第四章 常用机构 第一节 机构运动简图及自由度计算

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第四章 常用机构 第一节 机构运动简图及自由度计算

2024-06-25 03:45| 来源: 网络整理| 查看: 265

机构的主要功用是用来传递运动和动力,改变运动形式或运动轨迹等。

机构是由具有确定相对运动的构件组成的。

若机构中的各构件均在同一平面或相互平行的平面内运动,则称该机构为平面机构;否则称为空间机构。

(一、平面运动副及其分类

1;运动副

两构件直接接触而形成的可动连接称为运动副。

构成运动副的两个构件间的接触主要有点、线、面三种形式,两个构件上参与接触而构成运动副的点、线、面部分称为运动副元素。

2;自由度和约束

在平面运动中,一个自由构件具有三个独立运动。

构件具有的每一个独立运动称为构件的自由度。

显然,一个作平面运动的构件有三个自由度。

当两构件组成运动副之后,构件的某些独立运动将因构件间的直接接触而受到限制,即自由度将随之减少,构件之间只能产生某些相对运动。

运动副对构件独立运动的限制称为约束,所限制的独立运动数目称为约束数

3;运动副的分类

根据运动副接触形式的不同,可将运动副分为两类。

(1)低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。

平面低副按其相对运动形式又可分为转动副和移动副两种。

1)转动副 若组成运动副的两构件之间只能在一个平面内相对转动,这种运动副称为转动副(也可称为回转副或铰链)。

2)移动副 若组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动,这种运动副称为移动副。

(2)高副 两构件之间通过点或线接触组成的运动副称为高副。

(二、平面机构运动简图

实际机构或机器大多是由外形和结构都很复杂的构件所组成的。

但机构的运动关系是中原动件的运动规律、各运动副的类型和机构的运动尺寸(即各运动副间的相对位置尺寸)来决定的,而与构件及运动副的具体结构、外形(高副机构的轮廓形状除外)、截面尺寸、组成构件的零件数目等无关。

因此,为便于研究机构的运动,可以撒开构件、运动副的外形和具体构造,而只用简单的线条和符号代表构件和运动副,并按比例定出各运动副位置,表示机构的组成和传动情况,这样绘制出能够准确表达机构运动特性的简明图形就称为机构运动简图。

如果只是为了表明机构的运动状态或各构件的相互关系,也可以不严格按比例来绘制简图,这样的简图通常称为机构示意图。

1;平面运动副的表示方法

画有斜线的构件代表机架。

两构件组成平面高副时,一般应在简图中画出两构件接触处的曲线轮廊。

2;构件的表示方法

表达机构运动简图中的构件时,只需将构件上的所有运动副按照它们在构件上的位置用符号表示出来,再用简单的线条把它们连成一体。

3;机构运动简图的绘制

在绘制机构运动简图时,必须搞清楚机构的实际组成和运动情况。

首先确定机构的原动件和执行件(即直接执行生产任务的部分或最后输出运动的部分),然后再按运动传递的路

线搞清楚原动件的运动是怎样经过传动部分传递到执行部分的,从而确定组成该机构的构件数、运动副的种类及数目,测量出运动副间的相对位置尺寸。

为了将机构运动简图表示清楚,一般选择机构中多数构件的运动平面为投影平面。

选择适当的比例尺(比例尺=实际长度/图示长度,m/mm)定出各运动副的相对位置,并以简单的线条和各种运动副的符号,画出机构运动简图。

(三、平面机构的自由度

两个以上构件用运动副连接起来组成构件系统,如将其中某一构件固定为机架,而且当另一构件(或少数几个构件)按给定的运动规律相对于机架独立运动时,其余构件也都随之作确定的运动,这时构件系统称为机构。

为了使机构能产生确定的相对运动,有必要探讨机构的自由度和机构具有确定运动的条件。

1;平面机构的自由度

机构具有确定运动时,相对于机架具有的独立运动的数目称为机构的自由度。

在平面机构中,一个不受任何约束的构件在平面中运动时只有三个自由度。

设一个平面机构具有n个活动构件(机架除外),这些活动构件在未用运动副连接之前共有3 n个自由度。

当用运动副连接起来后,自由度则随之减少,自由度减少的数目,应等于运动副引人的约束数目。

2;机构具有确定运动的条件

为使机构具有确定的相对运动,应使给定的独立运动数目等于机构的自由度。

而给定的独立运动规律是由原动件提供的,通常每个原动件只具有一个独立运动规律。

所以机构具有确定相对运动的条件为:F>0,且机构的原动件的数目应等于机构的自由度。

根据机构具有确定运动的条件可以分析和认识已有的机构,也可以计算和检验新构思的机构能否达到预期的运动要求,



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