的自由度。

（多余自由度）在计算时要排除。

3、虚约束：

（消极约束）对机构运动不起限制作用的重复约束。

006243F104233F虚约束的例子虚约束平面机构的虚约束常出现于下列情况：

（1）平行四边形机构

（2）两构件组成多个导路相互平行的移动副（3）两构件构成多个轴线互相重合的转动副（4）对运动不起作用的对称部分F=3n2PLPh=33232=1复合虚约束例17计算图示大筛机构的自由度分析：

例：

计算自由度（首先要看有无复合铰链、局部自由度、虚约束，标注清楚，再按公式求解）CDABGFoEE位置C，有2个回转副。

复合铰链:

局部自由度：

1个，F处。

虚约束：

1个，E处。

CDABGFoE2解：

n7，PL9（7个转动副和2个移动副）PH=1，则:

F3n2PLPH3x72x91212A2（A1）B2（B1）14速度瞬心及其在机构速度分析中的应用一、速度瞬心及其求法P21VA2A1VB2B11、速度瞬心的定义刚体刚体22相对相对于刚体于刚体11作平面运作平面运动时，其动时，其相对运动相对运动可看作是绕某一重合可看作是绕某一重合点的转动，该点的转动，该重合点重合点称为称为瞬时回转中心瞬时回转中心或或速度瞬心速度瞬心，简称，简称瞬心瞬心。

如果两个刚体都是运动的，则其瞬心称为如果两个刚体都是运动的，则其瞬心称为相对速度瞬心；

相对速度瞬心；

如果两个刚体之一是静止的，另一个是运动的，则如果两个刚体之一是静止的，另一个是运动的，则称绝对速度称绝对速度瞬心。

瞬心。

速度瞬心是两个构件绝对速度相等，相对速度为零的重合点。

（同速点）特点：

该点涉及两个构件。

是绝对速度相同，相对速度为零的速度重合点（简称同速点）。

是两个构件的相对（绝对）回转中心。

2、瞬心数目每两个构件就有一个瞬心根据排列组合有：

P12P23P13构件数4568瞬心数6101528123若机构中有n个构件，则Nn（n-1）/2121212tt123、机构瞬心位置的确定1）直接观察法适用于：

直接（通过运动副）相联两构件的瞬心求取。

nnP12P12P12V12回转副：

回转副中心移动副：

导轨垂直线的无穷远处纯滚动高副：

接触点一般高副：

过接触点公法线上2）“三心定理”适用于求不直接接触构件瞬心定理：

三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一条直线上。

P21、P31、P32位于同一条直线上。

证明（需证明：

P23在P12P13直线上）反证法：

任取P12P13连线外某重合点K（假设瞬心点）,因而，只有K点在p13、p12的连线上才能保证重合点绝对速度方向相同，此时K点才是瞬心。

VK2VK3VK2VK3可知：

VK2VK33214举例：

求曲柄滑块机构的速度瞬心。

P13P24解：

瞬心数为：

1、直接观察求瞬心2、三心定律求瞬心构件数n=4，瞬心数Nn（n-1）/26P12、P23、P34、P14P12P23P34P14P14P24、P13P12、P13、P14是绝对瞬心P23、P34、P24是相对瞬心223411.求角速度解：

瞬心数为6个直接观察能求出4个余下的2个用三心定律求出。

P24P13求瞬心P24的速度。

42（P24P12）/（P24P14）a）铰链机构已知：

构件2的转速2，求构件4的角速度4。

4VP24P12P23P34P14方向:

4与2相同。

相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧，两构件转向相同。

二、速度瞬心在机构速度分析中的应用VP24（P24P12）2VP24（P24P14）43b）高副机构已知构件2的转速2，求构件3的角速度3。

2nn解:

用三心定律求出P23。

求瞬心P23的速度:

VP23（P23P13）332（P12P23）/（P13P23）P23P12P13方向:

3与2相反。

VP23VP23（P23P12）2相对瞬心位于两绝对瞬心之间，两构件转向相反。

31211232.求线速度已知凸轮转速1，求推杆的速度。

P23解：

直接观察求瞬心P13、P23。

V2求瞬心P12的速度。

V2VP12（P13P12）1nnP12P13根据三心定律和公法线nn求瞬心的位置P12。

P233.求传动比定义：

两构件角速度之比为传动比。

3/2P12P23/P13P23结论:

两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对瞬心的距离之反比。

角速度的方向为：

相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧时，两构件转向相同。

123P23P12P1323相对瞬心位于两绝对瞬心之间时，两构件转向相反。

4.用瞬心法解题步骤绘制机构运动简图；

用直接观测法求可知瞬心的位置；

用“三心定理”求出全部瞬心位置；

瞬心法的优缺点：

适合于求简单机构的速度，机构复杂时，因瞬心数急剧增加使求解过程复杂。

有时瞬心点落在纸面外。

仅适于求速度V或角速度,有一定局限性。

求构件绝对速度V或角速度。