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1、書名：機械原理與機械零件 ISBN： 978-7-111-34602-9 作者：張景學 出版社：機械工業(yè)出版社 本書配有電子課件,工程制圖 高職高專 ppt 課件,簡易沖床 設計方案分析,1）能否實現(xiàn)設計者的意圖？為什么？ 2）若否，請畫出一種改進方案。,案例導入,第二章 平面機構及自由度,工程制圖 高職高專 ppt 課件,鉸鏈B的中心既要隨杠桿2繞軸A轉(zhuǎn)動，又要隨沖頭3沿鉛垂線移動，存在運動干涉，無法運動 。,不能實現(xiàn)設計者的意圖！,如何改進？,第二章 平面機構及自由度,初步分析,該類問題可通過計算得到解決！,工程制圖 高職高專 ppt 課件,第一節(jié) 平面機構的組成,第二節(jié) 平面機構運動簡圖

2、,第三節(jié) 平面機構的自由度,相關知識,第二章 平面機構及自由度,工程制圖 高職高專 ppt 課件,第一節(jié) 平面機構的組成,平面機構,空間機構,工程制圖 高職高專 ppt 課件,運動副：兩構件直接接觸而構成的可動聯(lián)接。,二、運動副及分類,一、構件,第一節(jié) 平面機構的組成,運動副元素：兩構件上構成運動副的接觸表面。,4個構件 4個運動副 運動副元素均為圓柱面,獨立運動的單元體。,工程制圖 高職高專 ppt 課件,運動副 機構的 “關節(jié)”！,第一節(jié) 平面機構的組成,工程制圖 高職高專 ppt 課件,平面副 空間副,第一節(jié) 平面機構的組成,按相對運動分,按接觸形式分,低副：面接觸 高副：點、線接觸,運

3、動副分類,3個構件 3個運動副 2個低副 1個高副,工程制圖 高職高專 ppt 課件,1. 平面低副,轉(zhuǎn)動副 （回轉(zhuǎn)副，鉸鏈）,移動副,第一節(jié) 平面機構的組成,工程制圖 高職高專 ppt 課件,,,凸輪高副,齒輪高副,輪軌高副,第一節(jié) 平面機構的組成,2. 平面高副,工程制圖 高職高專 ppt 課件,球面副,螺旋副,第一節(jié) 平面機構的組成,3. 常見空間運動副,第一節(jié) 平面機構的組成,運動副分析,7個構件 10個運動副 7個低副 3個高副,開鏈,閉鏈,多個構件通過運動副連接而組成的可動系統(tǒng)。,第一節(jié) 平面機構的組成,三、運動鏈,具有確定相對運動的運動鏈。,,機構 = 機架 + 原動件 + 從動

4、件,第一節(jié) 平面機構的組成,四、機構,1. 概念：表示機構各構件間相對運動關系的簡單圖形,實際機構,運動簡圖,2. 作用：分析現(xiàn)有機構，設計新機構。,第二節(jié) 平面機構運動簡圖,,實際機構,運動簡圖,3. 簡化原則,,構件數(shù)不變 運動副類型不變 運動副數(shù)不變 運動尺寸不變 機架不變 原動件不變,運動特性不變,簡單、形象,第二節(jié) 平面機構運動簡圖,,4. 運動副符號,第二節(jié) 平面機構運動簡圖,轉(zhuǎn)動副,移動副,5. 構件符號,第二節(jié) 平面機構運動簡圖,,,,6. 機構符號,第二節(jié) 平面機構運動簡圖,,,,,,,,,,,,,7. 繪制步驟,2）測量 構件的運動尺寸,3）繪圖 選擇視圖平面、瞬時位置和比

5、例尺，采用構件和運動副的規(guī)定符號作圖。,內(nèi)燃機機構運動簡圖繪制,顎式破碎機機構運動簡圖繪制,第二節(jié) 平面機構運動簡圖,構件能夠發(fā)生的獨立運動數(shù)目,一、平面機構自由度計算,1. 構件的自由度,空間自由構件有六個自由度,平面自由構件有三個自由度,第三節(jié)平面機構的自由度,鏈接動畫,鏈接動畫,2. 運動副的約束,引入2個約束，保留1個自由度,低副,第三節(jié)平面機構的自由度,凸輪高副,齒輪高副,輪軌高副,引入1個約束，保留2個自由度,高副,第三節(jié)平面機構的自由度,3. 機構的自由度,F = 3n 2PL PH,n 活動構件數(shù)（原動件數(shù)從動件數(shù)）,PL低副數(shù),PH高副數(shù),所有構件能夠發(fā)生的獨立運動的總數(shù)目,

6、第三節(jié)平面機構的自由度,F 3n 2PL PH 33 24 1,F 3n 2PL PH 32 23 0,,,F 3n 2PL PH 33 25 1,第三節(jié)平面機構的自由度,例：計算機構的自由度,F = 0 不能動為穩(wěn)定桁架,F 0 不能動為超穩(wěn)定桁架,F 3n 2PL PH 33 24 1,第三節(jié)平面機構的自由度,F 3n 2PL PH 34 25 2,例：計算機構的自由度,F = 1 能發(fā)生1個獨立運動,F = 2 能發(fā)生2個獨立運動,二、機構具有確定運動的條件,第三節(jié)平面機構的自由度,1）必要條件 機構的自由度必須大于零。,F= W 運動確定,F W 機構破壞

7、,W原動件的個數(shù),第三節(jié)平面機構的自由度,2）充分條件 機構的自由度必須等于原動件的個數(shù),鏈接動畫,F 3n 2PL PH 34 25 2,F= W 運動確定,F 3n 2PL PH 34 25 2,F W 運動不確定,鏈接動畫,第三節(jié)平面機構的自由度,結論,F 3n 2PL PH,F=0 不能動，為穩(wěn)定桁架 F0 不能動，為超穩(wěn)定桁架,F0 能動,F W 機構破壞 F W 運動不確定 F W 運動確定,,,機構具有確定運動的條件 機構的自由度大于零，且等于原動件的個數(shù),第三節(jié)平面機構的自由度,F=3n2PLPH = 36273 =1 F原動件數(shù) 運動確定,例：計算內(nèi)燃機機構的自由

8、度,第三節(jié)平面機構的自由度,F=3n2PLPH = 36281 =1 F原動件數(shù) 運動確定,第三節(jié)平面機構的自由度,例：計算牛頭刨床機構的自由度,播放動畫,F = 35260 = 3 ？,三、計算平面機構自由度的注意事項,1. 復合鉸鏈,兩個以上的構件（k個）在同一軸線上用轉(zhuǎn)動副相聯(lián)構成復合鉸鏈，其實際轉(zhuǎn)動副數(shù)為k1個。,F = 35270 = 1,第三節(jié)平面機構的自由度,不影響其他構件運動的獨立的運動,可減輕摩擦和磨損。 計算時應除去局部自由度。 將滾子與推桿假想焊接后再計算。,F= 33231 = 2 ?,2. 局部自由度,F= 32221 = 1,鏈 接 動 畫,鏈 接 動 畫,第三

9、節(jié)平面機構的自由度,對機構運動不起限制作用的重復約束。,1）兩構件間構成多個重復的運動副 軸線重合的轉(zhuǎn)動副 平行或重合的移動副 法線重合的高副,3. 虛約束,第三節(jié)平面機構的自由度,F = 32221 = 1,重復運動副只算一個 可提高剛度、強度等,2）機構中存在的某些重復部分所引入的約束,處理辦法：去掉重復部分,鏈接動畫,F=3n2PLPH =33232 = 1,第三節(jié)平面機構的自由度,F=3n2PLPH =34244 = 0 ?,可使傳動可靠、平穩(wěn)，傳遞更大功率。,3）兩構件上兩點間的距離保持恒定不變，若用兩轉(zhuǎn)動副桿聯(lián)接，會引入虛約束。,F=3n2PLPH =33240 =1,鏈接動

10、畫,F=3n2PLPH =34260 =0?,鏈接動畫,第三節(jié)平面機構的自由度,曲柄聯(lián)動，轉(zhuǎn)向相同，傳動可靠。,F =原動件數(shù) 機構有確定運動,F = 3721 = 2,例：計算大篩機構的自由度，判斷其運動確定性,,,復合鉸鏈,虛約束,局部自由度,鏈接動畫,鏈接動畫,第三節(jié)平面機構的自由度,不能。因為自由度為零，不能動。,,1）繪制該機構的運動簡圖，并計算其自由度。,2）該簡圖能否實現(xiàn)設計 者的意圖？為什么？,案例分析,第三節(jié)平面機構的自由度,,運動確定,運動確定,運動確定,3）請畫出改進方案，并計算其自由度。,第三節(jié)平面機構的自由度,4）機械設計中，計算機構自由度有何意義？,可以判斷機構的運動確定情況，初步排除錯誤！,第三節(jié)平面機構的自由度,