機械設計教程-一、平面機構運動簡圖及自由度

tags: 機械設計    時間:2014-03-07 11:31:16
機械設計教程-一、平面機構運動簡圖及自由度簡介
第一章平面機構運動簡圖及自由度      §1-1 平面機構的組成    1.構件 &nb……
機械設計教程-一、平面機構運動簡圖及自由度正文

第一章平面機構運動簡圖及自由度   

 

§1-1 平面機構的組成   

1.構件

  §1-1 平面機構的組成   

1.構件

  1.構件

從運動角度來看,任何機器(或機構)都是由許多獨立運動單元體組合而成的,這些獨立運動單元體稱為構件。

從加工製造角度來看,任何機器(或機構)都是由許多獨立製造單元體組合而成零件,這些獨立製造單元體稱為零件。

構件可以是一個零件;也可以是由一個以上的零件組成。圖示內燃機中的連桿就是由單獨加工的連桿體、連桿頭、軸瓦、螺桿、螺母、軸套等零件組成的。這些零件分別加工製造,但是當它們裝配成連桿后則作為一個整體運動,相互之間不產生相對運動。 

2.運動副

1)運動副定義

機構中各個構件之間必須有確定的相對運動,因此,構件的連接既要使兩個構件直接接觸,又能產生一定的相對運動,這種直接接觸的活動連接稱為運動副。

2) 運動副的分類

1)按兩個構件運動關係分為平面運動副和空間運動副

2)按其接觸形式分:高副點線接觸的運動副

低副面接觸的運動副。

3)按其相對運動形式分轉動副(迴轉副或鉸鏈)移動副、螺旋副、球面副。   

3.機構

  3.機構

具有固定構件的運動鏈稱為機構。

機 架機構中的固定構件;一般機架相對地面固定不動,

原動件: 按給定已知運動規律獨立運動的構件;

從動件: 機構中其餘活動構件。其運動規律決定於原動件的運動規律和機構的結構和構件的尺寸。

機構常分為平面機構和空間機構兩類,其中平面機構應用最為廣泛。   

 

§1-2 平面機構運動簡圖  

  §1-2 平面機構運動簡圖  

  

一、用規定的符號和線條按一定的比例表示構件和運動副的相對位置,並能完全反映機構特徵的簡圖。

二、繪製:

1、運動副的符號

轉動副:

2、構件符號:

3、機構運動簡圖的繪製,(模型,鄂式破碎機)

1)分析機構,觀察相對運動;

2)找出所有的構件與運動副;

3)選擇合理的位置,即能充分反映機構的特性;

4)確定比例尺,

5)用規定的符號和線條繪製成間圖。(從原動件開始畫) 

【例2-1

如圖2-6所示為以顎式碎礦機。當曲軸2繞其軸心O連續轉動時,動顎板3作往複擺動,從而將處於動顎板3和固定顎板6之間的礦石7軋碎。試繪製此碎礦機的機構運動簡圖。  

解:(1)運動分析

1)運動分析 右圖所示

此碎礦機由原動件曲軸2(構件1為固裝於曲軸2上的飛輪)、動顎板3、擺桿4、機架54個構件組成,固定顎板6是固定安裝在機架上的。

曲軸2於機架5O點構成轉動副(即飛輪的迴轉中心);曲軸2與動顎板3也構成轉動副,其軸心在A點(即動顎板繞曲軸的迴轉幾何中心);擺桿4分別與動顎板3和機架5BC兩點構成轉動副。

其運動傳遞為:電機  皮帶  曲軸  動顎板  擺桿。

所以,其機構原動件為曲軸,從動件為擺桿、構件3、機架5共同構成曲柄搖桿機構。

 

2)按圖量取尺寸,選取合適的比例尺,確定OABC四個轉動副的位置,即可繪製出機

構運動簡圖。最後標出原動件的轉動方向。 

由圖可以看出,OC在同一垂直線上。量取OA=3mmAB=25mmBC=14mmOC=22mm。 

 

§1-3 平面機構的自由度    

  

機構的自由度:機構中各構件相對於機架所能有的獨立運動的數目。

一、計算機構自由度(設n個活動構件,PL個低副,PH個高副)

F=3n-2PL-PH

二、機構具有確定運動的條件

(原動件數>F,機構破壞)

鉸鏈四桿機構

F=3*3-2*4-0=1

原動件數=機構自由度

鉸鏈五桿機構

 

F=3*4-2*5-0=2

原動件數機構自由度

原動件數<機構自由度數,機構運動不確定(任意亂動) 

機構具有確定運動的條件是:機構的自由度數等於機構的原動件數,既機構有多少個自由度,就應該給機構多少個原動件。

:機構的自由度數等於機構的原動件數,既機構有多少個自由度,就應該給機構多少個原動件。 

三、計算機構自由度時應注意的問題

1.複合鉸鏈

三個或三個以上構件在同一處構成共軸線轉動副的鉸鏈,我們稱為複合鉸鏈(如圖所示)。

若有m個構件組成複合鉸鏈,則複合鉸鏈處的轉動副數應為(m-1)個。

2.局部自由度

機構中某些構件具有局部的、不影響其它構件運動的自由度,同時與輸出運動無關的自由度我們稱為局部自由度。對於含有局部自由度的機構在計算自由度時,不考慮局部自由度。

如圖凸輪機構:

如認為:

F=3x3-2x3-1=2

是錯誤的。

n=2Pl=2Ph1,由公式得:

F=3x2-2x2-1=1

3)虛約束:

在特殊的幾何條件下,有些約束所起的限制作用是重複的,這種不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。

 

 

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