平面连杆结构概要.ppt

机械设计基础 46学时 第2章 平面连杆机构 2-1 平面机构的运动简图和自由度 2-2 平面四杆机构的基本类型 2-3 平面四杆机构的特点及设计 2-1 平面机构的运动简图和自由度 一、构件 二、运动副 三、机构 四、平面机构的运动简图 五、平面机构的自由度 二、运动副 运动副: 两构件直接接触而形成的可动联接 运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分 接触形式: 点、线、面 运动副分类 按接触形式分类 按相对运动分类 按接触形式分类： 接触形式: 点、线、面 低副：面接触 高副：点、线接触 平面副 低副：转动副、移动副(面接触) 高副：齿轮副、凸轮副(点、线接触) 空间副 高副：点、线接触 球面副 三、机构 机构是由构件通过运动副连接而成的 原动件：按给定运动规律独立运动的构件 从动件：其余的活动构件 机 架：固定不动的构件 机器的组成 (从运动观点看)由构件组成 (从制造观点看)由零件组成 四、平面机构的运动简图 1 概述 2 构件的表示方法 3 运动副的表示方法 4 运动简图的绘制方法 5 例题 五、平面机构的自由度 1 平面机构自由度的计算 2 机构具有确定运动的条件 3 几种特殊结构的处理 复合铰链 局部自由度 虚约束 4 小结 1 平面机构自由度的计算 (1) 平面运动构件的自由度 (构件可能出现的独立运动) (2) 平面运动副引入的约束R (对独立的运动所加的限制) (3) 平面机构自由度计算公式 如果：活动构件数：n 低副数： pl 高副数： ph 机构自由度F： 机构自由度举例： F=0，构件之间无相对运动 原动件数小于F,各构件无确定的相对运动 原动件数大于F,在机构的薄弱处遭到破坏 结论：机构具有确定运动的条件： 1 机构自由度 0 2 原动件数 ＝ 机构自由度数 3 几种特殊结构的处理 (1) 复合铰链 m个构件(m2)在同一处构成转动副 m-1个低副 ● 复合铰链 (2) 局部自由度 定义：机构中某些构件所具有的独立的局部运动, 不影响机构输出运动的自由度 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，视作一个构件 (3) 虚约束 不影响机构运动传递的重复约束 在特定几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用一致，这种不起独立限制作用的运动副叫虚约束 虚约束经常发生的场合 处理方法：计算自由度时，将虚约束（或虚约束构件及其所带入的运动副）去掉 结论 虚约束经常发生的场合 A 两构件之间构成多个运动副时 B 两构件某两点之间的距离在运动过程中始终保持不变时 C 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时 D 机构中对运动不起作用的对称部分 A 两构件之间构成多个运动副时 两构件组合成多个转动副，且其轴线重合 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合 两构件组合成若干个高副，但接触点之间处的公法线重合 目的：为了改善构件的受力情况 B 两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时 在这两个例子中，加与不加红色构件AB效果完全一样，为虚约束 计算时应将构件AB及其引入的约束去掉来计算 C 两构件上联接点的轨迹重合 在该机构中，构件2上的C点C2与构件3上的C点C3轨迹重合，为虚约束 计算时应将构件3及其引入的约束去掉来计算 同理，也可将构件4当作虚约束，将构件4及其引入的约束去掉来计算，效果完全一样 D 机构中对运动不起作用的对称部分 在该机构中，齿轮3是齿轮2的对称部分，为虚约束 计算时应将齿轮3及其引入的约束去掉来计算 同理，将齿轮2当作虚约束去掉，完全一样 目的：为了改善构件的受力情况 虚约束——结论 机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成有效约束，而使机构不能运动 采用虚约束是为了:改善构件的受力情况；传递较大功率；或满足某种特殊需要 在设计机械时，若为了某种需要而必须使用虚约束时，则必须严格保证设计、加工、装配的精度，以满足虚约束所需要的几何条件 4 自由度计算小结 自由度计算公式: F＝3n－2pl－ph 机构自由度＝3×活动构件数－(2×低副数+1×高副数) 计算步骤: 确定活动构件数目 确定运动副种类和数目 确定特殊结构: 局部自由度、虚约束、复合铰链 计算、验证自由度 几种特殊结构的处理: 1、复合铰链—计算在内 2、局部自由度—排除 3、虚约束--重复约束—排除 2-2 平面四杆机构的基本类型 一、铰链四杆机构 1 基本型式 2 铰链四杆机构划分 3 平面四杆机构的工作特性 4 机构演化方式 二、偏心