《機械原理結(jié)構(gòu)分析》ppt課件

1、2-1 2-1 構(gòu)件及其運動副構(gòu)件及其運動副2-2 2-2 機構(gòu)運動簡圖的繪制機構(gòu)運動簡圖的繪制2-3 2-3 平面機構(gòu)自在度的計算平面機構(gòu)自在度的計算2-4 2-4 機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分析機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分析2-5 2-5 平面機構(gòu)中的高副低代平面機構(gòu)中的高副低代第二章 平面機構(gòu)的構(gòu)造分析2-1 2-1 構(gòu)件及其運動副構(gòu)件及其運動副一、構(gòu)件二、運動副 兩個構(gòu)件直接接觸且具有確定相對兩個構(gòu)件直接接觸且具有確定相對運運 動的聯(lián)接。動的聯(lián)接。平面運動副分類:轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副挪動副挪動副特點：面接觸、相對轉(zhuǎn)動或相對挪動特點：面接觸、相對轉(zhuǎn)動或相對挪動 低副低副 運動的單元運動的單元. .運動副元素

2、運動副元素兩構(gòu)件相互接觸的點、線、面。兩構(gòu)件相互接觸的點、線、面。 齒輪副齒輪副 凸輪副凸輪副特點：點或線接觸、沿接觸點切線方向相對挪動特點：點或線接觸、沿接觸點切線方向相對挪動 繞接觸點的轉(zhuǎn)動繞接觸點的轉(zhuǎn)動 高副高副螺旋副螺旋副 球面副球面副 三、運動鏈三、運動鏈 假設(shè)干構(gòu)件經(jīng)過運動副聯(lián)接而成的可動系統(tǒng)假設(shè)干構(gòu)件經(jīng)過運動副聯(lián)接而成的可動系統(tǒng)稱運動鏈稱運動鏈 假設(shè)將運動鏈中的一個構(gòu)件相對固定，運動鏈那么成假設(shè)將運動鏈中的一個構(gòu)件相對固定，運動鏈那么成為機構(gòu)。為機構(gòu)。 四、機構(gòu)中構(gòu)件的分類：四、機構(gòu)中構(gòu)件的分類： 1 1、機架描畫運動的參考系、機架描畫運動的參考系 2 2、原動件運動規(guī)律知的構(gòu)件

3、、原動件運動規(guī)律知的構(gòu)件 3 3、從動件、從動件2-2 2-2 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制平面機構(gòu)運動簡圖的繪制機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖 表示機構(gòu)運動特征的一種工程用圖表示機構(gòu)運動特征的一種工程用圖表達方式：表達方式： 用簡單線條表示構(gòu)件用簡單線條表示構(gòu)件 規(guī)定符號代表運動副規(guī)定符號代表運動副 按比例定出運動副的相對位置按比例定出運動副的相對位置與運動有關(guān)的要素：與運動有關(guān)的要素： 構(gòu)件數(shù)目構(gòu)件數(shù)目 運動副數(shù)目及類型運動副數(shù)目及類型 運動副之間的相對位運動副之間的相對位置置 轉(zhuǎn)動副一、運動副符號一、運動副符號 挪動副挪動副齒輪副齒輪副凸輪副凸輪副122122螺旋副螺旋副球面副球面副機構(gòu)運動簡圖表

4、二、構(gòu)件 不論構(gòu)件外形如何，簡單線條表示，帶短剖面線表示機架。帶運動副元素的構(gòu)件帶運動副元素的構(gòu)件三、機構(gòu)運動簡圖的繪制方法與步驟：方法與步驟： 1. 1.確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出構(gòu)件；確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出構(gòu)件； 2. 2.根據(jù)各構(gòu)件間的相對運動確定運動副的種類和數(shù)目；根據(jù)各構(gòu)件間的相對運動確定運動副的種類和數(shù)目； 3. 3.選定比例尺，按規(guī)定符號繪制運動簡圖；選定比例尺，按規(guī)定符號繪制運動簡圖； 4. 4.標明機架、原動件和作圖比例尺；標明機架、原動件和作圖比例尺； 5. 5.驗算自在度。驗算自在度。機架ABCABC1 12 23 34 4ABC141223A14B12C2343 3

5、2 24 41 14例例2-1 2-1 繪制圖示機構(gòu)簡圖繪制圖示機構(gòu)簡圖A1234BCD例例2-2 2-2 顎式破碎機顎式破碎機v例2-3.繪制轉(zhuǎn)動翼板式水泵機構(gòu)運動簡圖v例2-4.繪制旋轉(zhuǎn)泵機構(gòu)運動簡圖v例2-5.繪制圖示機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖例例2-6 2-6 活塞泵活塞泵運動副？運動副？例例2-7 2-7 小型壓力機小型壓力機v分析機構(gòu)的組成及運動情況，確定機構(gòu)中的機架、分析機構(gòu)的組成及運動情況，確定機構(gòu)中的機架、原動部分、傳動部分和執(zhí)行部分，以確定運動副原動部分、傳動部分和執(zhí)行部分，以確定運動副的數(shù)目。的數(shù)目。v循著運動傳送的道路，逐一分析每兩個構(gòu)件間相循著運動傳送的道路，逐一分析每兩個構(gòu)

6、件間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的類型和數(shù)目對運動的性質(zhì)，確定運動副的類型和數(shù)目; ;v恰當?shù)剡x擇投影面：普通選擇與機械的多數(shù)構(gòu)件恰當?shù)剡x擇投影面：普通選擇與機械的多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的平面作為投影面。的運動平面相平行的平面作為投影面。v選擇適當?shù)谋壤哌x擇適當?shù)谋壤? , 定出各運動副之間的相對位定出各運動副之間的相對位置，用規(guī)定的簡單線條和各種運動副符號置，用規(guī)定的簡單線條和各種運動副符號, , 將機將機構(gòu)運動簡圖畫出來。構(gòu)運動簡圖畫出來。小結(jié)：小結(jié)：一、構(gòu)件的自在度自在度構(gòu)件所具獨立運動的個數(shù)確定構(gòu)件位置所 需獨立坐標數(shù)。一個完全自在的平面運動構(gòu)件具有三個自在度。一個完全自在的平面運

7、動構(gòu)件具有三個自在度。xy21xyyx2-3 2-3 平面機構(gòu)的自在度平面機構(gòu)的自在度F=6F=3 不論構(gòu)成運動副的兩個構(gòu)件能否其中有一個不論構(gòu)成運動副的兩個構(gòu)件能否其中有一個相對固定，運動副引入的約束數(shù)相對固定，運動副引入的約束數(shù)S均一樣。均一樣。二、平面運動副的約束條件 約束 限制 約束條件 約束數(shù)運動副的構(gòu)成引入了約束，使構(gòu)件失去運動自在度。運動副的構(gòu)成引入了約束，使構(gòu)件失去運動自在度。1. 1. 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副x0y0 xy約束數(shù)約束數(shù) S = 2F=1F=1F=4F=42. 2. 挪動副挪動副約束數(shù)約束數(shù) S = 23. 3. 齒輪副齒輪副4. 4. 凸輪副凸輪副nn約束數(shù)約束數(shù) S

8、= 1nn 平面低副約束數(shù)平面低副約束數(shù) S = 2 平面高副約束數(shù)平面高副約束數(shù) S = 1三、平面機構(gòu)的自在度三、平面機構(gòu)的自在度機構(gòu)的自在度機構(gòu)的自在度 F= F= 3 3活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) -2-2 低副數(shù)低副數(shù)-1-1 高副數(shù)高副數(shù)計算公式計算公式F F 3n 3n 2PL 2PL PHPH1.1.機構(gòu)自在度的計算公式機構(gòu)自在度的計算公式F F3n3n2PL 2PL PH PH 3 3 2 2 3 34 4 0 0 1 1F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 4 45 50 0 2 2F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 2 22 21 1 1 1F

9、=3n-2PL-PHF=3n-2PL-PH=3=32 2- -2 23 3-0-0=0=0F=3n-2PL-PHF=3n-2PL-PH=3=33 3-2-2 5 5-0-0=-1=-1 三個構(gòu)件經(jīng)過三個轉(zhuǎn)動副相連三個構(gòu)件經(jīng)過三個轉(zhuǎn)動副相連, , 相當于一個相當于一個構(gòu)件。構(gòu)件。F=3n-2 Pl Ph=34 - 25-0=2F=3n-2 pl ph=33 - 24-0=1四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)五桿機五桿機構(gòu)構(gòu)2.2.機構(gòu)機構(gòu)( (運動鏈運動鏈) )具有確定相對運動的條件具有確定相對運動的條件有一個機架有一個機架自在度大于零自在度大于零F0F0原動件數(shù)原動件數(shù) = =自在度數(shù)自在度數(shù)通常，原動件為含低

10、副構(gòu)件且與機架相連通常，原動件為含低副構(gòu)件且與機架相連, , 只需一個自在度。只需一個自在度。3.3.本卷須知本卷須知復合鉸鏈復合鉸鏈 m m個構(gòu)件個構(gòu)件(m(m3)3)在同一處構(gòu)在同一處構(gòu)成共軸線的轉(zhuǎn)動副成共軸線的轉(zhuǎn)動副412356F F 3n 3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 560 3 3F F 3n 3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 570 1 1m-1m-1個低副個低副復復 計算在內(nèi)計算在內(nèi)5231要正確計算運動副數(shù)目要正確計算運動副數(shù)目F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 760 9 9F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 710

11、0 1 1?復復復復復復復復例例2-7: 2-7: 圓盤鋸機構(gòu)圓盤鋸機構(gòu)F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 123F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 23 1-1-1兩構(gòu)件間構(gòu)成多個運動副兩構(gòu)件間構(gòu)成多個運動副3.3.本卷須知續(xù)本卷須知續(xù)錯錯22 11 1對對挪動副導路平行挪動副導路平行轉(zhuǎn)動副軸線重合轉(zhuǎn)動副軸線重合平面高副接觸點共法線平面高副接觸點共法線“轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副“挪動副挪動副F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 33 1 2 23.3.本卷須知續(xù)本卷須知續(xù) 機構(gòu)中某些構(gòu)件所具機構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的部分運動，并不影響有的部分運動，并不影響

12、機構(gòu)運動的自在度。機構(gòu)運動的自在度。2 2部分自在度部分自在度 排除F F3n3n2PL2PLPH-FPH-F 3 3 2 2 - - 33 1 1 11這時這時 F3n2PLPH-F式中式中F 為部分自在度為部分自在度數(shù)目數(shù)目 412351234F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 340 1 1F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 46 0 0 0？對對3虛約束虛約束不產(chǎn)生實踐約束效果的反復約束不產(chǎn)生實踐約束效果的反復約束排除排除3.3.本卷須知續(xù)本卷須知續(xù)運用實例運用實例F F3n3n2PL2PLPH+PPH+P 3 3 2 2 + + 46 0 1 11

13、.軌跡重合軌跡重合轉(zhuǎn)動副聯(lián)接的兩構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合轉(zhuǎn)動副聯(lián)接的兩構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合1234BOAF F3n3n2PL2PLPH+PPH+P 3 3 2 2 + + 34 1 1 11F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 34 1 0 0錯錯對對虛約束常發(fā)生在以下情況虛約束常發(fā)生在以下情況n4，PL4，PH0，P1 F141235用一個構(gòu)件兩個運動副去聯(lián)接那么構(gòu)成虛約束用一個構(gòu)件兩個運動副去聯(lián)接那么構(gòu)成虛約束.兩構(gòu)件上某兩點間的間隔在運動過程中一直不變兩構(gòu)件上某兩點間的間隔在運動過程中一直不變虛約束虛約束F F3n3n2PL2PLPH+PPH+P 3 3 2 2 + +

14、46 0 1 11.對傳送運動不起獨立作用的反復部分對傳送運動不起獨立作用的反復部分1232虛虛F F3n3n2PL2PLPH+PPH+P 3 3 2 2 + + 44 4 1 11P P2P2Pl +Pl +Ph h 3n3n 2 2 + + 243 2 2 2F F3n3n2PL2PLPH+PPH+P 3 3 2 2 + + 55 6 1 12虛虛F F3n- 2PL- PH + P3n- 2PL- PH + P- - F FF F 部分自在度數(shù)部分自在度數(shù) PH PH 高副數(shù)高副數(shù)n n 活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) P P 虛約束數(shù)虛約束數(shù) PL PL 低副數(shù)低副數(shù) F F 部分自在度部分自在

15、度數(shù)數(shù)F F3n3n2PL2PLPH+ PPH+ P- - F F3 3 2 2 + - + - 791 1 1局復局F F3n3n2PL2PLPH+ PPH+ P- - F F3 3 2 2 + + - - 8101 2 2例例2-9:2-9:例例2-8:2-8:412356781234567901801F F3n3n2PL2PLPH PH 3 3 2 2 8111 1 1例例2-10:2-10:小結(jié)小結(jié)計算機構(gòu)自在度應(yīng)留意的事項計算機構(gòu)自在度應(yīng)留意的事項存在于轉(zhuǎn)動副處存在于轉(zhuǎn)動副處正確處置方法：復合鉸鏈處有正確處置方法：復合鉸鏈處有m個構(gòu)件個構(gòu)件那么有那么有(m-1)個轉(zhuǎn)動副個轉(zhuǎn)動副 復合

16、鉸鏈復合鉸鏈部分自在度部分自在度常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動摩擦常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動摩擦變成滾動摩擦所添加的滾子處。變成滾動摩擦所添加的滾子處。正確處置方法：計算自在度時將部分自正確處置方法：計算自在度時將部分自在度減去。在度減去。 虛約束虛約束存在于特定的幾何條件或構(gòu)造條件下。存在于特定的幾何條件或構(gòu)造條件下。正確處置方法：將引起虛約束的構(gòu)件和正確處置方法：將引起虛約束的構(gòu)件和運動副除去不計。運動副除去不計。例例2-112-11：計算圖示某包裝機送紙機構(gòu)的自在度，并判別該：計算圖示某包裝機送紙機構(gòu)的自在度，并判別該機構(gòu)能否有確定運動。機構(gòu)能否有確定運動。解法解法2：復合鉸鏈：復合

17、鉸鏈：D包含包含2個轉(zhuǎn)動副個轉(zhuǎn)動副部分自在度：部分自在度：F=2虛約束：桿虛約束：桿8及轉(zhuǎn)動副及轉(zhuǎn)動副F、I引引入入1個虛約束。個虛約束。計算自在度前直接去除虛約計算自在度前直接去除虛約束和部分自在度：束和部分自在度：動畫演示動畫演示解法解法1：計算機構(gòu)自在度典型例題分析計算機構(gòu)自在度典型例題分析 n=6 pl=7 ph=3 F=3n-2pl-ph=1例例2-122-12：計算圖示機構(gòu)的自在度，如有復合鉸鏈、部分自在：計算圖示機構(gòu)的自在度，如有復合鉸鏈、部分自在度和虛約束，需明確指出。畫箭頭的構(gòu)件為原動件。度和虛約束，需明確指出。畫箭頭的構(gòu)件為原動件。復合鉸鏈復合鉸鏈解：分析解：分析部分自在度

18、部分自在度1 1個虛約束個虛約束復合鉸鏈復合鉸鏈復合鉸鏈復合鉸鏈部分自在度部分自在度1 1個虛約束個虛約束復合鉸鏈復合鉸鏈1111283231,11, 8HLHLppnFppn一、機構(gòu)的組成原理一、機構(gòu)的組成原理機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)具有確定運動的條件：自在度數(shù)自在度數(shù)=原動件數(shù)原動件數(shù)根本桿組：把機構(gòu)中最后不能再拆的自在度為零的構(gòu)件根本桿組：把機構(gòu)中最后不能再拆的自在度為零的構(gòu)件組稱為機構(gòu)的根本桿組。組稱為機構(gòu)的根本桿組。1. 1. 桿組桿組機架和原動件與從動件組分開：機架和原動件與從動件組分開： 從動構(gòu)件組自在度為零。從動構(gòu)件組自在度為零。可以再拆成更簡單的可以再拆成更簡單的自在度為

19、零的桿組自在度為零的桿組npl23對于全低副的桿組：對于全低副的桿組：n個構(gòu)件、個構(gòu)件、pl個低副個低副 根本桿組的分類根本桿組的分類 根據(jù)根據(jù)n的取值根本桿組分為以下幾種情況：的取值根本桿組分為以下幾種情況：1n=2, pl=3的雙桿組：又叫的雙桿組：又叫級桿組級桿組 常見常見級桿組的方式為級桿組的方式為n和和pl為整數(shù)為整數(shù)n=2,4,6023Lpn2n=4, pl=6的多桿組，又叫的多桿組，又叫 級桿組級桿組 特征為桿組中具有一個三副構(gòu)件。特征為桿組中具有一個三副構(gòu)件。常見的三種方式為常見的三種方式為npl233更高級別的桿組更高級別的桿組 機構(gòu)組成原理指把假設(shè)干個根本桿組依次聯(lián)接到原動

20、機構(gòu)組成原理指把假設(shè)干個根本桿組依次聯(lián)接到原動件和機架上，就可以組成自在度數(shù)與原動件數(shù)相等的新機件和機架上，就可以組成自在度數(shù)與原動件數(shù)相等的新機構(gòu)。構(gòu)。2. 2. 機構(gòu)的組成原理機構(gòu)的組成原理動畫演示動畫演示機構(gòu)組成過程機構(gòu)組成過程一、機構(gòu)的組成原理續(xù)一、機構(gòu)的組成原理續(xù) 機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)遵照的原那么機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)遵照的原那么 利用機構(gòu)組成原理進展機構(gòu)創(chuàng)新時，在滿足一樣利用機構(gòu)組成原理進展機構(gòu)創(chuàng)新時，在滿足一樣任務(wù)要求的條件下，機構(gòu)的構(gòu)造越簡單、桿組的級別越低、任務(wù)要求的條件下，機構(gòu)的構(gòu)造越簡單、桿組的級別越低、構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)越少越好。構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)越少越好。二、平面機構(gòu)的構(gòu)造分類二、平面

21、機構(gòu)的構(gòu)造分類 II級機構(gòu)級機構(gòu) 指機構(gòu)中根本桿組的最高級別為指機構(gòu)中根本桿組的最高級別為II級的機構(gòu)。級的機構(gòu)。 III級機構(gòu)級機構(gòu) 指機構(gòu)中根本桿組的最高級別為指機構(gòu)中根本桿組的最高級別為III級組的機級組的機構(gòu)。構(gòu)。級機構(gòu)級機構(gòu) 只由機架和原動件組成的機構(gòu)稱為只由機架和原動件組成的機構(gòu)稱為級的機級的機構(gòu)。杠桿機構(gòu)、斜面機構(gòu)構(gòu)。杠桿機構(gòu)、斜面機構(gòu) 機構(gòu)構(gòu)造分類的根據(jù)：機構(gòu)構(gòu)造分類的根據(jù)： 根據(jù)機構(gòu)中根本桿組的級別進展分類。根據(jù)機構(gòu)中根本桿組的級別進展分類。 構(gòu)造分析目的構(gòu)造分析目的 三、平面機構(gòu)的構(gòu)造分析三、平面機構(gòu)的構(gòu)造分析 了解機構(gòu)的組成，確定機構(gòu)的級別。了解機構(gòu)的組成，確定機構(gòu)的級別

22、。把機構(gòu)分解為根本桿組、機架和原動把機構(gòu)分解為根本桿組、機架和原動件。件。 構(gòu)造分析的過程構(gòu)造分析的過程拆桿組拆桿組 從離原動件最遠的構(gòu)件開場試拆，先拆從離原動件最遠的構(gòu)件開場試拆，先拆II級組，假級組，假設(shè)不成，再拆設(shè)不成，再拆III級組，每拆出一個桿組后，機構(gòu)的剩余級組，每拆出一個桿組后，機構(gòu)的剩余部分仍應(yīng)是一個與原機構(gòu)有一樣自在度的機構(gòu)，直到只部分仍應(yīng)是一個與原機構(gòu)有一樣自在度的機構(gòu)，直到只剩原動件為止。剩原動件為止。 桿組拆分原那么桿組拆分原那么 機構(gòu)構(gòu)造分析步驟機構(gòu)構(gòu)造分析步驟典型例題典型例題1：試確定圖示機構(gòu)級別。試確定圖示機構(gòu)級別。1、正確計算機構(gòu)的自在度；、正確計算機構(gòu)的自在度

23、；2、根據(jù)機構(gòu)拆分原那么進展拆、根據(jù)機構(gòu)拆分原那么進展拆分分3、最后定出機構(gòu)的級別。、最后定出機構(gòu)的級別。桿組拆分例如桿組拆分例如 平面機構(gòu)中高副低代的目的平面機構(gòu)中高副低代的目的 為了使平面低副機構(gòu)構(gòu)造分析和運動分析的方法為了使平面低副機構(gòu)構(gòu)造分析和運動分析的方法適用于一切平面機構(gòu)，需求進展平面機構(gòu)的高副低代。適用于一切平面機構(gòu)，需求進展平面機構(gòu)的高副低代。 高副低代的含義高副低代的含義 根據(jù)一定條件對平面高副機構(gòu)的中高副虛擬地用根據(jù)一定條件對平面高副機構(gòu)的中高副虛擬地用低副來替代的方法。低副來替代的方法。 高副低代的條件：高副低代的條件：替代前后機構(gòu)的自在度不變；替代前后機構(gòu)的自在度不變；替代前后機構(gòu)的瞬時速度和瞬時加速度不變。替代前后機構(gòu)的瞬時速度和瞬時加速度不變。高副低代方法高副低代方法 結(jié)論：用一個含有兩個低副的虛擬構(gòu)件來替代高結(jié)論：用一個含有兩個低副的虛擬構(gòu)件來替代高副，且兩低副位置分別在兩高副兩元素接觸點處副，且兩低副位置分別在兩高副兩元素接觸點處的曲率中心。的曲率中心。分析：分析：高副：提供高副：提供1個約束個約束低副