文档介绍：第2章平面机构运动简图及自由度
机构是用运动副连接起来的构件系统,其中有一个构件为机架,是用来传递运动和力的。机构还可以用来改变运动形式。机构各构件之间必须有确定的相对运动。然而,构件任意拼凑起来是不一定具有确定运动的。三杆构件组合体用铰链连接成的组合体,但各构件之间无相对运动,所以它不是机构。教材,当只给定1构件的运动规律时,其余构件的运动并不确定。
构件究竟应如何组合,才具有确定的相对运动?这对分析现有机构或机构的创新设计是很重要的。
2—1 平面机构的组成
一、构件的自由度
构件是机构中运动的单元体,因此它是组成机构的基本要素。构件的自由度是构件可能出现的独立运动。任何一个构件在空间自由运动时皆有六个自由度。如教材图所示,它可表达为在直角坐标系内沿着三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。而对于一个作平面运动的构件,则只有三个自由度,构件AB可以在xoy平面内可以在任一点m绕z轴转动,也可沿x轴或y轴方向移动。
二、约束与运动副
平面机构中每个构件都不是自由构件,而以一定的方式与其他构件组成动联接。这种使两构件直接接触并能产生一运动的联接,称为运动副。两构组成运动副后,就限制了构件的独立运动,两构件组成运动副时构件上参加接触的点、线、面称为运动副元素,显然运动副也是组成机构的主要要素。两构件组成运动副后,就限制了两构件间的相对运动,对于相对运动的这种限制称为约束。根据组成运动副两构件之间的接触特性,运动副可分为低副和高副。
三、运动副及其分类
两构件以面接触的运动副称为低副。根据它们之间的相对运动是转动还是移动,运动副又可分为转动副和移动副。
(1)转动副若组成运动副的两构件之间只能绕某一轴线作相对转动的运动副。通常转动副的具体形式是用铰链连接,即由圆柱销和销孔所构成的转动副,如图所示。
(2)移动副若组成运动副的两构件只能作相对直线移动的运动副。。
平面机构中的低副引入两个约束,仅保留一个自由度。
2. 高副
两构件以点或线接触的运动副成为高副。如教材图1—5所示,轮齿1与轮齿2组成的高副中轮齿1沿公法线nn方向的移动受到约束,而齿轮1相对于齿轮2则即可沿接触点A的切线tt方向移动,同时还可绕A点转动。由此可见,平面机构中的高副引入一个约束,保留了两个自由度。
此外,常用的运动副还有球面副、螺旋副他们都属于空间运动副,即两构件的相对运动为空间运动。
四、运动副符号
首先要用规定的符号和表示出运动副的性质为运动副的符号。
转动副:符号为,
移动副:符号为,
构件与运动副符号:
五、机构中构件的分类及组成
组成机构的的构件,根据运动副的性质可分为三类:
(机架)机构中用来支撑可动构件的部分。
(原动件)机构中作用有驱动力或驱动力矩的构件。
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2—2 平面机构运动简图
平面机构运动简图:用规定的符号和线条按一定的比例表示构件的尺寸和运动副的相对位置,并能完全反映机构特征的简图。
机构运动简图与机构简图
机构简图:是用特定的构件和运动副符号表示机构的一种简化示意图,仅着重表示结构特征。
由于机构的实际运动不仅与机构中运动副的性质、运动副的数目及相对位置、构件的数目等有关,