機(jī)械原理 CH02學(xué)習(xí)資料

機(jī)械原理TheoryofMechanismsandMachines主講教師:崔學(xué)政機(jī)電工程學(xué)院第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析structureanalysis§2-1

機(jī)構(gòu)的組成一.零件與構(gòu)件零件element--制造單元體；構(gòu)件member--運(yùn)動(dòng)單元體。氣缸體連桿體連桿頭曲軸齒輪活塞構(gòu)件—零件組成構(gòu)件活動(dòng)構(gòu)件固定構(gòu)件—機(jī)架frame任何機(jī)構(gòu)必須有，且只能有一個(gè)機(jī)構(gòu)mechanism—由構(gòu)件組成機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)與機(jī)器

mechanismandmachine

機(jī)械系統(tǒng)

mechanicalsystem概念關(guān)系零件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)器(機(jī)器+機(jī)構(gòu))機(jī)械一個(gè)或多個(gè)二個(gè)或多個(gè)

機(jī)架一個(gè)或多個(gè)一個(gè)或多個(gè)二.運(yùn)動(dòng)副pair運(yùn)動(dòng)副--兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成的可動(dòng)聯(lián)接1、平面運(yùn)動(dòng)副planarpair2、空間運(yùn)動(dòng)副spatialpair按其接觸形式分高副：點(diǎn)、線接觸低副：面接觸1、平面運(yùn)動(dòng)副planarpairHigherpair低副轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）移動(dòng)副SlidingpairRevolutepairLowerpair2、空間運(yùn)動(dòng)副spatialpair點(diǎn)高副球面副螺旋副圓柱副等3、運(yùn)動(dòng)副封閉形式Form-closedpair形封閉Force-closedpair力封閉4、運(yùn)動(dòng)副符號(hào)各種常用運(yùn)動(dòng)副模型symbols三、運(yùn)動(dòng)鏈kinematicchain

閉式開(kāi)式平面閉式運(yùn)動(dòng)鏈空間閉式運(yùn)動(dòng)鏈平面開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈空間開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈OpenedchainClosedchain四.機(jī)構(gòu)mechanism機(jī)構(gòu)－－運(yùn)動(dòng)鏈固定一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架后構(gòu)成機(jī)構(gòu)機(jī)架frame原動(dòng)件motivemember從動(dòng)件drivenmember平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

平面機(jī)構(gòu)\空間機(jī)構(gòu)空間鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)架從動(dòng)件原動(dòng)件§2-2

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖kinematicscheme機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖—簡(jiǎn)單線條與符號(hào)按比例（Scale）表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系一、機(jī)構(gòu)示意圖--不嚴(yán)格按比例繪制(1)構(gòu)件表示

(2)運(yùn)動(dòng)副表示(3)常用機(jī)構(gòu)表示（2）選定視圖、比例尺（3）畫(huà)運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號(hào)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟：（1）搞清機(jī)械的構(gòu)造二、游梁式抽油機(jī)主機(jī)構(gòu)比例ScaleProceduresofdrawingkinematicdiagram機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§2-3平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算freedom前述研究:零件、構(gòu)件、機(jī)構(gòu)、機(jī)器、運(yùn)動(dòng)副等現(xiàn)在研究:機(jī)構(gòu)的自由度、確定運(yùn)動(dòng)問(wèn)題xyA一個(gè)構(gòu)件—3活動(dòng)構(gòu)件數(shù)---n構(gòu)件總自由度---3n一、構(gòu)件自由度f(wàn)reedom定義:構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)Thenumberofindependentmotionofalink二、運(yùn)動(dòng)副約束constraint1\低副轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副低副----二個(gè)約束所有低副約束總數(shù)：低副個(gè)數(shù)：、高副凸輪副齒輪副2平面高副一個(gè)約束高副個(gè)數(shù)所有高副約束總數(shù)F＝3n－(2pl＋ph)三、機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)自由度:機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所給定獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目機(jī)構(gòu)自由度=構(gòu)件總自由度—運(yùn)動(dòng)副總約束四平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算舉例（1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－2×4－0＝1（2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－2×4－0＝1（3）三角形結(jié)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×2－2×3－0＝0剛性桁架(4）鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×4－2×5－0＝2(5）凸輪機(jī)構(gòu)＝3×2－2×2－1×1＝1F＝3n－(2pl＋ph)§2-4

機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件例1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)例2

鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)給定機(jī)構(gòu)一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)確定；給定機(jī)構(gòu)兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，最薄弱環(huán)節(jié)損壞。給定機(jī)構(gòu)一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)不確定；給定機(jī)構(gòu)兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)確定。

結(jié)論：機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目M應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目FM=FConditionsforamechanismtohavedeterminedmotion§2-5計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度注意事項(xiàng)(1)復(fù)合鉸鏈CompoundhingesMattersneedingattentionwhencalculatingF(1)復(fù)合鉸鏈Compoundhinges復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈例

滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)－F′F＝3×3－(2×3＋1)－1＝1(2)局部自由度-----方法1Partial(Local)freedomF＝3n－(2pl＋ph)=3×3－(2×3＋1)=2局部自由度解F＝3n－(2pl＋ph)F＝3×2－(2×2＋1×1)=1方法2—固化滾子

例

平行四邊形機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－(2×4＋0)＝1（3）虛約束Redundant(Formal)constraint虛約束問(wèn)題例

平行四邊形機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×4－(2×6＋0)＝0解釋:處理方法:去除虛約束常發(fā)生的幾種情況

橢圓儀機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)虛約束應(yīng)用實(shí)例－解決轉(zhuǎn)向不確定虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)工作性能的影響（1）虛約束作用（2）虛約束負(fù)面作用自由度計(jì)算舉例電鋸機(jī)構(gòu)課堂討論：流水線上阻擋工件前進(jìn)的機(jī)構(gòu)，氣缸運(yùn)動(dòng)能否實(shí)現(xiàn)擺桿運(yùn)動(dòng)？如果不能,如何修改?§2-6平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)

分類及結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理（1）機(jī)架與曲柄（原動(dòng)件）－電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)）Compositionprincipleofmechanism（2）機(jī)架、曲柄（原動(dòng)件）＋兩桿－－曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（2）機(jī)架、曲柄（原動(dòng)件）＋兩桿－－曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（3）機(jī)架、曲柄（原動(dòng)件）＋兩桿＋連桿滑塊－－慣性篩機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)遞增桿組組成更復(fù)雜機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)遞減桿組復(fù)雜機(jī)構(gòu)

不能再拆,自由度為零的構(gòu)件組.二桿組bargroup

1）基本桿組：Assurgroups

機(jī)構(gòu)由若干基本桿組連接于原動(dòng)件和機(jī)架2）機(jī)構(gòu)組成原理：Compositionprincipleofmechanism=++1234567

例

顎式碎礦機(jī)crusher—四桿式例

顎式碎礦機(jī)—六桿式例

顎式碎礦機(jī)

注意

在桿組并接時(shí)，不能將同一桿組的各個(gè)外接運(yùn)動(dòng)副接于同一構(gòu)件上，否則將起不到增加桿組的作用。3）基本桿組條件3n－2pl－ph＝0全為低副桿組的條件3n－2pl＝0或n/2＝pl/34）基本桿組的基本類型(1)Ⅱ級(jí)桿組(2)Ⅲ級(jí)桿組桿組級(jí)別不同分析方法不同GradeIIIAssurgroupGradeIIAssurgroup三.平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析了解機(jī)構(gòu)組成，確定機(jī)構(gòu)級(jí)別。1）計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，確定原動(dòng)件；

2）從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件先試拆Ⅱ級(jí)組，若不成；再拆Ⅲ級(jí)組，直至剩下原動(dòng)件和機(jī)架3）確定機(jī)構(gòu)級(jí)別。破碎機(jī)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析：1）取機(jī)構(gòu)1為原動(dòng)件