機械原理教學課件平面連桿機構及其設計

機械原理教學課件PPT-平面連桿機構及其設計課程概述課程目標掌握平面連桿機構的運動學和動力學分析方法課程內(nèi)容平面連桿機構的類型、自由度、運動分析、力學分析、設計優(yōu)化等學習方法理論講解、案例分析、課堂練習、課后作業(yè)相結合機械運動學定義研究機器或機構運動的規(guī)律，不考慮力的作用研究內(nèi)容位移、速度、加速度等運動參數(shù)的分析自由度與約束分析1定義2自由度機構中可獨立運動的數(shù)目3約束限制機構運動的條件4約束方程描述約束條件的數(shù)學方程平面連桿機構定義由剛性構件通過運動副連接而成的機構，所有運動都在一個平面上特點結構簡單、運動規(guī)律易于分析、應用廣泛分類平面4連桿機構、平面6連桿機構等平面4連桿機構曲柄完全轉動的一級桿連桿連接曲柄和滑塊的二級桿滑塊沿直線運動的三級桿機架固定不動的構件平面4連桿機構的自由度分析1Gruebler公式2自由度=3(n-1)-2j1-j23n為構件數(shù)，j1為低副數(shù)，j2為高副數(shù)平面4連桿機構的運動特性分析位移分析分析機構各構件的位移變化速度分析分析機構各構件的速度變化加速度分析分析機構各構件的加速度變化平面4連桿機構的設計與優(yōu)化1機構類型選擇2尺寸參數(shù)確定3運動性能分析4優(yōu)化設計平面6連桿機構平面6連桿機構的自由度分析1Gruebler公式2自由度=3(n-1)-2j1-j23n為構件數(shù)，j1為低副數(shù)，j2為高副數(shù)平面6連桿機構的運動特性分析位移分析分析機構各構件的位移變化速度分析分析機構各構件的速度變化加速度分析分析機構各構件的加速度變化平面6連桿機構的設計與優(yōu)化1機構類型選擇2尺寸參數(shù)確定3運動性能分析4優(yōu)化設計平面機構的驅(qū)動形式1曲柄驅(qū)動由曲柄帶動其他構件運動2滑塊驅(qū)動由滑塊帶動其他構件運動3凸輪驅(qū)動由凸輪帶動其他構件運動動力學分析慣性力運動構件的質(zhì)量和加速度的乘積外力作用在機構上的非慣性力動力學方程描述機構運動和力的關系平面機構的力學分析力平衡分析分析機構各構件受力情況動力分析分析機構的運動和力之間的關系強度分析分析機構構件的強度是否滿足要求等效質(zhì)量法定義將復雜機構簡化為等效質(zhì)量進行分析應用簡化動力學分析，提高計算效率平面機構的副接觸力分析1計算各副的接觸力2分析副的磨損和壽命3優(yōu)化副的設計平面機構的干涉分析干涉類型運動干涉、空間干涉等干涉檢測通過軟件或手動計算進行檢測干涉消除調(diào)整機構尺寸、改變運動軌跡等平面機構的平衡設計1平衡目標減少機構的振動和噪聲2平衡方法添加配重、調(diào)整機構參數(shù)等平面機構的優(yōu)化設計優(yōu)化目標提高機構的性能、降低成本、減輕重量等優(yōu)化方法遺傳算法、模擬退火算法等優(yōu)化結果獲得最佳設計方案案例分析-曲柄滑塊機構機構特點將旋轉運動轉換為直線運動應用領域內(nèi)燃機、壓縮機、泵等案例分析-平面4連桿機構機構特點由4個構件組成的平面機構應用領域機械手、機器人等案例分析-平面6連桿機構機構特點由6個構件組成的平面機構應用領域機床、自動化設備等案例分析-其他平面機構課堂練習練習內(nèi)容平面4連桿機構自由度分析、運動特性分析等練習目的鞏固課堂知識，提高實際應用能力學習心得與體會收獲對平面連桿機構的運動規(guī)律和設計方法有了更深的理解體會理論知識與實際應用相結合，才能更好地理解和運用課程總結知識平面連桿機構的運動學和動力學分析技能自由度