第二章平面機(jī)構(gòu)分析基礎(chǔ)

第二章平面機(jī)構(gòu)分析基礎(chǔ)第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成和機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖一、平面機(jī)構(gòu)的組成1、運(yùn)動副平面機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)運(yùn)動副：兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運(yùn)動的聯(lián)結(jié)（活動聯(lián)接）運(yùn)動副元素：兩構(gòu)件的接觸表面（點接觸、線接觸、面接觸）第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四運(yùn)動副高副（通過點或線接觸）低副（通過面接觸）轉(zhuǎn)動副（鉸鏈）移動副第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四2、運(yùn)動鏈和機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈閉式運(yùn)動鏈開式運(yùn)動鏈機(jī)構(gòu)機(jī)架（固定構(gòu)件）——用來支承其他活動構(gòu)件原動件（主動件）——運(yùn)動和動力由外界輸入從動件——隨原動件而運(yùn)動第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四二、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：（簡化、按比例）機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖：（簡化、不按比例）見表2-1第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四表2-1第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖符號第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟1）分析機(jī)構(gòu)及運(yùn)動情況（確定固定件、原動件、從動件——怎么動）2）確定構(gòu)件及運(yùn)動副（怎么連接）3）選擇運(yùn)動平面4）按比例畫圖（先確定運(yùn)動副位置，畫出，再用直線連接）例：圖2-5第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四偏心輪第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四機(jī)構(gòu)示意圖繪制：鄂式破碎機(jī)第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)自由度一、平面機(jī)構(gòu)自由度計算自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目（相對于平面坐標(biāo)系）一個自由、不受約束的平面構(gòu)件，有3個自由度（橫移、豎移、轉(zhuǎn)動）約束：對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動所加的限制，構(gòu)件組成運(yùn)動副后，自由度減少每個低副會引入2個約束，失去2個自由度每個高副會引入1個約束，失去1個自由度第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四機(jī)構(gòu)自由度計算F=3n－2PL－PHN——活動構(gòu)件數(shù)PL——低副個數(shù)PH——高副個數(shù)例2-1第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四例：偏心輪機(jī)構(gòu)自由度的計算：N=3PL=4PH=0F=3×3-2×4-0=1機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖1——機(jī)架2——偏心輪3——連桿4——滑塊第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件——原動件數(shù)目等于自由度例：圖2-7圖2-8圖2-9圖2-102-8第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四結(jié)論F<0，超靜定F=0，剛性衍架（不能動）F=原動件數(shù)，有確定運(yùn)動F>原動件數(shù)，不確定運(yùn)動F<原動件數(shù)，可能被扯壞第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四三、計算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項1、復(fù)合鉸鏈——m個構(gòu)件，轉(zhuǎn)動副為m-1個三個或三個以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成共軸線轉(zhuǎn)動副的鉸鏈，我們稱為復(fù)合鉸鏈（如圖所示）。若有m個構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，則復(fù)合鉸鏈處的轉(zhuǎn)動副數(shù)應(yīng)為（m-1）個。例：復(fù)合鉸鏈第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四2、局部自由度——去除機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件具有局部的、不影響其它構(gòu)件運(yùn)動的自由度，同時與輸出運(yùn)動無關(guān)，我們稱為局部自由度。對于含有局部自由度的機(jī)構(gòu)，在計算自由度時，不考慮局部自由度。例：滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)：

如認(rèn)為：F=3x3-2x3-1=2是錯誤的。n=2，Pl=2，Ph＝1，由公式得：F=3x2-2x2-1=1。第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四3、虛約束——去除在某些條件下，有些約束所起的限制作用重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。例：虛約束1虛約束2第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析：

根據(jù)原動件的已知運(yùn)動規(guī)律，求該機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件上某些點的位移、軌跡、速度、加速度，以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。常用分析方法圖解法（畫圖）解析法（受力分析、數(shù)學(xué)計算）第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四例：矢量方程解析法圖2-19所示四桿機(jī)構(gòu)，建立坐標(biāo)系，列出矢量封閉方程（1）分析位置（角位移）（2）求速度（角位移對時間求導(dǎo)，得角速度）（3）求加速度（角速度對時間求導(dǎo)）消元方法第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)平面機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析一、機(jī)構(gòu)力分析的目的方法目的：（1）確定運(yùn)動副中的反力。（2）確定需加的平衡力或平衡力矩。靜力分析：（低速）慣性力忽略不計動態(tài)靜力分析：（高速）將慣性力視為外力第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四二、構(gòu)件慣性力的確定慣性力Pi=-mas慣性力偶距Mi=-Jsa總慣性力Pi’第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四三、運(yùn)動副反力的確定1、移動副的總反力受力分析：載荷FQ推力F支撐力FN21（法向反力）摩擦力F21f——摩擦因數(shù)FN21=-FQF21=fFN21=fFQ總反力FR21FFQFN21FR21F2112FFQFN21F2112第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四f——摩擦因數(shù)槽面時，用fv代替φ——摩擦角也即是總反力與法向反力的夾角FFQ總反力FR21載荷12驅(qū)動力FFQFN21FR21F2112φ第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四斜面上的滑塊滑塊1要沿斜面2等速上行，驅(qū)動力F=？FFQFN21F21FFQFN21F21FR21F2FQv1α第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四反之滑塊沿斜面等速下滑所需的阻抗力F’=？F’FQFN21F21F’FQFN21F21FR21F’2FQv1 α阻抗力驅(qū)動力第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四2、矩形螺紋螺旋副中的摩擦——把螺旋副中的摩擦，簡化為滑塊與斜平面的摩擦。螺母擰緊——滑塊上行螺母松脫——滑塊下行第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四四、用解析法作機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析先求各構(gòu)件的受力（包括慣性力等）將所有力按大小、方向畫在運(yùn)動簡圖上，將力按坐標(biāo)系分解，列方程求解第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期四第五節(jié)機(jī)械的效率和自鎖基礎(chǔ)一、機(jī)械的效率理想驅(qū)動力輸出功實際驅(qū)動力輸入功=第三十一頁，共三十