1 平面机构的自由度和速度分析
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第一章平面机构的自由度和速度分析题1-1在图示偏心轮机构中,1为机架,2为偏心轮,3为滑块,4为摆轮。
试绘制该机构的运动简图,并计算其自由度。
题1—2图示为冲床刀架机构,当偏心轮1绕固定中心A转动时,构件2绕活动中心C摆动,同时带动刀架3上下移动。
B点为偏心轮的几何中心,构件4为机架。
试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。
题1—3计算题1-3图a)与图b)所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)。
题1-3图a)题1-3图b)题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件。
题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并标出原动件。
题1—5图 题解1—5图题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。
第二章 连杆机构题2-1在图示铰链四杆机构中,已知 l BC =100mm ,l CD =70mm ,l AD =60mm ,AD 为机架。
试问:(1)若此机构为曲柄摇杆机构,且AB 为曲柄,求l AB 的最大值;(2)若此机构为双曲柄机构,求l AB 最小值; (3)若此机构为双摇杆机构,求l AB 的取值范围。
题2-2 如图所示的曲柄滑块机构: (1)曲柄为主动件,滑块朝右运动为工作 行程,试确定曲柄的合理转向,并简述其理由;(2)当曲柄为主动件时,画出极位夹角θ,最小传动角g min ; (3)设滑块为主动件,试用作图法确定该机构的死点位置 。
D题2-1图题2-3图示为偏置曲柄滑块机构,当以曲柄为原动件时,在图中标出传动角的位置,并给出机构传动角的表达式,分析机构的各参数对最小传动角的影响。
题2-4设计一曲柄摇杆机构,已知机构的摇杆DC长度为150mm,摇杆的两极限位置的夹角为45°,行程速比系数K=1.5,机架长度取90mm。
平面机构的自由度与运动分析一、平面机构的自由度平面机构是指机构中的构件只能在一个平面内运动的机构,它由多个连接杆、转动副和滑动副组成。
平面机构的自由度是指机构中能够独立变换位置的最小的连接杆数目,也可以理解为机构中独立的变量的数量。
对于平面机构,其自由度可以通过以下公式计算:自由度=3n-2j-h其中,n表示连接杆的数量,j表示驱动链的数量,h表示外部约束的数量。
根据上述公式可以看出,自由度与平面机构中连接杆的数量和驱动链和外部约束的数量有关。
连接杆的数量越多,机构的自由度就越大,可以实现更复杂的运动。
驱动链的数量越多,机构中的动力驱动器越多,自由度就越小,机构的运动变得更加确定。
外部约束的数量越多,机构中的约束条件就越多,自由度就越小,机构的运动也会变得更加确定。
二、平面机构的运动分析1.闭合链和链架分析:首先需要确定机构中的闭合链和链架,闭合链是指机构中连接杆形成一个封闭的回路,闭合链中的连接杆数目应该为n 或n-1,n是机构中的连接杆数量。
链架是指机构中的连接杆形成一个开放的链路。
通过分析闭合链和链架中的链接关系和约束条件,可以确定机构中构件的位置和运动方式。
2.位置和速度分析:根据机构的连接杆的长度和角度,可以通过几何方法或代数方法确定机构中构件的位置和速度分量。
通过分析连接杆的长度和角度的变化规律,可以推导出机构中构件的位置和速度随时间的变化关系。
3.加速度和动力学分析:根据机构中各个构件的位置和速度,可以通过几何方法或动力学方法计算构件的加速度和动力学特性。
通过分析机构中构件的加速度和动力学特性,可以确定机构中构件的运动稳定性和质量分布。
4.动力分析:对于需要携带负载或进行力学传动的机构,需要进行动力学分析,确定机构中各个构件的受力和承载能力。
通过分析机构中构件的受力情况,可以确定机构的设计参数和强度要求。
总结起来,平面机构的自由度与运动分析是确定机构中构件位置和运动状态的重要方法,通过分析机构中的闭合链和链架、构件的位置和速度、加速度和动力学特性,可以确定机构的运动方式和特性,为机构的设计和优化提供依据。
第1章 平面机构的自由度和速度分析本章要点:1、理解运动副及其分类,熟识各种平面运动副的一般表示方法;了解平面机构的组成。
2、熟练看懂教材中的平面机构的运动简图。
3、能够正确判断和处理平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和常见的虚约束,综合运用公式F=3n-2P L -P H 计算平面机构的自由度并判断其运动是否确定。
第一节 平面机构的组成基本概念1、平面机构的定义:所有构件都在互相平行的平面内运动的机构2、自由度:构件所具有的独立运动个数3、运动副:两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接 第二节 平面机构的运动简图平时观察机构的组成及运动形式时,不可能将复杂的机构全部绘制下来观看,应该将不必要的零件去掉,用简单的线条表示机构的运动形式:机构的运动简图、机构简图 步 骤1、运转机械,搞清楚运动副的性质、数目和构件数目;2、测量各运动副之间的尺寸,选投影面(运动平面);3、按比例绘制运动简图;简图比例尺:μl =实际尺寸 m / 图上长度mm4、检验机构是否满足运动确定的条件。
第三节 平面机构的自由度 一、平面机构自由度计算公式机构的自由度保证机构具有确定运动,机构中各构件相对于机架的独立运动数目 一个原动件只能提供一个独立运动 机构具有确定运动的条件为 自由度=原动件的个数平面机构的每个活动构件在未用运动副联接之前,都有三个自由度 经运动副相联后,构件自由度会有变化:自由度的计算公式 F=3n -(2PL +Ph )二、计算平面机构自由度的注意事项活动构件 构件总自由度 3×n 低副约束数 2 × P高副约束数1 × P h n1、复合铰链:两个以上的构件在同一处以转动副相联2、局部自由度:与输出件运动无关的自由度出现在加装滚子的场合,计算时应去掉Fp3、虚约束:对机构的运动实际不起作用的约束计算自由度时应去掉虚约束第四节速度瞬心及在机构速度分析上的应用机构运动分析的任务、目的和方法(1)任务:在已知机构尺寸及原动件运动规律的情况下,确定机构中其他构件上某些点的轨迹、位移、速度及加速度和构件的角位移、角速度及角加速度。