機械設(shè)計CH1機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件

CH1機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

(StructureAnalysisofMechanisms)構(gòu)件運動鏈運動副KinematicPair運動鏈機構(gòu)？？如何繪制機構(gòu)的運動簡圖如何計算機構(gòu)的自由度機構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析mechanismmember一、運動副§1運動副

構(gòu)件與構(gòu)件之間直接接觸并存在相對運動的連接。運動副：機構(gòu)是由許多構(gòu)件組成，如何連接？？KinematicPair連接固定連接有相對運動的連接—運動副1按照運動副的相對運動形式分類平面運動副空間運動副二、運動副的分類planarpairspatialpair低副平面運動副：高副轉(zhuǎn)動副（鉸鏈）移動副點接觸線接觸2按照運動副的接觸形式分類§2平面機構(gòu)的運動簡圖繪制

為使問題簡化，撇開與運動無關(guān)的外形和運動副的具體結(jié)構(gòu)，僅用簡單線條和符號來表示構(gòu)件和運動副，并按比例定出各運動副的位置的簡化圖形，成為運動簡圖。機構(gòu)運動簡圖：說明機構(gòu)各構(gòu)件間相對運動關(guān)系的簡化圖形。構(gòu)件的表示方法各種常用運動副模型常用運動副的符號表固定構(gòu)件（機架）：用來支撐活動構(gòu)件的構(gòu)件原動件（輸入構(gòu)件）：外界賦予已知運動規(guī)律的構(gòu)件從動件（輸出構(gòu)件）：被迫作確定運動的構(gòu)件構(gòu)件的分類例題２抽油機的機構(gòu)運動簡圖繪制

例題3回執(zhí)活塞泵機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖例題4:發(fā)動機主機構(gòu)內(nèi)燃機的主機構(gòu)運動簡圖一、自由度DegreeofFreedom構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動的數(shù)目稱為自由度。

平面運動構(gòu)件的自由度：二個移動、一個轉(zhuǎn)動，共三個?！?運動鏈成為機構(gòu)的條件空間運動的自由度：三個移動、三個轉(zhuǎn)動，共六個。二、運動鏈kinematicchain由運動副聯(lián)接構(gòu)件構(gòu)成的系統(tǒng)。閉式運動鏈開式運動鏈分類閉式鏈機構(gòu)開式鏈機構(gòu)四、運動鏈的活動度計算

運動鏈由k個構(gòu)件構(gòu)成，具有個低副，個高副，則運動鏈的活動度：2.運動鏈的相對自由度

1.運動鏈的活動度

3.運動鏈成為機構(gòu)的條件1).取一個構(gòu)件為機架；閉式運動鏈開式運動鏈2).各構(gòu)件的相對自由度F不小于1；F=0F=-1F=2結(jié)論：1).一個構(gòu)件為機架；2).各構(gòu)件的相對自由度F不小于1；3).原動件數(shù)等于相對自由度F。只有符合上述條件的運動鏈才能成為機構(gòu)?！皺C構(gòu)”的定義：在運動鏈中，將某一個構(gòu)件加以固定，而讓另一個或幾個構(gòu)件按給定運動規(guī)律相對固定構(gòu)件運動時，如果運動鏈中其余各構(gòu)件都有確定的相對運動，則此運動鏈成為機構(gòu)。運動鏈具有確定的相對運動機構(gòu)桁架運動鏈相對運動不確定無相對運動例題3計算翻斗車的自由度§4計算自由度時的注意事項L型壓縮機主機構(gòu)1.復(fù)合鉸鏈圓盤鋸機構(gòu)復(fù)合鉸鏈定義：兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副連接所構(gòu)成的運動副。解決方案k個構(gòu)件在同一處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，實際上構(gòu)成了(k-1)個轉(zhuǎn)動副。

F

=3×5-2×7=12.局部自由度解決方案計算機構(gòu)自由度時，假想滾子和安裝滾子的構(gòu)件固接為一個整體，成為一個構(gòu)件或在計算結(jié)果中去除局部自由度局部自由度定義：某些構(gòu)件具有的只影響自身局部運動而不影響其它構(gòu)件運動的自由度，經(jīng)常發(fā)生在將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的場合。3.虛約束

虛約束：

在特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，某些運動副所引入的約束可能與其它運動副所起的限制作用是一致的。這種不起獨立限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束。場合一：兩個構(gòu)件之間形成多個運動副

F

=3×1-2×2=-1解決方案計算機構(gòu)自由度時，不考慮虛約束的作用，認為兩個構(gòu)件之間只形成一個運動副

F

=3×1-2×1=1兩個構(gòu)件之間形成多個與導(dǎo)路重合或平行的移動副等寬凸輪機構(gòu)等徑凸輪機構(gòu)場合二：兩構(gòu)件上某兩點之間的距離在運動中保持不變5EF

F

=3×1-2×2=-1ABCDAFDE點E、F距離在運動過程中始終不變

桿式聯(lián)軸器AB場合三：聯(lián)接構(gòu)件和被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合

F

=3×1-2×2=-1AB=BC=BD<DAC=90°除B、C、D點，各點軌跡為一橢圓D點軌跡是沿Y軸的直線場合四：機構(gòu)中存在不起作用的對稱部分為了傳遞較大功率，保持機構(gòu)受力平衡，在機構(gòu)中增加對稱部分虛約束的引入，一般是為了改善機構(gòu)受力，增大傳遞功率或者其它特殊需求；計算機構(gòu)自由度時，不考慮虛約束的作用；虛約束的成立，要滿足一定的幾何條件或者結(jié)構(gòu)條件，如果這些條件被破壞，將轉(zhuǎn)化了實約束，影響機構(gòu)運動；虛約束問題小結(jié)：機械設(shè)計中如果需要采用虛約束，必須保證設(shè)計、加工、裝配精度，以確保滿足虛約束存在的條件。例題4計算大篩機構(gòu)的自由度例：計算大篩機構(gòu)自由度復(fù)合鉸鏈？局部自由度？虛約束？n

=7

P4=1P5=9F

=3×7-2×9–1=2課堂練習(xí)作業(yè)1---31---41---5本章重點小結(jié)一、構(gòu)件+運動副運動鏈機構(gòu)機架原動件從動件三、機構(gòu)運動簡圖的繪制二、運動鏈成為機構(gòu)的條件：F>0,原動件數(shù)目等于自由度數(shù)目平面機構(gòu)的自由度計算和注意事項回顧一、運動副運動副運動副的分類二、平面機構(gòu)的運動簡圖繪制運動副的表示方法構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的分類機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

復(fù)習(xí)1.運動副低副：轉(zhuǎn)動副（鉸鏈）移動副高副：點接觸線接觸2.平面機構(gòu)的運動簡圖繪制4.計算自由度時的注意事項3.機構(gòu)自由度的計算機械機器機構(gòu)機器是一種人為實物組合的具有確定機械運動的裝置，它用來完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息，以代替或減輕人類的勞動。機構(gòu)是一個具有確定的機械