機(jī)械原理 課件 郁志宏 第1-3章 緒論、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

1緒論2023/11/242緒論

本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的

如何進(jìn)行機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)

機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介2023/11/243緒論

本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容

學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的如何進(jìn)行機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介2023/11/244本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容研究對(duì)象：機(jī)械

零件：

構(gòu)件：

工件：

部件：研究?jī)?nèi)容：有關(guān)機(jī)械的基本理論問(wèn)題一些相關(guān)概念的回顧：制造的單元運(yùn)動(dòng)的單元未完成加工的零件裝配的單元2023/11/245本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容研究對(duì)象：機(jī)械研究?jī)?nèi)容：有關(guān)機(jī)械的基本理論問(wèn)題什么是機(jī)械？機(jī)械：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱2023/11/246本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容2023/11/247本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容機(jī)構(gòu)機(jī)器2023/11/248本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容機(jī)構(gòu)機(jī)器2023/11/249本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容機(jī)器機(jī)構(gòu)2023/11/2410本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容研究對(duì)象：機(jī)械研究?jī)?nèi)容：有關(guān)機(jī)械的基本理論問(wèn)題什么是機(jī)械？機(jī)械：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱機(jī)器：

①人為的構(gòu)件的組合體；

②各構(gòu)件間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系；

③用來(lái)變換或傳遞能量、物料及信息。機(jī)構(gòu)：

具有①②特征

能實(shí)現(xiàn)預(yù)期機(jī)械運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的基本組

合體稱為機(jī)構(gòu)。2023/11/2411本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容

機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

機(jī)構(gòu)的力分析及機(jī)器動(dòng)力學(xué)

常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)

機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)研究對(duì)象：機(jī)械研究?jī)?nèi)容：有關(guān)機(jī)械的基本理論問(wèn)題本課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要有：本課程以機(jī)構(gòu)為主要對(duì)象進(jìn)行研究2023/11/2412本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容2023/11/2413

本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的如何進(jìn)行機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介緒論2023/11/2414學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的2023/11/2415學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的2023/11/2416學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的2023/11/2417緒論

本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容

學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的

如何進(jìn)行機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介2023/11/2418如何進(jìn)行機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)一、課程性質(zhì)與特點(diǎn)：

專業(yè)基礎(chǔ)課，先修課程較多，且章節(jié)之間前后銜接緊密。二、概念、原理、方法：

熟悉概念、理解原理、掌握方法，提高專業(yè)能力，

提高認(rèn)知與理解能力。三、學(xué)以致用：

培養(yǎng)興趣，提高專業(yè)素養(yǎng)，鍛煉發(fā)現(xiàn)問(wèn)題分析問(wèn)題的能力。2023/11/2419緒論

本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容

學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的目的如何進(jìn)行機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)

機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介2023/11/2420機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科是機(jī)械學(xué)科的重要組成部分，是機(jī)械工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。為了適應(yīng)新的發(fā)展需求，作為機(jī)械工業(yè)發(fā)展前沿的機(jī)械原理學(xué)科，其與諸多學(xué)科相互滲透，相互結(jié)合，研究領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展，研究課題層出不窮，研究方法日新月異。自控機(jī)構(gòu)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)構(gòu)、柔性及彈性機(jī)構(gòu)和機(jī)電光液廣義機(jī)構(gòu)等的研制上已有很大進(jìn)展。在機(jī)械的分析與綜合中，也由只考慮其運(yùn)動(dòng)性能過(guò)渡到同時(shí)考慮其動(dòng)力性能；考慮到機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)構(gòu)件的振動(dòng)和彈性變形，運(yùn)動(dòng)副中的間隙和構(gòu)件的誤差對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能的影響等。機(jī)械的分析和綜合中日益廣泛地應(yīng)用了計(jì)算機(jī)，發(fā)展并推廣了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、考慮誤差的概率設(shè)計(jì)，提出了多種便于對(duì)機(jī)械進(jìn)行分析和綜合的數(shù)學(xué)工具，編制了許多大型通用或?qū)Ｓ玫挠?jì)算程序與仿真軟件。另外，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)試手段的日臻完善，也加強(qiáng)了對(duì)機(jī)械的實(shí)驗(yàn)研究。2023/11/24機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的一、研究機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫(huà)法二、了解機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件三、研究機(jī)構(gòu)的組成原理及機(jī)構(gòu)分類與設(shè)計(jì)2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件構(gòu)件a2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成2.運(yùn)動(dòng)副2023/11/24轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）移動(dòng)副機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成2.運(yùn)動(dòng)副2023/11/24凸輪副齒輪副機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成2.運(yùn)動(dòng)副2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成2.運(yùn)動(dòng)副按照運(yùn)動(dòng)副相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況分類：

轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、螺旋副按照運(yùn)動(dòng)副接觸情況分類：

高副：點(diǎn)線接觸

低副：面接觸

按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)：

平面運(yùn)動(dòng)副：移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、平面高副；空間運(yùn)動(dòng)副：螺旋副，胡克鉸鏈等幾何封閉力封閉

2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成3.運(yùn)動(dòng)鏈2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成4.機(jī)構(gòu)2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類二、機(jī)構(gòu)的分類根據(jù)運(yùn)動(dòng)副組成情況分類：

低副機(jī)構(gòu)

高副機(jī)構(gòu)根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況分類：

平面機(jī)構(gòu)

空間機(jī)構(gòu)根據(jù)機(jī)構(gòu)的構(gòu)件情況、工作原理：

連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，

棘輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)等2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按照一定的比例尺，采用運(yùn)動(dòng)副的代表符號(hào)、常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)、一般構(gòu)件的表示方法以及一些簡(jiǎn)單的線條。一、意義：分析現(xiàn)有機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)無(wú)需考慮外形、斷面尺寸，組成構(gòu)件的零件數(shù)目，固聯(lián)方式二、如何繪制：能表明機(jī)械運(yùn)動(dòng)特征及運(yùn)動(dòng)傳遞情況的圖。三、關(guān)鍵：運(yùn)動(dòng)傳遞與真實(shí)機(jī)構(gòu)相同！2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副常用運(yùn)動(dòng)副的模型及符號(hào)2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面高副槽銷副常用運(yùn)動(dòng)副的模型及符號(hào)2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖復(fù)合鉸鏈常用運(yùn)動(dòng)副的模型及符號(hào)2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)外嚙合圓柱2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)一般構(gòu)件的表示方法固定構(gòu)件(機(jī)架)齒輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合圓柱2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一般構(gòu)件的表示方法同一構(gòu)件兩副構(gòu)件2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一般構(gòu)件的表示方法連架構(gòu)件多副構(gòu)件2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5）用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成簡(jiǎn)圖。（從原動(dòng)件開(kāi)始畫(huà)）1）分析機(jī)構(gòu)，搞清構(gòu)造，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)傳遞情況；

通常需要找出原動(dòng)件及執(zhí)行構(gòu)件（最后輸出運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件），循著

傳遞路線步驟：2）找出所有的構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副及其相對(duì)位置；3）選擇合理的位置，選擇視平面（多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面），如機(jī)構(gòu)

很復(fù)雜，可展開(kāi)，或?qū)⑤^難表示清楚的部分，另外繪制一個(gè)局部

的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。充分反映機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞特點(diǎn)；4）確定比例尺，2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算ABC自由度：構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目yxo2023/11/24yxoBC機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算約束：對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制高副：1個(gè)約束，2個(gè)自由度低副：2個(gè)約束，1個(gè)自由度2023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。通常用F表示設(shè)n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，PL個(gè)低副，PH個(gè)高副平面→空間：引申至空間機(jī)構(gòu)例題1：F=3×1-2×1=12023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算例題2：F=3×2-2×3=02023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算例題3：例題4：F=3×4-2×5=2F=3×3-2×4=12023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)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(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)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(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目F=3×5-2×7=1F=3×5-2×6=3？？錯(cuò)誤2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目1.復(fù)合鉸鏈

兩個(gè)以上的構(gòu)件在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，就構(gòu)成了所謂的復(fù)合鉸鏈。m個(gè)構(gòu)件，m-1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。F=3×5-2×7=1正確2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目2.導(dǎo)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(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目2.導(dǎo)路平行、重合、共線的特例轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合移動(dòng)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(diǎn)力不同時(shí)作用力封閉→形封閉2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目3.復(fù)合高副兩構(gòu)件，在兩處形成高副，各接觸點(diǎn)公法線不重合轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)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(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度稱局部自由度F=3×3-2×3-1×1=2錯(cuò)誤2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題三、虛約束在特殊的幾何條件下，引入某些構(gòu)件所起的限制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。多一個(gè)FE構(gòu)件，F(xiàn)+3，多兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，F(xiàn)-4多引入一個(gè)約束，虛約束平行四邊形機(jī)構(gòu)F=3n-(2PL+PH-p')-F'p’=2P'L+P'H-3n'F=3×4-(2×6-1)

=12023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)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(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)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(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題自由度計(jì)算方法總結(jié)n=4①看懂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖②判斷有無(wú)注意事項(xiàng)，如復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等。③確定活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目、高低副數(shù)目④代入公式進(jìn)行計(jì)算。F=3×4-(2×5+1×1)=1 pL=5pH=12023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題自由度計(jì)算方法總結(jié)①看懂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖②判斷有無(wú)注意事項(xiàng)，如復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等。③確定活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目、高低副數(shù)目④代入公式進(jìn)行計(jì)算。2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件結(jié)論：使機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度，此即機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)確定運(yùn)動(dòng)條件

→

原動(dòng)件數(shù)等于自由度

因此，將機(jī)架與原動(dòng)件（與機(jī)架相連）拆分出來(lái)，則剩下的構(gòu)件組自由度為零原動(dòng)件自由度?+2023/11/24組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理+基本桿組：最后不能再拆的最簡(jiǎn)單的自由度為零的構(gòu)件組。組成原理：任何機(jī)構(gòu)都可以看作是若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件與機(jī)架上而構(gòu)成。2023/11/24組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類是根據(jù)機(jī)構(gòu)中基本桿組的不同組成形態(tài)進(jìn)行的符合條件：自由度公式→3n-2pl-ph=0 基本桿組條件假設(shè)機(jī)構(gòu)中無(wú)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(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類Ⅱ級(jí)組

→

應(yīng)用最多的基本桿組

最高級(jí)別為Ⅱ級(jí)組的基本桿組構(gòu)成的機(jī)構(gòu)→Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)

→

應(yīng)用最多的機(jī)構(gòu)Ⅱ級(jí)組，Ⅲ級(jí)組原動(dòng)件＋機(jī)架

Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)最高級(jí)別為Ⅲ級(jí)組的基本桿組構(gòu)成的機(jī)構(gòu)→Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)

→

少數(shù)、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜1236542023/11/24組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析目的：

了解機(jī)構(gòu)的組成，確定機(jī)構(gòu)級(jí)別。該機(jī)構(gòu)中如果原動(dòng)件為構(gòu)件5則為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。原動(dòng)件確定，則拆分順序與級(jí)別確定。步驟：①去除局部自由度與虛約束；②拆分機(jī)架與原動(dòng)件；③從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件開(kāi)始拆分；④根據(jù)所得拆分，確定機(jī)構(gòu)等級(jí)。123654ThanksForAttendance!第三章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1．任務(wù)

根據(jù)機(jī)構(gòu)的尺寸及原動(dòng)件已知的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求構(gòu)件中從動(dòng)件上某點(diǎn)的軌跡、位移、速度及加速度和構(gòu)件的角位移、角速度及角加速度?！?-1

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)、目的和方法2．目的

了解已有機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，是設(shè)計(jì)新的機(jī)械和研究機(jī)械動(dòng)力性能的必要前提。3．方法主要有圖解法和解析法。

兩構(gòu)件上的瞬時(shí)等速重合點(diǎn)（即同速點(diǎn)），§3-2

用速度瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析1.速度瞬心及其位置確定（1）速度瞬心

用Pij表示。絕對(duì)瞬心：vP＝0相對(duì)瞬心：vP≠0機(jī)構(gòu)中的瞬心總數(shù)目：K＝N(N－1)/2（2）瞬心位置的確定1）由瞬心定義確定以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)，瞬心在其中心處；

以移動(dòng)副相聯(lián)，瞬心在垂直于其導(dǎo)路的無(wú)窮遠(yuǎn)處；N:構(gòu)件數(shù)圖1圖2以純滾動(dòng)高副相聯(lián)，瞬心就在其接觸點(diǎn)處；

以滾動(dòng)兼滑動(dòng)的高副相聯(lián)，瞬心就在過(guò)其接觸點(diǎn)處兩高副元素的公法線上。2）借助三心定理確定

：彼此作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心必位于同一直線上。三心定理圖3圖4例1

求平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心解（1）K＝4x3/2=6（2）確定位置2.用瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析例2

平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)例3

平面凸輪機(jī)構(gòu)例2

平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)例3

平面凸輪機(jī)構(gòu)小結(jié)1、對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)的速度分析，采用速度瞬心十分簡(jiǎn)便。2、瞬心法只能用于機(jī)構(gòu)的速度分析，不能用于加速度分析?！?-3

用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度及加速度分析1同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)矢量關(guān)系

例4如圖所示機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件的尺寸，構(gòu)件1的角速度ω1為常數(shù)、角加速度α1等于0。（1）求該瞬時(shí)構(gòu)件3上C點(diǎn)的速度vc及加速度ac。（2）求該瞬時(shí)構(gòu)件4上D點(diǎn)的速度vD及加速度aD。（1）分析：

vC(構(gòu)件3)=vC(構(gòu)件2)，

aC(構(gòu)件3)=aC(構(gòu)件2)，可通過(guò)2構(gòu)件上B點(diǎn)速度和加速度求解，屬于同一構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系問(wèn)題，下面我們進(jìn)行解答。（1）解：由運(yùn)動(dòng)合成原理可知，構(gòu)件2上C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是隨基點(diǎn)B的平動(dòng)與繞基點(diǎn)B的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成，則①列速度矢量方程方向：水平⊥AB⊥BC大小：?

ω1lAB?

，畫(huà)速度矢量多邊形。pbc

vBvCBvCvBvCvCB

方向：水平⊥AB⊥BC大小：?

ω1lAB?

注意：這里畫(huà)矢量圖的過(guò)程旨在教授具體作圖方法，真實(shí)值需帶入數(shù)值才能確定，后同。②列加速度矢量方程

方向：水平B→A

C→B

⊥BC大?。?

ω12?

lAB(vCB)2/lBC

?

，畫(huà)加速度矢量多邊形。pbc

vBvCBvCp'c'aBaCBaC

方向：水平B→A

C→B

⊥BC大?。?

ω12?

lAB(vCB)2/lBC

?b'

小結(jié)1、幾個(gè)概念①速度比例尺μv和加速度比例尺μa：畫(huà)速度或加速度矢量多邊形（簡(jiǎn)稱速度圖或加速度圖）的作圖比例尺，是指圖上1毫米代表實(shí)際多大的速度或加速度，單位為(m/s)/mm或(m/s2)/mm。②矢量多邊形：根據(jù)矢量方程，按照一定的繪圖比例尺，用帶箭頭的線段來(lái)表示每一各矢量，線段的長(zhǎng)短表示矢量的大小，箭頭的方向表示矢量的方向，將各矢量畫(huà)出并形成的圖形。小結(jié)2、對(duì)速度圖（加速度圖）的理解①速度圖（加速度圖）：表示機(jī)構(gòu)某瞬時(shí)各點(diǎn)速度（加速度）的矢量圖，其中，p(p’)稱為速度圖（加速度圖）的極點(diǎn)，表示絕對(duì)速度（加速度）為零的點(diǎn)，絕對(duì)速度（加速度）的矢量都是從p

(p’)

點(diǎn)引出的，而連接絕對(duì)速度（加速度）矢量末端的矢量，為相對(duì)速度（加速度）的矢量。③畫(huà)速度圖（加速度圖）時(shí)，先選取適當(dāng)?shù)谋壤?，然后根?jù)矢量方程，從已知的絕對(duì)矢量開(kāi)始畫(huà)起。

例4如圖所示機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件的尺寸，構(gòu)件1的角速度ω1為常數(shù)，（2）求該瞬時(shí)構(gòu)件4上D點(diǎn)的速度vD及加速度aD。方向：?⊥AB⊥BD大小：?

ω1lAB?

（2）解：同樣根據(jù)同一構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系①列速度矢量方程pbc

vBvDCvC

dvDvDBvCBpbcvBvCBvCdvD△利用速度影像法求同一構(gòu)件上任意一點(diǎn)的速度（1）速度影像發(fā)現(xiàn)△bcd∽△BCD，我們把速度圖中的△bcd稱為機(jī)構(gòu)圖形中△BCD的速度影像。（2）速度影像法使用的條件當(dāng)已知同一構(gòu)件上兩點(diǎn)的速度時(shí)，則該構(gòu)件上其他任一點(diǎn)的速度便可利用速度影像法求出。（3）速度影像法的使用要點(diǎn)：在速度圖中畫(huà)出機(jī)構(gòu)圖形的相似三角形，且頂點(diǎn)繞向一致。如△bcd∽△BCD，BCD是逆時(shí)針繞向，bcd也是逆時(shí)針繞向。

p'c'aBaCBaCb'

同理，可以利用加速度影像法求同一構(gòu)件上任意一點(diǎn)的加速度。加速度影像的概念、使用條件和方法，均和速度影像法相同。②利用加速度影像法求D點(diǎn)的加速度已知構(gòu)件2上B點(diǎn)和C點(diǎn)的加速度，求構(gòu)件2上D點(diǎn)的加速度，可以利用加速度影像法。在加速度圖中，作△b′c′d′∽△BCDd'aD如圖所示，矢量p′d′即為aD所對(duì)應(yīng)的矢量。第