第二章自由度计算20122

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1、第二章第二章 机构组成及自由度计算机构组成及自由度计算第二章第二章 机构组成及自由度计算机构组成及自由度计算第一节第一节 运动副及机构运动简图运动副及机构运动简图第二节第二节 平面机构的组成平面机构的组成学习目的与要求学习目的与要求 主要内容：主要内容：本章主要介绍了运动副的概念与本章主要介绍了运动副的概念与机构的组成、自由度的计算及计算中应注意的问机构的组成、自由度的计算及计算中应注意的问题；平面机构具有确定运动的条件。题；平面机构具有确定运动的条件。 学习目的与要求：学习目的与要求：正确理解运动副及约束的正确理解运动副及约束的基本概念，掌握平面机构自由度的计算方法，会基本概念，掌握平面机构

2、自由度的计算方法，会识别复合铰链、局部自由度和常见的虚约束，能识别复合铰链、局部自由度和常见的虚约束，能判断机构是否具有确定的相对运动。判断机构是否具有确定的相对运动。 学习重点与难点：学习重点与难点：重点是平面机构自由度的重点是平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件，难点是自由度计算及机构具有确定运动的条件，难点是自由度计算中应注意的三个问题。计算中应注意的三个问题。引 言图图2-12-1颚式破碎机及其机构运动简图颚式破碎机及其机构运动简图1-1-机架机架 2-2-偏心轮偏心轮 3-3-动颚板动颚板 4-4-肋板肋板 5-5-惯性轮惯性轮a）c）b） 图图2-1a2-1a所示为颚式破碎

3、机的实物图，实物图看起来直所示为颚式破碎机的实物图，实物图看起来直观明了，但要分析破碎机的工作原理和进行运动分析等就观明了，但要分析破碎机的工作原理和进行运动分析等就没有办法进行，这时就需要一种能说明机构运动原理的简没有办法进行，这时就需要一种能说明机构运动原理的简单图形单图形-机构运动简图。机构运动简图。引 言 颚式破碎机的工作驱动是靠实物图右颚式破碎机的工作驱动是靠实物图右侧的带轮驱动偏心轮侧的带轮驱动偏心轮2 2转动，带得动颚板转动，带得动颚板3 3往复摆动，完成挤碎石料的工作。图往复摆动，完成挤碎石料的工作。图2-1b2-1b是机构的结构示意图，图是机构的结构示意图，图2-1c2-1c

4、是颚式破碎是颚式破碎机的机构运动简图。可以看出该机构是由机的机构运动简图。可以看出该机构是由许多构件以一定的连接方式组成。构件与许多构件以一定的连接方式组成。构件与构件的连接称为运动副，机构运动简图是构件的连接称为运动副，机构运动简图是用简单的线条代替零件来说明各构件间的用简单的线条代替零件来说明各构件间的运动关系。运动关系。1.构件构件 构件是组成机构的基本的运动单元，一个零件构件是组成机构的基本的运动单元，一个零件可以成为一个构件，但多数构件实际上是由若干零可以成为一个构件，但多数构件实际上是由若干零件固定联接而组成的刚性组合，如图件固定联接而组成的刚性组合，如图2-2中的齿轮中的齿轮构件

5、，就是由轴、键和齿轮联接组成。构件，就是由轴、键和齿轮联接组成。图图2-2 2-2 齿轮构件齿轮构件点击播放点击播放2-012-01图图2-3 2-3 构件的表示方法构件的表示方法2.运动副运动副图图4-7 4-7 平面低副平面低副a)a)转动副转动副 b)b)移动副移动副点击播放点击播放2-022-02 构件与构件之间既保证构件与构件之间既保证直接接触直接接触和制约，又保持和制约，又保持确定运动的确定运动的可动联接可动联接称为称为运动副运动副。点击播放点击播放2-032-03图图4-8 4-8 转动副的表示方法转动副的表示方法图图4-94-9移动副的表示方法移动副的表示方法凸轮副凸轮副齿轮副

6、齿轮副点击播放点击播放2-042-04点击播放点击播放2-052-05图图4-10 4-10 平面高副平面高副图图4-11 4-11 高副的表示方法高副的表示方法 机构运动简图用以说明机构中各构件之间的机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。相对运动关系的简单图形。作用：作用：1.1.表示机构的结构和运动情况。表示机构的结构和运动情况。 2.2.作为运动分析和动力分析的依据。作为运动分析和动力分析的依据。 机构示意图不按比例绘制的简图机构示意图不按比例绘制的简图绘制机构运动简图绘制机构运动简图顺口溜：先两头，后中间，顺口溜：先两头，后中间， 从头至尾走一遍，从头至尾走一遍

7、， 数数构件是多少，数数构件是多少， 再看它们怎相联。再看它们怎相联。步骤：步骤：1.1.分析机构的组成，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；分析机构的组成，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；4. .检验机构是否满足运动确定的条件。检验机构是否满足运动确定的条件。2.2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制示意图。示意图。3.3.按比例绘制运动简图。按比例绘制运动简图。 简图比例尺：简图比例尺： l l = =实际尺寸实际尺寸 m / m / 图上长度图上长度mmmm 思路：先确定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末思路：先确

8、定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。并用符号表示出来。举例：举例：绘制破碎机机构的运动简图。绘制破碎机机构的运动简图。颚式破碎机颚式破碎机点击播放点击播放2-062-06第二节第二节 平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算作平面运动的刚体在直角坐作平面运动的刚体在直角坐标系的位置需要三个独立的标系的位置需要三个独立的参数参数（x x，y, y, ）才能才能唯一确定。唯一确定。作平面运动的自由构件具有三个自由度。作平面运动的自由构件具有三个自由度。一、平面构件的自由度一

9、、平面构件的自由度运动副运动副 自由度数自由度数 约束数约束数转动副转动副 1 1（） + 2+ 2（x x，y y） =3=3yx12Syx12xy12R=2, F=1R=2, F=1R=2, F=1R=2, F=1R=1, F=2R=1, F=2结论：结论：构件自由度构件自由度3 3约束数约束数移动副移动副 1 1（x x） + 2+ 2（y y，） =3=3高高 副副 2 2（x,x,）+ 1+ 1（y y） =3=3运动副对构件的约束运动副对构件的约束活动构件数活动构件数 构件总自由度构件总自由度 低副约束数低副约束数 高副约束数高副约束数 n 3n 3n 2 n 2 P PL L 1

10、 1 P Ph h ( (低副数低副数) () (高副数高副数) 计算公式：计算公式： F=3nF=3n2P2PL L -P -Ph h 要求：记住上述公式，并能熟练应用。要求：记住上述公式，并能熟练应用。举例：举例：1.平面机构的自由度计算平面机构的自由度计算平面机构自由度的计算公式：平面机构自由度的计算公式：计算计算曲柄滑块机构曲柄滑块机构的自由度。的自由度。123解：活动构件数解：活动构件数n=n= 3低副数低副数P PL L= =4F=3nF=3n2P2PL LP PH H =3=33 32 24 =14 =1 高副数高副数P PH H= = 04点击播放点击播放2-072-07计算计

11、算曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的自由度。的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n=n=低副数低副数P PL L= =F=3nF=3n2P2PL LP PH H =3=33 32 24 =14 =1 高副数高副数P PH H= =340点击播放点击播放2-082-08计算五杆铰链机构的自由度。计算五杆铰链机构的自由度。1解：活动构件数解：活动构件数n=n= 4低副数低副数P PL L= = 5F=3nF=3n2P2PL LP PH H =3=34 42 25 =25 =2 高副数高副数P PH H= = 05234说明该机构要想具有确定的运动需要两个原动件说明该机构要想具有确定的运动需要两个原动件计