资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章 平面机构的结构分析,王学军,第,1,章 平面机构的结构分析,机构的组成,平面机构的运动简图,平面机构自由度,平面机构的组成原理和结构分析,引言,1-1,机构的组成,构件,运动副,运动链,机构,构件,运动副,运动链,机构,确定相对运动并传递运动和力,用线条和简单图形代表构件，用规定符号（,GB4460-84,）,代表运动副，按比例作出的图形。,绘图步骤：,了解机构组成：固定、活动构件，运动流向,分析构件间相对运动：运动副类型、数目,确定与运动有关的尺寸：回转中心、导路中心位置，高副接触点位置,选择适当视图：全面反映机构运动关系,定长度比例,l,=,实际尺寸,/,图形尺寸,内燃机,压力机,1-2,平面机构的运动简图,1-3,平面机构自由度,平面运动链的自由度计算,运动链成为机构的条件,计算机构自由度时应注意的问题,复合铰链,虚约束,局部自由度,综合练习,平面机构中的高副低代,平面机构的组成原理,平面机构中的结构分析,1-4,平面机构的组成原理和结构分析,谢谢！,复杂的机构怎样分析？,复杂,简单,复杂,简化,创新,机构能否运动？什么条件下才能具有确定的相对运动？,平面机构的组成原理和结构分析,分类,分析,机构的组成,运动简图,引言,分析思路：,平面机构自由度的分析,构件是由一个或若干个零件组成,刚性系统,。,零件,制造单元体。,齿轮,轴,键,构件,固定构件,机架,活动构件,主动件,从动件,主动件（,或,原动件。）,作用有驱动力（矩）的活动构件称为,输入运动或动力的主动件称为,输入件,。,构件,运动单元体。,内燃机,一、构件,输出运动或动力的从动件称为,输出件,。,用运动副联结后，彼此的相对运动受到某些约束。,两个构件在用运动副联结前有六个独立的相对运动。,构件,2,x,z,y,构件,1,O,转动副,运动副,：,两构件直接接触而又能可动联接。,构件,2,二、运动副,定义,2,1,球销副,转动副,根据运动副对被联结的两个构件相对运动约束数的不同，可将运动副分为,II,至,V,级副。,球面副,级副,III,球销副,级副,IV,转动副,级副,V,二、运动副,级别,（,1,）根据运动副中构件间的接触形式分：,低副,：面接触的运动副。,高副,：,点、线接触的运动副。,（,2,）根据构件间的相对运动分：,平面,运动副,空间,运动副,运动副元素,：两构件直接接触而构成运动副的部分。,约束两个自由度。移动副、转动副,约束一个自由度。,二、运动副,种类（平面运动副）,2,1,2,1,2,1,移动副,转动副,1,2,1,2,1,2,二、运动副,低副,二、运动副,高副,运动链：,两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统。,开式运动链,：,运动链的各构件,未,构成首末封闭的系统,闭式运动链,：运动链的各构件构成首末封闭的系统,三、运动链,1,2,3,4,A,B,C,D,机构：,具有确定相对运动并传递运动和力的运动链。,在运动链中，如果将某一个构件加以固定；,如果运动链中其余各构件都有确定的相对运动，,而让另一个或几个构件按给定运动规律相固定构件运动时,则此运动链成为机构。,四、机构,C,A,B,1,2,3,4,4,D,5,5,6,一、内燃机,E,C,A,B,1,D,F,G,2,3,4,5,6,7,8,H,I,二、压力机,能动吗？,机构自由度：,机构中各活动构件相对于机架的可能独立运动的数目。,两构件以运动副相联后自由度：,2,1,3,A,C,B,4,D,单个平面,活动构件,的自由度：,F=3,低副（以转动副为例）,联接前：,F=3,2=6,联接后：,F=3,2,2,1=4,高副（以凸轮副为例）,联接前：,F=3,2=6,联接后：,F=3,2,1,1=5,讨论：,一、平面运动链的自由度计算,n,活动,构件数,P,l,低副数,P,h,高副数,分析：,两杆（如门、风扇）,F,3,1,2,1,1,F=,原动件数，运动确定,一、平面运动链的自由度计算公式,四杆,五杆,三杆,分析：,1,2,3,A,C,B,4,D,P,l,=4,P,h,=1,F=0,n=3,n=2,P,l,=3,F=0,2,3,1,n=3,P,l,=4,F=1,j,1,4,1,2,3,A,B,C,D,j,1,j,4,C,2,B,5,4,A,D,E,1,3,n=4,P,l,=5,F=2,C,二、运动链成为机构的条件,机构具有确定运动的条件,结论：,1.,机构可能运动的条件是：,2.,机构具有确定运动的条件是：,即主动件数等于机构自由度数,F,。,输入的独立运动数目等于机构自由度数,F,。,机构自由度数,F,1,。,二、运动链成为机构的条件,？,A,2,C,B,1,3,4,D,E,5,6,3,2,4,复合铰链,由个,m,构件在一处,组成,轴线重合,的转动副。,实际有,(m-1),个转动副。,如图所示,F,、,B,、,D,、,C,处是复合铰链,二维直线运动机构,一、复合铰链,A,B,C,D,E,F,F=35-26=3,F=35-27=1,F=37-210=1,虚约束,机构中那些对构件间的相对运动不起独立限制,作用的重复约束。或称消极约束,。,AB,CD,EF,5,3,C,B,E,1,2,A,D,4,F,机构的虚约束,机构的虚约束,2,二、虚约束,F=34-26=0,？,F=33-24=1,1.,机构中联结构件与被联结构件的轨迹重合,2.,两构件组成若干个导路中心线互相平行或重叠的移动副,2,C,A,B,1,3,4,3,C,AD=BD=DC,2,A,B,1,4,D,二、虚约束,种类,F=34-26=0,？,F=33-24=1,F=33-25=-1,？,F=33-24=1,4.,在机构整个运动过程中，其中某两构件上两点之间的距离始终不变。,A,C,B,D,1,2,3,2,3.,两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。,C,A,B,1,3,2,5,D,BC=EF,，,AB=CD,，,BE=CF,，,AE=DF,。,E,4,F,二、虚约束,种类,F=33-24=1,F=33-24-2=-1,？,F=33-23-2=1,F=34-26=0,？,5.,机构中，不影响运动的对称部分。,2,2,2,1,3,O,二、虚约束,种类,F=33-23-2=1,F=35-25-6=-1,？,局部自由度,机构中个别构件所具有的不影响,其它构件运动，即与整个机构运动无关的自由度。,2,1,A,C,B,4,3,2,1,A,C,B,3,三、局部自由度,F=33-23-1=2,？,F=23-22-1=1,A,2,C,B,1,3,D,E,5,6,4,7,局部自由度,虚约束,机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数,F,。,E,A,B,C,D,O,F,G,H,F=37-210=1,F=36-28-1=1,综合练习,1.,高副低代,把机构中的高副根据一定的条件用虚拟的低副来等效地代替,。,2,.,高副低代的条件,（,1,）代替前后机构的自由度数不变,；,（,2,）代替前后机构的,瞬时,速度和,瞬时,加速度不变。,2,1,3,一,.,平面机构中的高副低代,1,A,2,B,C,3,一,.,平面机构中的高副低代,2,O,1,C,3,B,2,1,A,用两端各装有一个转动副的构件取代高副，其转动副的中心位于高副元素的曲率中心处。,3,.,高副低代的方法,平面机构具有确定运动的条件是,机构的原动件数目等于机构,的自由度数,，故平面机构的从动系统的自由度数应为零。,杆组,:,不可再分解的自由度为零的运动链被称为基本杆组。,二、平面机构的组成原理,基本杆组的类型（按杆组中包含封闭形分类）,组成平面低副机构杆组的条件：,杆组中具有,1,个五边形,杆组中具有,1,个四边形,至少一构件具,3,个低副,每构件含,2,个低副,决定级别的封闭多边形,杆组类别,机构的级别是由杆组的最高级别决定的。,2,D,C,1,B,D,C,2,1,D,C,B,D,C,B,级组,2,1,B,C,D,3,4,1,2,4,级组,包含有三个内副元素,的刚性构件的杆组。,2,1,3,2,1,3,4,级组,包含四个构件,组成封闭四边形的杆组。,D,C,2,1,3,B,E,4,F,5,6,A,F=1,F=0,4,F,5,D,C,2,1,3,B,E,F=0,机构的组成原理：,任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次联结到,原动件和机架上去的方法来组成。,机构的组成原理：,任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次联结到,原动件和机架上去的方法来组成。,E,4,F,5,2,3,B,C,D,6,1,A,1,A,6,2,3,B,C,D,E,4,F,5,1.,机构的结构分析,是将已知机构分解为若干杆组，并确定杆组的级别和类型,。,2.,机构结构分析的过程,（,1,）计算机构的自由度，去除虚约束、局部自由度，并高副低代，,A,B,C,D,O,E,F,G,H,A,B,C,D,E,F,G,O,H,三,.,平面机构中的结构分析,（,2,）先试拆 级组，若拆不出 级组，再试拆 级组。,（,3,）确定机构的级别，以机构杆组的最高级别命名机,构的级别。,F,A,B,C,D,E,G,O,H,F,G,O,A,B,C,D,H,E,注意：对远离主动件的含外副杆组先拆起。,
展开阅读全文