機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)自由度.ppt

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工業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械基礎(chǔ) 1機(jī)構(gòu)的組成 2機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 3平面機(jī)構(gòu)的自由度 第四章機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及平面機(jī)構(gòu)自由度 1機(jī)構(gòu)的組成 一 運(yùn)動副 運(yùn)動副 構(gòu)件間直接接觸的動聯(lián)接 零件 平面低副 面接觸 a 回轉(zhuǎn)副 鉸鏈 相對轉(zhuǎn)動 b 移動副 相對移動 平面高副 點(diǎn) 線接觸 空間運(yùn)動副 球面副 螺旋副 二 運(yùn)動鏈 運(yùn)動鏈 兩個(gè)以上構(gòu)件通過運(yùn)動副連接而構(gòu)成的可動系統(tǒng) 閉式鏈 首尾兩構(gòu)件相互連接形成一個(gè)封閉的可動系統(tǒng) 開式鏈 首尾兩構(gòu)件不相互連接 形成一個(gè)非封閉的可動系統(tǒng) 三 機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu) 在運(yùn)動鏈中 將某一構(gòu)件固定作為機(jī)架 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 用簡單線條 符號表達(dá)復(fù)雜機(jī)械中各構(gòu)件的相互聯(lián)系 運(yùn)動特性 2機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 識別構(gòu)件 確定構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系 運(yùn)動副 選擇視圖 定比例作圖 對現(xiàn)有機(jī)器進(jìn)行運(yùn)動分析和受力分析 新機(jī)器的方案設(shè)計(jì) 方案比較及主要參數(shù)的確定 一 功用 二 作圖方法 例1 偏心輪滑塊機(jī)構(gòu) 解 1 識別構(gòu)件 1 機(jī)架2 偏心輪3 連桿4 滑塊 2 確定運(yùn)動關(guān)系 1 2 回轉(zhuǎn)副O(jiān)2 3 回轉(zhuǎn)副A3 4 回轉(zhuǎn)副B4 1 移動副 3 選視圖 定比例 作圖 例 凸輪機(jī)構(gòu) 3 作圖 例 顎式破碎機(jī) 3 作圖 抽水機(jī)機(jī)構(gòu) 沖孔機(jī)構(gòu) 縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu) 插齒機(jī)構(gòu) 平面機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)中所有運(yùn)動構(gòu)件在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動 自由度 獨(dú)立的自由運(yùn)動 運(yùn)動副對自由度的影響 一個(gè)作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件有3個(gè)自由度 約束 對構(gòu)件間相對運(yùn)動的限制 3平面機(jī)構(gòu)的自由度 一 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件 引入一個(gè)回轉(zhuǎn)副后 構(gòu)件失去2個(gè)自由度 引入一個(gè)高副后 構(gòu)件失去1個(gè)自由度 結(jié)論 平面機(jī)構(gòu)中 每個(gè)低副約束2個(gè)自由度 每個(gè)高副約束1個(gè)自由度 引入一個(gè)移動副后 構(gòu)件失去2個(gè)自由度 o x y o x y y o x 自由度計(jì)算公式及意義 設(shè)由N個(gè)構(gòu)件組成的平面機(jī)構(gòu) 活動構(gòu)件數(shù)為n N 1 低副數(shù)為PL 高副數(shù)為PH 則機(jī)構(gòu)的自由度F為 F 3n 2PL PH F 3 3 2 4 1 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動 F 3 4 2 5 2 該機(jī)構(gòu)無確定運(yùn)動 若4也為原動件 則有確定運(yùn)動 F 3 2 2 3 0 該機(jī)構(gòu)為桁架 無法運(yùn)動 結(jié)論 平面機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)確定的運(yùn)動 必須滿足以下條件 1 F 02 原動件數(shù)目 F F 3 10 2 11 1 7 復(fù)合鉸鏈 多個(gè)構(gòu)件在同一軸線上用回轉(zhuǎn)副相聯(lián) 如圖 三個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈構(gòu)成了2個(gè)回轉(zhuǎn)副 同理 m個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈 構(gòu)成m 1個(gè)回轉(zhuǎn)副 二 應(yīng)注意的幾個(gè)問題 局部自由度 F 3 3 2 3 1 2 滾子3的轉(zhuǎn)動不會影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動 局部自由度 正確的計(jì)算方法 將滾子與從動件焊接在一起 如圖 F 3 2 2 2 1 1 該機(jī)構(gòu)是否有確定的相對運(yùn)動呢 注意 局部自由度雖不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動 但可將滑動摩擦 滾動摩擦 從而 磨損 常見的局部自由度 小滾子 虛約束 圖示機(jī)構(gòu) F 3 4 2 6 0 構(gòu)件3 重復(fù)約束 虛約束 F 3 3 2 4 1 F 0 機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動 去掉虛約束 該機(jī)構(gòu)是否有確定相對運(yùn)動呢 注意 虛約束雖不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動 但可改善受載狀況 常見的虛約束 多以對稱結(jié)構(gòu)出現(xiàn) 例 解 機(jī)構(gòu)中B C D E處均為復(fù)合鉸鏈 每處有2個(gè)回轉(zhuǎn)副 F 3 7 2 10 1 若lCE lDE lBC lBD lCF lDF 則F沿mm水平移動 圓盤鋸機(jī)構(gòu) 解 首先去掉虛約束 共有5個(gè)活動構(gòu)件 7個(gè)低副 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動 F 3 5 2 7 1 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動 解 去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束 共有7個(gè)活動構(gòu)件 10個(gè)低副 F 3 7 2 10 1 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動 解 去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束 將小滾子局部自由度焊接住 共有6個(gè)活動構(gòu)件 8個(gè)低副 1個(gè)高副 三角形框架可視為1個(gè)構(gòu)件 F 3 6 2 8 1 1 該機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動 局部自由度 復(fù)合鉸鏈 虛約束 F 3 8 2 11 1 1 該機(jī)構(gòu)具有確定的相對運(yùn)動 六自由度工業(yè)機(jī)器人