机械原理孙恒西北工业大学版第1、2章.ppt

机械原理,西北工业大学 孙恒主编,第一章 绪 论 1-1 本课程研究的对象和内容,机构 机器 机械 机构综合 运动分析 机械动力学,构件-运动单元（从运动角度来说不可再分割的部分）,以内燃机为例：活塞-活塞体-活塞环-滑环 从运动角度讲：它是一个运动单元，将推力转化为滑块的往复移动。,机构的定义：,多个构件的人为组合 各构件间有确定的相对运动 机器 除机构定义的二个特征外，另外能进行能量的转换。,本课程研究的主要内容,机构的工作原理，运动分析，参数计算 各种常用机构及综合 有关机器动力学的一些基本知识。 本课程作为一门机械系的重点技术基础课，是研究现有机械运动及工作性能和设计新机械的知识基础，通过本课程的学习，将为学习机械设计、机床、机械制造工艺及其它课程打下专业基础。,第二章 平面机构的结构分析 平面机构：机构的各主要运动构件在同一剖面内 （同一平面内），或在几个相互平行 的平面内运动。 本章的重点：（1）了解机构的基本组成及自由度计算 （2）机构具有确定运动的条件 （3） 掌握机构运动简图的画法,2-2 运动副及其分类 （1）运动副定义：两构件直接接触并能保 证一定运动关系的联结。 三要素： 两构件、直接接触、可动联结 （据此判别运动副） （2）运动副元素：构件上能够直接参加接 触以构成运动副的几何元素。 就几何形状来说，不外乎点、线、面三种形式。,（3）分类 低副-副元素为面接触，引入二个约束，有： 移动副-相对运动为移动。 转动副-相对运动为转动。 （也称铰链， 有固定铰、活动铰之分）。 高副-以点或线接触，引入一个约束。 结论： * 平面构件组成运动副只有三种形式：（高、移、转） * 将引入一个约束的称为一级副（级），依此类推， 引入二个约束的为级副。,（4）运动副规定画法（表2-1） （5）运动链 定义：通过运动副联结而构成的相对可 动的系统称为运动链。 开链：运动链的构件未形成首末封闭的 系统。（多用在机械手） 闭链：各构件构成了首末封闭的系统。 （经常采用）,2-3 机构运动简图 1. 定义-说明机构各构件的相对运动关系的简单图形, 且以规定线条和符号严格按比例绘制。（不 按比例画出的为示意图）。 2. 构件分类：原动件、从动件、机架 3. 绘制简图的一般步骤： (1 ) 分清运动状况，认清哪些是固定件、原动件、从动件。 （2）从原动件开始，按运动传递的顺序，仔细分析各构件之间 的相对运动性质，确定构件的数目、运动种类和数目。 （3）选择适当的比例尺，定出各运动副的相对位置，用规定的 符号和线条连接各运动副。 如：例2-1 （图2-8）,2-4 机构具有确定运动的条件 条件：机构的原动件数 = 机构的运动自由度数 2-5 平面机构的自由度计算 自由度计算：活动构件所可能具有的总自由度数 减去运动副所引入的约束数。 即：F= 3 n 2PL - PH,例3仪表示值机构 F=36 - 28 1 =1,例4计算多杆的自由度 解： n=10 , PL =14 , PH =0 F = 3n 2PL -PH =310 214 = 2,例5计算轮系的自由度 解： n=4 , PL =4 , PH =2 F = 3n 2PL -PH =34 24 -2= 2,例6 F = 0，应改进结构,讨论：1 )平面机构的自由度F取决于构件的 数目、以及运动副的种类和数目。 2）要使机构能运动， F0 3）F=0 , 刚性静定结构 4） F0 , 超静定结构,2-6 计算平面机构自由度注意事项,1. 注意复合铰链,2.除去局部自由度,局部自由度-对整个机构运动无关的自由度。如：凸轮机构中的滚子 计算方法有两个：1）按起作用的构件数计算，把具有局部自由度的构件除去 2）直接计算： F 局部自由度数 = 实际自由度,3. 虚约束 虚约束-对机构自由度影响的是重复的约束,虚约束一般发生在轨迹重合的地方，如：,另外注意： 1）两个构件之间组成多个导路平行的移动副，只有一个 移动副起作用。 2）两个构件之间组成多个轴线重合的转动副，只有一个 转动副起作用。 3）机构中传递运动不起独立作用的对称部分。,解： n=9, PL =12 , PH =2 F = 3n 2PL -PH =39 212 -2= 1,2-7 空间机构的自由度计算公式： F = 6n 5P5-4P4 3P3 2P2 P1= 其中 i为i级运动副的约束数,解n=3 ，P5=-2，P4 =1 P3 =1 F = 6n 5P5-4P4 3P3 =（63） （52 ）-（41 ）- 31= 1,如有公共约束（公共约束数 m ），则：,其公共约束数 m=4 （不能绕三个轴转动和沿Z轴移动），故： F = （6-m）n (5-m)P5-4P4 3P3 =（6-4）2 （5-4）3 = 1,2-8 平面机构的组成原理、结构分类及分析,如：,结构分析: 基本杆组： 3n-2PL -PH = 0 当全为低副时： 3n