机械原理教学课件平面连杆机构及其设计

机械原理教学课件PPT-平面连杆机构及其设计课程概述课程目标掌握平面连杆机构的运动学和动力学分析方法课程内容平面连杆机构的类型、自由度、运动分析、力学分析、设计优化等学习方法理论讲解、案例分析、课堂练习、课后作业相结合机械运动学定义研究机器或机构运动的规律，不考虑力的作用研究内容位移、速度、加速度等运动参数的分析自由度与约束分析1定义2自由度机构中可独立运动的数目3约束限制机构运动的条件4约束方程描述约束条件的数学方程平面连杆机构定义由刚性构件通过运动副连接而成的机构，所有运动都在一个平面上特点结构简单、运动规律易于分析、应用广泛分类平面4连杆机构、平面6连杆机构等平面4连杆机构曲柄完全转动的一级杆连杆连接曲柄和滑块的二级杆滑块沿直线运动的三级杆机架固定不动的构件平面4连杆机构的自由度分析1Gruebler公式2自由度=3(n-1)-2j1-j23n为构件数，j1为低副数，j2为高副数平面4连杆机构的运动特性分析位移分析分析机构各构件的位移变化速度分析分析机构各构件的速度变化加速度分析分析机构各构件的加速度变化平面4连杆机构的设计与优化1机构类型选择2尺寸参数确定3运动性能分析4优化设计平面6连杆机构平面6连杆机构的自由度分析1Gruebler公式2自由度=3(n-1)-2j1-j23n为构件数，j1为低副数，j2为高副数平面6连杆机构的运动特性分析位移分析分析机构各构件的位移变化速度分析分析机构各构件的速度变化加速度分析分析机构各构件的加速度变化平面6连杆机构的设计与优化1机构类型选择2尺寸参数确定3运动性能分析4优化设计平面机构的驱动形式1曲柄驱动由曲柄带动其他构件运动2滑块驱动由滑块带动其他构件运动3凸轮驱动由凸轮带动其他构件运动动力学分析惯性力运动构件的质量和加速度的乘积外力作用在机构上的非惯性力动力学方程描述机构运动和力的关系平面机构的力学分析力平衡分析分析机构各构件受力情况动力分析分析机构的运动和力之间的关系强度分析分析机构构件的强度是否满足要求等效质量法定义将复杂机构简化为等效质量进行分析应用简化动力学分析，提高计算效率平面机构的副接触力分析1计算各副的接触力2分析副的磨损和寿命3优化副的设计平面机构的干涉分析干涉类型运动干涉、空间干涉等干涉检测通过软件或手动计算进行检测干涉消除调整机构尺寸、改变运动轨迹等平面机构的平衡设计1平衡目标减少机构的振动和噪声2平衡方法添加配重、调整机构参数等平面机构的优化设计优化目标提高机构的性能、降低成本、减轻重量等优化方法遗传算法、模拟退火算法等优化结果获得最佳设计方案案例分析-曲柄滑块机构机构特点将旋转运动转换为直线运动应用领域内燃机、压缩机、泵等案例分析-平面4连杆机构机构特点由4个构件组成的平面机构应用领域机械手、机器人等案例分析-平面6连杆机构机构特点由6个构件组成的平面机构应用领域机床、自动化设备等案例分析-其他平面机构课堂练习练习内容平面4连杆机构自由度分析、运动特性分析等练习目的巩固课堂知识，提高实际应用能力学习心得与体会收获对平面连杆机构的运动规律和设计方法有了更深的理解体会理论知识与实际应用相结合，才能更好地理解和运用课程总结知识平面连杆机构的运动学和动力学分析技能自由度