第1章 机构的结构及其可动性分析.ppt

本章内容提要 本章介绍机构组成要素中的一些基本概念；绘制机构运动简图的方法和步骤；平面机构的自由度计算及注意事项；机构运动的可能性和确定性；平面机构组成原理和分类及结构分析。 若机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运动有关，并不影响其他构件的运动，则称这种自由度为局部自由度。 局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子；轴承中的滚珠。 解决的方法：计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视为一个构件。 2 1 A C B 4 3 2 1 A C B 3 A C B D 1 2 3 2 3、两构件组成若干个轴线互相重合的转动副 2 C A B 1 3 4 4、两构件组成多个导路互相平行的移动副 5．两构件在多处接触构成平面高副 当两接触点处的公法线平行时，相当于一个移动副。 当两接触点处的公法线不平行时，相当于一个转动副。 若两构件各接触点处的公法线相重合，视为一个高副 6．齿轮副 ⑴ 一对内、外啮合（或齿轮与齿条啮合）的齿轮副，两轮中心的相对位置不变，则该齿轮副仅为一个高副（两齿轮轮齿为单侧接触，且无论有几对齿参与啮合，都相当于多个高副过各接触点的公法线重合）。 ⑵ 当一对内、外啮合（或齿轮与齿条啮合）的齿轮副，两轮中心的相对位置不固定，则该齿轮副为两个高副。 齿轮4与3、齿轮3与齿条6，两对齿轮传动的中心距都未固定，轮齿两侧均接触，且两接触点处的公法线相交，各有两个高副，相当于一个低副。 （二）虚约束（多余约束） 机构中那些对构件间的相对运动不起独立限制作用的重复约束。或称消极约束。 4 F 5 AB CD EF 1 2 3 A D B C E ？ 1 2 3 A D B C E 平面机构的虚约束常出现在下列情况中： ？ (1)机构中联结构件与被联结构件的轨迹重合 (2)在机构的运动中，如果两构件上两点之间的距离始终保持不变，若在两点间加一个构件和两个转动副，则机构引入了一个虚约束。 (3)重复或对称的部分 在机构中，有些形状相同的构件对运动的传递有着相同的作用，留下其中的一个构件去掉其余的构件后，对运动的传递没有影响，那么这些对运动的传递没有影响的构件形成的约束为虚约束。 2 1 3 2 2 O 局部自由度 E A B C D O F G H 试计算图示机构的自由度。 1 2 3 4 5 6 7 C处为局部自由度、F 处为局部自由度、E处为虚约束。 F=3n-2pL-PH =3×7-2×9-1=2 因自由度数=原动件个数，故机构具有确定的相对运动。 n=7 pL=9 PH=1 §1-3 机构具有确定运动条件 P5=4, P4=1, F=0 n=3, 1 2 3 A C B 4 D n=2, P5=3, F=0 2 3 1 1.3.1 机构具有确定运动的运动学条件 n=3, P5=5, F= =-1 B 2 C 4 A D E 1 3 结论： 机构可能运动的条件是——机构自由度数F=1。 F=21 原动件数=2 机构具有确定相对运动的条件： 机构的原动件数目=机构自由度数目 F0 1.3.2 机构具有确定运动的力学条件 （1）死点位置 A D B C F 摇杆CD为主动件，当构件AB和BC重合或共线时，无论主动件CD上驱动力或驱动力矩有多大，从动件AB不能运动。将这位置称为死点位置。 （2）歧动位置 机构处在AB1C1D，当构件AB从AB1转到AB3时，C有C3和两个可能的位置，运动不确定。将AB1C1D这种运动不确定位置称为歧动位置。 （3）自锁 当a≥b/(2f)时（f为摩擦系数），无论凸轮作用于推杆上的驱动力多大，推杆都会保持静止（被卡住）。将这种现象称为自锁。 机构是否运动，是否具有确定运动，不仅与结构有关，而且与主动件位置、运动副的摩擦和运动学尺寸有关，而与这些参数有密切联系的恰好是作用在机构上的力。 （一）理想机构 理想机构是指不计构件变形和运动副摩擦力的机构。 在理想机构中，不考虑各构件的重力和惯性力的影响，作用于从动件上力的方向与该力作用点绝对速度方向之间所夹的锐角，称为机构在此位置时的压力角，用α表示。 压力角的余角称为传动角，用γ表示。 C B A D F Vc ? γ C B A D F Vc ? 有效分力 无效分力 压力角（或传动角）的大小反映出力的有效利用程度。 压力角=900或传动角=00时，有效分力Ft=0，则机构的构件间相对静止。 理想机构具有确定运动力学条件是机构的最小传动角大于零； 当 =00时，机构存在死点和歧点位置，应采取相应措施顺利经过死点和防止运动不确定现象。 （