机械设计基础自由度.ppt

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1、1 1 机 构 的 组 成 2 机 构 运 动 简 图 3 平 面 机 构 的 自 由 度 2运 动 副 ： 构 件 间 的 动 联 接 。 零 件 静 联 接 构 件 动 联 接 机 构 机 器协 调 组 合 曲 柄 滑 块 机 构 3 平 面 低 副 面 接 触a） 回 转 副 （ 铰 链 ） 相 对 转 动b） 移 动 副 相 对 移 动 4 平 面 高 副 点 、 线 接 触 空 间 运 动 副 5运 动 链 ： 两 个 以 上 构 件 通 过 运 动 副 连 接 而 构 成 的 可 动 系 统 。 闭 式 链首 尾 两 构 件 相 互 连 接 形 成 一 个 封 闭 的 可 动 系

2、统 。 开 式 链首 尾 两 构 件 不 相 互 连 接 ， 形 成 一 个 非 封 闭 的 可 动 系 统 。 6机 构 ： 在 运 动 链 中 ， 将 某 一 构 件 固 定 作 为 机 架 。机 架 ： 4原 动 件 ： 1从 动 件 ： 2、 3平 面 机 构 ： 各 构 件 在 同 一 平 面 或 平 行 平 面 内 运 动 。 空 间 机 构 7： 用 简 单 线 条 、 符 号 表 达 复 杂 机 械 中 各 构 件 的 相 互 联 系 、 运 动 特 性 。 2 13456 7,8 8 识 别 构 件 ； 确 定 构 件 间 的 相 对 运 动 关 系 (运 动 副 )； 选

3、择 视 图 、 定 比 例 作 图 。u 对 现 有 机 器 进 行 运 动 分 析 和 受 力 分 析 。u 新 机 器 的 方 案 设 计 、 方 案 比 较 及 主 要 参 数 的 确 定 。 9 14例 1： 偏 心 轮 滑 块 机 构 A BOe解 ： 1) 识 别 构 件1 机 架2 偏 心 轮3 连 杆4 滑 块2) 确 定 运 动 关 系1-2： 回 转 副 O2-3： 回 转 副 A3-4： 回 转 副 B4-1： 移 动 副 2 33) 选 视 图 ， 定 比 例 ， 作 图 。 10例 ： 凸 轮 机 构 解 ： 1） 识 别 构 件1 机 架 ; 2 凸 轮 ; 3 从

4、 动 杆2） 确 定 运 动 关 系1-2: 回 转 副 A; 2-3: 高 副 B; 3-1: 移 动 副 C AB e32 C 13) 作 图 11例 ： 颚 式 破 碎 机解 ： 1） 识 别 构 件 1 曲 轴 ； 2、 3、 4 从 动 件 ；5 动 颚 板 ； 6 机 架2） 确 定 运 动 关 系1-6： 回 转 副 O； 1-2： 回 转 副 A 2-3： 回 转 副 D； 2-4： 回 转 副 B4-5： 回 转 副 C； 3-6： 回 转 副 E5-6： 回 转 副 F3） 作 图 12 13 抽 水 机 机 构冲 孔 机 构 缝 纫 机 下 针 机 构 插 齿 机 构 1

5、4平 面 机 构 机 构 中 所 有 运 动 构 件 在 同 一 平 面 或 平行 平 面 内 运 动 。自 由 度 独 立 的 自 由 运 动 。 o xy 一 个 作 平 面 运 动 的 自由 构 件 有 3个 自 由 度 。约 束 对 构 件 间 相 对 运 动 的 限 制 。 15 引 入 一 个 回 转 副 后 ，构 件 失 去 2个 自 由 度 。 引 入 一 个 高 副 后 ， 构件 失 去 1个 自 由 度 。 结 论 ： 平 面 机 构 中 ， ， 引 入 一 个 移 动 副 后 ，构 件 失 去 2个 自 由 度 。o xyo xyyo x 16 设 由 N个 构 件 组

6、成 的 平 面 机 构 ， 活 动 构 件 数 为n=N-1， 低 副 数 为 PL， 高 副 数 为 PH， 则 机 构 的 自 由度 F为 ： F=3 3-2 4=1该 机 构 有 确 定 运 动 。F=3 4-2 5=2该 机 构 无 确 定 运 动 。若 4也 为 原 动 件 ,则 有 确 定 运 动 。 F=3 2-2 3=0该 机 构 为 桁 架 ， 无 法 运 动 。1 2 3 45A B C DE例 ： 1 2 3 4A B C D1 2 3A CBC D 17结 论 ： 平 面 机 构 要 实 现 确 定 的 运 动 ， 必 须 满 足 以 下 条 件 ： 。 F=3 10-

7、2 11-1=7 ? 18： 多 个 构 件 在 同 一 轴 线 上 用 回 转 副 相 联 。如 图 ： 三 个 构 件 组 成 的 复 合 铰 链 构 成 了 2个 回 转 副 。 同 理 ： 可 以 包 括 机 架 。 如 ： 1 23 19图 示 凸 轮 机 构 ： n=3 PH=1PL=3F=3 3-2 3-1=2滚 子 3的 转 动 不 会 影 响 整 个 机 构 的 运 动 局 部 自 由 度 。正 确 的 计 算 方 法 ：将 滚 子 与 从 动 件 在 一 起 （ 如 图 ） F=3 2-2 2-1=1 20EA B CDF注 意 ： 局 部 自 由 度 虽 不 影 响 整

8、个 机 构 的 运 动 ， 但 可 将 滑 动 摩 擦 滚 动 摩 擦 ， 从 而 ， 磨 损 。常 见 的 局 部 自 由 度 ： 小 滚 子图 示 机 构 ： F=3 4-2 6=0构 件 3： 重 复 约 束 F=3 3-2 4=1 F=0， 机 构 无 法 运 动 。 21注 意 ： 虚 约 束 虽 不 影 响 整 个 机 构 的 运 动 ， 但 可 改 善受 载 状 况 。常 见 的 虚 约 束 ： 多 以 对 称 结 构 出 现 虚 约 束虚 约 束 虚 约 束虚 约 束 虚 约 束 22例 ： 解 ： 机 构 中 B、 C、 D、 E处 均 为 复合 铰 链 ， 每 处 有 2个

9、 回 转 副 。F=3 7-2 10=1若 lCE=lDE， lBC=lBD=lCF=lDF， 则F沿 mm水 平 移 动 圆 盘 锯 机 构 。解 ： 首 先 去 掉 虚 约 束 。虚 约 束 共 有 5个 活 动 构 件 ， 7个 低 副 。该 机 构 有 确 定 运 动 。F=3 5-2 7=1 该 机 构 有 确 定 运 动 。12 34 5 23 虚 约 束 解 ： 去 掉 机 构 中 的 虚 约 束 。共 有 7个 活 动 构 件 ， 10个 低 副 。F=3 7-2 10=112 345 6 7 该 机 构 有 确 定 运 动 。解 ： 去 掉 机 构 中 的 虚 约 束 。局 部 自 由 度 将 小 滚 子 局 部 自 由 度 焊 接 住 。共 有 6个 活 动 构 件 ， 8个 低 副 ， 1个 高 副 ， 三 角 形 框 架 可 视 为 1个构 件 。1 2 345 6 F=3 6-2 8-1=1该 机 构 有 确 定 运 动 。虚 约 束 24局 部 自 由 度 复 合 铰 链虚 约 束 F=3 8 - 2 11-1=1该 机 构 具 有 确 定 的 相 对 运 动 。 25六 自 由 度 工 业 机 器 人 26