第2章 機(jī)構(gòu)分析基礎(chǔ)

1、 運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面） 例如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。例如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。級(jí)副級(jí)副I級(jí)副級(jí)副III級(jí)副級(jí)副I級(jí)副級(jí)副II級(jí)副級(jí)副V級(jí)副級(jí)副1V級(jí)副級(jí)副2IV級(jí)副級(jí)副V級(jí)副級(jí)副3兩者關(guān)聯(lián)例如例如：滾動(dòng)副滾動(dòng)副、凸輪副凸輪副、齒輪副齒輪副等。等。 。作者：潘存云教授若干若干1個(gè)或幾個(gè)個(gè)或幾個(gè)1個(gè)個(gè)作用： 1.表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。2.作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)。運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副名稱名稱運(yùn)動(dòng)副符號(hào)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副移移動(dòng)動(dòng)副副121212121212121212121212

2、12兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副122121平平面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球銷銷副副121212空空間間運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副121212一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 桿、軸構(gòu)件桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件同一構(gòu)件三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng):畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)。作者：潘存云教授在在機(jī)機(jī)架架上上的的電電機(jī)機(jī)齒齒輪輪齒齒條條傳傳動(dòng)動(dòng)帶帶傳傳動(dòng)動(dòng)圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)鏈鏈傳傳動(dòng)動(dòng)圓柱圓柱蝸桿蝸桿蝸輪蝸輪傳

3、動(dòng)傳動(dòng)凸凸輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)外嚙外嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)棘棘輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)內(nèi)嚙內(nèi)嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)例例2：繪制繪制偏心泵偏心泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖1234123456ABCDE123456yx12Syx12xy12解：解：F=3n-2 pl ph=37 - 26-0=9F=3n-2 pl ph=34 - 26-0=0復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈局部自由度局部自由度1個(gè)虛約束個(gè)虛約束復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈320nplnpl23npl23) 1 118HLppn、111128323HLppnF設(shè)計(jì)任何新的機(jī)械，都必須進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析工作。以確定機(jī)械是否滿足工作要求。CBBCvvv m/spcvVC m/

4、sbcvVCB ECCEBBEvvvvv CBCBl/v 2 bAE(E5 , E6 )363DB2256C4xxAF2 ABBlv 5656EEEEvvv s/radCDpclvlvCDC 4s/radlpelvEFvEFE 666 /sradBC lbcvlBCvCB3=E(E5 , E6 )363DB2256C4xxAFc3_ 已知擺式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖、各構(gòu)件尺寸、已知擺式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖、各構(gòu)件尺寸、2，求：，求：解：解： 速度分析速度分析 vBlAB2 ， vvB /pb vC vB+ vCB ABCDEF123456b vF、3、4、5 構(gòu)件構(gòu)件3、4、5中任一速度為中任一速度為vx的

5、點(diǎn)的點(diǎn)X3、X4、X5的位置的位置 構(gòu)件構(gòu)件3、5上速度為零的點(diǎn)上速度為零的點(diǎn)I3、I52大小：大?。?? 方向：方向：CD p ?BCe從圖解上量得：從圖解上量得： vCB v bc vcvpc 方向：方向：bc方向：方向：CW4 vC /lCD方向：方向：CCWABCDEF123456234cb利用速度影象與構(gòu)件相似的原理，利用速度影象與構(gòu)件相似的原理，可求得影象點(diǎn)可求得影象點(diǎn)e。圖解上式得圖解上式得pef：vFvE+ vFE 求構(gòu)件求構(gòu)件6的速度：的速度： vFE v ef e f 方向：方向：pf 5vFE /lFE方向：方向：CW 大小：大?。??方向：方向：/DFcb3 vCB /

6、lCB方向：方向：pcf ?EFvF v pf p5I5I3I3x3ABCDEF1234562cbfpx4利用速度影象求特殊點(diǎn)的速度：利用速度影象求特殊點(diǎn)的速度： 求構(gòu)件求構(gòu)件3、4、5中任一速度為中任一速度為 vx的的X3、X4、X5點(diǎn)的位置。點(diǎn)的位置。x5x 利用影象法求特殊點(diǎn)的運(yùn)利用影象法求特殊點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：動(dòng)參數(shù)：求作求作bcxBCX3 得得X3 構(gòu)件構(gòu)件3、5上速度為零的點(diǎn)上速度為零的點(diǎn)I3、I5 cexCEX4 得得X4 efxEFX5 得得X5求作求作bcpBCI3 得得I3efpEFI5 得得I5x3x4x5I5ABCDGH4、解題關(guān)鍵：、解題關(guān)鍵：(1) 以作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件為

7、突破以作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件為突破口，口，基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)和 重合點(diǎn)都應(yīng)選取重合點(diǎn)都應(yīng)選取該構(gòu)件上的鉸接點(diǎn)該構(gòu)件上的鉸接點(diǎn)，否，否 則已知?jiǎng)t已知條件不足而使無法求解。條件不足而使無法求解。EF 如：如： vE=vF+vEF 如選取鉸鏈點(diǎn)作為基點(diǎn)時(shí)，所列方程仍不能求解，如選取鉸鏈點(diǎn)作為基點(diǎn)時(shí)，所列方程仍不能求解，則此時(shí)應(yīng)聯(lián)立方程求解。則此時(shí)應(yīng)聯(lián)立方程求解。 如：如： vG = vB+ vGB 大?。捍笮。? ? 方向：方向：? vC=vB+vCB ? ? vC + vGC = vG ? ? ? 大小大小: ? ? ? 方向：方向：? ? ABCD4321ABCD1234(2) 重合點(diǎn)的選取原則，選已知參

8、數(shù)重合點(diǎn)的選取原則，選已知參數(shù)較多的點(diǎn)（一般為鉸鏈點(diǎn)）較多的點(diǎn)（一般為鉸鏈點(diǎn)）應(yīng)將構(gòu)件擴(kuò)大至包含應(yīng)將構(gòu)件擴(kuò)大至包含B點(diǎn)！點(diǎn)！如選如選B點(diǎn)：點(diǎn)： vB4 = vB3+vB4B3如選如選C點(diǎn)：點(diǎn)： vC3 = vC4+vC3C4圖圖(b)中取中取C為重合點(diǎn)，為重合點(diǎn)，有有: vC3= vC4+vC3C4大小：大?。?? ？ ? 方向：方向： ? tt不可解！不可解！不可解！不可解！可解！可解！大?。捍笮。?? 方向：方向： ? ? ? 大?。捍笮。?? 方向：方向： ? (a)(b)1ABC234ABCD4321tt(b)(b)圖圖(C)所示機(jī)構(gòu)，重合點(diǎn)應(yīng)選在何處？所示機(jī)構(gòu)，重合點(diǎn)應(yīng)選在何處？B點(diǎn)

9、點(diǎn)!當(dāng)取當(dāng)取B點(diǎn)為重合點(diǎn)時(shí)點(diǎn)為重合點(diǎn)時(shí): vB4 = vB3 + vB4B3 ABCD1234tt(a)(a)構(gòu)件構(gòu)件3上上C、B的關(guān)系：的關(guān)系： vC3 = vB3+ vC3B3大?。捍笮。? ?方向：方向：? 不可解！不可解！大?。捍笮。?? 方向：方向： 方程可解方程可解 ? 三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的解析法三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的解析法附：矢量分析的有關(guān)知識(shí)附：矢量分析的有關(guān)知識(shí))sincos(jielllOAlsincosjie e)90()90sin()90cos(cossin000ejijieetejieee sincos)(tn桿矢單位矢桿矢單位矢切向單位矢切向單位矢法向么矢：法向么

10、矢：桿矢量桿矢量)cos(cos121221ee基本運(yùn)算：基本運(yùn)算：cosieiesinjeje12e0tee1nee)sin(1221tee);cos(1221 neeteedtdedtdllll nteeedtldlll222 微分關(guān)系：微分關(guān)系：tAOelv 22elelaaatnAOtAOAO 相對(duì)速度相對(duì)加速度矢量分析的有關(guān)知識(shí)（續(xù)）矢量分析的有關(guān)知識(shí)（續(xù)） 4321llll1432llll141133134321242322cos2)cos(2cos2l ll ll lllll0cos2coscos2sinsin214121242322341133131l lllllllll l0

11、cossin33CBACBCBAAtg22232tttlll222111333eee23332111eeeettLL)sin()sin(21112333ll)sin()sin(23321113LL4321llll032223111eeeettLL)sin()sin(32223111LL)sin()sin(32231112LLtnntnlllll222222211213333323eeeee 2333233232222221121eeeeeeeetnnnLLLL22221121233323323)cos()sin()cos(llll)sin()cos()cos(23323323222211213

12、lllltttlll222111333eee)sin()cos()cos(32232332222311212llll)sincos(jiellil3213421iiilllleee3322113342211sinsinsincoscoscoslllllll111333222111333222coscoscossinsinsinllllll321332211iiillleee332112333322222211iiiiiillillileeeee323333322222221211323333322222221211sincossincossincossincossincosllllllllll

13、1133221143322sinsinsincoscoscoslllllll3322113342211sinsinsincoscoscoslllllll111333222111333222coscoscossinsinsinllllll111113233223322cossincoscossinsinllllll1111111323332223332223233223322sincossinsincoscoscoscossinsinllllllllllBA 1BAA1BA1dtdAAdtdBB )90sin(sinsin)90cos(coscos2021120211balybalxPP2120

14、21120211)90cos(coscos)90sin(sinsinbalbalyxvvPPPyPx2221202112021122021120211)90sin(sinsin)90cos(coscos0)90cos(coscos)90sin(sinsinbalbalbalbalyxaaPPPyPx QffNFv 2121QfQffNF sinsin2121 vff sin令令)( QtgP 0 QRP)( QtgP 0 QRP22dzpdltg )( QtgP)(2222 QtgddPM)(QtgP )(2222 QtgddPM QN QN cos cos NN cosffv vvfarct

15、g )(2222vQtgddPM )(2222vQtgddPM QfQfNfF sinsin ffvMMffv cosffv 2121RrRfQrfMvvf rfRMvf 21 QrfrFMvf 21QR21 fdMRM 21 fpdsfdNdFdMf RrRrfdfpfpdsM 22)(21rRfQMf 223333232322rRrRfQrRfpdfpMRrf QrRpdpfpdspNRrRr 222 22rRQp )(22 QtgdM QtgP 0)(tgtgMMPP 00)(tgdM)(tgPQ 22 tgdMtgPQ22 tgtg)( )(QtgP QtgdM220 kkkddkNNNNNNNNNN 321123121kkkdrNNNNNNNN 212211 kk 21)(k 21 83. 092. 095. 0 2563412 92. 0 56 2341295. 0 dfdfddrWWWWWWW 1 tgtg)( 0)( tg 0 令令 2) 斜面壓榨機(jī)：斜面壓榨機(jī)：撤去撤去F 后，在后，在G作用下的自鎖條件作用下的自鎖條件作者：潘存云教授作者：潘存云教授FR13FR2390+90-+2-90-(-)-290-132力多邊形中，根據(jù)