《机械原理 第3版 教学课件 ppt 作者 孔建益 02-结构分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理 第3版 教学课件 ppt 作者 孔建益 02-结构分析（135页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 机构的结构分析 (Structure Analysis of Mechanisms),第一节 概述,第二节 平面机构自由度及其计算,第三节 机构的组成,*第五节 机构运动简图（建议实验课讲授）,第四节 平面机构的高副低代,本章内容,第一节 概述,（运动副、运动链、机构）,基本概念：,一、运 动 副 (kinematic pair),第一节 概述,*构成机构的基本要素 构件 运动副 运动链,构件(link) 由一个或数个零件刚性构成的运动单元体,第一节 概述,*运动副(kinematic pair) *两构件间直接接触且能产生某些 相对运动的联接称为运动副。,第一节 概述,运动副,移动副
2、(sliding pair),运动副元素,转动副(revolute pair),运动副符号,高 副(higher pair),第一节 概述,运动副,x,y,o,*约束(constraint)-对构件间运动的限制。,第一节 概述,运动副,构件自由度 (degree of freedom)： 构件具有的独立运动参数,第一节 概述,运动副,空间自由构件有六个自由度。,以转动副相连， 仅剩一个自由度。,自由构件,第一节 概述,运动副,空间构件的自由度: S约束数 F=6-S,平面构件的自由度: F=3-S,第一节 概述,运动副,运动副的分类,第一节 概述,运动副,按运动副对空间构件提供的约束数将运动副
3、分为五级。,第一节 概述,运动副,螺旋1,螺母2,螺旋副,结构图,球面副 (spherical pair),球销副 (sphere-pin pair),级副,第一节 概述,运动副,运动副符号,V级副,副元素为面接触，压强低，又称低副,IV级副,副元素为点（线）接触，压强高，又称高副,第一节 概述,运动副,*平面机构中存在几级副 ？,是否存在级副？,只有级副和级副,第一节 概述,运动副,二、运动链 (kinematic chain),*运动链- 构件由运动副连接而成的系统,第一节 概述,运动链,*运动链（闭式链、开式链）,各构件首尾封闭的运动链称为闭式链 (closed kinematic ch
4、ain),各构件首尾不封闭的运动链称为 开式链 (open kinematic chain),第一节 概述,运动链,*运动链（闭式链、开式链）,第一节 概述,运动链,平面运动链(planar kinematic chain） 空间运动链 (spatial kinematic chain),第一节 概述,运动链,三、机构(mechanism) * 选定机架，给相应的原动件，其余构件作确定运动的运动链。,第一节 概述,机构,第一节 概述,机构,*原动件运动规律已知的构件。 其余的活动构件统称从动件,*输出构件输出运动或动力的从动件,*主动件 机构中传入驱动力（矩）的构件,第一节 概述,机构,第二节
5、 平面机构自由度及其计算,第二节 平面机构自由度及其计算,一、定义 *机构自由度（ degree of freedm of mechanism) 机构具有确定运动所必须的独立运动参数的数目。,第二节 平面机构自由度及其计算,第二节 平面机构自由度及其计算,二、机构自由度的计算公式,一个平面自由运动的 构件(link)有三个自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,构件2，1只有绕o轴的相对转动。,构件2、1只有沿x轴的相对移动。,2,构件2、1有沿x轴的移动 和绕o轴的转动。,*高副提供一个约束，低副提供两个约束。,自由度公式推导,第二节 平面机构自由度及其计算,总约束-2pL+pH,pL-低副
6、数 pH-高副数,n个自由构件的自由度- 3n。,机构自由度公式推导： N-机构的总构件数 n -活动构件数 n=N-1,机构自由度：F=3n-2pL-pH,第二节 平面机构自由度及其计算,F=,桁架结构,3,1,第二节 平面机构自由度及其计算,*机构具有确定运动的条件 1、 F 0； 2、 F =原动件数,第二节 平面机构自由度及其计算,例2-1：判断破碎机是否有确定运动。,第二节 平面机构自由度及其计算,第二节 平面机构自由度及其计算,例2-1：判断破碎机是否有确定运动。,F = 3n-（2pL+pH）,n =5; pL=7; pH =0;,F=35-(27+0)=1. F=原动件数，故有
7、确定运动。,第二节 平面机构自由度及其计算,例2-1：判断破碎机是否有确定运动。,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C
8、,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,D,A,F,C,B,E,2,3,4,5,第二节 平面机构自由度及其计算,A,D,E,C,B,F,计算机构的自由度F=？,观察机构的运动 直线导路机构,n=7, PH=0, PL=6 ?,F=37-26-0=9 ?,第二节 平面机构自由度及其计算,三、计算
9、机构自由度 应该注意的事项 1)复合铰链； 2)局部自由度； 3)虚约束,第二节 平面机构自由度及其计算,1,2,3,4,m,*复合铰链(compound hinges) 两个以上的构件构成的同轴线的转动副。 其转动副个数等于构件数减1。,第二节 平面机构自由度及其计算,复合铰链,两转动副的复合铰链,N =7 pH=0 PL =10,F=37-(2 10+0)=1,第二节 平面机构自由度及其计算,复合铰链,F=?,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节
10、 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,*局部自由度: (passive degree of freedom) 与机构整体运动无关的自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,F=,第二节 平面机构自由度及其计算,局部自由度,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,机构自由度F =
11、？,AB=CD=EF,BE=AF,EC=FD.,如何处理？F=?,*虚约束(redundant constraint) 对运动不起实际限制作用约束,第二节 平面机构自由度及其计算,虚约束,出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，,如平行四边形机构，火车轮,椭圆仪等。,第二节 平面机构自由度及其计算,虚约束,2.两构件构成多个导路平行的移动副。,第二节 平面机构自由度及其计算,虚约束,4.运动时，两构件上的两动点间的距离始终不变。,3.两构件构成多个同轴的转动副。,5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。,第二节 平面机构自由度及其计算,虚约束,虚约束的作用 改善受力 增加
12、刚度 避免卡死,较高制造与安装精度,第二节 平面机构自由度及其计算,虚约束,求大筛机构的自由度F=？,例2-3 图2-24,第二节 平面机构自由度及其计算,A,B,C,D,E,E,F,H,O,G,1,2,3,4,5,6,7,8,9,求大筛机构的自由度F=？,主动件1，8,局部自由度,第二节 平面机构自由度及其计算,C,A,B,D,E,E,F,H,O,G,1,2,3,4,5,6,7,8,9,计算F,第二节 平面机构自由度及其计算,计算图示包装机送纸机构的自由度。,分析：,2个低副,复合铰链:（D）,局部自由度,（H、C）,虚约束:,（9）,去掉局部自由度和虚约束后的机构,9,I,第二节 平面机构
13、自由度及其计算,n =6,PL =7,F=3n 2PL PH =36 27 3 =1,PH =3,I,2个低副,n=？,第二节 平面机构自由度及其计算,一、机构的组成原理,第三节 机构的组成 (constitution of mechanism),第三节 机构的组成,基本杆组、机构组成,第三节 机构的组成,2,3,4,1,6,5,将机构进行拆分,第三节 机构的组成,2,1,3,4,5,6,还可拆分？,第三节 机构的组成,2,1,3,4,5,*F =0的不可再拆分的最简单的运动链基本杆组(assur group),第三节 机构的组成,2,1,5,首先将3，4联于原动件和机架,如何构成机构？,第三
14、节 机构的组成,3,4,2,1,3,4,5,第三节 机构的组成,2,1,4,5,6,再添加5，6于机构。,第三节 机构的组成,2,1,3,4,5,6,第三节 机构的组成,2,1,3,4,5,6,第三节 机构的组成,2,1,3,4,5,6,最后得六杆机构,第三节 机构的组成,2,1,3,4,5,6,*机构的组成原理由若干基本杆组依次连接到原动件和机架上构成机构。,第三节 机构的组成,基本杆组的条件：,第三节 机构的组成,级组的 五种基本形式,n=2；pL=3II级组,第三节 机构的组成,1,2,3,4,4,2,3,1,*n=4;pL=6,且具有一个含三个低副的中心构件的基本杆组级组,第三节 机构的组成,2,3,1,4,* n=4;pL=6,不含三个低副的中心构件的基本杆组级组,第三节 机构的组成,第三节 机构的组成,2,3,*级组并不是由两个 II级组构成的！,第三节 机构的组成,n =4；pL=6, 是级组吗？,1,4,2,3,2,第三节 机构的组成,4,3,不是级组，而是由两个 级组构成的运动链。,第三节 机构的组成,2、机构的结构分类,*机构的级别是以其中含有的基本杆组的最高级别确定的。,第三节 机构的组成,*机构拆组的一般原则,1、除掉虚约束和局部自由度，高副低代；,2、从远离原动件开始拆组,先级后级；,3、杆与其上运动副一并
