2平面机构-运动副和运动简图1

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机械设计基础平面机构的运动简图及自由度

机械设计基础平面机构的运动简图及自由度

归纳起来, 在下述场合中常出现虚约束:
(1) 运动轨迹重叠时, 如图2-16所示。
(2) 两构件同步在几处接触而构成多种移动副,且各移动副 旳导路相互平行时,其中只有一种起约束作用,其他都是虚约 束,如图2-15。
(3) 两构件同步在几处配合而构成几种回转副,且各回转副 轴线相互重叠时,这时只有一种回转副起约束作用,其他都是 虚约束。例如回转轴一般都有两个或两个以上同心轴承支持, 但计算时只取一种。
F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-0=1
此成果与实际情况一致。
图2-15 机构中旳虚约束(两构件同步在几处接触
而构成多种移动副,且各移动副旳导路相互平行)
图2-16(a)、(b)所示为机车车轮联动装置和机构运动简图。图 中旳构件长度为lAB=lCD=lEF, lBC=lAD, lCE=lDF。该机构旳自 由度为
假如一种平面机构有N个构件,其中必有一种构件是机架( 固定件),该构件受到三个约束而自由度自然为零。此时,机构 旳活动构件数为n=N-1。显然,这些活动构件在未连接构成 运动副之前总共应具有3n个自由度。而当这些构件用运动副联 接起来构成机构之后,其自由度数即随之降低。若机构中共有 pL个低副和pH个高副,则这些运动副引入旳约束总数为 2pL+pH。 所以,用活动构件总旳自由度数减去运动副引入旳约 束总数就是机构旳自由度数。机构旳自由度用F表达,即:
件作为机架,运动链相对机架旳自由度必须不小于零,且 原动件数目等于运动链旳自由度数。
图2-12 刚性桁架
对于图2-12所示旳构件组合, 其自由度为
F 2n 2 pL pH 3 2 2 3 0 0
计算成果F=0,阐明该构件组合中全部活动构件旳总自由度数 与运动副所引入旳约束总数相等,各构件间无任何相对运动旳 可能,它们与机架(固定件)构成了一种刚性桁架,因而也就不 称其为机构。但它在机构中,可作为一种构件处理。

第1章 平面机构运动简图及自由度

第1章 平面机构运动简图及自由度
表示机构各构件 之间相对运动的简化 图形,称为机构运动 简图。
3
2
4
1
5
10 C 11
8 ,9 3
7D B
18
4 A1
例: 试绘制下图所示颚式破碎机的机构运动简图。
2A 1 B
3
D
1
C
4
颚式破碎机及其机构简图
3.运动链
运动链:若干个构件通过运动副联接而成的相互间可作相对运动的系统。 闭式运动链简称闭链:运动链的各构件首尾封闭 开式运动链简称开链:未构成首尾封闭的系统
任意复杂的平面机构都可看作是在最简机构的基础上连 接一些基本杆组所构成的。
牛头刨床的组合过程 牛头刨运动
3.高副低代
高副低代——采用低副代替高副进行变通处理 的方法
代换原则 : * 代换前后保持机构的自由度不变 * 代换前后保持机构的运动关系不变
要点— 找出两高副元素的接触点处的公法线和 曲率中心
(b) F 3n 2PL PH 3 6 28 1 1
3. 机构具有确定运动的条件
机构的自由度也即是机构所具有的独立 运动的个数。
从动件是不能独立运动的,只有原动件 才能独立运动。通常每个原动件只具有一个 独立运动,因此,机构自由度必定与原动件 的数目相等。
如图所示的五杆机构中,原动件数等于1,机构自
如果一个平面机构中有n个活动构件(机架不 计在内);其中有PL个低副和PH个高副。这些活 动构件在未用运动副联接之前的自由度总数为3n。
当用PL个低副和PH个高副联接成机构之后,全 部运动副所引入的约束数为 2PL+1PH。
该机构的自由度数 F 为:
F = 3n-2PL-PH
F = 3n-2PL-PH

自由度及机构运动简图

自由度及机构运动简图
自由度及机构运动简图
经运动副相联后,构件自由度的变化:
y
y
2
y x
θ1 x R=2, F=1
12
x
S
R=2, F=1
1
2
R=1, F=2
运动副 自由度数 约束数
回转副
1 + 2 =3
移动副
1 + 2 =3
高副
2 + 1 =3
结论:构件自由度=3-约束数=自由构件的自由度数-约
束数
自由度及机构运动简图
6)两构件构成高副,两处接触,且法线重合。 如等宽凸轮
注意: 法线不重合时,变 成实际约束!
n2
A n1
n1 A’ n2
自由度及机构运动简图
W
n1
n2
A
A’
n1
n2
注意:各种出现虚约束的场合都是有条件的 ! 虚约束的作用: ①改善构件的受力情况,如多个行星轮。 ②增加机构的刚度,如轴与轴承、机床导轨。 ③使机构运动顺利,避免运动不确定,如车轮。
自由度及机构运动简图
⑧计算图示大筛机构的自由度(见教材图2-13)。
复合铰链: 位置C ,2个低副 C 局部自由度 1个
B 虚约束 E’
n= 7 PL = 9 PH = 1
E’ E F
G
A
o
D
F=3n - 2PL - PH =3×7 -2×9 -1 =2
自由度及机构运动简图
⑨计算图示包装机送纸机构的自由度。 分析:
B2 C
E
解:n= 4, PL= 6, PH=0
1
4
3
F=3n - 2PL - PH
A
D
F
=3×4 -2×6

机械设计基础第章运动简图

机械设计基础第章运动简图

平面高副
两构件通过点或线接触组成的运动副称
为高副。 图1-3a)中的车轮与钢轨、图b)中凸轮
与从动件、图c)中轮齿1与轮齿2分别在
接触点处组成高副。
第四页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
§1-2 机械系统的运动简图设计
实际构件的外形和结构往往很复杂,在 研究机械运动时,为简化问题,有必要撇开 那些与运动无关的构件外形和运动副的具体 构造,仅用简单线条和规定符号来表示构件 和运动副,并按比例定出各运动副的位置。 这种说明机构各构件间相对运动关系的简化 图形,称为机构运动简图。
= 3×2-2×2-1=1
第二十五页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
局部自由度
局部自由度 — 与输出构件运动无关的 自由度。
不难看出,在这个机构中,无论滚子是否 转动或转动快慢,滚子中心的运动规律 (即输出构件的运动规律)都不会受到影响。
可设想将滚子与推杆(输出构件)焊成 一体(转动副也随之消失)。
第九页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
例:试绘制内燃机的机构运动简图
解:1)分析运动,确定构件的
类型和数量
进气阀3
2)确定运动副的类型和数

3)选取比例尺,根据机
构运动尺寸,定出各运动副间的 相对位置
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
4)画出各运动副和机构 符号,并表示出各构件
齿轮 10
排气阀 4气缸体 1
第三十页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
例3:牛头刨床主体机构
F=3n-2Pl -Ph =3×6-2×8-1=1
第三十一页,编辑于星期五:十一点 三十七分。
小结
第三十二页,编辑于星期五:十一点 三十七分。

2平面机构运动简图与自由度

2平面机构运动简图与自由度
一个做平面运动的自由构件具 有三个自由度,因此,平面机 构的每个活动构件,在未用运 动副联接之前,都有三个自由 度,即沿着X轴和Y轴移动,以 及在XOY平面内转动 当构件组成运动副之后,它们 的相对运动就会受到约束,自 由度就会随之减少不同种类的 运动副引入的约束不同,所保 留的自由度也不同

用一对节圆表示相 互啮合的齿轮
齿 轮 传 动
(e)
图f表示 凸轮
其他常用零部件的表示方法
可以参看国标GB4460-84
《机械制图机构运动简图符号》
凸 轮 传 动
(f)

四、机构中的构件分类
机构的组成:
机构=机架+原动件+从动件
1个 1个或几个 若干
机架 - 作为参考系的构件,用来支撑活动构件的构件。
转动副
转动副
移动副

2-1 运动副及其分类
高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
齿轮副间运动副:
这些运动副两构件之间的相对运动是空间运动。
1
2
球面副
螺旋副

举例:绘制破碎机的机构运动简图。

2-2平面机构运动简图
例题1 绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的运动简图
绘制图示鳄式破碎机的运动简图。

2 B
A
1
3 D
C
4
绘制图示偏心泵的运动简图
1


3
4 2
8 7
1 5 6
9
10
内燃机中的 顶杆8与缸体 之间就组成 两个导路平 行的移动副, 那么其中一 个就是虚约 束。
内燃机
(2)两个构件之间组成多个轴线重合的回转副时, 只有一个回转副起作用,其余都是虚约束。

机械原理 第1章-平面机构

机械原理 第1章-平面机构
28
F 3 7 2 10 1
F 3 10 2 14 2
教本P25题1-27 a,b,c----求自度
F 3 7 2 10 1
29
F=3*6-2*8-1=1
注意有局部自由度, 大小凸轮是同一体 F=3*9-2*12-2=1
F=3*4-2*4-2=2
F 3 4 2 5 2
上图中,机构的自 由度为:F 33 2 4 源自1上图中,机构的自由 度为:
而主动件数2,F小 于 2 ,当主动件 1 和 3 都如图转动时,杆 件 2 可能损坏,其运 动也不能确定。
F 3 4 2 6 0
自由度为0,机构变 成了桁架,它的构件 之间不可能产生相对 运动。
从上图中可看出,高副低代构件都是包含一个构件两个低副,总的自由试 19 是-1,即限制了一个自由度,相当于一个高副。
高副低代例
图1-17 高副低代
图1-18高副低代 应注意,这些替代 中,只是在此瞬时 位置是正确的,如 果变化位置,则替 代也要发生变化。 另外替代后,活动 构件数和运动副数 与原构件也可能变 化了。
(b)去除局部自由度和虚 约束后的运动简图
F 3 8 2 1111 1
16
椭圆仪的虚约束分 析:不管什虚约束,首 先要把不起约束作 用的构件找出来,这 个构件就是虚约束, 然后去掉这个构件 来计算自度. 右图中,由于 AB=DB=BC,所以当 AB杆绕A点转动 时,C点始终会沿X线 移动,所以滑块3对C 图1-13 椭圆仪 点不起约束作用,滑 块3是虚约束去掉.这活动构件有:滑块4,杆2,杆1,即n=3;转动副 有A 、B、D,移动副有4(滑块),即PL=4,这样椭圆仪的 17 自由度:F=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1

平面机构运动副和运动简图

平面机构运动副和运动简图

构件的表示方法
可以组成两个运动副的构件
构件的表示方法
可以组成三个运动副的构件
运动副的表示方法:
(1)a、b、c是由两个构件组成转动副的表示方法。用圆圈表示转动 副.其圆心代表相对转动轴线。


(2)d、e、f是两构件组成移动副的表示方法,移动副的导路 必须与相对移动方向一致。图中画阴影线的构件表示机架。 (3)两构件组成高副时,在简图中应当画出两构件接触处的 曲线轮廓.
见版图/仿真动画
曲柄、连杆、齿扇、 齿条活塞、机架。 曲柄为原动件, 其余为从动件, 当曲柄匀速转动时, 活塞在汽缸中往复移 动。
2、自卸货车
见版图/仿真动画(连杆/演化/摇块)
3、抽水机构
见版图/仿真动画(连杆/演化/摇块)
习题2-3
4、偏心轮机构
见版图/仿真动画(连杆/演化/摇块)
机构运动简图/颚式破碎机
2 B
A
1
3 D
C
4 注意!
插入flash
内燃机机构运动简图
作业
Hale Waihona Puke 2-52、绘制图示偏心轮油泵的运动 简图
3
2 1 4
偏心泵
习题2-5d

2-5b手动冲床
连杆/演化/多杆机构
空间运动副-两构件的相对运动为空间运动。
球面副
球销副
螺旋副
见仿真动画
本节主要应解决的问题:
如何用简单线条和符号绘制的机构运动简图来表示实际机械 ?
2.2 平面机构运动简图
机构运动简图:
实际构件的外形和结构往往很复杂,为使问题 简化,用简单线条和符号来表示构件和运动副,按 比例定出各运动副的位置。这种说明机构各构件间 相对运动关系的简化图形.称为~。

机械设计-运动副和平面机构运动简图

机械设计-运动副和平面机构运动简图
图4-1.1 点、线、面接触
运动副按两个构件的运动关系分为平面运动副和空间运动副;按其接触形式分为点、 线接触的高副和面接触的低副;按其相对运动形式分为转动副(回转副或铰链)、移动副、 螺旋副和球面副。
图4-1.1 点、线、面接触
在平面机构中,两个构件之间通过面 接触而组成的运动副称为低副。根据两个构 件之间的相对运动形式,低副又可分为转动 副和移动副。
运动副和平面机构运 动简图
01 转动副
运动副和平面 机构运动简图
02 移动副 03 齿轮副
04 凸轮副
05 平面机构运动简图
从运动的角度看,机器、机构是由 构件组成的,机器中做独立运动的单元 称为构件,各构件之间具有确定的相对 运动,如图中的构件1、2、3、4。这种 具有确定相对运动的连接叫做运动副, 1-2、2-3、3-4分别构成一个运动副。
例、绘制图4-11所示颚式破碎机的机构运动简图
(1)分析机构的组成及运动情况。偏心轴1跟带轮5 连成一体为主动件,动颚板2和肘板3为从动件, 定颚板和D 固定处为机架,该机构由机架和三个活 动构件组成。
(2)确定运动副的类型及其数目。偏心轴1与机架组 成转动副A;偏心轴1与动颚板2组成转动副B;肘 板3与动颚板2组成转动副C;肘板3与机架组成转 动副D。可见该机构共有四个转动副。
外啮合 圆柱齿 轮传动
图4-1.8 移动副的表示方法
2. 构件的表示方法
构件用直线或小方块等来表示,画有斜线的表示机架,如图4-1.10所示。
图4-1.10 齿轮副和 凸轮副的 表示方法
3. 绘制平面机构运动简图的步骤
(1)分析机构的组成和运动情况。观察机构的运动情况,找出主动件、从动件和机架。从主 动件开始,沿着传动路线分析各构件间的相对运动关系,确定机构中构件的数目。 (2)确定运动副的类型及其数目。 (3)选择视图平面。 (4)选取适当的比例尺,绘制机构运动简图。 (5)从原动件开始,按传动顺序标出各构件的编号和运动副代号。在原动件上标出箭头表示 其运动方向。
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任何一个机构中, 必有一个构件被相对当作固定件。例如: 气缸体虽然随着汽车运动,但在研究发动机的运动时,仍把气缸 体当作固定件。在活动构件中必须有一个或几个原动件,其余的 都是从动件。

在原动件处用箭头表示
4
3
4
3 2
2
1 1
抽水机构
手摇唧筒
见仿真动画(平面机构/机构简图/缝纫机)
题2-4图 缝纫机下针机构
仿真动画(连杆/演化/多杆机构)

4-3
4-4
绘制图示偏心轮油泵的运动简 图
3
2 1 4 2 1
3
4
偏心泵
习题4-4
本节主要应解决的问题:
如何用简单线条和符号绘制机构运动简图来表示实际机械
机构运动简图:
实际构件的外形和结构往往很复杂,为使问题 简化,用简单线条和符号来表示构件和运动副,按 比例定出各运动副的位置。这种说明机构各构件间 相对运动关系的简化图形.称为~。
构件、运动副的表示方法
举例
4 3
2
1
题2-3图 手摇唧筒
机构运动简图应满足的条件:
1.简图中构件数目与实际相同 2.简图中运动副的性质、数目与实际相符 3.简图中运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际 机构成比例。
举例: 1、活塞泵的机构运动简图
见版图/仿真动画
曲柄、连杆、齿扇、 齿条活塞、机架。 曲柄为原动件, 其余为从动件, 当曲柄匀速转动时, 活塞在汽缸中往复移 动。
抽水机构
见(版图)/仿真动画(连杆/演化/摇块)
4
3 2
1
哪是原动件?哪是从动件?
机构中的构件可分为三类:
(1)固定件 —用来支撑活动构件的构件。又称机架。
如内燃机中的汽缸体、机床的床身等。
(2)原动件 —运动规律已知的活动构件。它的运动 是由外界输入的,故又称为输入构件。
如内燃机中的活塞。
(3)从动件 —机构中随着原动件的运动而运动的其 余活动构件。如内燃机中的连杆和曲轴
都是从动件。 见仿真动画
注:任何一个机构中,必有一个构件相对地看作固定构件。 即在任一机构中 有且只有一个固定件。
机构的组成:
机构=机架+原动件+从动件
1个
1个或几个 若干
以内燃机为例: (1) 固定件(机架):气缸体就是固定件, 用以支承活塞和曲轴等。 (2) 原动件:活塞就是原动件。 (3) 从动件:连杆和曲轴都是从动件。 从动件的运动规律取决于原动件运动规律 和机构的组成情况。
第2章 平面机构运动简图 及自由度
2.1 运动副
2.2 平面运动机构简图 2.3 平面机构的自由度
2.1 运动副
运动副—两构件之间直接接触并能作相对运动
的可动联接,称为运动副。三个条件,缺一不可 运动副元素——直接接触的部分(点、线、面)
例如:凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
2.1 运动副的分类
移动副(直线运动) 低副 (面) 回转副(转动)
根据两构件的 接触部分
高副 (点或线)
1.低副 (面) 移动副- 两构件间的相对运动为直线运动 回转副-两构件间的相对运动为转动
见仿真动画 举例-见版图动画
2.高副 (点或线)
凸轮高副
齿轮高副
见仿真动画
空间运动副-两构件的相对运动为空间运动。
球面副
球销副
螺旋副
见仿真动画
2.2 平面机构运动简图
2、自卸货车
见版图/仿真动画(连杆/演化/摇块)
4、偏心轮机构
见版图/仿真动画(连杆/演化/偏心轮)
4、偏心轮机构
见版图/仿真动画(平面机构/运动简图)
机构运动简图/颚式破碎机
见版图/仿真动画(平面机构/运动简图)
2 BA1源自3 DC4 注意!
插入flash
内燃机机构运动简图
作业

手动冲床
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