第章机构组成ppt课件

1、第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析第二章第二章 机构的组成和构造分析机构的组成和构造分析本章本章内容内容提要提要1. 平面机构的组成平面机构的组成2. 机构运动简图及其绘制机构运动简图及其绘制3. 平面机构自在度的计算平面机构自在度的计算4. 平面机构的组成原理与构造分析平面机构的组成原理与构造分析第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析平面机构：一切构件在同一平平面机构：一切构件在同一平面或相互平行的平面内运动的面或相互平行的平面内运动的机构。机构。 1.1.构件构件 机器中每一个独立的运动单元。机器中每一个独立的运动单元。构件的自在度构件的自在度构件的独立

2、运动数目。构件的独立运动数目。原动件原动件 ：运动规律知的活动构件。：运动规律知的活动构件。 从动件：从动件： 随原动件运动的其他活动构件。随原动件运动的其他活动构件。 固定件固定件( (机架机架) ) ：支持活动构件的构件。：支持活动构件的构件。 一个做平面运动的独立构件有三个自在度xy0第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析2.2.运动副运动副两构件直接接触而又能产生一定相对运动的结合。两构件直接接触而又能产生一定相对运动的结合。常见平面运动副凸凸轮轮副副转转动动副副挪挪动动副副齿齿轮轮副副第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析结论：结论： 平面低副具有两个

3、约束，平面高副具有一个平面低副具有两个约束，平面高副具有一个约束。约束。平面运动副平面运动副低副低副面接触转动副、挪动副面接触转动副、挪动副高副高副线接触凸轮副、齿轮副线接触凸轮副、齿轮副 )空间运动副球面副球面副螺旋副螺旋副第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析3.3.运动链运动链开式链开式链闭式链闭式链两个以上的构件用运动副联接而构成的系统。两个以上的构件用运动副联接而构成的系统。构件构件运动副运动副运动链运动链第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析机构机构 运动链运动链固定一个构件的固定一个构件的4.4.机构机构将某一构件固定，其他构件均有确定相对运动的运

4、动链。将某一构件固定，其他构件均有确定相对运动的运动链。第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析1. 平面机构运动简图平面机构运动简图 用简单的线条和符号来表示构件和运动副，用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置。这种阐明机构各并按比例定出各运动副的位置。这种阐明机构各机件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简机件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。图。原动件原动件箭头箭头 如构件如构件2固定件固定件斜线斜线 如构件如构件1构件刚化构件刚化涂黑涂黑2112构件的表示方法：构件的表示方法：常用线条、块、圆或表示性轮廓表示。常用线条、块、圆或表示性轮廓

5、表示。第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 须用规定的符号表示。须用规定的符号表示。转动副转动副挪动副挪动副12211212121212121212运动副的表示方法：运动副的表示方法：两运动构件构成的运动副两运动构件构成的运动副两构件之一为固定件时的运动副两构件之一为固定件时的运动副常用运动副符号常用运动副符号第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析常用运动副符号常用运动副符号凸轮副凸轮副齿轮副齿轮副尖端推杆滚子推杆平底推杆外啮合圆柱齿轮内啮合圆柱齿轮齿轮齿条啮合121212第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析2.2.运动简图的绘制步骤：运动简

6、图的绘制步骤： 1 1分析机构运动，弄清构件数目；分析机构运动，弄清构件数目；）图示构件长度（）实际构件长度（比例mmml牛头刨床牛头刨床4 4标注：标注： 构件编号、运动副字母、构件编号、运动副字母、原动件箭头。原动件箭头。3 3表达运动副和构件；表达运动副和构件；2 2断定运动副的类型和数目；断定运动副的类型和数目； 按接触情况和相对运动按接触情况和相对运动三选：三选：选视图、选比例、选位置选视图、选比例、选位置从原动件开场，逐一画运动副、构件从原动件开场，逐一画运动副、构件牛头刨床主运动机构牛头刨床主运动机构第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析牛头刨床构造表示图牛头刨床

7、构造表示图牛头刨床运动简图牛头刨床运动简图【例【例2-1】绘制牛头刨床主运动机构的运动简图】绘制牛头刨床主运动机构的运动简图第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析绘制图示平面机构的运动简图。绘制图示平面机构的运动简图。偏心环绕红色固定轴转动，从偏心环绕红色固定轴转动，从而带动滑块沿固定导路往复挪而带动滑块沿固定导路往复挪动。动。【例【例2-2】ABC2341第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析3.平面机构运动简图绘制时留意问题：平面机构运动简图绘制时留意问题：1 1忽略构件外形，主要表达运动副关系；忽略构件外形，主要表达运动副关系；3 3同一构件上的不同零件尽

8、能够用同一数码标注。同一构件上的不同零件尽能够用同一数码标注。2 2视图平面普通选择为构件的运动平面；视图平面普通选择为构件的运动平面；第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析课课 堂堂 练练 习习 绘制图示内燃机机构的运动简图 计算机构的自在度并判别机构能否有确定的相对运动。第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析一、机构自在度计算公式：一、机构自在度计算公式：铰链四杆机构：铰链四杆机构：n ，L，H = 3n - 2pL- pH 当取1个构件为原动件时，机构有确定的相对运动。 机构的自在度机构的自在度机构所具有的独立运动的数目。机构所具有的独立运动的数目。1)(

9、2 23 HLPPnF机构自在度：机构自在度： 设机构有设机构有N个构件，个构件，N-1= n 个活动构件，用个活动构件，用PL个低副，个低副，PH个高副联接后，个高副联接后，机构的机构的3n 3n 个自在度，遭到个自在度，遭到2PL+PH2PL+PH个约束，那么：个约束，那么：铰链四杆机构24311第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析铰链三杆机构312铰链三杆机构：铰链三杆机构：n= ，L=，H= 3n - 2pL- pH = 铰链五杆机构：铰链五杆机构：n= ，L=，H= 3n - 2pL- pH = 当取当取2个构件为原动件时，机构各构件个构件为原动件时，机构各构件的运

10、动才确定。的运动才确定。 铰链五杆机构2413514 机构不能运动机构不能运动 第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析结论：机构具有确定运动的条件是结论：机构具有确定运动的条件是 ： 机构自在度数机构自在度数F 大于零大于零 且且F 等于原动件数等于原动件数W二、机构具有确定运动的条件：二、机构具有确定运动的条件：通常，每个原动件只具有一个独立运动，通常，每个原动件只具有一个独立运动，因此，机构自在度数与原动件的数目相等因此，机构自在度数与原动件的数目相等时，机构才干有确定的运动。时，机构才干有确定的运动。牛头刨床的原动件为电动机带动的小齿轮【例【例2-1】分析牛头刨床主运动机

11、构的自在】分析牛头刨床主运动机构的自在度：度：因原动件数为1，等于自在度数故机构具有确定的相对运动。 n 6，L8，H1 3n - 2pL - pH =681 第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析1.1.机构如何具有确定的相对运动？机构如何具有确定的相对运动？1. 1. 关于运动副关于运动副; ; 类型、约束情况、识别和判类型、约束情况、识别和判别别2 2、机构运动简图：、机构运动简图： 识图、绘制方法运动副的表达识图、绘制方法运动副的表达2.2.计算机构自在度时需留意哪些事项计算机构自在度时需留意哪些事项 ？3 3、机构自在度计算：、机构自在度计算： 计算方法、计算方法、F

12、 F 意义意义第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 1. 1.复合铰链复合铰链两个以上的构件同在一处以转动副相结合。两个以上的构件同在一处以转动副相结合。三、计算平面机构自在度时的留意问题三、计算平面机构自在度时的留意问题复合铰链复合铰链锯床进给机构锯床进给机构90627323HLPPnF 处置方法：个构件构成的复合铰，计个转动副。处置方法：个构件构成的复合铰，计个转动副。第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析【例【例2-3】计算图示锯床进给机构的自在度。】计算图示锯床进给机构的自在度。101027323 HLPPnF锯床进给机构锯床进给机构解：此机构A、C、

13、D 四处均由三个构件组成复合铰链，原动件为原动件为1 1等于机构自在度数，故机构运动是确定的。等于机构自在度数，故机构运动是确定的。那么：那么：n n L=10 L=10 PH=0PH=0第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析复合铰链的常见表现方式：123123123123123123第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 2. 2.部分自在度部分自在度对机构其它构件运动无关的自在度。对机构其它构件运动无关的自在度。21323323HLPPnF左图：左图：11222323HLPPnF右图：右图：处置方法： 以为滚子与杆焊结成一体凸轮机构凸轮机构第二章第二章 机构

14、的组成和结构分析机构的组成和结构分析 两构件在多处构成挪动副且挪动方向彼此平行时，只需一个挪动副起约束作用，其他都是虚约束。如下图机构D、D之一为虚约束。这时：104233 23 HLPPnF虚约束之一：虚约束之一： 挪动副导路平行挪动副导路平行处置方法： 只计一处挪动副12344 3. 3.虚约束虚约束对机构运动起反复限制造用的对机构运动起反复限制造用的约束。约束。第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 虚约束之二：转动副轴线重合虚约束之二：转动副轴线重合 两构件有多处接触而构成转动副两构件有多处接触而构成转动副且转动轴线相互重合时，只需一个转且转动轴线相互重合时，只需一个转

15、动副起约束作用，如图中曲轴的两转动副起约束作用，如图中曲轴的两转动副动副A 、B之一为虚约束。之一为虚约束。 这时：这时：101213 23HLppnF处置方法：只计一处转动副BA第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析右图：右图：10423323HLPPnF虚约束之三：轨迹重合虚约束之三：轨迹重合处置方法： 解除虚约束构件及其运动副机车车轮联动机构机车车轮联动机构中图：中图：00624323 HLPPnF第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析行星轮系行星轮系虚约束之四：虚约束之四： 对称部分对称部分机构中对传送运动不起独立作用的对称部分机构中对传送运动不起独立作

16、用的对称部分在右图中， 行星轮系中的行星轮2、2为虚约束，去掉后：处置方法：只计一部分12323323HLPPnF第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析小结虚约束：小结虚约束：1 1虚约束是在特定的几何条件虚约束是在特定的几何条件 下出现的。下出现的。2 2虚约束的作用是为了改善虚约束的作用是为了改善 构件受力形状或增大其刚性。构件受力形状或增大其刚性。3 3当机构中出现特殊的几何关系时需留意能够有虚约束存在。当机构中出现特殊的几何关系时需留意能够有虚约束存在。第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析【例【例2-4】计算大筛机构的自在度】计算大筛机构的自在度 ,并

17、判别机构运动能否确定。并判别机构运动能否确定。 解：G处滚子为部分自在度， 处为复合铰链， 、F之一为虚约束。那么：219273 23HLPPnF因W所以该机构运动是确定的。GFG第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 【例【例2-5】计算图示机构的自在度】计算图示机构的自在度 ,并判别机构运动能否确定。并判别机构运动能否确定。 解：D 处滚子为部分自在度， E、F 处为复合铰链， I或J 为虚约束。那么：1111283 23HLPPnF因W1所以该机构运动是确定的。I J 第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 【例【例2-5】计算图示机构的自在度】计算图示机

18、构的自在度 ,并判别机构运动能否确定。并判别机构运动能否确定。 又解：D 处滚子为部分自在度， I或J 为虚约束。那么：因W1所以该机构运动是确定的。I J 118263 23HLPPnF第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析3、机构自在度计算留意问题： 1 1、机构自在度计算：、机构自在度计算： 公公式、意义式、意义 复合铰链复合铰链 部分自在度部分自在度 识别及处置方法识别及处置方法 虚约束虚约束 2、机构运动确定的条件第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 作业要求：用山东建筑大学实验报告纸。作业要求：用山东建筑大学实验报告纸。 计算机构自在度标题：计算机

19、构自在度标题： 先画图先画图指明特殊情况指明特殊情况列公列公式式代数值代数值结果结果 画图要用尺子、圆规等作图工画图要用尺子、圆规等作图工具。具。 本周五上课前完成并上交。本周五上课前完成并上交。 教材习题：教材习题：2-1 a2-1 a、b b 2-2 a2-2 a、b b、c c、d d 学习指南学习指南：第二章练习题：第二章练习题 2. 1 2. 1 b b 2 2 a a第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 1、何谓、何谓级杆组及级杆组及级杆组？级杆组？ 级杆组有哪些方式？级杆组有哪些方式？ 2、如何确定机构的级别？、如何确定机构的级别？ 如何对机构进展构造分析？如何

20、对机构进展构造分析？第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析1. 1. 全低副机构的组成全低副机构的组成1 1根本机构根本机构原动件原动件机机 架架12=根本机构根本机构 + + 从动件系统从动件系统一个根本机构的自在度数为一个根本机构的自在度数为1 1121运动副运动副第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析2从动件系统从动件系统 023LPnF 23LPn n为的倍数为的倍数pL为为3的倍数的倍数杆组杆组最简单的最简单的自在度为零的构件自在度为零的构件组组第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析3 2LPn 级杆组级杆组级组级组 RRR型型RRP型

21、型RPR型型PRP型型RPP型型第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析6 4LPn 级杆组级杆组 级组级组 第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析根本机构根本机构杆组杆组机构机构假设干假设干机构的组成原理机构的组成原理 任何机构都是由假设干个根本杆组依次衔接任何机构都是由假设干个根本杆组依次衔接于原动件和机架上所组成的系统。于原动件和机架上所组成的系统。例：原动件为转动构件的根本机构分别例：原动件为转动构件的根本机构分别 联接一个联接一个级杆组所构成的机构五种级杆组所构成的机构五种方式方式又例：原动件为转动构件的根本机构联接又例：原动件为转动构件的根本机构联接

22、两个两个级杆组构成的机构级杆组构成的机构第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析根本机构加一个根本机构加一个级杆组级杆组a) 铰链四杆机构铰链四杆机构b) b) 曲柄滑块机构曲柄滑块机构d) d) 正切机构正切机构c) 摆动导杆机构摆动导杆机构e) 正弦机构正弦机构第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析根本机构加两个根本机构加两个级杆组级杆组例：例： 破碎机机构就是由两个破碎机机构就是由两个级杆组和根本机构串联成。级杆组和根本机构串联成。第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 同一机构中可包含不同级别的根本杆组，把机构中所包含的根本同一机构中可包含

23、不同级别的根本杆组，把机构中所包含的根本杆组的最高级数作为机构的级数。杆组的最高级数作为机构的级数。3机构的级别机构的级别机构构造分析机构构造分析分析机构中包含的杆组，确定机构级别。分析机构中包含的杆组，确定机构级别。拆杆组拆杆组分析机构构造组成，修正其错误构造。分析机构构造组成，修正其错误构造。构造改错构造改错第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析1 1高副低代的定义：高副低代的定义： 将机构中的高副根据一定的条件虚拟地以低副加以将机构中的高副根据一定的条件虚拟地以低副加以替代。替代。2高副低代应满足的条件：高副低代应满足的条件：3高副低代的方法：高副低代的方法：2、高副低代

24、机构、高副低代机构自在度完全一样。自在度完全一样。瞬时速度和加速度完全一样。瞬时速度和加速度完全一样。替代机构和原机构替代机构和原机构一个构件一个构件 两个转动副两个转动副 高副高副 转动副位置转动副位置过高副接触点找两轮廓的曲率中心过高副接触点找两轮廓的曲率中心 第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析例：图示机构中高副用低副取代例：图示机构中高副用低副取代31243124第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析4 4高副低代的两种特殊情况高副低代的两种特殊情况: :假设两接触轮廓之一为一点，替代转动副的位置即选在该点假设两接触轮廓之一为直线，替代转动副演化成挪动

25、副第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析【例【例2-6】对上图所】对上图所示机构作构造分析，示机构作构造分析，并确定机构的级别。并确定机构的级别。 拆杆组：拆杆组： 高副低代。高副低代。 除去虚约束和部分自在度，除去虚约束和部分自在度， 计算机构自在度。计算机构自在度。3 3、平面机构的构造分析方法：、平面机构的构造分析方法：判别：每拆出一杆组后，剩下部分仍是一个判别：每拆出一杆组后，剩下部分仍是一个 自在度不变的完好机构，直至只剩下自在度不变的完好机构，直至只剩下 根本机构。根本机构。拆法：先试拆拆法：先试拆级组，不成，再拆级组，不成，再拆级组。级组。顺序：从远离原动件的构件

26、开场；顺序：从远离原动件的构件开场； 确定机构的级别确定机构的级别第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析【例【例2-6】解：】解：1计算机构自在度计算机构自在度该机构为该机构为级机构。级机构。该机构为低副机构。该机构为低副机构。2 2拆杆组拆杆组由两个由两个级杆组级杆组加根本机构组成。加根本机构组成。F=3n-2pL-pH =35 - 27=1 第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析解：1.计算机构自在度 【例【例2-7】分析图示机构，当构件】分析图示机构，当构件5和和 1分别为原动件时机构的级别。分别为原动件时机构的级别。A1234566BCDEFG2.2.拆

27、杆组判别机构级别拆杆组判别机构级别1 1构件构件5 5为原动件时：为原动件时：级杆组级杆组21ABC级杆组级杆组根本机构根本机构65G机构为机构为级机构。级机构。F = 3n - 2pL - pH =35 - 27 0 = 1 4D3FE第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析机构为机构为级机构。级机构。级杆组级杆组根本机构根本机构2.2.拆杆组判别机构级别拆杆组判别机构级别2 2构件构件1 1为原动件时：为原动件时：A1234566BCDEFG2345BCDEFGA16第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析【例【例2-8】 : 试分析图示初步拟定的试分析图示初步

28、拟定的刨床构造，如有问题，请矫正。刨床构造，如有问题，请矫正。2 2构造分析构造分析解解: :1 1 计算机构自在度计算机构自在度 F F3n3n2PL2PLPHPH 3 34 42 26 60 0机构不能动机构不能动第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 (d)图所示部分不是杆组，图所示部分不是杆组，机构组成不合理。可变成机构组成不合理。可变成 (e)图图所示杆组。这时机构改成如右所示杆组。这时机构改成如右图所示的机构。图所示的机构。该机构为该机构为级机构。级机构。F3n-2PL-PH=3527=1验证：验证：W=1=F该机构运动是确定的该机构运动是确定的第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析2 2、平面机构组成原理、平面机构组成原理3 3、平面机构的构造分析、平面机构的构造分析拆杆组方法构造改错1 1、杆组的概念：、杆组的概念：级杆组级杆组第二章第二章 机构的组成和结构分析机构的组成和结构分析 教材习题：教材习题：2-4 b 要求：要求： 画图表示所拆的杆组及根本机构画图表示所拆的杆组及根本机构 学习指南：第二章学习指南：第二章 2. 3) b 选作选作 1.1.何谓平面连杆机构？它有些什么