機(jī)構(gòu)倒置基本原理ppt課件

1、1.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的倒置原理,當(dāng)待求因素是活動(dòng)鉸鏈的位置時(shí)，需要利用 “倒置原理”求解，該方法稱為“機(jī)構(gòu)倒置法”。,只是各構(gòu)件的“絕對運(yùn)動(dòng)”（在變換后的“機(jī)架”上觀察到的運(yùn)動(dòng)）發(fā)生了變化。,同一運(yùn)動(dòng)鏈，取不同的構(gòu)件為“機(jī)架”時(shí)，根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理，各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系并未改變（機(jī)構(gòu)位置圖全等）。,1, 剛體導(dǎo)引倒置原理,如圖所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，引導(dǎo)連桿BC上一標(biāo)線BE 依次通過預(yù)定位置。,標(biāo)線：構(gòu)件上標(biāo)志其位置的線段。如：線段BE。,桿BC與DE固接在一起，為同一個(gè)構(gòu)件。,2,取原機(jī)構(gòu)(a)中待求動(dòng)鉸鏈C所在連桿BC為“新機(jī)架”，其上標(biāo)線BE的位置B1E1代表“新機(jī)架” 的位置。,在所得

2、“倒置機(jī)構(gòu)”(b)中，原機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)鉸鏈B、C變?yōu)椤肮潭ㄣq鏈”，構(gòu)件AD變?yōu)椤靶逻B桿” 。,3,在“倒置機(jī)構(gòu)”中，鉸鏈中心D的“運(yùn)動(dòng)軌跡” 是以C1為圓心的圓弧。,將求活動(dòng)鉸鏈C的位置問題轉(zhuǎn)化為求“固定鉸鏈C1” 的問題。,返例連桿2,4, 實(shí)現(xiàn)兩連架桿對應(yīng)位置倒置原理,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，連架桿AB的位置和連架桿CD上標(biāo)線DE的位置相對應(yīng)。,標(biāo)線：構(gòu)件上標(biāo)志其位置的線段。如：線段DE。,桿CD與DE固接在一起，為同一個(gè)構(gòu)件。,5,在原機(jī)構(gòu)(a)中, 取待求的活動(dòng)鉸鏈C所在連架桿CD為“新機(jī)架”，標(biāo)線DE的位置DE1代表“新機(jī)架”的位置。,在所得“倒置機(jī)構(gòu)”(b)中，原機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)鉸鏈C

3、變?yōu)椤肮潭ㄣq鏈”，構(gòu)件AB變?yōu)椤靶逻B桿”。,6,在“倒置機(jī)構(gòu)”中，鉸鏈中心B的“運(yùn)動(dòng)軌跡” 是以C1為圓心的圓弧。,將求活動(dòng)鉸鏈C的位置問題轉(zhuǎn)化為求“固定鉸鏈C1” 的問題。,返例連架,返回,7,例2：已知連桿上過動(dòng)鉸鏈B的標(biāo)線BE的三個(gè)位置，以及固定鉸鏈中心 A、D的位置如圖所示（按l 作出），lAB。用圖解法設(shè)計(jì)該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。,設(shè)計(jì)關(guān)鍵,分析,利用“倒置原理”進(jìn)行設(shè)計(jì),確定連桿上另一活動(dòng)鉸鏈C的位置。,設(shè)計(jì)方法,8,設(shè)計(jì)思路：,鉸鏈中心D相對“新機(jī)架” B1E1 的“軌跡圓弧” 的圓心就是動(dòng)鉸鏈C的位置C1。,取連桿BC為“新機(jī)架”，其上標(biāo)線B1E1代表“新機(jī)架”的位置。,因此只要作出鉸

4、鏈中心D相對于“新機(jī)架” 的另外兩個(gè)位置, D的三個(gè)位置點(diǎn)所定圓的圓心就是待求動(dòng)鉸鏈C的位置C1。,E1,9,選取長度比例尺l，作出連桿上標(biāo)線BE的三個(gè)位置。,作圖步驟,10,取標(biāo)線BE的位置B1E1 為“新機(jī)架”的位置，,B3,B2E2D 表示原機(jī)構(gòu)在第二位置時(shí)，標(biāo)線BE與鉸鏈D之間的相對位置。,B1E1D2，表示“倒置機(jī)構(gòu)”在第二位置時(shí)，標(biāo)線BE與鉸鏈D之間的相對位置。,注意：B2E2D 和B1E1D2頂角字母的順序相同（標(biāo)線BE與鉸鏈D的相對方位不變）。,以B1E1 為邊， 作B1E1D2B2E2D , 得點(diǎn)D2 。,11,取標(biāo)線BE的位置B1E1 代表“新機(jī)架”的位置，,B3,B3E3

5、D 表示原機(jī)構(gòu)在第三位置時(shí)，標(biāo)線BE與鉸鏈D之間的相對位置。,B1E1D3，表示“倒置機(jī)構(gòu)”在第三位置時(shí)，標(biāo)線BE與鉸鏈D之間的相對位置。,注意：B3E3D 和B1E1D3頂角字母的順序相同（標(biāo)線BE與鉸鏈D的相對方位不變） 。,再以B1E1 為邊， 作B1E1D3B3E3D , 得點(diǎn)D3 。,12,點(diǎn)D、D2、D3所定圓的圓心就是動(dòng)鉸鏈C的位置C1。,D2,D3,C1,AB1C1D即為所求的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在第一位置時(shí)的機(jī)構(gòu)位置圖。,13,小結(jié)（剛體導(dǎo)引）,已知連桿上活動(dòng)鉸鏈B、C的位置。 設(shè)計(jì)關(guān)鍵：確定固定鉸鏈A、D的位置。 方法：中垂線法,D,已知連桿上標(biāo)線的位置和固定鉸鏈的位置。 設(shè)計(jì)關(guān)鍵

6、：確定連桿上動(dòng)鉸鏈的位置。 方法：機(jī)構(gòu)倒置法。 取連桿為“機(jī)架”。將求動(dòng)鉸鏈的設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為求“固定鉸鏈”的設(shè)計(jì)問題。,返回,14,例3：已知固定鉸鏈中心 A、D的位置，連桿上的標(biāo)線EF的三個(gè)位置如圖所示（按L 作出）。用圖解法設(shè)計(jì)該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。,確定連桿上活動(dòng)鉸鏈B、C的位置。,機(jī)構(gòu)倒置法,命題類型,給定連桿上標(biāo)線EF的位置。,分析,設(shè)計(jì)關(guān)鍵,設(shè)計(jì)方法,15,設(shè)計(jì)思路：,鉸鏈中心A、D 相對“新機(jī)架” E1F1 的“軌跡圓弧” 的圓心分別是動(dòng)鉸鏈B、C的位置B1、C1。,取連桿為“新機(jī)架”，其上的標(biāo)線EF的位置E1F1 代表“新機(jī)架”的位置。,因此只要作出鉸鏈中心A、D相對于“機(jī)架” E1

7、F1 的另外兩個(gè)位置, A、D的三個(gè)位置點(diǎn)所定圓的圓心分別是待求動(dòng)鉸鏈B、C的位置B1、C1。,16,例1：設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知連架桿AB 的三個(gè)位置AB1、AB2、AB3 分別與另一連架桿CD 上的一標(biāo)線DE 的三個(gè)位置DE1、DE2、DE3 對應(yīng)，機(jī)架AD的長度。要求其余兩個(gè)構(gòu)件的長度。,分析,設(shè)計(jì)關(guān)鍵： 連架桿CD上動(dòng)鉸鏈C的位置。,設(shè)計(jì)方法,利用“倒置原理”進(jìn)行設(shè)計(jì),17,設(shè)計(jì)思路：,取待求的動(dòng)鉸鏈C所在的連架桿CD為“新機(jī)架”，其上的標(biāo)線DE的位置DE1代表“新機(jī)架”的位置。,鉸鏈中心B 相對“新機(jī)架” DE1 的“軌跡圓弧” 的圓心就是動(dòng)鉸鏈C的位置C1。,因此只要作出鉸鏈中心

8、B相對于“新機(jī)架” DE1 的另外兩個(gè)位置, B的三個(gè)位置點(diǎn)所定圓弧的圓心就是待求動(dòng)鉸鏈C的位置C1。,18,選取長度比例尺l，作出連架桿AB和標(biāo)線DE的三組對應(yīng)位置。,作圖步驟,19,取標(biāo)線DE的位置DE1代表“新機(jī)架”的位置，,DE1B2，表示“倒置機(jī)構(gòu)”在第二位置時(shí)，標(biāo)線DE與鉸鏈B之間的相對位置。,注意：DE2B2 和DE1B2頂角字母的順序相同（標(biāo)線DE與動(dòng)鉸鏈B的相對方位不變）。,DE2B2 表示原機(jī)構(gòu)在第二位置時(shí)，標(biāo)線DE與鉸鏈B之間的相對位置。,以DE1 為邊， 作DE1B2DE2B2,得點(diǎn)B2 。,20,取標(biāo)線DE的位置DE1代表“新機(jī)架”的位置，,DE1B3，表示“倒置機(jī)構(gòu)

9、”在第三位置時(shí)，標(biāo)線DE與鉸鏈B之間的相對位置。,注意：DE3B3 和DE1B3頂角字母的順序相同（標(biāo)線DE與動(dòng)鉸鏈B的相對方位不變） 。,DE3B3 表示原機(jī)構(gòu)在第三位置時(shí)，標(biāo)線DE與鉸鏈B之間的相對位置。,再以DE1 為邊，作DE1B3DE3B3，得點(diǎn)B3。,21,C1,點(diǎn)B1、B2、B3所定圓弧的圓心就是動(dòng)鉸鏈C的位置C1。,返回,AB1C1D即為所求的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在第一位置時(shí)的機(jī)構(gòu)位置圖。,22,例2：如圖所示,已知搖桿AB上一標(biāo)線AE和滑塊的三組對應(yīng)位置（按l作出）。用圖解法設(shè)計(jì)該搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。,設(shè)計(jì)關(guān)鍵：,機(jī)構(gòu)倒置法,分析,設(shè)計(jì)方法,連架桿AB 上動(dòng)鉸鏈B的位置。,返回,23,設(shè)計(jì)

10、思路：,取待求的活動(dòng)鉸鏈B所在的連架桿AB為“新機(jī)架”，其上標(biāo)線AE的位置AE1代表“新機(jī)架”的位置。,活動(dòng)鉸鏈C相對“新機(jī)架” AE1 的“軌跡圓弧” 的圓心就是動(dòng)鉸鏈B的位置B1。,因此只要作出動(dòng)鉸鏈C相對于“新機(jī)架” 的另外兩個(gè)位置, C的三個(gè)“位置點(diǎn)”所定圓弧的圓心就是待求動(dòng)鉸鏈B的位置B1。,24,作圖步驟,取標(biāo)線AE的位置AE1代表“新機(jī)架”的位置，,AE2C2 表示原機(jī)構(gòu)在第二位置時(shí)，標(biāo)線AE與鉸鏈C之間的相對位置。,AE1C2，表示“倒置機(jī)構(gòu)”在第二位置時(shí)，標(biāo)線AE與鉸鏈C之間的相對位置。,注意：AE2C2 和AE1C2頂角字母的順序相同（標(biāo)線AE與動(dòng)鉸鏈C的相對方位不變） 。

11、,以AE1為邊，作AE1C2AE2C2, 得點(diǎn)C2。,提問：如何簡化確定點(diǎn)C2的方法？,25,取標(biāo)線AE的位置AE1代表“新機(jī)架”的位置，,AE3C3 表示原機(jī)構(gòu)在第三位置時(shí)，標(biāo)線AE與鉸鏈C之間的相對位置。,AE1C3表示“倒置機(jī)構(gòu)”在第三位置時(shí)，標(biāo)線AE與鉸鏈C之間的相對位置。,注意：AE3C3 和AE1C3頂角字母的順序相同（標(biāo)線AE與動(dòng)鉸鏈C的相對方位不變） 。,再以AE1為邊，作AE1C3AE3C3，得點(diǎn)C3 。,26,點(diǎn)C1、C2和C2所定圓弧的圓心就是動(dòng)鉸鏈B的位置B1。,B1,返回,27,例3（習(xí)題6-6）,圖示為機(jī)床變速箱中操縱滑動(dòng)齒輪的操縱機(jī)構(gòu)，已知滑動(dòng)齒輪的行程 H=60

12、mm ，其相互位置如圖所示。當(dāng)滑動(dòng)齒輪在行程的另一端時(shí)，操縱手柄為垂直方向。試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。,28,設(shè)計(jì)關(guān)鍵：確定連架桿AB 上動(dòng)鉸鏈B的位置。,分析,命題類型：給定兩連架桿AB、CD的兩組對應(yīng)位置，及一個(gè)附加條件（構(gòu)件AB的第一位置AB1處于水平線上）。,設(shè)計(jì)方法：“機(jī)構(gòu)倒置法” 取待求的動(dòng)鉸鏈 B 所在的連架桿AB為“新機(jī)架”，標(biāo)線AF1代表“新機(jī)架”的位置。 動(dòng)鉸鏈C相對“新機(jī)架” AF1的“軌跡圓弧”的圓心是動(dòng)鉸鏈 B 的位置B1。,29,作圖步驟,選取長度比例尺l= 2mm/mm，作出連架桿CD和標(biāo)線AF的兩組對應(yīng)位置。,取AF1代表“新機(jī)架”的位置，作AF1C2AF2C2, 得點(diǎn)C2

13、。,C2,提問：如何簡化確定點(diǎn)C2的方法？,30,作連線C1C2的中垂線，該中垂線與水平線的交點(diǎn)即為動(dòng)鉸鏈B的位置B1。,B1,C2,AB1C1D為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在第一位置時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。,返回,31,小結(jié)（按兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)）,設(shè)計(jì)關(guān)鍵： 確定連架桿上一動(dòng)鉸鏈的位置。,返回,設(shè)計(jì)方法：機(jī)構(gòu)倒置法 取待求的動(dòng)鉸鏈所在的連架桿為“新機(jī)架”，取其上標(biāo)線的一個(gè)位置代表“新機(jī)架”的位置。 將求活動(dòng)鉸鏈的設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為求“固定鉸鏈”的設(shè)計(jì)問題。,32,討論：,1）若給定兩連架桿的三組對應(yīng)位置，,2）若只給定兩連架桿的兩組對應(yīng)位置，有無窮多個(gè)解； 當(dāng)再給一個(gè)附加條件時(shí)（如待求動(dòng)鉸鏈的方位等）

14、，才能得到唯一解。,B3,有唯一解。,返回,33,4.按行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)思路：按K計(jì)算出極位夾角，根據(jù)機(jī)構(gòu)在極限位置時(shí)的幾何關(guān)系，及有關(guān)附加條件，作出在極限位置時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；由“圖”確定出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸。,返回,34,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在極限位置時(shí)的幾何關(guān)系,機(jī)構(gòu)的極限位置： 當(dāng)曲柄與連桿兩次共線，搖桿分別處于兩極限位置時(shí)，機(jī)構(gòu)所處的位置。,返例1,返例2,35,機(jī)構(gòu)的極限位置： 當(dāng)曲柄與連桿兩次共線，滑塊分別處于兩極限位置時(shí)，機(jī)構(gòu)所處的位置。,偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在極限位置時(shí)的幾何關(guān)系,返例3,36,思考：k=1,幾何關(guān)系 = C1AC2=0 即A、C1、C2 三點(diǎn)共線，,返回例,37,當(dāng)曲柄的固定鉸鏈A的位置待求時(shí)，需作輔助圓，以滿足C1AC2= 。,當(dāng)曲柄的固定鉸鏈A的位置已知，搖桿的另一極限位置待求時(shí)，直接根據(jù)C1AC2= 來作圖。,小結(jié),返回,90 ,38,總結(jié), 分析： 首先，根據(jù)已知條件和設(shè)計(jì)要求，確定命題類型； 然后結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)確定設(shè)計(jì)關(guān)鍵