1、.,第2章 平面機構(gòu)及自由度計算,.,平面機構(gòu)及自由度計算,所有構(gòu)件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu) 稱為平面機構(gòu)。工程中常用機構(gòu)大多數(shù)都是平面機構(gòu)。如圖 2-1(a)所示的卡車自動卸料機構(gòu)、如圖2-1(b)所示的內(nèi)燃機 中的機構(gòu)都屬于平面機構(gòu)。,圖2-1 平面機構(gòu),.,平面機構(gòu)及自由度計算,2.1 平面機構(gòu)的組成,2.2 平面機構(gòu)運動簡圖,2.3 平面機構(gòu)的自由度計算,.,2.1.1 機構(gòu)的組成,機構(gòu)中的構(gòu)件按其運動性質(zhì)不同可以分為3類，即主動件、從動件、機架。 (1) 主動件(或原動件)。機構(gòu)中由外界給定運動規(guī)律的活動構(gòu)件。如圖2-2所示，顎式破碎機中的大帶輪1是主動件，它由電動機

2、和帶傳動給定運動規(guī)律。 (2) 從動件。機構(gòu)中隨主動件運動的其他活動構(gòu)件。如圖2-2所示的動顎板2和肘板3都是從動件，它們隨主動件大帶輪1運動。 (3) 機架。機架是機構(gòu)中固定不動的構(gòu)件，它支承著機構(gòu)中的活動構(gòu)件。如圖2-2所示的構(gòu)件4是機架，它支承著大帶輪1和肘板3等活動構(gòu)件。,.,2.1.2 構(gòu)件的自由度,自由度是構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。對于一個作平面運動的構(gòu)件，具有3個自由度。如圖2-3所示的平面物體可沿x軸和y軸方向移動，以及在xOy平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。為了使組合起來的構(gòu)件能產(chǎn)生確定的相對運動，有必要探討平面機構(gòu)自由度和平面機構(gòu)具有確定運動的條件。,圖2-3 構(gòu)件的自由度,.,1.1.3 課

3、程任務(wù),機構(gòu)由若干個相互聯(lián)接起來的構(gòu)件組成。機構(gòu)中兩構(gòu)件之間直接接觸并能作確定相對運動的可動聯(lián)接稱為運動副。如圖2-1(b)所示的內(nèi)燃機的軸與軸承之間的聯(lián)接，活塞與汽缸之間的聯(lián)接，凸輪與推桿之間的聯(lián)接，兩齒輪的齒和齒之間的聯(lián)接等。 兩個構(gòu)件構(gòu)成運動副后，構(gòu)件的某些獨立運動受到限制，這種運動副對構(gòu)件的獨立運動所加的限制稱為約束。運動副每引入一個約束，構(gòu)件就失去一個自由度。 兩構(gòu)件間的平面運動副按接觸性質(zhì)可分為低副和高副。,圖2-4 低副,.,平面機構(gòu)及自由度計算,2.1 平面機構(gòu)的組成,2.2 平面機構(gòu)運動簡圖,2.3 平面機構(gòu)的自由度計算,.,2.2 平面機構(gòu)運動簡圖,在對機構(gòu)進行運動分析和設(shè)

4、計時，為了使問題簡化，只考慮與運動有關(guān)的運動副的數(shù)目、類型及相對位置，不考慮與運動無關(guān)的因素，如構(gòu)件的形狀、運動副的具體構(gòu)造等，僅用簡單線條和規(guī)定符號表示構(gòu)件和運動副，并按一定比例畫出各運動副的位置，這種表示機構(gòu)各構(gòu)件間相對運動關(guān)系的簡單圖形，稱為機構(gòu)運動簡圖。 只是為了表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成及運動原理而不嚴(yán)格按比例繪制的機構(gòu)運動簡圖，稱為機構(gòu)示意圖。,.,2.2 平面機構(gòu)運動簡圖,繪制機構(gòu)運動簡圖的一般步驟如下： (1) 分析機構(gòu)的組成和運動，找出機架、主動件與從動件。 (2) 從主動件開始，按照運動傳遞的順序，分析各構(gòu)件之間相對運動的性質(zhì)和接觸情況，確定構(gòu)件數(shù)目、運動副的類型和數(shù)目。 (3)

5、合理選擇視圖平面。應(yīng)選擇能充分表明各構(gòu)件相對運動關(guān)系的平面為視圖平面。 (5) 按比例定出各運動副之間的相對位置，用構(gòu)件和運動副的規(guī)定符號繪制機構(gòu)運動簡圖。轉(zhuǎn)動副代號用大寫英文字母表示，構(gòu)件代號用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，機構(gòu)的主動件用箭頭標(biāo)明。,(4) 選擇合適的比例尺，長度比例尺用 表示，在機械設(shè)計中規(guī)定如下,.,平面機構(gòu)及自由度計算,2.1 平面機構(gòu)的組成,2.2 平面機構(gòu)運動簡圖,2.3 平面機構(gòu)的自由度計算,.,2.3.1 平面機構(gòu)的自由度及其計算,機構(gòu)相對于機架所具有的獨立運動數(shù)目，稱為機構(gòu)的自由度。 設(shè)一個平面機構(gòu)由N個構(gòu)件組成，其中必定有1個構(gòu)件為機架，則機構(gòu)中活動構(gòu)件數(shù)為n = N-1

6、。一個沒有任何約束的構(gòu)件有3個自由度，則這些活動構(gòu)件在未組合成運動副之前共有3n個自由度，在聯(lián)接成運動副之后便引入了約束，減少了自由度。設(shè)機構(gòu)共有PL個低副、PH個高副，因為在平面機構(gòu)中每個低副失去2個自由度，每個高副失去1個自由度，故平面機構(gòu)的自由度F為,.,2.3.2 計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項,實際工作中，機構(gòu)的組成比較復(fù)雜，運用公式 計算自由度時可能出現(xiàn)差錯，這是由于機構(gòu)中常常存在一些特殊的結(jié)構(gòu)形式，計算時需要特殊處理。,.,2.3.3 平面機構(gòu)具有確定運動的條件,機構(gòu)相對機構(gòu)是由構(gòu)件和運動副組成的系統(tǒng)，機構(gòu)要實現(xiàn)預(yù)期的運動傳遞和變換，必須使其運動具有可能性和確定性。 如圖2-14(a)所示的機構(gòu)，自由度F=0；如圖2-14(b)所示的機構(gòu)，自由度F=-1，機構(gòu)不能運動。,圖2-14 不能運動的機構(gòu),圖2-15 運動不確定的機構(gòu),.,2.3.3 平面機構(gòu)具有確定運動的條件,如圖2-6所示，縫紉機腳踏板機構(gòu)的自由度F=1，若有兩個主動件1、3，則主動件數(shù)大于自由度數(shù)，機構(gòu)會產(chǎn)生運