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平面机构的自由度计算.ppt

平面机构的自由度计算

Z视界
2019-03-17 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《平面机构的自由度计算ppt》,可适用于高等教育领域

自用盘编号JJ第二章平面机构的自由度计算sect运动副及其分类sect平面机构运动简图sect平面机构自由度计算自用盘编号JJsect-运动副及其分类平面机构:所有构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。机构:是具有确定相对运动的构件的组合。构件:机构中的(最小)运动单元一个或若干个零件刚性联接而成自用盘编号JJ构件-独立的运动单元内燃机连杆零件-独立的制造单元自用盘编号JJ机架-固定不动的构件(作为参考系的构件)如机床床身、车辆底盘、飞机机身。机构的组成:机构=机架+原动件+从动件原(主)动件-按给定运动规律运动的构件。从动件-其余可动构件。机构中的构件分类:自用盘编号JJ运动副a)两个构件、b)直接接触、c)有相对运动定义:运动副--两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。三个条件缺一不可例如:轴和轴承、活塞和气缸啮合中的一对齿廓、滑块与导槽均保持直接接触并能产生一定的相对运动因而它们都构成了运动副。自用盘编号JJ运动副元素:两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。例如:轴与轴承间构成运动副轴的外圆柱面与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成运动副凸轮与滚子接触部分为运动副元素。运动副元素运动副元素自用盘编号JJ按两构件接触特性常分为低副、高副两大类。、低副:两构件以面接触而形成的运动副。按运动特性可分为转动副和移动副()转动副:只允许两构件作相对转动又称作铰链。a)固定铰链(一)、平面运动副运动副分类自用盘编号JJb)活动铰链转动副自用盘编号JJ固定铰链和活动铰链模型自用盘编号JJ()移动副:只允许两构件作相对移动。自用盘编号JJ移动副模型结论:两构件用低副联接压力小。自用盘编号JJ高副:两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副自用盘编号JJ齿轮副自用盘编号JJ高副模型两构件用高副联接压力大。结论:自用盘编号JJ(二)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。螺旋副球面副自用盘编号JJsect平面机构的运动简图、机构运动简图:用简单的线条和规定符号表示构件和运动副并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸这种表明机构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。和运动有关的:运动副的类型、数目、相对位置、构件数目和运动无关的:构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造。一、机构运动简图的概念自用盘编号JJ二、平面机构运动简图的绘制(一)构件的表示方法构件构件均用直线或小方块等来表示画有斜线的表示机架。、机构示意图:只需表明机构运动传递情况和构造特征不必按严格比例所画的图形自用盘编号JJ转动副构件组成转动副时如下图表示。图垂直于回转轴线用图a表示图不垂直于回转轴线时用图b表示。表示转动副的圆圈圆心须与回转轴线重合。一个构件具有多个转动副时则应在两条交叉处涂黑或在其内画上斜线。自用盘编号JJ移动副两构件组成移动副其导路必须与相对移动方向一致。自用盘编号JJ平面高副两构件组成平面高副时其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。自用盘编号JJ机架*书上有详细介绍在这里不详细展开注意:机架的表示方法AB如此表示在一个机构里虽然有一定距离但是一个构件杆状构件用一个直线段表示块状构件用一个矩形表示自用盘编号JJ两个活动构件联接*焊接符号自用盘编号JJ两副构件(一个构件和两个外副)自用盘编号JJ两副构件(一个构件和两个外副)自用盘编号JJ偏心轮*分析偏心轮偏心轮:几何中心和回转中心不重合和外面的构件通过一个圆柱面套在一起这两者之间是什么相对运动呢?《转动是一个转动副转动中心在那里?圆心因为转动过程中AB距离不变可以用一个构件代替所以有右图使用场合:曲柄很短时自用盘编号JJ三副构件(一个构件和三个外副)*阴影线表示是一个构件自用盘编号JJ三副构件(一个构件和三个外副)*注意一个杆件中间有一个运动副的情况的画法自用盘编号JJ*除了杆状和块状构件常用的还有凸轮、齿轮和发动机的画法自用盘编号JJ自用盘编号JJ原动机自用盘编号JJ自用盘编号JJ自用盘编号JJ(二)绘机构运动简图的步骤)分析机构观察相对运动数清所有构件的数目)确定所有运动副的类型和数目)选择合理的位置(即能充分反映机构的特性))确定比例尺:)用规定的符号和线条绘制成简图。(从原动件开始画)自用盘编号JJ注意:要明确三类构件固定件(机架):机架中只有一个为机架。原动件:机构中有驱动力或已知运动规律的构件。从动件:除原动件以外的所有活动构件。自用盘编号JJ例试绘制内燃机的机构运动简图自用盘编号JJ解:)分析运动确定构件的类型和数量)确定运动副的类型和数目)选择视图平面)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)画出各运动副和机构符号并表示出各构件自用盘编号JJ内燃机工作原理自用盘编号JJ内燃机工作原理自用盘编号JJ自用盘编号JJ自用盘编号JJ●ABCD例试绘制颚式破碎机的机构运动简图解:颚式破碎机的机构运动简图绘制步骤自用盘编号JJ运动副?例活塞泵的机构运动简图自用盘编号JJ自由度:构件所具有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。一个作平面运动的构件可以做沿轴x、轴y和绕垂直于xoy平面的轴的转动。这个自由构件有三个独立运动的可能性。所以一个作平面运动的自由构件有三个自由度。sect平面机构自由度计算一、平面机构自由度计算自用盘编号JJ约束但当这些构件之间以一定的方式联接起来成为构件系统时各个构件不再是自由构件。两相互接触的构件间只能作一定的相对运动自由度减少。这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。自由度和约束的关系运动副每引入一个约束构件就失去一个自由度。运动副既限制了两构件的某些相对运动又允许构件间有一定的相对运动。自用盘编号JJ如图所示约束了沿X、Y轴移动的自由度只保留一个转动的自由度。()回转副.低副自用盘编号JJ如图所示约束了沿Y轴方向的移动和在平面内转动两个自由度只保留沿X轴方向移动的自由度。()移动副图移动副约束自用盘编号JJ如图所示只约束了沿接触处公法线nn方向移动的自由度保留绕接触处的转动和沿接触处公切线tt方向移动的两个自由度。.高副自用盘编号JJ结论:①每个低副引入两个约束使机构失去两个自由度②每个高副引入一个约束使机构失去一个自由度。自用盘编号JJ自由度计算公式n:机构中活动构件数n=NPl:机构中低副数Ph:机构中高副数F:机构的自由度数则F=nPlPh计算实例n=,Pl=,Ph=F=nPlPh=timestimes=自用盘编号JJ计算曲柄滑块机构的自由度。解:活动构件数n=低副数PL=F=n-PL-PH=times-times=高副数PH=自用盘编号JJ)四杆机构:n=PL=PH=F=nPLPH=timestimes=)五杆机构:n=PL=PH=F=nPLPH=timestimes=)凸轮机构:n=PL=PH=F=nPLPH=常见机构的自由度计算自用盘编号JJ要使所设计的运动链成为机构组成运动链的各构件之间必须具有确定的相对运动。不能产生运动或作无规则运动的运动链均不能成为机构。如图(a)所示的平面三构件运动链其自由度。表明该运动链中各构件间已无相对运动只构成了一个刚性桁架因而不能成为机构。)刚性桁架自用盘编号JJ图(b)所示的平面四构件运动链其自由度表明该运动链由于约束过多已成为超静定桁架了也不能成为机构。)超静定桁架自用盘编号JJ计算实例n=,Pl=,Ph=F=nndashPlndashPh=timesndashtimesndash=解:自用盘编号JJ解:n=PL=PH=则F=n-PL-PH=x-x-=计算图示颚式破碎机主体结构的自由度自用盘编号JJ解:n=PL=PH=则F=n-PL-PH=x-x-=计算图示活塞泵的自由度自用盘编号JJF=nPLPH=**=自用盘编号JJ二、自由度计算时应注意的几种情况复合铰链两个以上构件在同一轴线处用转动副连接就形成了复合铰链。自用盘编号JJC处为复合铰链n=,Pl=,Ph==timestimesndash=F=nPlndashPh三个构件在同一轴线处两个转动副。推理:m个构件时有mndash个转动副。自用盘编号JJ计算图示锯床进给机构的自由度。解:此机构B、C、D、A四处均由三个构件组成复合铰链则:n=7PL=PH=。锯床进给机构n=,Pl=,Ph=F=timestimes=自用盘编号JJ典型例子:滚子的转动自由度并不影响整个机构的运动属局部自由度。计入局部自由度时n=,Pl=,Ph=F=timestimes=与实际不符局部自由度个别构件所具有的不影响整个机构运动的自由度称为局部自由度。自用盘编号JJ除去局部自由度把滚子和从动件看作一个构件。处理方法:注意:实际结构上为减小摩擦采用局部自由度ldquo除去rdquo指计算中不计入并非实际拆除。n=,Pl=,Ph=,F=timestimesndash=与实际相符自用盘编号JJn=,Pl=,Ph=与实际不符F=timestimesndash=在特殊的几何条件下有些约束所起的限制作用是重复的这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。虚约束自用盘编号JJ虚约束常见情况及处理)两构件上联接点的运动轨迹互相重合将产生虚约束。n=,Pl=,Ph=F=timestimesndash=与实际相符自用盘编号JJn=,Pl=,Ph=F=timestimesndash=n=,Pl=,Ph=F=timestimesndash=自用盘编号JJ)两构件形成多个具有相同作用的运动副。◆处理方法:计算中只计入一个移动副。()两构件组成多个移动副且导路相互平行或重合时只有一个移动副起约束作用其余为虚约束。F=nPLPH=xx=自用盘编号JJ如图所示机构D、Dprime之一为虚约束。  这时:自用盘编号JJF=nPLPH=xx=自用盘编号JJ()两构件组成多个转动副且轴线重合只有一个转动副起约束作用其余为约束。◆处理方法:计算中只计入一个转动副。自用盘编号JJ()两构件组成多处接触点公法线重合的高副只考虑一处高副。◆处理方法:计算中只计入一处高副。自用盘编号JJF=nPLPH=xx=自用盘编号JJ注意:法线不重合时变成实际约束!自用盘编号JJ◆处理方法:计算中应将对称部分除去不计。、机构中对运动不起独立作用的对称部分将产生虚约束。自用盘编号JJF=nPLPH=xx=自用盘编号JJ虚约束对机构的影响虚约束是在一些特定的几何条件下引入的如ldquo平行rdquo、ldquo重合rdquo、ldquo距离不变rdquo等。如果几何条件不满足虚约束会转化为有效约束。机构中引入虚约束是为了受力均衡增大刚度等同时也提高了对制造和装配精度的要求。注意:机构中虚约束是实际存在的计算中所谓ldquo除去不计rdquo是从运动观点分析做的假想处理并非实际拆除。自用盘编号JJ自用盘编号JJ计算图示大筛机构的自由度。位置C个低副复合铰链:局部自由度个虚约束Ersquon=PL=PH=F=n-PL-PH=times-times-=自用盘编号JJ计算图示包装机送纸机构的自由度。分析:活动构件数n:个低副复合铰链:局部自由度个虚约束:处去掉局部自由度和虚约束后:n=PL=F=n-PL-PH=times-times-=PH=自用盘编号JJ三、平面机构具有确定相对运动的条件四杆机构F=,个原动件运动可确定。自用盘编号JJ从动件位置不确定。五杆机构F=,个原动件运动不确定。自用盘编号JJ原动件数=F运动确定原动件数F运动不确定原动件数F机构破坏自用盘编号JJ结论:平面机构具有确定运动的条件:机构原动件个数应等于机构的自由度数目W=Fne。◆原动件数<自由度数机构无确定运动原动件数>自由度数机构在薄弱处损坏自用盘编号JJ例题:图示为一简易冲床的设计图。试分析设计方案是否合理。如不合理则绘出修改后的机构运动简图。自用盘编号JJ、机构中原动件的数目小于机构的自由度数时则此机构()。A具有确定的相对运动B只能作有限的相对运动C运动不能确定D不能运动、平面机构中若引入一个高副将带入()个约束而引入一个低副将带入()个约束。约束数与自由度数的关系是()。、两个做平面平行运动的构件之间为()接触的运动副称为低副而为()或()接触的运动副称为高副。、机构具有确定运动的条件是什么?、机构运动简图有什么作用?如何绘制机构运动简图?、何谓构件自由度和运动副的约束?、在计算机构的自由度时要注意哪些事项?复习思考题*自用盘编号JJ判断题(认为正确的在括号内画radic反之画times)机构是由两个以上构件组成的。()运动副的主要特征是两个构件以点、线、面的形式相接触。()机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度大于零。()转动副限制了构件的转动自由度。()固定构件(机架)是机构不可缺少的组成部分。()个构件在一处铰接则构成个转动副。()机构的运动不确定就是指机构不能具有相对运动。()虚约束对机构的运动不起作用。()**书上有详细介绍在这里不详细展开注意:机架的表示方法AB如此表示在一个机构里虽然有一定距离但是一个构件杆状构件用一个直线段表示块状构件用一个矩形表示*焊接符号*分析偏心轮偏心轮:几何中心和回转中心不重合和外面的构件通过一个圆柱面套在一起这两者之间是什么相对运动呢?《转动是一个转动副转动中心在那里?圆心因为转动过程中AB距离不变可以用一个构件代替所以有右图使用场合:曲柄很短时*阴影线表示是一个构件*注意一个杆件中间有一个运动副的情况的画法*除了杆状和块状构件常用的还有凸轮、齿轮和发动机的画法**

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