機(jī)械系統(tǒng)組成及分析理論基礎(chǔ)優(yōu)客機(jī)床網(wǎng)

1、第第2 2章章 機(jī)械系統(tǒng)組成及分析理論基礎(chǔ)機(jī)械系統(tǒng)組成及分析理論基礎(chǔ)2.1 機(jī)械系統(tǒng)的組成機(jī)械系統(tǒng)的組成2.2 機(jī)械系統(tǒng)的自由度機(jī)械系統(tǒng)的自由度2.3 機(jī)械系統(tǒng)坐標(biāo)系機(jī)械系統(tǒng)坐標(biāo)系2.4 機(jī)械系統(tǒng)分析理論基礎(chǔ)機(jī)械系統(tǒng)分析理論基礎(chǔ)2.1 機(jī)械系統(tǒng)的組成機(jī)械系統(tǒng)的組成機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱，由許多零件和構(gòu)件組成。零件是組成機(jī)器的最小單元，多個(gè)零件剛性地聯(lián)接在一起組成一個(gè)剛性系統(tǒng)，機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)，作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件是由若干零件組成的一個(gè)剛性系統(tǒng)，是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的最小單元。實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)與ADAMS中系統(tǒng)定義對(duì)比物體構(gòu)件（1）鉸約束（2）外力（偶）作用力（3）2.2 機(jī)械系統(tǒng)自由度計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)自

2、由度計(jì)算自由度自由度 機(jī)械系統(tǒng)的自由度表示機(jī)械系統(tǒng)中各構(gòu)件相對(duì)于地面機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)量，與構(gòu)成機(jī)械的構(gòu)件數(shù)量、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)量、原動(dòng)機(jī)的類型和數(shù)量、以及其他約束條件有關(guān)。機(jī)械系統(tǒng)的自由度 可以用下式計(jì)算：116mXijkijFnpqR（1 1）當(dāng)）當(dāng)F0F0，且，且 時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)蛻變?yōu)閯傂韵到y(tǒng)，構(gòu)時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)蛻變?yōu)閯傂韵到y(tǒng)，構(gòu)件之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。件之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。0jq （2 2）當(dāng)）當(dāng)F F0 0，且，且 時(shí)，表示在一個(gè)剛性機(jī)械系統(tǒng)中時(shí)，表示在一個(gè)剛性機(jī)械系統(tǒng)中設(shè)置有原動(dòng)機(jī)，此時(shí)原動(dòng)機(jī)將無法運(yùn)動(dòng)，或者機(jī)械系統(tǒng)將設(shè)置有原動(dòng)機(jī)，此時(shí)原動(dòng)機(jī)將無法運(yùn)動(dòng)，或者機(jī)械系統(tǒng)將在薄弱處遭到破壞。在薄

3、弱處遭到破壞。0jq （4 4）當(dāng)）當(dāng)F F0 0時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)沒有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)械時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)沒有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)械系統(tǒng)在阻力約束條件下，按牛頓定律，向阻力最小的方向系統(tǒng)在阻力約束條件下，按牛頓定律，向阻力最小的方向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。（3 3）當(dāng)）當(dāng)F F0 0，且，且 時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)具有確定的運(yùn)動(dòng)。時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)具有確定的運(yùn)動(dòng)。0jq 2.3 機(jī)械系統(tǒng)坐標(biāo)系機(jī)械系統(tǒng)坐標(biāo)系參考系參考系 在機(jī)械系統(tǒng)分析過程中有兩種類型的參考系：地面參考系 是一個(gè)單獨(dú)的牛頓慣性參考系，它固定在一個(gè)“絕對(duì)靜止”的空間中構(gòu)件參考系 對(duì)于每一個(gè)剛性體都有一個(gè)參考系，稱為構(gòu)件參考系，剛性體上的各點(diǎn)相對(duì)于該構(gòu)件的參考系

4、是靜止的.坐標(biāo)系坐標(biāo)系 機(jī)械系統(tǒng)的坐標(biāo)系采用直角坐標(biāo)系，由1個(gè)原點(diǎn)和3個(gè)相互垂直的單位坐標(biāo)矢量組成，常用的為采用右手規(guī)則的笛卡爾坐標(biāo)系。所有矢量均可以用3個(gè)單位坐標(biāo)矢量的分量來表示。在機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析過程中，經(jīng)常使用的3種坐標(biāo)系與ADMAS中定義的3種坐標(biāo)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)：地面坐標(biāo)系（Ground Coordinate System） 固定于地面（Ground Part）即系統(tǒng)的絕對(duì)坐標(biāo)系。ADMAS中所有的構(gòu)件都相對(duì)于地面坐標(biāo)確定其位置和方向。局部參考坐標(biāo)系（Local Part Reference Frame，LPRF）每個(gè)構(gòu)件有一個(gè)局部參考坐標(biāo)系LPRF，其位置和方位相對(duì)于地面坐標(biāo)系定義，隨部

5、件一起運(yùn)動(dòng)。標(biāo)記（Marker） 標(biāo)記是各構(gòu)件擁有的各自內(nèi)部的坐標(biāo)系統(tǒng)，分兩類：固定標(biāo)記 固結(jié)于部件上并與部件一起運(yùn)動(dòng)，其位置和方向是相對(duì)于LPRF定義的，不隨時(shí)間變化，可用于定義部件的圖形邊界、質(zhì)心、作用力和約束；浮動(dòng)標(biāo)記 相對(duì)于構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，ADAMS中有一些力和約束需要使用浮動(dòng)標(biāo)記。坐標(biāo)系設(shè)置坐標(biāo)系設(shè)置歐拉角法定位坐標(biāo)系的原點(diǎn)在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中的笛卡爾坐標(biāo)值，以確定定位坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置或定位坐標(biāo)系相對(duì)于基礎(chǔ)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)順序，以此確定定位坐標(biāo)系的方向。3點(diǎn)法不在同一直線上的3點(diǎn)A、B、C在定位坐標(biāo)系的笛卡爾坐標(biāo)值或A、B、C3點(diǎn)在基礎(chǔ)坐標(biāo)系的笛卡爾坐標(biāo)值。X-Z點(diǎn)法定位坐標(biāo)系的原點(diǎn)O在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中的笛卡爾坐標(biāo)值；定位坐標(biāo)系Z軸上一點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)值，或定位坐標(biāo)系X軸上一點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)值；定位坐標(biāo)系X-Z面上一點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)值，該點(diǎn)同原點(diǎn)O，以及以上確定的坐標(biāo)軸點(diǎn)不應(yīng)在同一直線上。2.4 機(jī)械系統(tǒng)分析理論基礎(chǔ)機(jī)械系統(tǒng)分析理論基礎(chǔ)ADAMS中機(jī)械系統(tǒng)分析理論核心是多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是由多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)組成的。多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象是由任意有限個(gè)剛體組成的系統(tǒng)，剛體之間以某種形式的約束連接，這些約束可以是理想完整約束、非