平面机构的结构分析2学习教案

1、平面机构平面机构(jgu)的结构分析的结构分析2第一页，共52页。 构件机构(jgu) 运动副1.2 机构(jgu)的组成及平面运动副第2页/共52页第1页/共52页第二页，共52页。高副 面副元素类型 线 点1.2.2 运动(yndng)副运动副元素(yun s)-参加接触形成运动副的点、线、面空间球面副空间二级副空间滚动副低副转动副移动副第3页/共52页第2页/共52页第三页，共52页。1.2.3 运动(yndng)链若组成运动链的每个构件至少包含(bohn)两个运动副元素，则构件构成封闭系统，称为闭链若运动链中有的构件只包含一个运动副元素，便称为开链第4页/共52页第3页/共52页第四页

2、，共52页。机构的分类： 平面(pngmin)机构 空间机构机构(jgu)的组成： 原动件 从动件 机架1.2.4 机构第5页/共52页第4页/共52页第五页，共52页。 用简单的符号、线条表示运动副和构件，按一定比例表示运动副的相对位置(wi zhi)，能表明各构件间的相对运动关系的图形。 1.3.2 作用(zuyng) 利用机构运动简图可以对机构进行结构、运动和动力分析(fnx)，是从事机构研究的重要工具1.3 平面机构运动简图1.3.1 机构运动简图第6页/共52页第5页/共52页第六页，共52页。（1）转动(zhun dng)副1212121.3.3 构件(gujin)和运动副规定的符

3、号第7页/共52页第6页/共52页第七页，共52页。21（2）移动(ydng)副： 2121第8页/共52页第7页/共52页第八页，共52页。（3）高副按实际(shj)轮廓画第9页/共52页第8页/共52页第九页，共52页。构件(gujin)表示法确定(qudng)运动副的位置后用线条连接第10页/共52页第9页/共52页第十页，共52页。 例1：曲柄(qbng)摇杆机构 1.3.4 机构运动(yndng)简图绘制步骤mmmml图中所画尺寸实际尺寸4. 绘图(hu t)（机架、主动件、从动件）3. 合理选择视图，定比例尺1. 确判别运动副类型，确定位置2. 判别运动副类型，确定位置第11页/共

4、52页第10页/共52页第十一页，共52页。 例2：偏心轮机构(jgu) 第12页/共52页第11页/共52页第十二页，共52页。 例3：鄂式破碎机 第13页/共52页第12页/共52页第十三页，共52页。 例4：缝纫机机头 第14页/共52页第13页/共52页第十四页，共52页。1CAB2344D556 例5：内燃机 第15页/共52页第14页/共52页第十五页，共52页。压力机动画 例6：第16页/共52页第15页/共52页第十六页，共52页。两构件间有X.Y.三个相对独立运动(yndng)(自由度)或称谓三个自由度,用F表示。 对自由度（独立运动(yndng)）的限制称谓约束 ，用S表示

5、。 1. 未形成运动(yndng)副两构件相对运动(yndng)1.4 平面(pngmin)机构的自由度 1.4.1运动副对构件运动的影响第17页/共52页第16页/共52页第十七页，共52页。2. 两个构件(gujin)形成运动副的相对运动低副23321SFS高副133 12SFS 第18页/共52页第17页/共52页第十八页，共52页。图示四杆机构(jgu)，F =33-24=1。当1确定时，构件2，3位置确定，即以构件1为主动件，机构(jgu)的运动确定。 1.4.2 平面(pngmin)机构的自由度1.4.3 运动(yndng)链成为机构的条件 自由度为1原动件数为1具有确定运动 原动

6、件数为2机构将被破坏 32LHFnPPn 运动链中可活动的构件数总和PL 低副的数目 PH 高副的数目第19页/共52页第18页/共52页第十九页，共52页。当1确定(qudng)时，构件2，3、4位置不能确定(qudng)。自由度为2原动件数(jin sh)为1运动不确定原动件数(jin sh)为3机构被破坏 原动件数为2具有确定运动 当1 、4 确定时，其它构件位置确定。所以当取构件1、4为主动件，机构运动确定。3 42 502F 第20页/共52页第19页/共52页第二十页，共52页。原动件数 =自由度运动(yndng)确定原动件数(jin sh)自由度机构被破坏 原动件数(jin sh

7、)自由度运动不确定0F刚性桁架结论：机构的自由度数目与机构中原动件数目一致。能运动0F机构具有确定运动的条件：第21页/共52页第20页/共52页第二十一页，共52页。例：计算(j sun)牛头刨床的自由度118263F第22页/共52页第21页/共52页第二十二页，共52页。A2CB134DE561.4.4自由度计算(j sun)注意事项 1复合(fh)铰链17253F三构件(gujin)组成两个转动副表示:36253F？324复合铰链: 由k个构件在一处组成轴线重合的转动副。实际有(k-1)个转动副。两个以上构件在同一轴线上用转动副相联，形成复合铰链。第23页/共52页第22页/共52页第

8、二十三页，共52页。21ACB43 机构中个别构件所具有的不影响其它(qt)构件运动，即与整个机构运动无关的自由度。213233F?112232F21ACB3第24页/共52页第23页/共52页第二十四页，共52页。123ADBCE4F53. 虚约束(yush)虚约束机构(jgu)中那些对构件间的相对运动不起独立限制 作用的重复约束。或称消极约束。ABCDEF06243F？123ADBCE14233F第25页/共52页第24页/共52页第二十五页，共52页。比较(bjio)虚约束的判别：拆杆法 看联结点的距离是否(sh fu)改变 拆副法 看联结点的轨迹是否(sh fu)重合虚约束(yush)

9、 第26页/共52页第25页/共52页第二十六页，共52页。CAD=BD=DC2AB14D常见(chn jin)的虚约束：1. 机构中联结构件与被联结构件的轨迹(guj)重合06243F？14233F2. 两构件组成若干个导路中心线互相平行或重叠的移动副2CAB13414233F3第27页/共52页第26页/共52页第二十七页，共52页。ACBD12324. 在机构整个运动过程中，其中某两构件(gujin)上两点之间的距离始终不变。3. 两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。第28页/共52页第27页/共52页第二十八页，共52页。21322O5. 机构中，不影响(yngxing)运动的对称部

10、分。123233F第29页/共52页第28页/共52页第二十九页，共52页。323 72 9 12lhFnpp 例：大筛机构(jgu)CDABGFoE第30页/共52页第29页/共52页第三十页，共52页。11027323hlppnFB、C、D、E处复合(fh)铰链例：第31页/共52页第30页/共52页第三十一页，共52页。14233F137263F虚约束(yush)B,C,D处为复合(fh)铰链例：第32页/共52页第31页/共52页第三十二页，共52页。17253F虚约束(yush)C处为复合(fh)铰链例：第33页/共52页第32页/共52页第三十三页，共52页。例：第34页/共52页

11、第33页/共52页第三十四页，共52页。图（a）F=3526121图（b）F3527101特殊地：含有齿轮副平面(pngmin)机构的自由度计算齿轮(chln)中心被约束：计一个高副齿轮中心未被约束(yush)：计一个低副第35页/共52页第34页/共52页第三十五页，共52页。1.5 平面机构(jgu)的组成原理和结构分析 1. 高副低代把机构中的高副根据一定(ydng)的条件用虚拟的低副来等效地代替。2. 高副低代的条件(tiojin)（1）代替前后机构的自由度数不变；（2）代替前后机构的瞬时速度和加速度不变。3. 高副低代的方法 用两端各装有一个转动副的构件取代高副，其转动副的中心位于高

12、副元素的曲率中心处。高副低代的四种情形：曲线对曲线曲线对直线曲线对点点对直线（较少）1.5.1平面机构的低副代替高副法第36页/共52页第35页/共52页第三十六页，共52页。21特殊情况(qngkung)，副元素曲线为圆 一般情况(qngkung)，副元素为一般曲线3第37页/共52页第36页/共52页第三十七页，共52页。B21AC321ACB32O1nn第38页/共52页第37页/共52页第三十八页，共52页。第39页/共52页第38页/共52页第三十九页，共52页。E4F51A62134ABCDEF561.5.2 平面机构(jgu)的组成原理 平面机构具有(jyu)确定运动的条件是机构

13、的原动件数目等于机构的自由度数，故平面机构的从动系统的自由度数应为零。F=1F=0F=0234BCDEF5F=1F=023BCD杆组定义： 不可再分解的自由度为零的运动链被称为基本杆组，简称杆组。第40页/共52页第39页/共52页第四十页，共52页。组成平面低副机构(jgu)杆组的条件： 机构与机架的连接一般为低副，移动或转动（一个自由度） 自由度数=原动件数。 机构中除了(ch le)主动件（原动件）外，自由度应该为零即从动件系统的自由度必为零。023lpnF , 9, 6, 3, 6, 4, 223023lllPnnPPnF 由于平面高副可以(ky)用低副来替代，因此我们只研究所有运动副

14、都是低副的平面低副机构的杆组组成原理。第41页/共52页第40页/共52页第四十一页，共52页。当n = 2时，Pl = 3 有下列(xili)型式2DC1BDC21DCBDCB 级组21BCD第42页/共52页第41页/共52页第四十二页，共52页。341224 级组包含有三个内副元素 的刚性构件的杆组。132134 级组包含四个构件组成封闭四边形的杆组。1当n = 4时，Pl = 6 基本(jbn)型式为 当n = 6时，Pl = 9 复杂(fz)很少使用 基本杆组的类型（按杆组中包含封闭(fngb)形分类）杆组类别杆组类别决定级别的封闭决定级别的封闭形形每构件含每构件含2个低副个低副至少

15、一构件至少一构件具具3个低副个低副杆组中具有杆组中具有1个四边形个四边形杆组中具有杆组中具有1个五边形个五边形第43页/共52页第42页/共52页第四十三页，共52页。机构(jgu)的组成：原动件 + 机架 + 杆组 即：任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次联结到原动件和机架上去(shng q)的方法来组成。第44页/共52页第43页/共52页第四十四页，共52页。错误(cuw)并接两种并接第45页/共52页第44页/共52页第四十五页，共52页。1A623BCDE4F5E4F523BCD61A第46页/共52页第45页/共52页第四十六页，共52页。ABCDEFGO 1.5.3平面(pngmin)机构中的结构分析1. 机构(jgu)的结构分析将已知机构分解为若干杆组，并确定(qudng)杆组的级别和类型。2. 机构结构分析的过程（1）计算机构的自由度，去除虚约束、局部自由度，并高副低代ABCDO EFGHH第47页/共52页第46页/共52页第四十七页，共52页。FG（2）先试拆 级组，若拆不出 级组，再试拆 级组。（3）确定机构(jgu)的级别，以机构(jgu)杆组的最高级别命名机 构的级别。FABCDEGO HO