机械设计第5章 常用机构概述.ppt

平面机构的每个活动构件在未构成运动副之前都是三个自由度。 当 两个构件直接接触组成运动副之后, 它们的相对运动就受到限制, 自 由度随之减少。 运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。 不类 型的运动副引入的约束数不同。 每引入一个约束, 构件就减少一个自 由度。 1. 低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 根据低副构件间相对运动的 形式不同, 又分为转动副和移动副。 (1) 转动副:两构件间具有相对转动的运动副，也称铰链，如图5-6(a)所示。 (2)移动副：两构件间具有相对移动的运动副，如图5-6(b)所示。 2. 高副 两构件通过点、 线接触所构成的运动副称为高副。 如图5 - 7(a)中的 车轮1与钢轨2， 图5 - 7(b)中的凸轮1与顶杆2， 图5 - 7(c)中的齿轮 1与齿轮2皆为点或线接触, 两构件间的相对运动为接触处切线t-t方向 的相对移动和在平面内的相对转动。 构件1与构件2在直接接触处组成 高副。 机构简图的绘制步骤： 1.分析机械的动作原理，找出机架、原动件、执行件和传动件； 2.沿着运动传递路线，确定运动副的类型和数目； 3.适当地选择运动简图的视图平面； 4.选择适当比例尺(实际尺寸(m)/图示长度(mm))，定出各运动副的相互位置，用构件和运动副的简单线条绘制机构运动简图。并从原动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代号，在原动件上标出箭头表示其运动方向。 例5-1 试绘制图5-8（a）所示顎式破碎机的机构运动简图。 解 （1）分析机构的组成和运动，找出原动件、从动件和机架。 当偏心轴2在电动机通过V带驱动带轮5的带动下逆时针转动，带动动顎板3作平面运动，完成碾碎动顎板3与定顎板6之间的矿石的功能。其中运动规律已知的偏心轴2是原动件，定顎板6是相对地面静止不动的机架，其余的构件动顎板3、肘板4是从动件，可见顎式破碎机的主体机构共有四个构件。 （2）分析各构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目。 偏心轴2与定顎板6（机架），偏心轴2与动顎板3，动顎板3与肘板4，肘板4与定顎板6之间全部为转动副。 （3）量出机构运动副间的相对位置AB、BC 、 CD、 AD的距离。 （4）视图面为机构运动简图投影面，选择适当的比例尺 ，定出某一瞬时机构各运动副的相对位置，用构件和运动副的符号画出机构运动简图，并在主动件上标明其运动方向，如图5－8（b）所示。 平面机构的自由度就是机构中各构件相对于机架具有的独立运动的数目 。机构自由度取决于机构中活动构件的数目和类型。 设平面机构共有N个构件，取其中一个构件作机架，则活动构件数目为。 在未通过运动副联接前共有了个自由度，当用个低副和个高副连接组成 机构后，每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束，共引入个约 束，因此整个机构相对于机架的自由度数（机构的自由度）为： 例5－3 计算图5－10所示机构的自由度。 解（a）＝3×4－2×5＝2 （b）＝3×3－2×4＝1 （c）＝3×4－2×6＝0 计算平面机构自由度时的注意事项 1. 复合铰链 两个以上构件在同一处以转动副相连接构成的运动副称为复合铰链。 如图所示是三个构件汇交成的复合铰链, 图中构件1分别与构件2、 构件3构成两个转动副。 依此类推， k个构件在一处以转动副相连, 应具有k-1个转动副。 因此在统计转动副数目时应注意识别复合铰链, 避免遗漏。 2. 局部自由度 机构中出现的与输出、 输入运动无关的自由度称为局部自由度。 如图所示的凸轮机构中, 为了减少高副接触处的磨损, 在从动件上安装一个滚子, 使其与凸轮轮廓线滚动接触。 显然, 滚子绕本身轴线的转动不影响其他构件的运动, 该转动的自由度即局部自由度。 计算时先把滚子看成与从动件连成一体, 消除转动副后再计算其自由度, 如图所示。此时机构中 n=2, PL＝2, PH ＝1 则F＝3n－2PL－PH＝3×2－2×2－1＝1 3. 虚约束 在实际机构中,有些运动副所起的约束作用是重复的,这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。 在计算机构自由度时， 虚约束应除去不计。 （1）两构件之间构成多个运动副时，如图5-13（a）构件3与机架在D、E两处构成运动副，只需考虑一处的约束，其余各处带进的约束为虚约束。 （2）构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同；如图5-13（b）构件CD上C点轨迹为竖直方向直线，引入移动副和转动副后C点轨迹不变，故C处为虚约束。 （3）联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时，如图5-13（c） BC构件上点E的轨迹是以F为圆心，EF（=AB=CD）为半径的圆。如果将E、F两点用构件和运