平面机构的自由度

四川电子机械职业技术学院四川电子机械职业技术学院010203040204平面机构的自由度课程：机械设计基础（必修课）主讲毛鹏枭1234教学引入教学讲解教学练习教学反思平面机构的自由度引入：究三角形与四边形平面机构的自由度究练习：自由度的计算问题探讨1Part引入：三角形与四边形教材分析课程特点学情分析课程定位Thetriangleandquadrilateral教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“图中墙壁的框架为什么要做成三角形？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“我们绵阳的古建筑越王楼、桃花岛的帆船楼为什么也要引入三角形的结构呢？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“绵阳一号桥桥梁的主体为什么要采取斜跨做成三角形的桥墩呢？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“图中自动伸缩门为什么要做成四边形？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入“图中鹤式起重机的臂为什么又要做成四边形？”教学引入教学讲解教学练习教学效果教材引入1、三角形具有稳定性。2、四边形具有不稳定性。教学引入教学策略教学练习教学效果引入：三角形与四边形“用三根木条钉成三角形的木架，然后扭动它，它的形状会发生变化吗？”“不会变形”教学引入教学策略教学练习教学效果引入：三角形与四边形“然而，用四根木条钉成四角形的木架，然后扭动它，它的形状会发生变化吗？”“变形”教学引入教学讲解教学练习教学效果引入：三角形与四边形三角形的稳定性以及四边形的不稳定性是由什么决定的呢？2Part平面机构的自由度教学目标信息化教学资源重点和难点教学方法Thefreedomofaplanarmechanism教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度一个构件有几个自由度？构件独立运动的数目称为自由度。什么是自由度？教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度一个空间活动构件有6个独立运动的数目，即6个自由度。教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度把构件限制在XOY平面一个平面活动构件有3个独立运动数目，即3个自由度。教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度齿轮轴运动副：两构件直接接触并能保持一定形式相对运动的联接。键教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度平面运动副：A低副：转动副移动副教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度A低副：低副：a.面接触；（约束了二个自由度）b.有一个自由度，转动或移动。转动副自由度数目约束数目1yx122约束特点:x,y方向移动一个独立相对运动。引入2个约束，保留1个自由度移动副yx12约束特点：Y方向移动,z方向转动教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度平面运动副：B高副：高副：a.点或线接触；b.有两个自由度，转动+移动。（约束了一个自由度）齿轮副凸轮副教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度B高副：高副：a.点或线接触；（约束了一个自由度）b.有两个自由度，转动+移动。高副ntnt1212两个独立相对运动。引入1个约束，保留2个自由度约束特点：n方向移动自由度数目约束数目21教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度形成平面运动副后自由度如何变化呢？法线方向移动受约束转动副：x、y轴方向移动受约束移动副：转动及某一方向的移动受约束高副：——丧失2个自由度；——丧失2个自由度；——丧失1个自由度。结论：平面机构中，构件间形成一个低副，失去2个自由度，形成一个高副，失去1个自由度。教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构的自由度平面机构自由度计算公式：若一平面机构有n个活动构件，低副数目为PL，高副数目为PH，则该机构自由度F的计算公式为：F＝3n－2PL－PH机构自由度F取决于活动构件的数目以及运动副的性质和数目。机构的自由度数也即是机构所具有的独立运动的数目。（从动件不能独立运动）3Part教学练习课前学习教学流程教学实施过程教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构自由度的计算1、三角固定架（刚性桁架）12固定构件--=23PPnFhlF=3×2－2×3=02、铰链四杆机构--=23PPnFhl（F﹥０）原动件数=机构自由度运动确定一个原动件构件间没有相对运动机构→刚性桁架教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构自由度的计算2、铰链四杆机构--=23PPnFhl（F﹥０）原动件数＞机构自由度两个原动件3、铰链五杆机构--=23PPnFhl（F﹥０）原动件数＜机构自由度运动不确定运动不确定教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构自由度的计算--=23PPnFhl（F＜０）不能运动（超静定桁架）4、超静定机构教学引入教学讲解教学练习教学效果平面机构自由度的计算自由度计算公式：机构具有确定运动的条件：自由度F0，且等于原动件个数。F≤0：构件间无相对运动，不成为机构。F0：原动件数=F，运动确定原动件数F，运动不确定原动件数F，机构不动或破坏--=23PPnFhl构件间具有确定的相对运动关系的构件组合体，称为机构。4Part教学效果教学效果教学反思教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：例1：请及计算下列构件组合体的自由度，并判断它是不是机构。练习教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：答案教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：例2：计算图示颚式破碎机主体结构的自由度。解：n＝3，PL＝4，PH＝0，则有F＝3n－2PL－PH＝3x3－2x4－0＝1教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：例3：计算图示活塞泵的自由度解：n＝4，PL＝5，PH＝1，则有F＝3n－2PL－PH＝3x4－2x5－1＝1教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：1、首先根据实物图绘制机构运动简图；2、分析机构运动结构；3、进行机构自由度的计算；4、判断机构的运动形式解题思路：教学引入教学讲解教学练习教学效果习题练习：问题思考：计算图示两种凸轮机构的自由度。解：n=3，PL=3，F=3n－2PL－PH=3×3－2×3－1=2PH=1对于右边的机构，有：F=3×2－2×2－1=1事实上，但两个机构的运动方向相同，且F=1123123第1种凸轮自由度计算公式是正确的吗？哪里出错了呢请关注下一节内容“局部自由度及虚约束”感谢聆听四川电子机械职业技术学院主讲毛鹏枭Thanks!