[工学]机械原理 第二章 平面机构的结构分析0.ppt

本章小结： 1.基本概念——常识?? 1) 零件 2) 构件 3) 运动副 4) 运动链 5) 机构  6) 杆组 ?2.运动简图的绘制——重点也是难点 ?3.机构自由度的计算——重点 4.平面机构的组成原理与结构分析以了解机构的结构分析为主，即能够正确地拆分杆组，它是本节的难点。 * * 注意：举例同时说明虚约束的必要性和缺点 * 注意：举例同时说明虚约束的必要性和缺点 对称结构 虚约束出现的场合： 对称结构 虚约束出现的场合： 必须注意： 虚约束只有在满足某些特殊的几何条件时才存在 机构中的虚约束主要是考虑到受力、强度、刚度等方面的要求而设置的 必须采用虚约束时，必须严格保证设计、制造、安装精度，否则虚约束将成为有效约束 已知：AB EC FD.  F=3n-2PL-Ph=3?6 -2?7 -2=2. 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析 1 2 3 4 机架 原动件 从动件 从动件 机构=机架+原动件+从动件系统 F = 0 + 原动件数×1 + 0 结论：将机架、原动件去掉，剩下的从动件系统的 自由度一定等于0 1 2 3 4 基本杆组（阿苏尔杆组） ： 最简单的自由度为零的构件组 基本杆组的类别： 3n－2pl－ph＝0 3n－2pl＝0 或 n/2＝pl/3 1）Ⅱ级杆组 条件： n=2 pl=3 基本杆组的类别： 2）Ⅲ级杆组 n=4 pl=6 平面机构的组成原理 机构=（原动件和机架）+若干基本杆组 任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次联结于原动件和机架上而构成的 把若干个自由度为零的基本杆组依次联结到原动件和机架上就可以组成一个新的机构，其自由度与原动件数目相等。 例：设计一自由度机构 杆组的外副不能同时连接于同一个构件 平面机构结构分析——拆杆组 分析的步骤： 1)计算机构的自由度并确定原动件 2) 除去机构中的虚约束和局部自由度； 2) 拆分杆组； 从远离主动件处开始试拆Ⅱ级组，若不成；再拆Ⅲ级组，直至只剩下原动件和机架为止； 注意： 所拆出的杆组是否自由度零 拆去该杆组后剩余部分是否仍是机构，其自由度与原机构的自由度是否相同； 机构的级别 组成机构的杆组的最高级别 二级机构 三级机构 平面机构的高副低代 条件： 机构的自由度不变 机构的瞬时速度和加速度特性完全相同 能否直接代替？ 原动件数不能大于自由度 机构具有确定运动的条件：自由度大于零且原动件数等于自由度数 自由度的计算 N个构件组成运动链之前 3N 固定一个构件，n个活动构件 3n 自由度的计算 自由度的计算 自由度计算： F＝3n－2pl－ph n——活动构件数（运动链构件总数-1） pl——低副数 ph——高副数 自由度的计算 自由度≤0，不成为运动链 自由度的计算 原动件数不能小于自由度 原动件数不能大于自由度 结论： 自由度≤0 ——不能成为运动链 自由度〉0 ——能成为运动链 机构具有确定运动的条件：原动件的数目等于运动链自由度数目 原动件数小于自由度时，运动不确定 原动件数大于自由度时，导致薄弱环节损坏 计算自由度时应注意的事项： 1、复合铰链(compound hinges)： 2、局部自由度:passive degree of freedom 处理办法——把滚子固化在支承滚子的构件上 在一些特定的几何条件下，机构中间，某些构件或运动副加入后提供的约束与原来不加该构件或运动副时存在的约束重复 处理办法：先判断，再去除 3.虚约束:redundant constraint 两构件构成多个运动副时 两构件上两点之间距离在运动中始终保持不变时 用转动副联接的两构件上运动轨迹相重合 机构中不影响机构运动传递的重复部分 虚约束存在的场合: F=3n-2PL-Ph=3?1 -2?1=1? 3?1-2?2= -1 虚约束存在的场合: 2构件在不同处形成同轴线的转动副 虚约束存在的场合: 2构件在不同处形成方向平行的移动副 虚约束存在的场合: 2构件在不同处形成方向平行的移动副 虚约束存在的场合: 2构件在不同处形成公法线重合的高副 不存在虚约束 不存在虚约束 虚约束出现的场合： 第二章 平面机构的结构分析 机构的组成 运动简图绘制 机构具有确定运动的条件 平面机构的组成原理 机构的组成 零件（Machine element）：制造单元。 构件（Link）：运动单元 运动副：(kinematic pair) ： 构件之间直接、可动的联接 运动副元素:形成运动副的点