第2章-機構的結構分析

2023/11/24機構的結構分析2023/11/24

機構結構分析的內容和目的機構的組成及分類機構運動簡圖機構自由度的計算計算平面機構自由度時應注意的問題機構具有確定運動的條件平面機構的組成原理、結構分類及結構分析機構的結構分析2023/11/24

機構結構分析的內容和目的

機構的組成及分類機構運動簡圖機構自由度的計算計算平面機構自由度時應注意的問題機構具有確定運動的條件平面機構的組成原理、結構分類及結構分析機構的結構分析2023/11/24構結構分析的內容和目的一、研究機構的組成及機構運動簡圖的畫法二、了解機構具有確定運動的條件三、研究機構的組成原理及機構分類與設計2023/11/24

機構結構分析的內容和目的機構的組成及分類機構運動簡圖機構自由度的計算計算平面機構自由度時應注意的問題機構具有確定運動的條件平面機構的組成原理、結構分類及結構分析機構的結構分析2023/11/24機構的組成及分類一、機構的組成1.構件構件a2023/11/24機構的組成及分類一、機構的組成1.構件2023/11/24機構的組成及分類一、機構的組成2.運動副2023/11/24轉動副（鉸鏈）移動副機構的組成及分類一、機構的組成2.運動副2023/11/24凸輪副齒輪副機構的組成及分類一、機構的組成2.運動副2023/11/24機構的組成及分類一、機構的組成2.運動副按照運動副相對運動情況分類：

轉動副、移動副、螺旋副按照運動副接觸情況分類：

高副：點線接觸

低副：面接觸

按照相對運動是平面運動還是空間運動：

平面運動副：移動副、轉動副、平面高副；空間運動副：螺旋副，胡克鉸鏈等幾何封閉力封閉

2023/11/24機構的組成及分類一、機構的組成3.運動鏈2023/11/24機構的組成及分類一、機構的組成4.機構2023/11/24機構的組成及分類二、機構的分類根據運動副組成情況分類：

低副機構

高副機構根據機構運動情況分類：

平面機構

空間機構根據機構的構件情況、工作原理：

連桿機構，凸輪機構，齒輪機構，

棘輪機構，槽輪機構等2023/11/24機構的組成及分類2023/11/24

機構結構分析的內容和目的

機構的組成及分類

機構運動簡圖機構自由度的計算計算平面機構自由度時應注意的問題機構具有確定運動的條件平面機構的組成原理、結構分類及結構分析機構的結構分析2023/11/24機構運動簡圖根據機構的運動尺寸，按照一定的比例尺，采用運動副的代表符號、常用機構運動簡圖符號、一般構件的表示方法以及一些簡單的線條。一、意義：分析現有機構，設計新機構無需考慮外形、斷面尺寸，組成構件的零件數目，固聯(lián)方式二、如何繪制：能表明機械運動特征及運動傳遞情況的圖。三、關鍵：運動傳遞與真實機構相同！2023/11/24機構運動簡圖轉動副移動副常用運動副的模型及符號2023/11/24機構運動簡圖平面高副槽銷副常用運動副的模型及符號2023/11/24機構運動簡圖復合鉸鏈常用運動副的模型及符號2023/11/24機構運動簡圖常用機構運動簡圖符號凸輪機構齒輪傳動外嚙合圓柱2023/11/24機構運動簡圖常用機構運動簡圖符號一般構件的表示方法固定構件(機架)齒輪傳動內嚙合圓柱2023/11/24機構運動簡圖一般構件的表示方法同一構件兩副構件2023/11/24機構運動簡圖一般構件的表示方法連架構件多副構件2023/11/24機構運動簡圖2023/11/24機構運動簡圖2023/11/24機構運動簡圖5）用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖。（從原動件開始畫）1）分析機構，搞清構造，觀察相對運動，運動傳遞情況；

通常需要找出原動件及執(zhí)行構件（最后輸出運動的構件），循著

傳遞路線步驟：2）找出所有的構件與運動副及其相對位置；3）選擇合理的位置，選擇視平面（多數構件的運動平面），如機構

很復雜，可展開，或將較難表示清楚的部分，另外繪制一個局部

的機構簡圖。充分反映機構的運動傳遞特點；4）確定比例尺，2023/11/24

機構結構分析的內容和目的

機構的組成及分類機構運動簡圖機構自由度的計算計算平面機構自由度時應注意的問題機構具有確定運動的條件平面機構的組成原理、結構分類及結構分析機構的結構分析2023/11/24機構自由度的計算ABC自由度：構件的獨立運動的數目yxo2023/11/24yxoBC機構自由度的計算約束：對獨立運動的限制高副：1個約束，2個自由度低副：2個約束，1個自由度2023/11/24機構自由度的計算

機構的自由度：機構中各構件相對于機架所能有的獨立運動的數目。通常用F表示設n個活動構件，PL個低副，PH個高副平面→空間：引申至空間機構例題1：F=3×1-2×1=12023/11/24機構自由度的計算例題2：F=3×2-2×3=02023/11/24機構自由度的計算例題3：例題4：F=3×4-2×5=2F=3×3-2×4=12023/11/24機構自由度的計算例題5：例題6：F=3×2-(2×2+1×1)=1F=3×4-(2×6+0×1)=02023/11/24

機構結構分析的內容和目的

機構的組成及分類機構運動簡圖機構自由度的計算

計算平面機構自由度時應注意的問題機構具有確定運動的條件平面機構的組成原理、結構分類及結構分析機構的結構分析2023/11/24計算自由度時應注意的問題F=3×4-2×6

=0？F=3×3-2×4

=1F=3×5-2×6

=3？F=3×5-2×7

=1F=3×3-2×3

-1×1=2？F=3×2-2×2

-1×1=12023/11/24計算自由度時應注意的問題一、正確計算運動副的數目F=3×5-2×7=1F=3×5-2×6=3？？錯誤2023/11/24計算自由度時應注意的問題一、正確計算運動副的數目1.復合鉸鏈

兩個以上的構件在一處以轉動副相聯(lián)接，就構成了所謂的復合鉸鏈。m個構件，m-1個轉動副。F=3×5-2×7=1正確2023/11/24計算自由度時應注意的問題一、正確計算運動副的數目2.導路平行、重合、共線的特例F=3×5-2×7=1F=3×2-(2×2+1×1)=12023/11/24計算自由度時應注意的問題一、正確計算運動副的數目2.導路平行、重合、共線的特例轉動副軸線重合移動副方向平行高副公法線重合避免懸臂支撐，增加剛度兩接觸點力不同時作用力封閉→形封閉2023/11/24計算自由度時應注意的問題一、正確計算運動副的數目3.復合高副兩構件，在兩處形成高副，各接觸點公法線不重合轉動副移動副2023/11/24計算自由度時應注意的問題二、局部自由度F=3×3-(2×3+1×1)-1=1正確F=3n-(2PL+PH)-F'與輸出件運動無關的自由度稱局部自由度F=3×3-2×3-1×1=2錯誤2023/11/24計算自由度時應注意的問題三、虛約束在特殊的幾何條件下，引入某些構件所起的限制作用是重復的，這種不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。多一個FE構件，F+3，多兩個轉動副，F-4多引入一個約束，虛約束平行四邊形機構F=3n-(2PL+PH-p')-F'p’=2P'L+P'H-3n'F=3×4-(2×6-1)

=12023/11/24計算自由度時應注意的問題三、虛約束F=3×5-2×5-1×6=-1 ×輪

系F=3×3-2×3-1×2=1 √F=3×5-(2×5-1×6-2)=1 √2023/11/24計算自由度時應注意的問題F=3×4-2×6

=0？F=3×3-2×4

=1F=3×5-2×6

=3？F=3×5-2×7

=1F=3×3-2×3

-1×1=2？F=3×2-2×2

-1×1=12023/11/24計算自由度時應注意的問題自由度計算方法總結n=4①看懂機構運動簡圖②判斷有無注意事項，如復合鉸鏈、局部自由度、虛約束等。③確定活動構件數目、高低副數目④代入公式進行計算。F=3×4-(2×5+1×1)=1 pL=5pH=12023/11/24計算自由度時應注意的問題自由度計算方法總結①看懂機構運動簡圖②判斷有無注意事項，如復合鉸鏈、局部自由度、虛約束等。③確定活動構件數目、高低副數目④代入公式進行計算。2023/11/24

機構結構分析的內容和目的

機構的組成及分類機構運動簡圖機構自由度的計算計算平面機構自由度時應注意的問題機構具有確定運動的條件平面機構的組成原理、結構分類及結構分析機構的結構分析2023/11/24機構具有確定運動的條件結論：使機構中的原動件數等于機構的自由度，此即機構具有確定運動的條件。2023/11/24

機構結構分析的內容和目的

機構的組成及分類機構運動簡圖機構自由度的計算計算平面機構自由度時應注意的問題機構具有確定運動的條件平面機構的組成原理、結構分類及結構分析機構的結構分析2023/11/24組成原理、結構分類及結構分析一、平面機構的組成原理機構確定運動條件

→

原動件數等于自由度

因此，將機架與原動件（與機架相連）拆分出來，則剩下的構件組自由度為零原動件自由度?+2023/11/24組成原理、結構分類及結構分析一、平面機構的組成原理+基本桿組：最后不能再拆的最簡單的自由度為零的構件組。組成原理：任何機構都可以看作是若干個基本桿組依次連接于原動件與機架上而構成。2023/11/24組成原理、結構分類及結構分析二、平面機構的結構分類機構的結構分類是根據機構中基本桿組的不同組成形態(tài)進行的符合條件：自由度公式→3n-2pl-ph=0 基本桿組條件假設機構中無高副： 3n-2pl=0 →n/2=pl/3，

給出n，pl組合 n=2，pl=3；n=4，pl=6；n=6，pl=9……2023/11/24組成原理、結構分類及結構分析二、平面機構的結構分類Ⅱ級組

→

應用最多的基本桿組

最高級別為Ⅱ級組的基本桿組構成的機構→Ⅱ級機構

→

應用最多的機構Ⅱ級組，Ⅲ級組原動件＋機架