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平面机,颚式破碎机,平面机构的结构分析,图3-1颚式破碎机,1机架2偏心轴3动颚,4肘板5带轮,机构中各构件怎样联接在一起？,机构具备什么条件才能具有确定的相对运动？,本项目主要讨论运动简图的绘制方法；机构自由度的计算；对已有构件进行工作分析、判断机构是否具有确定相对运动，为机构的创新设计提供条件。,平面机构中构件是靠运动副联接的，所以讨论平面机构首先要研究运动副。,颚式破碎机 平面机,平面机构的结构分析,3.1运动副及其分类,一、构件的自由度,图3-2平面运动,刚体的自由度,一个做平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性。 如图,3 - 2,所示,在,xOy,坐标系中,构件可随其上任一点沿,x,轴、,y,轴方向移动， 也可在,xOy,平面,(,绕垂直于,xOy,平面的轴线,z),转动,这三个独立的运动称为该构件的,自由度,。,因此，一个作平面运动的自由构件有三个自由度。,平面机构的结,平面机构的结构分析,运动副,机构是由多个构件组成，机构的每个构件都是以一定的方式与其他构件相互联接。这种使构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为,运动副,。,如：轴与轴承的联接、活塞与气缸的联接、车轮与钢轨以及一对传动齿轮两个轮齿间的啮合等都构成运动副。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。,运动副是通过点、线或面的接触来实现的。按两构件间的接触特性，平面运动副通常分为,低副,和,高副,两类。,平面机构的结,平面机构的结构分析,二、低副,两构件通过面接触组成的运动副称为,低副,。,平面机构中的低副有,转动副,和,移动副两种,。,(1)转动副,组成运动副的两构件只能在一个平面内相对转动，这种运动副称为转动副，如图3-3,a,所示。,(2)移动副,组成运动副的两个构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副，如图3-3,b,所示。,图3-3平面低副,a)转动副b)移动副,图3-3平面低副,a)转动副b)移动副,平面机构的结构分析,三、高副,两构件通过点或线接触组成的运动副称为,高副,。,如图34a中的轮齿1与轮齿2在接触处A组成高副，图34b中的凸轮3与从动件4、图34c中车轮6与钢轨5等，分别组成高副。,组成平面高副两构件间的相对运动是沿接触处切线,tt,方向的相对移动和在平面内的相对转动。,图3-4平面高副,a)齿轮副b)凸轮副c)高副,1、2轮齿3凸轮4从动件5钢轨6车轮,平面机构的结构分析,四、空间运动副,机械中常用的运动副还有球面副，如图,3-5a,所示；螺旋副，如图,3-5b,所示,这些运动副的两构件间的相对运动是空间运动，属于,空间运动副,。,图3-5空间运动副,平面机构的结构分析,3.2平面机构运动简图,一、运动副和构件的表示,为了便于研究机构运动，可不考虑构件和运动副的实际结构，只考虑与运动有关的构件数目、运动副类型及相对位置。,用简单线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种能够表达机构的组成和各构件间相对真实运动关系的简单图形，称为,机构运动简图,。,平面机构的结构分析,一、运动副和构件的表示,实际中，有时不要求严格按比例尺绘制简图，只定性地表示机构的组成和运动原理的简图，称为,机构示意图,。,机构运动简图中运动副及构件的表示方法如图,3-6,、图,3-7,、图,3-8,所示。,图3-6转动副的表示方法,平面机构的结构分析,一、运动副和构件的表示,图3-7移动副的表示方法,平面机构的结构分析,一、运动副和构件的表示,3-8平面高副的表示方法,平面机构的结构分析,二、平面机构运动简图的绘制,1.机构中构件的分类,(1),固定件(机架),机架是指机构中固定不动的、用来支承活动构件(运动构件)的构件。,(2) 原动件(主动件),原动件是指机构中作用有驱动力或已知运动规律的构件，它的运动是由外界输入的，一般与机架相连。,(3) 从动件,从动件是指机构中除原动件以外的,所有活动构件,。,平面机构的结构分析,平面机构的结构分析,二、平面机构运动简图的绘制,2.运动简图的绘制步骤,1),分析研究机构的组成及运动原理，确定机架、原动件和从动件。,2) 由原动件开始，按照各构件之间运动传递路线，依次分析构件间的相对运动形式，确定运动副的类型和数目。,3) 选择适当的视图平面，以便清楚地表达各构件间的运动关系。,4) 选择适当的比例尺,1,=,构件实际尺寸,/,构件图样尺寸,(单位：m/mm或mm/mm)，按照各运动副间的距离和相对位置，以规定的线条和符号绘出运动简图。,平面机构的结构分析,平面机构的结构分析,二、平面机构运动简图的绘制,1),确定构件的数目。,2) 确定运动副的种类和数目。,3) 选择与构件运动平行的平面作为视图平面。,4) 选择适当的比例尺，绘制机构运动简图。,3-1,绘制图,3-9a,所示的颚式破碎机主体机构的运动简图。,平面机构的结构分析,平面机构的结构分析,二、平面机构运动简图的绘制,1),确定构件的数目。,2) 确定运动副的种类和数目。,3) 选择与构件运动平行的平面作为视图平面。,4) 选择适当的比例尺，绘制机构运动简图。,3-2,绘制图,3-10,所示牛头刨床主体运动机构的运动简图。,平面机构的结构分析,项目3平面机构的结构分析1课件,平面机构的结构分析,3.,3,平面机构的自由度和机构具有确定运动的条件,一、平面机构的自由度计算,1.平面机构的自由度计算,(1)约束,当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运动受到限制，这种对相对运动所施加的限制称为约束。,(,每加上一个约束，自由构件便失去一个自由度,),平面低副引入两个约束，保留一个自由度；,平面高副引入一个约束，保留两个自由度,。,平面机构的结构分析,3.,3,平面机构的自由度和机构具有确定运动的条件,一、平面机构的自由度计算,(2)机构自由度的计算,机构所具有的独立运动数目，称为机构的自由度。,设有一个平面机构由,N,个构件组成，,1,个构件为,机架,，,活动构件,数为：,n=N-1,在未组成运动副前，活动构件的自由度总数为：,3n,当引入约束后，自由度减少。若共有,P,L,个低副、,P,H,个高副平面机构 的自由度,F,的计算公式为：,F=3n- 2P,L,- P,H,平面机构的结构分析,2.计算平面机构自由度时的特殊情况,(1)复合铰链,两个以上的构件在同一处以同轴线构成的转动副称为复合铰链。,如图,3-12,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，,m,个构件在一处以转动副相连,应具有,m,-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。,图,3-12,复合铰链,平面机构的结构分析,计算如图,3-13,所示圆盘锯主体机构的自由度。,图3-13 圆盘锯机构,机构中，,A,、,B,、,C,、,D,四点均为由三个构件组成的复合铰链，每处有两个转动副。,因此，该机构,n=7,P,L,=10,P,H,=0,，,其自由度,F=37-210-0,=1,。,平面机构的结构分析,(2) 局部自由度,机构中某些构件产生的与其他运动无关的独立运动，称为,局部自由度,。,在计算机构自由度时，局部自由度应,除去不计,。,图3-14局部自由度,1凸轮2从动件3滚子,机构中,n=2,P,L,=2,P,H,=1,，,其自由度,F=32-22-1=1,平面机构的结构分析,(3) 虚约束,机构中与其他约束重复而对机构运动不起限制作用的约束，称为,虚约束,。,1),两构件间形成多个具有相同作用的运动副，分别有下列三种情况：,两构件形成多个轴线重合的转动副,，如图3-15,a,所示，轮轴1与机架2在,A,、,B,两处组成了两个转动副，从运动关系看，只有一个转动副起约束作用，其余各处的引入约束均为虚约束，计算机构自由度时应按一个转动副计算。,两构件组成多个移动方向一致的移动副,，如图3-15,b,所示，构件1与机架组成了,A,、,B,、,C,三个导路平行的移动副，计算机构自由度时应按一个移动副计算。,平面机构的结构分,平面机构的结构分析,两构件组成多处接触点,公法线重合的高副,，如图3-15,c,所示，同样应只考虑一处高副，其余为虚约束。,图3-15两构件组成多个运动副,a)轴线重合引入的虚约束b)移动方向一致引入的虚约束,c)接触点公法线重合引入的虚约束,平面机构的结构分析两,平面机构的结构分析,2),两构件构上联接点的运动轨迹互相重合。,图,a,自由度,F=3n-2P,L,-P,H,=33-24-0=1,图,b,，若用一附加构件,5,在,E,和,F,两点铰接，,EF,平行,AB,及,CD,，则构件,5,上的,E,点的轨迹与杆,3,上的,E,点的轨迹重合。构件,5,对机构的运动并不产生影响，为虚约束。计算其自由度可按图,a,计算。,图,c,不满足上述几何条件，,EF,杆的约束为有效约束，此时计算其自由度,F=0,，机构不能运动。,平面机构的结构分析2),项目3平面机构的结构分析1课件,平面机构的结构分析,3),机构中存在不起作用的对称部分。,如图所示，为使受力均匀，安装三个相同的行星轮对称布置，从运动关系看，只需一个行星轮,2,就能满足要求，如图,a,所示。其余行星引入的约束均为虚约束，应除去不计。,该机构的自由度为：,F=3n-2P,L,-P,H,=33-23-2=1,平面机构的结构分析3),平面机构的结构分析,机构中滚子有一个局部自由度；顶杆,DF,与机架组成两个导路平行的移动副，故其中一个为虚约束；,C,处为复合铰链。去除局部自由度和虚约束，按图,b,所示机构计算自由度。,F=3n-2P,L,-P,H,=37-29-1=2,此机构中的自,由度等于,2,，有两个原动件,。,3-4,计算图,3-18a,所示筛料机构的自由度。,平面机构的结构分析,机构中刨头,6,与机架,7,组成两个导路平行的移动副，故其中一个为虚约束；去除虚约束，机构自由度为：,F=3n-2P,L,-P,H,=36-28-1=1,此机构中的自,由度等于,1,，有,1,个原动件,。,3-5,计算图,3-11,所示牛头刨床主机构的自由度。,平面机构的结构分析,二、平面机构具有确定运动的条件,在机构分析中，都要求机构有确定运动，显然，不能产生相对运动或作无规则运动的一些构件难以用来传递运动。,为了使组合起来的构件能产生相对运动并具有运动确定性，有必要探讨机构具有确定运动的条件。,平面机构的结构分析,图3-19原动件数,大于自由度数,图,3-19,所示，图中原动件数等于,2,，机构自由度,F=3n-2P,L,-P,H,=33-24-0=1,，,原动件数大于机构的自由度。若机构同时要满足原动件,1,和原动件,3,的给定运动，则势必将杆,2,拉断。,平面机构的结构分析,图,3-20,原动件数小于自由度数的构件组合,图,3-20,所示，图中原动件数等于,1,，机构自由度,F=3n-2P,L,-P,H,=34-25-0=2,，,原动件数小于机构的自由度。当只给定原动件,1,的位置,1,时,，,从动件,2,、,3,、,4,的位置,可以处于实现位置，也可以处于图中双点画线位置或其他位置，说明从动件的运动是不确定的。因此，只有给出两个原动件，使构件,1,、,4,处于给定位置，才能使从动件获得确定运动。,平面机构的结构分析,图3-21自由度数等于零的构件组合,图,3-21,所示，机构自由度,F=3n-2P,L,-P,H,=34-26-0=0,，,即机构自由度为零的构件组合，各构件之间不能产生相对运动。,由此得到机构具有确定运动的条件为：,自由度,F,0,，且机构的自由度数,F,等于机构的原动件数目。,平面机构的结构分析,实践中常见问题解析,1)要使机构能够运动，应使机构自由度,F,0；若,F,0，说明机构不能运动。,2)计算机构自由度时，应先判断是否有复合铰链、局部自由度和虚约束三种特殊情况，如果有，则应处理后再计算机构自由度。,3)应用机构具有确定相对运动的条件，可以判断任意一个机构设计得是否合理，是否能够运动，并且是否具有确定的相对运动。,平面机构的结构分析,小 结,1)运动副分类：低副和高副。,2)运动简图的绘制步骤：,确定机架、原动件和从动件；,确定运动副的类型和数目；,选择适当的比例尺，按照各运动副间的距离和相对位置，以规定的线条和符号绘出运动简图,3)平面机构的自由度计算：,F,=,3,n,-2,P,L,-,P,H,。,4)机构具有确定运动的条件：自由度F0，且机构的自由度数F等于机构的原动件数目。,The end,thank you!,The end,thank you!,消除隐患，确保安全，保障稳定，促进发展。,11月-24,11月-24,Tuesday, November 19, 2024,人民消防人民办，办好消防为人民。,10:46:15,10:46:15,10:46,11/19/2024 10:46:15 AM,做好安全工作，树立企业形象。,11月-24,10:46:15,10:46,Nov-24,19-Nov-24,绊人的桩不在高，违章的事不在小。,10:46:15,10:46:15,10:46,Tuesday, November 19, 2024,人人保安全，家家笑开颜。,11月-24,11月-24,10:46:15,10:46:15,November 19, 2024,每项振作求质量，产品质量有保障。,2024年11月19日,10:46 上午,11月-24,11月-24,人人有专职，工人有程序，检查有标准，做好留证据。,19 十一月 2024,10:46:15 上午,10:46:15,11月-24,由前至后一条拉，从上到下一条心。,十一月 24,10:46 上午,11月-24,10:46,November 19, 2024,创名牌、夺优质，全厂员工齐努力。,2024/11/19 10:46:15,10:46:15,19 November 2024,质量放松,劳而无功,.,安全发展，国泰民安。,10:46:15 上午,10:46 上午,10:46:15,11月-24,读安全书，做安全人。体系有效运行，销售蒸蒸日上。,11月-24,11月-24,10:46,10:46:15,10:46:15,Nov-24,同心协力，提高品质。,2024/11/19 10:46:15,Tuesday, November 19, 2024,质量是制造出来的，而不是检验出来的。,11月-24,2024/11/19 10:46:15,11月-24,谢谢大家！,消除隐患，确保安全，保障稳定，促进发展。9月-239月-23,