机械设计基础第2版教学课件作者王宁侠《机械设计基础》第二章_平面机构的运动简图及其自由度课件.ppt

2.3平面机构的自由度及机构具有确定运动的条件 （4）不起约束作用的构件将导致虚约束，在计算机构自由度时要去掉该构件。 图a所示的轮系机构中，齿轮Z1、Z2、Z3、H组成一个具有确定运动的轮系机构，为平衡齿轮2的惯性力，在其对称方向又安装一个行星轮，该行星轮连同支撑该齿轮的转动副为虚约束，计算自由度时应该去掉。 2.3平面机构的自由度及机构具有确定运动的条件 图b所示机构中，AB=AC=OA，没有OA之前，A点的运动轨迹是以O为圆心，OA为半径的圆。加装OA后，A点的轨迹没变，因此OA为虚约束。在计算自由度时应该去掉带有两个转动副元素的构件OA。这类约束的判断比较复杂，一般要经过几何证明。 2.3平面机构的自由度及机构具有确定运动的条件 （5）若两构件上两点间距离在运动过程中始终保持不变，当用运动副和构件连接该两点时，则构成虚约束，如下图所示机构中，B、C两点之间的距离不随机构的运动而改变，杆件BC连同转动副元素B、C为虚约束，计算机构自由度时必须将其去掉。 典型例题 计算机构的自由度。 n=4，PL=6，PH=0 F=3n-2PL-PH =3×4-2×6=0 计算结果表明：图示机构实际上使一个不能活动的刚性结构。 典型例题 计算机构的自由度。 构件2和5联接点E的运动轨迹互相重合，引入一个虚约束，计算时将构件5，转动副E,F除去，得如图的平行四边形结构，它与原机构的运动等效。 F=3×3－2×4＝1 存在虚约束的机构，画出等效简图再计算！ 典型例题 计算机构的自由度。 如将滑块4去掉，则可得到下图的基本机构。 构件2上D点的运动轨迹为垂直于AC的直线，即与原机构中滑块4的运动轨迹重合。因此原机构中具有一个虚约束，在计算时应除去。 自由度为： F＝3n－2PL－PH ＝3×3－2×4＝1 注意：若将构件1拿去，其两端的铰链应同时去除。 典型例题 计算机构的自由度。 若去掉行星轮2′,则对机构的运动并无影响， 2′是用来起平衡作用的，可将2′去掉。 F＝3n－2PL－PH ＝3×3－2×3－2＝1 仅需一个主动件 典型例题 计算机构的自由度。 n=4 PL=4，转臂H，中心轮1与机架4在同一处构成复合铰链，具有两个转动副。 PH=2 F＝3×4－2×4－2＝2 自由度为2，需给定两个主动件，轮系才具有确定运动。 典型例题 例1：指出图中所示结构中的复合铰链，局部自由度和虚约束，计算机构的自由度。 E处：复合铰链 G处：局部自由度 K处：虚约束 注意：凸轮与大齿轮固联！ n=9 PL=10+2=12(10个转动副，2个移动副） PH=2 F=3×9－2×12－2＝1 典型例题 例2：在图示机构中，AB,EF,CD三杆相互平行且长度相等。试计算其自由度。 由题意知，此平面机构ABEFCD具有特定的几何条件，故为平行四边形机构。 由构件EF及转动副E,F引入一个虚约束；G处的滚子转动为局部自由度；C处为复合铰链。 G及I为两构件在接触处的高副，因过两接触线的公法线重合，故G,I处只能算一个高副。 去掉机构中的虚约束和局部自由度，则n=6,PL=7,PH=2，F=2。 2.3平面机构的自由度及机构具有确定运动的条件 2.3平面机构的自由度及机构具有确定运动的条件 2.3平面机构的自由度及机构具有确定运动的条件 第二章 平面机构的运动简图及其自由度 §2.1 运动副及其分类 §2.2 平面机构的组成及其运动简图 §2.3 平面机构的自由度及机构具有确定运动的条件 2.1运动副及其分类 自由度：可能出现的独立运动。 作平面运动的自由构件有三个自由度 作空间运动的自由构件有六个自由度 机构中的构件，在未组成机构之前，都是自由构件。 任一作平面运动的自由构件有三个可能的独立运动。 2.1运动副及其分类 一、平面运动副 由两个构件直接接触并能保持一定相对运动的可动联接称为运动副。运动副是两构件接触后的产物，分开即消失。 两构件组成的运动副根据其对构件相对运动的约束及两构件接触形式不同，一般将平面运动副分为低副和高副两类。 1.低副 两构件通过面接触形成的运动副称为低副。可分为回转副和移动副。 2.1运动副及其分类 (1)回转副 两构件之间只能绕同一轴线作相对转动，这两个构件所组成的运动副称为回转副或铰链。 (2)移动副 两个构件组成只能沿某一直线作相对移动的运动副称为移动副。 2.1运动副及其分类 2.高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。 凸轮高副 齿轮高副 2.1运动副及其分类 二、空间运动副 若运动副能允许两构件作空间相对运动，则称该运动副为空间运动副。常用的空间运动副有螺旋副、球面副。 2.2平面机构的组成及其运动简图 一、机构中构件的分类 组成机构的构件按其运动性质可分为三类： ⑴固定件（机架） 支承活动