機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析教學(xué)目的：（1）明確構(gòu)件、運(yùn)動副、約束、自由度、運(yùn)動鏈及機(jī)構(gòu)等重要概念；（2） 能繪制簡單機(jī)械的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖；（3） 掌握平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算，并判斷其具有確定運(yùn)動的條件；（4） 了解平面機(jī)構(gòu)的組成原理。課時安排：4h重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)一平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算；難點(diǎn)一繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、自由度計(jì)算時注意事項(xiàng)的處理。§2-1機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的1.研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動的條件目的是弄清機(jī)構(gòu)包含哪幾個部分，各部分如何相聯(lián)，以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類不同的機(jī)構(gòu)有各自的特點(diǎn)，把各種機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)加以分類，其目的是按其分類建立運(yùn)動分析和動力分析的一般方法。3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖研究機(jī)構(gòu)特性的工具。4.研究機(jī)構(gòu)的組成原理研究按何種規(guī)律組成的機(jī)構(gòu)能滿足運(yùn)動確定性的要求?！?-2機(jī)構(gòu)的組成一、 構(gòu)件從制造加工角度：機(jī)械由零件組成。零彳一制造單元體從運(yùn)動功能角度：機(jī)械由機(jī)構(gòu)組成，而機(jī)構(gòu)由構(gòu)件組成。構(gòu)彳一獨(dú)立運(yùn)動的單元體注意：構(gòu)件可以是單一零件，也可以是幾個零件的剛性聯(lián)接。二、 運(yùn)動副定義：指兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運(yùn)動的聯(lián)接。運(yùn)動副元素：指兩個構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運(yùn)動副的部分。構(gòu)件的自由度：指一個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動。一個自由構(gòu)件在空間具有6個自由度，作平面運(yùn)動時有3個自由度。約束：指通過運(yùn)動副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的某些相對獨(dú)立運(yùn)動所受到的限制。運(yùn)動副引入的約束數(shù)等于兩構(gòu)件相對自由度減少的數(shù)目。運(yùn)動副引入的約束數(shù)最多為5個。5.運(yùn)動副分類1） 按運(yùn)動副相對運(yùn)動形式分轉(zhuǎn)動副、移動副、螺旋副、球面副等2） 按運(yùn)動副引入的約束數(shù)分I級副、II級副、m級副、w級副、v級副3） 按運(yùn)動副接觸形式分低副：兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副統(tǒng)稱為低副；高副：凡兩構(gòu)件系通過點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副統(tǒng)稱為高副。4）按運(yùn)動副的運(yùn)動空間分平面運(yùn)動副：指構(gòu)成運(yùn)動副的兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動的運(yùn)動副；空間運(yùn)動副：指構(gòu)成運(yùn)動副的兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動。三、 運(yùn)動鏈指兩個以上的構(gòu)件通過運(yùn)動副聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。閉鏈：運(yùn)動鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。開鏈：運(yùn)動鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。平面運(yùn)動鏈：各構(gòu)件間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動的運(yùn)動鏈?？臻g運(yùn)動鏈：各構(gòu)件間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動的運(yùn)動鏈。四、 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：在運(yùn)動鏈中將某一構(gòu)件加以固定（機(jī)架），另一個或幾個構(gòu)件（原動件）按給定運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動時，而其余構(gòu)件（從動件）都具有確定的運(yùn)動，則運(yùn)動鏈便成為機(jī)構(gòu)。分為：平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖一、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖指根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動副的位置，并用國標(biāo)規(guī)定的簡單線條和符號代表構(gòu)件和運(yùn)動副，繪制出表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動關(guān)系的簡明圖形。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖與原機(jī)械具有完全相同運(yùn)動特性。根據(jù)該圖可以方便的對機(jī)械進(jìn)行分析或設(shè)計(jì)。繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖是工程技術(shù)人員必備的基本技能。機(jī)構(gòu)的示意圖：指為了表明機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況，不要求嚴(yán)格地按比例而繪制的簡圖。二、 常用運(yùn)動副、構(gòu)件和常用機(jī)構(gòu)的表示方法（見表2-1、表2-2、表2-3）三、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制分析機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動情況：確定機(jī)構(gòu)中的機(jī)架、原動部分、傳動部分和執(zhí)行部分，以確定構(gòu)件的數(shù)目。循著運(yùn)動傳遞的路線，逐一分析每兩個構(gòu)件間相對運(yùn)動的性質(zhì)，確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目。恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面：一般選擇與機(jī)械的多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動平面相平行的平面作為投影面。選擇適當(dāng)?shù)谋壤呃L圖：定出各運(yùn)動副之間的相對位置，用規(guī)定的簡單線條和各種運(yùn)動副符號，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖畫出來。標(biāo)注：用字母給運(yùn)動副標(biāo)號，用數(shù)字給構(gòu)件標(biāo)號，同一構(gòu)件用焊接符號固聯(lián)，原動件用箭頭表示，機(jī)架加陰影線。例2-1：繪制圖示顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖例2-2：繪制圖示模型的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

§2-4機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件問題：取運(yùn)動鏈中某個構(gòu)件為機(jī)架，并確定原動件后，其余構(gòu)件在什么條件下才具有確定運(yùn)動?機(jī)構(gòu)的自由度F:機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動時必須給定的獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目。實(shí)例分析一：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)給定一個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)，余構(gòu)件有確定運(yùn)動，即機(jī)構(gòu)的F=1。機(jī)構(gòu)中給定獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的構(gòu)件稱為原動件。原動作F實(shí)例分析二：鉸鏈五桿機(jī)構(gòu) /給定一個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)：機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動。給定兩個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)：機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動。 飛?.機(jī)構(gòu)的F=2,原動件數(shù)=2結(jié)論：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件為：F>0，且原動件數(shù)=機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算平面自由構(gòu)件：3個自由度；平面低副：引入2個約束；平面高副：引入1個約束假設(shè)平面機(jī)構(gòu)有n個活動構(gòu)件：有3n個自由度；有Pz個低副和％個高副：引入(2P,+PJ約束。平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式F=3n-(2p+p)§2-6計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的事項(xiàng)一、復(fù)合釵鏈兩個以上構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接即構(gòu)成復(fù)合鉸鏈。m個構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈聯(lián)接所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副數(shù)為(m-1)個。二、局部自由度

二、局部自由度機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運(yùn)動并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動，把這種局部運(yùn)動的自由度稱為局部自由度。數(shù)目用『表示.計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時，應(yīng)將局部自由度除去不計(jì)。三、虛約束指機(jī)構(gòu)在某些特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，有些運(yùn)動副帶入的約束對機(jī)構(gòu)運(yùn)動實(shí)際上起不到獨(dú)立的約束作用，這些對機(jī)構(gòu)運(yùn)動實(shí)際上不起約束作用的約束稱為虛約束，用p‘表示。在計(jì)算自由度時，應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。因此，考慮局部自由度和虛約束時，平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：F=3n-（2p+p-pr）-F，虛約束常出現(xiàn)的情況：1） 機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件未聯(lián)接前的聯(lián)接點(diǎn)軌跡重合，則該聯(lián)接引入1個虛約束2） 兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成運(yùn)動副3） 若兩構(gòu)件在多處相接觸構(gòu)成平面高副，且各接觸點(diǎn)處的公法線重合，則只能算一個平面高副。若公法線方向不重合，將提供各2個約束4） 機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中，某兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變，將此兩點(diǎn)以構(gòu)件相聯(lián)，則將帶入1個虛約束。5） 某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動的對稱部分或重復(fù)部分所帶入的約束為虛約束。注意博項(xiàng)小結(jié)'存在于轉(zhuǎn)動副批?殳合鉉佳-正一確處M令較飪處個構(gòu)件圳、有(m-1)個轉(zhuǎn)動副r常發(fā)雄行為誠八笥引磨戔而珞炬幼摩擦■局部自巾度J變成■靖動摩擦.所嘻加的畿了處?！?'[正確處理力制：計(jì)針n由愆時符局部nI山度誠A”"存打于財(cái)W性幾