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1、三平面机构运动简图及自由三平面机构运动简图及自由教学教学重点重点1.平面机构运动简图的绘制；平面机构运动简图的绘制；2.计算平面机构自由度应注意的事项。计算平面机构自由度应注意的事项。教学目标教学目标教学难点教学难点1.了解运动副及其分类；了解运动副及其分类；2.掌握平面机构运动简图的绘制方法掌握平面机构运动简图的绘制方法;3.掌握平面机构自由度计算方法。掌握平面机构自由度计算方法。第三章平面机构运动简图及其自由度第三章平面机构运动简图及其自由度第三章平面机构运动简图及其自由度第三章平面机构运动简图及其自由度1.平面机构运动简图的绘制平面机构运动简图的绘制;2.自由度计算方法。自由度计算方法。
2、第1页/共49页引入案例引入案例1 12 23 34 45,65,67 7第2页/共49页 3-1 3-1 机构的组成及运动副机构的组成及运动副平面机构与空间机构：平面机构与空间机构：一、机构的组成一、机构的组成构件是机构中的运动单元体。机构中的构件分为三类：构件是机构中的运动单元体。机构中的构件分为三类：1.1.固定件固定件（机架）（机架）3.3.从动件从动件（含输出构件）（含输出构件）2.2.原动件原动件第3页/共49页二、几个重要概念1 1.自由度：自由度：构件所具有的独立运动。构件所具有的独立运动。一个作平面运动的自由构件有三个自由度。一个作平面运动的自由构件有三个自由度。3.1 3.
3、1 机构的组成及其运动副机构的组成及其运动副第4页/共49页2 2.运动副：运动副：两构件直接接触并形成的可动联接。两构件直接接触并形成的可动联接。3 3.约束：约束：对独立运动所加的限制称为约束。对独立运动所加的限制称为约束。转动副转动副运动副运动副高副高副低副低副移移 动动副副平面运动副平面运动副3.1 3.1 机构的组成及其运动副机构的组成及其运动副第5页/共49页螺旋副：螺旋副：螺旋运动螺旋运动球面副：球面副：球面运动球面运动空间运动副空间运动副3.1 3.1 机构的组成及其运动副机构的组成及其运动副第6页/共49页转动副转动副：两个构件间只能作相对转动的运动副两个构件间只能作相对转动
4、的运动副低副低副两运动副元素形成面接触两运动副元素形成面接触移动副移动副：两个构件间只能作动相对移动的运动副两个构件间只能作动相对移动的运动副。低副：低副：a.a.面接触；面接触；b.b.有一个自由度，转动或移动。有一个自由度，转动或移动。（约束了二个自由度约束了二个自由度）3.1 3.1 机构的组成及其运动副机构的组成及其运动副第7页/共49页高副高副两运动副元素形成点或线接触两运动副元素形成点或线接触高副：高副：a.a.点或线接触；点或线接触；b.b.有两个自由度，移动有两个自由度，移动+转动转动,产生一个约束产生一个约束3.1 3.1 机构的组成及其运动副机构的组成及其运动副第8页/共4
5、9页4 4.运动链运动链 由若干个构件通过运动副联接组成相对可动的构件系统。由若干个构件通过运动副联接组成相对可动的构件系统。如果运动链中的各构件构成首末封闭的系统则称为如果运动链中的各构件构成首末封闭的系统则称为闭式链闭式链，否则称为否则称为开式链。开式链。3.1 3.1 机构的组成及其运动副机构的组成及其运动副第9页/共49页3-2 3-2 3-2 3-2 机构运动简图机构运动简图机构运动简图机构运动简图机构运动简图机构运动简图为什么要画机为什么要画机构运动简图？构运动简图？机机构构的的真真实实运运动动仅仅与与机机构构中中的的运运动动副副的的机机构构情情况况（转转动动副副、移移动动副副及及
6、高高副副等等）和和机机构构的的运运动动尺尺寸寸（由由各各运运动动副副的的相相对对位位置置确确定定的的尺尺寸寸）有有关关，而而与与机机构构的的外外形形尺尺寸寸等等因因素无关。素无关。第10页/共49页一、常见运动副符号的表示一、常见运动副符号的表示:国标国标GB4460843.2 3.2 机构运动简图机构运动简图第11页/共49页二、构件的表示方法二、构件的表示方法3.2 3.2 机构运动简图机构运动简图第12页/共49页三、常用机构三、常用机构运动简图符号运动简图符号3.2 3.2 机构运动简图机构运动简图第13页/共49页四、机构运动简图的绘制步骤四、机构运动简图的绘制步骤(1)(1)分析机
7、构，明确构件的类型和数目；分析机构，明确构件的类型和数目；(2)(2)分分析析各各构构件件之之间间相相对对运运动动的的性性质质，确确定定运运动动副副的类型、位置和数目；的类型、位置和数目；(3)(3)选择视图（运动平面）选择视图（运动平面）；(4)(4)确确定定比比例例尺尺，以以机机架架为为参参考考系系，用用构构件件和和运运动动副符号绘图；副符号绘图；(5)(5)注入构件编号和原动件的转向箭头。注入构件编号和原动件的转向箭头。第14页/共49页1.内燃机机构运动简图的绘制内燃机机构运动简图的绘制由由7 7个个构构件件组组成成，4 4个个转转动动副副，3 3个移动副；个移动副；3 3个高副个高副
8、3.2 3.2 机构运动简图机构运动简图1 12 23 34 45,65,67 7五、实例五、实例第15页/共49页2.颚式破碎机颚式破碎机机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制3.2 3.2 机构运动简图机构运动简图第16页/共49页3.牛头刨床牛头刨床的机构运动简图的绘制的机构运动简图的绘制3.2 3.2 机构运动简图机构运动简图第17页/共49页1 13 32 26 67 74 45 53.2 3.2 机构运动简图机构运动简图第18页/共49页一、自由度的计算一、自由度的计算F=3n-2 Pl-Ph活动构件数活动构件数低副数低副数高副数高副数3-3 3-3 3-3 3-3 平面机构的自由度
9、平面机构的自由度平面机构的自由度平面机构的自由度第19页/共49页例例1:1:3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第20页/共49页n=6,Pn=6,PL L=8,P=8,PH H=1=1 F=3nF=3n2P2PL LP PH H =36 =3628281 1 =1 =1例例2 2:3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第21页/共49页 五杆机构五杆机构二、机构具有确定运动的条件二、机构具有确定运动的条件四杆机构四杆机构机构有确定运动的条件机构有确定运动的条件:自由度数自由度数00，且且=机构原动件数机构原动件数 3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第22
10、页/共49页三、计算平面机构自由度时应注意的问题三、计算平面机构自由度时应注意的问题1、复合铰链：、复合铰链：结论：结论：k 个构件在同一处汇交形成复合铰链，实际上构成了个构件在同一处汇交形成复合铰链，实际上构成了(k-1)个转动副。个转动副。3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第23页/共49页2、局部自由度：、局部自由度：经常发生在将滑动摩擦变为滚动摩擦的场合。经常发生在将滑动摩擦变为滚动摩擦的场合。解决方案解决方案:假想滚子和安装滚子的构件固接为一个整假想滚子和安装滚子的构件固接为一个整体体3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第24页/共49页常见的虚约束有以下几
11、种情况常见的虚约束有以下几种情况:）两构件之间形成多个导路互相平行的移动副）两构件之间形成多个导路互相平行的移动副3、虚约束、虚约束:3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第25页/共49页）当两构件之间构成多个轴线重合的转动副）当两构件之间构成多个轴线重合的转动副3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第26页/共49页3）两构件上某两点之间的距离在运动中始终保持不变）两构件上某两点之间的距离在运动中始终保持不变3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第27页/共49页AB=BC=BD CAD=90C点轨迹是沿纵轴的直线点轨迹是沿纵轴的直线4）轨迹重合的情况（转动副
12、联接的是两构件上运动轨迹重合的）轨迹重合的情况（转动副联接的是两构件上运动轨迹重合的点）点）F=F=3n3n2 2P PL LP PH H =33 =3324 24 =1 =13.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第28页/共49页5）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分 F=F=3n3n2 2P PL LP PH H=33=3323-2=123-2=13.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第29页/共49页6 6）若若两两构构件件在在多多处处相相接接触触构构成成平平面面高高副副，且且各各接接触触点点处处的的公法线重合公法线重合,则
13、只能算一个平面高副则只能算一个平面高副即存在即存在虚约束虚约束 若若公公法法线线方方向向不不重重合合，构构成成复复合合高高副副将将提提供供各各2 2个个约约束束，相当于一个低副。相当于一个低副。有一处为虚约有一处为虚约束束此两种情况没有虚约束此两种情况没有虚约束3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第30页/共49页虚约束的本质是什么虚约束的本质是什么?1 1）从）从运动运动的角度看的角度看,是是“重复的重复的”或或“多余的多余的”约束；约束；2 2）从）从受力受力角度，非重复和多余。角度，非重复和多余。3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第31页/共49页F=3n-2P
14、L-Ph=37-29-1=2例例1：3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第32页/共49页21345678ABCDEFGHI局部自由度虚约束复合铰链F=36-27-2=2F=36-27-2=2例例2 2：AB/EF/CDAB/EF/CD且且AB=EF=CDAB=EF=CD，计算其自由度。计算其自由度。3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第33页/共49页局部自由度复合铰链虚约束例例3：F=38-211-1=1F=38-211-1=13.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第34页/共49页局部自由度局部自由度复合铰链复合铰链虚约虚约束束F=39-212-2=1F
15、=39-212-2=1例例43.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第35页/共49页例例5：3.3 3.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第36页/共49页F=3n-2PF=3n-2PL L-P-Ph h=35-27-0=1=35-27-0=14 4个低副个低副练习题练习题第37页/共49页F=35F=35774个低副个低副4个低副个低副三个二级杆组组成三个二级杆组组成,是二级机构是二级机构去掉去掉6 6、7 7练习题练习题第38页/共49页在图中去掉任何一个在图中去掉任何一个构件，都不会影响机构构件，都不会影响机构的运动如去掉的运动如去掉2 2 F=37-210=1 F=37-2
16、10=1也可对称去掉左或右侧也可对称去掉左或右侧的一半，如去掉的一半，如去掉1 1、4 4、5 5件，则件，则 F=35-27=1F=35-27=1练习题练习题第39页/共49页b图图 F=3n-2P l-Ph=34-24-2=2C图图 F=3n-2Pl-Ph=33-23-2=1D图图 F=3n-2Pl-Ph=33-23-2=1练习题练习题第40页/共49页推土机机构推土机机构F=35-27=1F=35-27=1练习题练习题第41页/共49页锯木机机构锯木机机构F=38-211-1=1F=38-211-1=1练习题练习题第42页/共49页F=39-212-2=1F=39-212-2=1冲床机构
17、冲床机构练习题练习题第43页/共49页平炉渣口堵塞机构平炉渣口堵塞机构练习题练习题第44页/共49页测量仪表机构测量仪表机构练习题练习题第45页/共49页缝纫机送布机构缝纫机送布机构练习题练习题第46页/共49页加药泵加药机构加药泵加药机构练习题练习题第47页/共49页小小 结结3.3.机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件机构原动件数机构原动件数=机构自由度数机构自由度数F=3n-(2Pl+Ph)=3n-2Pl-Ph5.计算计算机构自由度应注意的事项机构自由度应注意的事项 复合铰链、局部自由度、虚约束复合铰链、局部自由度、虚约束4.4.平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算1.机构的组成机构的组成 2.机构运动简图机构运动简图构件、运动副、运动链、机构构件、运动副、运动链、机构第48页/共49页感谢您的观看！感谢您的观看！第49页/共49页