平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1、第二章第二章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析21 機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的22 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成23 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖24 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件25 平面機構(gòu)自由度的計算平面機構(gòu)自由度的計算26 自由度計算中的特殊問題自由度計算中的特殊問題 27 機構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類機構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類21 機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的1.研究機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件研究機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件目的是2.按結(jié)構(gòu)特點對機構(gòu)進行分類按結(jié)構(gòu)特點對機構(gòu)進行分類 不同的機構(gòu)都有各自的特點，把各種機構(gòu)按結(jié)構(gòu)不

2、同的機構(gòu)都有各自的特點，把各種機構(gòu)按結(jié)構(gòu)加以分類，其目的是按其分類加以分類，其目的是按其分類建立運動分析和動力建立運動分析和動力分析的一般方法分析的一般方法。弄清機構(gòu)包含哪幾個部分弄清機構(gòu)包含哪幾個部分;各部分如何相聯(lián)？各部分如何相聯(lián)？ 以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對運動？以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對運動？ 這對于設(shè)計新的機構(gòu)顯得尤其重要。4.研究機構(gòu)的組成原理研究機構(gòu)的組成原理 目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運動確定性的要求。動確定性的要求。3.繪制機構(gòu)運動簡圖繪制機構(gòu)運動簡圖 目的是為運動分析和動力分析作準(zhǔn)備。目的是為運動分析和

3、動力分析作準(zhǔn)備。名詞術(shù)語解釋名詞術(shù)語解釋:1.構(gòu)件構(gòu)件(Link) 獨立的運動單元獨立的運動單元 內(nèi)燃機內(nèi)燃機中的連桿12 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成作者：潘存云教授內(nèi)燃機內(nèi)燃機連桿連桿套筒套筒連桿體連桿體螺栓螺栓墊圈墊圈螺母螺母軸瓦軸瓦連桿蓋連桿蓋零件零件(part) 獨立的制造單元獨立的制造單元作者：潘存云教授2.運動副運動副a)兩個構(gòu)件、兩個構(gòu)件、b) 直接接觸、直接接觸、c) 有相對運動有相對運動運動副元素直接接觸的部分（點、線、面）運動副元素直接接觸的部分（點、線、面）例如：例如：凸輪凸輪、齒輪齒廓齒輪齒廓、活塞與缸套活塞與缸套等。等。定義：定義：運動副兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)運動副兩

4、個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對運動的聯(lián)接。生某些相對運動的聯(lián)接。三個條件，缺一不可三個條件，缺一不可作者：潘存云教授作者：潘存云教授運動副的分類：運動副的分類： 1)按引入的約束數(shù)分有：按引入的約束數(shù)分有： I級副級副II級副級副III級副級副I級副、級副、II級副、級副、III級副、級副、IV級副、級副、V級副。級副。 2)按相對運動范圍分有：按相對運動范圍分有： 平面運動副平面運動副平面運動平面運動(Plannar kinematic pair)平面機構(gòu)平面機構(gòu)全部由平面運動副組成的機構(gòu)。全部由平面運動副組成的機構(gòu)。IV級副級副例如：例如：球鉸鏈球鉸鏈、拉桿天線、拉桿天線、螺旋螺旋、

5、生物關(guān)節(jié)。、生物關(guān)節(jié)?？臻g運動副空間運動副空間運動空間運動(Spatial kinematic pair )V級副級副1V級副級副2V級副級副3兩者關(guān)聯(lián)空間機構(gòu)空間機構(gòu)至少含有一個空間運動副的機構(gòu)。至少含有一個空間運動副的機構(gòu)。 3)按運動副元素分有：按運動副元素分有： 高副高副(high pair)點、線接觸，應(yīng)力高。點、線接觸，應(yīng)力高。低副低副(lower pair)面接觸，應(yīng)力低。面接觸，應(yīng)力低。例如：例如：滾動滾動副副、凸輪副凸輪副、齒輪副齒輪副等。等。例如：例如：轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副）、（回轉(zhuǎn)副）、移動副移動副 。常見運動副符號的表示常見運動副符號的表示: 國標(biāo)國標(biāo)GB446084常

6、用運動副的符號常用運動副的符號運動副運動副名稱名稱運動副符號運動副符號兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副移移動動副副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時的運動副兩構(gòu)件之一為固定時的運動副122121平平面面運運動動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空空間間運運動動副副121212構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法: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 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 運動鏈兩

7、個以上的構(gòu)件通過運動副運動鏈兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。注意事項注意事項:作者：潘存云教授 畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)副的性質(zhì)。閉式鏈閉式鏈(Close chain) 3. 運動鏈運動鏈 (Kinematic chain) 作者：潘存云教授開式鏈開式鏈(Open chain)若干若干1個或幾個個或幾個1個個4. 機構(gòu)機構(gòu)定義定義：具有確定運動的運動鏈稱為機構(gòu)具有確定運動的運動鏈稱為機構(gòu) 。機架機架作為參考系的構(gòu)件作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛如機床床身、車輛底盤、飛機機身。底盤、飛機機身。

8、機構(gòu)的組成：機構(gòu)的組成：機構(gòu)機構(gòu)機架原動件從動件機架原動件從動件機構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運動副聯(lián)接而成的，很顯然，機構(gòu)歸屬于運動鏈，那么，運動鏈在什么條件下就能稱為機構(gòu)呢？即各部分運動確定。分別用四桿機構(gòu)和五桿機構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論：在運動鏈中，如果以某一個構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個（或少數(shù)幾個）構(gòu)件相對于該坐標(biāo)系按給定的運動規(guī)律運動時，其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運動，那么，該運動鏈便成為機構(gòu)。 原（主）動件原（主）動件按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件。從動件從動件其余可動構(gòu)件。其余可動構(gòu)件。12 平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件

9、之間的相對用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對 運動關(guān)系的簡單圖形。運動關(guān)系的簡單圖形。作用：作用： 1.表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。機動示意圖不按比例繪制的簡圖機動示意圖不按比例繪制的簡圖現(xiàn)摘錄了部分現(xiàn)摘錄了部分GB446084機構(gòu)示意圖如下表機構(gòu)示意圖如下表。2.作為運動分析和動力分析的依據(jù)。作為運動分析和動力分析的依據(jù)。常用機構(gòu)運動簡圖符號常用機構(gòu)運動簡圖符號 在在機機架架上上的的電電機機齒齒輪輪齒齒條條傳傳動動帶帶傳傳動動圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動動鏈鏈傳傳動動圓柱圓柱蝸桿蝸桿蝸輪蝸輪傳動傳動凸凸輪輪傳傳動動外嚙外嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動動機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿

10、足的應(yīng)滿足的條件條件： 1.構(gòu)件數(shù)目與實際相同構(gòu)件數(shù)目與實際相同 2.運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符 3.運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu) 成比例。成比例。棘棘輪輪機機構(gòu)構(gòu)內(nèi)嚙內(nèi)嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動動繪制機構(gòu)運動簡圖繪制機構(gòu)運動簡圖順口溜：順口溜：先兩頭，后中間，先兩頭，后中間， 從頭至尾走一遍，從頭至尾走一遍， 數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少， 再看它們怎相聯(lián)。再看它們怎相聯(lián)。步驟：步驟：1.運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；4.檢驗機構(gòu)是否滿足運動

11、確定的條件。檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。2.測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面），測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面）， 繪制示意圖。繪制示意圖。3.按比例繪制運動簡圖。按比例繪制運動簡圖。 簡圖比例尺：簡圖比例尺： l = =實際尺寸實際尺寸 m / m / 圖上長度圖上長度mmmm思路：思路：先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運路末端），弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運動副的類型，并用符號表示出來。動副的類型，并用符號表示出來。舉例：舉例：繪制繪制破碎機破碎機和和偏心泵偏心泵的機構(gòu)運動

12、簡圖。的機構(gòu)運動簡圖。鱷式破碎機鱷式破碎機作者：潘存云教授1234繪制圖示繪制圖示偏心泵偏心泵的運動簡圖的運動簡圖偏心泵偏心泵作者：潘存云教授24 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件4 412341 1如果自由度與原動件數(shù)不相等，會有以下3種情況：第一種情況：原動件數(shù)小于自由度，如圖。F342x 52 原動件數(shù)(1)當(dāng)只給定原動件1的位置角&1時，從動件2、3、4的位置不能確定，不具有確定的相對運動。只有給出兩個原動件，使構(gòu)件1、4都處于給定位置，才能使從動件獲得確定運動。自由度原動件數(shù)自由度原動件數(shù)第二種情況：原動件數(shù)大于自由度，如圖111。 F=332X 41 42 4 n4 已

13、無實例了已無實例了! ! PL 3 6 n=2 的桿組稱為的桿組稱為級組應(yīng)用最廣而又最簡單級組應(yīng)用最廣而又最簡單的基本桿組。共有的基本桿組。共有 5 5 種類型種類型 n=4 （PL6 6）的桿組有以下四種類型的桿組有以下四種類型: :以上三種形式稱為以上三種形式稱為級組級組。結(jié)構(gòu)特點：其中一個構(gòu)件。結(jié)構(gòu)特點：其中一個構(gòu)件有三個運動副。有三個運動副。典型典型級組：級組：第四種形式稱為第四種形式稱為IVIV級組級組。結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 有兩個三副桿，且有兩個三副桿，且4個構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。個構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。內(nèi)端副內(nèi)端副桿組內(nèi)部相聯(lián)。桿組內(nèi)部相聯(lián)。外端副外端副與組外構(gòu)件相聯(lián)。與組外構(gòu)件相聯(lián)。機構(gòu)命名方式：機構(gòu)命名方式：按所含最高桿組級別命名，如按所含最高桿組級別命名，如級機構(gòu)級機構(gòu)，級機構(gòu)級機構(gòu)等。等。必須強調(diào)指出：必須強調(diào)指出： 1.桿組的各個外端副不可以同時加在同一個構(gòu)件上，桿組的各個外端副不可以同時加在