第二节机械系统跟机械运动简图.ppt

第一章  机械系统及运动简图 第一节 机构的组成 2．运动副及其分类 3．运动链与机构 第二节 机构运动简图 第三节机构具有确定运动 的条件及自由度 1．机构具有确定运动的条件 2．平面机构自由度的计算公式 3．计算机构自由度时应注意的问题 机构运动简图必须与原机构具有完全相同的运动特性，忽略对运动没有影响的尺寸。只有这样我们才可以根据运动简图对机构进行运动分析和受力分析。为了达到这一要求，绘制运动简图要遵循以下步骤： ⑴．根据机构的实际结构和运动情况，找出机构的原动件（即作独立运动的构件）及工作执行构件（即输出运动的构件）； ⑵．确定机构的传动部分，即确定构件数、运动副、类型和位置； ⑶．确定机架，并选定多数机构的运动平面作为绘制简图的投影面； ⑷．选择合适的比例尺，用构件和运动副的符号正确绘制出运动简图。 如果只是为了反映机械的机构组成情况及其运动的传递方式，也可以不要求严格地按照比例绘图，这样绘制的简图称为机构运动示意图，这类图不能用来对机构进行运动分析。 【例2-1】如图1-6所示为以颚式碎矿机。当曲轴2绕其轴心O连续转动时，动颚板3作往复摆动，从而将处于动颚板3和固定颚板6之间的矿石7轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。 【解】 （1）运动分析 此碎矿机由原动件曲轴2（构件1为固装于曲轴2上的飞轮）、动颚板3、摆杆4、机架5等4个构件组成，固定颚板6是固定安装在机架上的。 图 2－6 曲轴2于机架5在O点构成转动副（即飞轮的回转中心）； 图 2－6 曲轴2与动颚板3也构成转动副，其轴心在A点（即动颚板绕曲轴的回转几何中心）；摆杆4分别与动颚板3和机架5在B、C两点构成转动副。 其运动传递为： 电机 皮带 曲轴 动颚板 摆杆 所以，其机构原动件为曲轴，从动件为摆杆、构件3、机架5共同构成曲柄摇杆机构。 图 2－6 （2）按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定O、A、B、C四个转动副的位置，即可绘制出机构运动简图。最后标出原动件的转动方向。 图 2－6 由图可以看出，O、C在同一垂直线上。量取OA=3mm，AB=25mm，BC=14mm，OC=22mm. 活塞泵 下面我们来看几种常见机构的运动分析情况。 图2-7 a b 由各构件任意组成的机构是否在任何条件下都能满足这一要求呢？现在我们先看两个杆系机构（图2-7） 图 2-7 a b 十分显然，在图a的五杆机构中，当给定一个原动件的独立运动参数时，构件2、3、4的运动并不确定，可能是实线位置，也可能是虚线位置。对该机构必须给定两个构件的运动，机构的运动才能够完全确定。 正相反，在图b的四杆机构中，只允许给定一个原动件，如果给定两个原动件的独立参数，机构将无法运动。那么机构在什么条件下才能具有确定运动呢？这是本节的第一个问题。 图 2-7 a b 为了说明机构具有确定运动的条件，我们要首先定义机构自由度的概念。前面我们已经讲过，构件自由度是指构件具有独立运动的数目。同样的，我们可以定义机构自由度为：机构具有独立运动的数目，也就是确定机构运动的独立广义坐标的数目。 在机构分析和设计中，要求机构有确定的运动，即当通过原动件（绝大多数原动件与机架相连）给定独立运动时，其从动件都应有确定运动，就是说机构有一个独立运动（如驱动电机的转动、液压驱动缸的移动等），机构就必须有一个原动件来传递此运动，而机构的这些独立运动数目正是该机构的自由度数。 也就是说机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机构多少个原动件。如图2-15a中的机构，显然必须给五杆机构两个原动件，机构才有确定的运动。相反，如果给四杆机构两个原动件，则机构将无法运动。 自由运动构件通过运动副组成机构时，由于运动副产生的约束，其自由度将随之减少。至于自由度减少的数目，则因运动副性质的不同而不同。作为平面机构，我们知道其运动副只能是低副（转动副和移动副）和高副组成。 在低副中，十分显然转动副和移动副分别限制了构件的两个自由度（即两个移动或一个移动和一个转动），也就是说使机构减少了两个自由度；在高副中，只限制了两个构件沿接触点公法线方向的移动，也就是说构件减少了一个自由度。 假设在一个平面机构中有n个活动构件（机架不计入其内），则组成机构的构件共有3n个自由度。组成机构之后，假如引入了Pl个低副和Ph个高副，显然由于运动副的引入共使机构减少了2Pl+Ph个自由度。因此，可以得到平面机构的自由度计算公式为： F=3n－2Pl－h……………(2-1