机械原理,孙恒,西北工业大学版第1、2章

1、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

2、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

3、： 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

4、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=3

5、6 - 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 =2F = 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

6、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 =2F = 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 =1F = 6n 5P5-4P4 3P3 =（63） （52 ）-（41 ）- 31= 1 516iiiPn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 = 151)()6(miipminmF2-8 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