機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析.ppt

第1章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,1.1 平面機(jī)構(gòu)的組成,平面機(jī)構(gòu)：組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在一個(gè)平面或相互平行的幾個(gè)平面內(nèi) 運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。, 自由度：構(gòu)件相對(duì)于其它構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能。例： 一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件 ，有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能：,沿x向 移動(dòng) 沿y 向移動(dòng) 繞z 軸轉(zhuǎn)動(dòng),約束：指對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制,一、構(gòu)件的自由度和約束,機(jī)構(gòu)由構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副組成,二、運(yùn)動(dòng)副的分類及其表示方法 1、運(yùn)動(dòng)副 兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而又能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)聯(lián)接。 （ 關(guān)鍵點(diǎn)：兩個(gè) 可動(dòng)的 聯(lián)接）,2、平面運(yùn)動(dòng)副構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)。,3、 運(yùn)動(dòng)副的分類：（按接觸情況分）,低副：面接觸 高副：點(diǎn)、線接觸,轉(zhuǎn)動(dòng)副,1,移動(dòng)副,5、運(yùn)動(dòng)副的表示方法,4、運(yùn)動(dòng)副的作用： 引入約束，限制構(gòu)件的自由度。,一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 用簡單的線條和符號(hào)表示各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系、并按一定的比例確定各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置的簡單圖形。 它能反映出：運(yùn)動(dòng)規(guī)律 運(yùn)動(dòng)副形式、數(shù)目 構(gòu)件的數(shù)目、尺寸 傳力情況,1.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖,1、構(gòu)件的分類（按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分）,二、構(gòu)件的分類及其表示方法,固定件（機(jī)架）相對(duì)固定不動(dòng)，支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件。 原動(dòng)件（主動(dòng)件）運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件（輸入構(gòu)件） 從動(dòng)件隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的其他活動(dòng)構(gòu)件。,2、構(gòu)件的表示方法,部分常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號(hào)見 P8 表1-1（摘自GB/T 4460-1984),雙副構(gòu)件,三副構(gòu)件,兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副,一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副一個(gè)移動(dòng)副,e=0,一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副一個(gè)高副,跨越符號(hào),1,1,2, 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制舉例,(1) 分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，判斷固定件、原動(dòng)件、從動(dòng)件、構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目； （2）合理選擇投影面； （3）選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸▽?shí)長/圖長）； （4）按順序繪圖。,4,A,C,B,2,3,一、 平面機(jī)構(gòu)自由度 設(shè)有：N 個(gè)構(gòu)件；n（ = N 1）個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；PL個(gè)低副；PH個(gè)高副； 則自由度為： F = 3 n - 2 PL - PH, 確定機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架（位置）運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需 要的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。,1.3 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,二、 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,F0 F=原動(dòng)件數(shù),F = 3 n - 2 PL - PH = 3 2 2 3 = 0,F = 3 n - 2 PL - PH = 3 3 2 4 = 1,F = 3 n - 2 PL - PH = 3 4 2 5 = 2,F = 3 n - 2 PL - PH = 32 22 1 = 1,例題：,先計(jì)算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH,三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),1. 復(fù)合鉸鏈,處理方法：m個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈時(shí)，其轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)為(m-1)個(gè)。,（顯然是錯(cuò)誤的),原因？ 鉸鏈C,復(fù)合鉸鏈這種兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接在一起的組合。,正確計(jì)算應(yīng)為：F = 35 27 = 1,= 35 26 = 3,2. 局部自由度,正確計(jì)算應(yīng)為: F = 3n - 2 PL - PH = 32 221 = 1,計(jì)算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH = 33 2 3 1 = 2 （顯然是錯(cuò)誤的） 原因？小滾子的運(yùn)動(dòng)并不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但引入了一個(gè)自由度（F= 3 1 2 1 = 1），這種不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度 局部自由度 其作用：改善受力情況, 減少磨損。 處理方法：假想 2、3 構(gòu)件焊接在一起，成為一個(gè)構(gòu)件。,3. 虛約束,先計(jì)算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH = 33 25 = -1,（顯然是錯(cuò)誤的),原因？ 構(gòu)件3和 4在D、E處同時(shí)組成移動(dòng)副，且兩移動(dòng)副導(dǎo)路重合，則兩移動(dòng)副的作用相同，其中之一是重復(fù)的、虛的約束。象這種不產(chǎn)生實(shí)際約束作用的重復(fù)的約束虛約束,虛約束的作用：雖不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，但有工程意義加強(qiáng)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度，改善構(gòu)件的受力情況。,虛約束的處理：在計(jì)算自由度時(shí)，應(yīng)將起重復(fù)約束（虛約束）作用的部分去掉，然后再進(jìn)行計(jì)算。,正確計(jì)算應(yīng)為： F = 3n - 2 PL - PH = 33 24 = 1, 兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副且其軸線重合,虛約束通常有下列幾種情況：,兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)移動(dòng)副且導(dǎo)路重合或互相平行, 不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱部分,F = 31 21= 1,F= 32 221 = 1,F= 33 232 = 1,如果兩構(gòu)件相連接，而該兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡在連接前后互相重合時(shí)，則此連接引入的約束必為虛約束。,例：計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度,F = 3 n - 2 PL - PH = 37 291 = 2,C 處為復(fù)合鉸鏈； E處為虛約束； F 處為局部自由度;,先看是否有特殊情況：,處理后見左下圖：,計(jì)算自由度：,練習(xí)：計(jì)算下列各機(jī)構(gòu)的自由度。（若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束，請(qǐng)指出。并說明需幾個(gè)原動(dòng)件）,2),3),4),1）,練習(xí)：