运动副及其分类

§2－1运动副及其分类§2－2平面机构的运动简图§2－3平面机构的自由度§2－4平面机构的组成原理及结构分类重点第二章机构的结构分析重点问题：1、机构的组成原理及其具有确定运动的条件2、因何及如何绘制机构运动简图？机构如何由构件组成？如何使各构件之间有相对运动并使之确定？对分析现有机构或设计新机构至关重要。第2章机构的结构分析所有构件均在同一平面或在几个相互平行的平面内运动概述第2章机构平面机构空间机构√机构的结构分析一、机构的组成1、构件的自由度及约束条件构件的运动指构件每一瞬时位置的变化。一自由构件作平面运动，其位置由三个参变量确定:构件自由度：相对于参考系构件所具有的独立运动的数目。一个作平面运动的自由构件有3个自由度。§2－1运动副及其分类机构的组成（x,y,)约束：对构件的独立运动所加的限制。构件受一约束，失去一个自由度。机构由构件组成，构件与构件联接，独立运动受限，自由度减少，构件间只能产生某些相对运动，而不再完全自由。由于约束是由机构中各构件的相互接触引起的，接触方式不同约束不同。2、运动副定义:两个构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。如轴承与轴颈、滑块与导轨、齿轮与齿轮等。运动副构件机构要素构件系统§2－1运动副及其分类机构的组成运动副元素:构件直接接触构成的运动副表面。为点、线、面形式。§2－1运动副及其分类机构的组成运动副的分类按运动副元素接触情况的不同高副低副低副：运动副元素为面接触。§2－1运动副及其分类机构的组成固定铰链转动副(1)转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。§2－1运动副及其分类机构的组成活动铰链转动副§2－1运动副及其分类机构的组成(2)移动副：只允许两构件作相对移动。低副提供约束及自由度情况：引入2个约束，保留1个自由度。点接触§2－1运动副及其分类机构的组成◆高副：运动副元素为以点或线接触凸轮副﹏线接触高副提供约束及自由度情况：限制了沿公法线n-n方向的相对移动，保留了沿接触处切线t-t方向的相对移动和在平面内的相对转动。引入1个约束，保留2个自由度。齿轮副§2－1运动副及其分类机构的组成§2－1运动副及其分类机构的组成空间运动副若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。螺旋副球面副运动链定义：两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统分类：按首末构件是否相连开链闭链传统机械一般为闭链；机器人和机械手一般为开链。§2－1运动副及其分类机构的组成将运动链的某一构件固定，使之有确定运动。运动链机构。机构机架原动件从动件固定构件按给定运动规律独立运动的构件。其余活动构件，其活动取决于原动件的运动规律及机构的组成情况。§2－1运动副及其分类机构的组成机构运动有关（取）：原动件的运动规律运动副类型无关（舍）：构件外型断面尺寸零件数及运动副的具体构造。问题简单化：机构的简明图形为了分析现有机构、构思新的机械运动方案、机构的运动和动力分析§2－2平面机构运动简图运用国际规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构各构件间相对运动关系的简图。注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。机构示意图：是用特定的构件和运动副符号表示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特征。（不需按比例）定义：一、运动副的表示方法1、转动副（铰链）§2－2平面机构运动简图运动副的表示方法2、移动副§2－2平面机构运动简图运动副的表示方法两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。3、高副§2－2平面机构运动简图运动副的表示方法运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。惯用画法（GB4460-84机构简图符号）二、构件的表示方法1、参与组成两个运动副的构件2、参与组成三个运动副的构件注：关于工程常用机构运动简图符号国家已有规定。§2－2平面机构运动简图构件的表示方法§2－2平面机构运动简图实例构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。实例：三、绘制机构运动简图的方法步骤：1、分析机械的工作原理、组成及运动传递情况；确定其组成的各构件。2、确定运动副的类型和数目。3、恰当选择运动简图的视图平面（投影面）。（一般选大多数构件的运动平面）。4、选取比例尺（l），定出各运动副的相对位置，开始绘制。l＝构件的实际长度（m）／图长（mm）如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm注意问题：构件要编号；运动副要有代号；原动件要用箭头表示方向。§2－2平面机构运动简图绘制机构运动简图的方法§2－2平面机构运动简图绘制机构运动简图的方法电动机带传动偏心轴转动动颚板摆动，与定颚板一起压碎物料工作原理：点击观看动画1、工作原理1—机架2—曲轴（原动件）3—动颚4—肘板2、运动副机架1肘板4动颚3曲轴21与2在A回转副2和3在B回转副3与4在C回转副4与1在D回转副ABC3、选择投影面4、比例尺1：1§2－2平面机构运动简图绘制机构运动简图的方法DABCD12341、机构自由度§2－3平面机构的自由度机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。如何使组合起来的构件产生运动并具有运动确定性？1、机构的自由度2、机构具有确定性运动的条件定义：计算公式1）机构的构件总数K2）活动构件数n=K－13）组成运动副前，机构总自由度3n组成运动副后，机构的自由度：F＝3n-2PL-Ph约束）高副数（约束）低副数（1P2phL计算颚式破碎机的自由度：F＝33－24＝1§2－3平面机构的自由度平面机构自由度与组成机构的构件数目、运动副的数目及运动副的性质有关。ABCD1234计算实例一计算实例二n=5,PL=7,PH=0F=3n–2PL–PH`=3×5–2×7–0=1解：§2－3平面机构的自由度点击观看动画2、机构具有确定性运动的条件机构自由度原动件结论F＝33-24=11F=原动件数目机构有确定运动F＝33-24=12F＜原动件数目机构运动不确定机构原动件的独立运动是由外界给定的。如给出的原动件数不等于机构的自由度，则会对机构的运动产生影响。§2－3平面机构的自由度F＝34-25=21F＞原动件数目机构运动不确定F＝32-23=00F＝0机构为桁架结构，不能运动§2－3平面机构的自由度由上例及其它机构分析：机构具有确定性运动的条件：§2－3平面机构的自由度F＞0且等于原动件的数目3、计算平面机构自由度时的注意事项三个问题：1、复合铰链定义：两个以上的构件在同一处以转动副相连接。§2－3平面机构的自由度处理：三个构件在同一轴线处，两个转动副。推理：m个构件时，有m–1个转动副。惯性筛机构C处为复合铰链◆计算中注意观察是否有复合铰链，以免漏算转动副数目，出现计算错误。n=5,PL=7,PH=0=3×5-2×7–0=1F=3n-2PL–PH§2－3平面机构的自由度F＝3n-(2PL+PH)试计算直线机构的自由度。=37-210=1§2－3平面机构的自由度2、局部自由度定义：不影响其它构件相对运动的自由度，只与局部运动有关。F＝33－23－1＝2（）F＝32－22－1＝1（）在计算机构自由度时，可预先排除。§2－3平面机构的自由度3、虚约束定义：对机构运动实际上不起约束作用的约束，是构件几何尺寸满足某些特殊要求的产物。三种情况的虚约束F＝33－24＝1（）F＝34－26＝0（）（1）机构运动时，如果两构件上两点间的距离始终保持不变，将此两点用构件和运动副联接，则会带进虚约束。§2－3平面机构的自由度§2－3平面机构的自由度2）两构件组成多个移动副或回转副，其导路平行或回转轴线重合。F＝32－22－1＝1（）3）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分。F＝33－23－2＝1（）虚约束对机构运动虽然不起作用，但可以增加构件的刚性，改进受力，减少磨损，因而在机构中经常出现。§2－3平面机构的自由度综合例题大筛机构的自由度F＝3n-2Pl-PH=37-29-1=2=原动件数机构有确定的运动。§2－3平面机构的自由度总结构件机架原动件从动件运动副高副低副转动副移动副平面机构自由度计算平面机构运动简图1、F＝3n-2Pl-Ph2、注意事项复合铰链局部自由度虚约束具有确定运动的条件F＞0＝原动件数§2－3平面机构的自由度§2－4平面机构的组成原理及结构分类对机构去机架及原动件F=0的从动件系统拆成更简单的构件组（F=0）拆成不能再拆的F=0的构件组基本杆组（阿苏尔杆组）任何机构都是由若干基本杆组依次联接于机架和原动件上构成的。1）机构组成A:设计新机构,绘制运动简图时选机架——将原动件联接在机架上——将基本杆组依次联接于机架和原动件上。B：分析已有机构时分解为机架、原动件及若干基本杆组。2）机构分类据基本杆组的构件中含运动副的数目分：设基本杆组中F=3n-2Pl=0(Ph采用高副低代）n=2/3PlPl=3，6，9……n=2，4，6§2－4平面机构的组成原理及结构分类最简单组合：Pl=3,n=2两杆三副Ⅱ级组工程中大部分机构由Ⅱ级杆组组成。§2－4平面机构的组成原理及结构分类Pl=6,n=4如含有运动副最多的构件为三副杆，则称为Ⅲ级组。机构的分类：平面机构的级别按机构中含有级别最高的基本杆组来命名。A：机构中杆组均为Ⅱ级组——Ⅱ级机构；B：机构中既含Ⅱ级组又含Ⅲ级组——Ⅲ级机构。§2－4平面机构的组成原理及结构分类§2－4平面机构的组成原理及结构分类2、介绍杆组法进行运动分析由机构的组成原理，任何机构都可看作由若干基本杆组依次联接于机架和原动件上而成。最常见的基本杆组为Ⅱ级组，有三种形式：§2－4平面机构的组成原理及结构分类