機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第二章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析教學目的：（1）明確構(gòu)件、運動副、約束、自由度、運動鏈及機構(gòu)等重要概念；（2） 能繪制簡單機械的機構(gòu)運動簡圖；（3） 掌握平面機構(gòu)的自由度計算，并判斷其具有確定運動的條件；（4） 了解平面機構(gòu)的組成原理。課時安排：4h重點難點：重點一平面機構(gòu)自由度計算；難點一繪制機構(gòu)運動簡圖、自由度計算時注意事項的處理?！?-1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目的是弄清機構(gòu)包含哪幾個部分，各部分如何相聯(lián)，以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證機構(gòu)中各構(gòu)件具有確定的相對運動。按結(jié)構(gòu)特點對機構(gòu)進行分類不同的機構(gòu)有各自的特點，把各種機構(gòu)按結(jié)構(gòu)加以分類，其目的是按其分類建立運動分析和動力分析的一般方法。3.繪制機構(gòu)運動簡圖研究機構(gòu)特性的工具。4.研究機構(gòu)的組成原理研究按何種規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運動確定性的要求。§2-2機構(gòu)的組成一、 構(gòu)件從制造加工角度：機械由零件組成。零彳一制造單元體從運動功能角度：機械由機構(gòu)組成，而機構(gòu)由構(gòu)件組成。構(gòu)彳一獨立運動的單元體注意：構(gòu)件可以是單一零件，也可以是幾個零件的剛性聯(lián)接。二、 運動副定義：指兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運動的聯(lián)接。運動副元素：指兩個構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運動副的部分。構(gòu)件的自由度：指一個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。一個自由構(gòu)件在空間具有6個自由度，作平面運動時有3個自由度。約束：指通過運動副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的某些相對獨立運動所受到的限制。運動副引入的約束數(shù)等于兩構(gòu)件相對自由度減少的數(shù)目。運動副引入的約束數(shù)最多為5個。5.運動副分類1） 按運動副相對運動形式分轉(zhuǎn)動副、移動副、螺旋副、球面副等2） 按運動副引入的約束數(shù)分I級副、II級副、m級副、w級副、v級副3） 按運動副接觸形式分低副：兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運動副統(tǒng)稱為低副；高副：凡兩構(gòu)件系通過點或線接觸而構(gòu)成的運動副統(tǒng)稱為高副。4）按運動副的運動空間分平面運動副：指構(gòu)成運動副的兩構(gòu)件之間的相對運動為平面運動的運動副；空間運動副：指構(gòu)成運動副的兩構(gòu)件之間的相對運動為空間運動。三、 運動鏈指兩個以上的構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。閉鏈：運動鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。開鏈：運動鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。平面運動鏈：各構(gòu)件間的相對運動為平面運動的運動鏈?？臻g運動鏈：各構(gòu)件間的相對運動為空間運動的運動鏈。四、 機構(gòu)機構(gòu)：在運動鏈中將某一構(gòu)件加以固定（機架），另一個或幾個構(gòu)件（原動件）按給定運動規(guī)律運動時，而其余構(gòu)件（從動件）都具有確定的運動，則運動鏈便成為機構(gòu)。分為：平面機構(gòu)和空間機構(gòu)§2-3機構(gòu)運動簡圖一、 機構(gòu)運動簡圖指根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸，按一定的比例尺定出各運動副的位置，并用國標規(guī)定的簡單線條和符號代表構(gòu)件和運動副，繪制出表示機構(gòu)運動關(guān)系的簡明圖形。機構(gòu)運動簡圖與原機械具有完全相同運動特性。根據(jù)該圖可以方便的對機械進行分析或設(shè)計。繪制機構(gòu)運動簡圖是工程技術(shù)人員必備的基本技能。機構(gòu)的示意圖：指為了表明機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況，不要求嚴格地按比例而繪制的簡圖。二、 常用運動副、構(gòu)件和常用機構(gòu)的表示方法（見表2-1、表2-2、表2-3）三、 機構(gòu)運動簡圖的繪制分析機構(gòu)的組成及運動情況：確定機構(gòu)中的機架、原動部分、傳動部分和執(zhí)行部分，以確定構(gòu)件的數(shù)目。循著運動傳遞的路線，逐一分析每兩個構(gòu)件間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的類型和數(shù)目。恰當?shù)剡x擇投影面：一般選擇與機械的多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的平面作為投影面。選擇適當?shù)谋壤呃L圖：定出各運動副之間的相對位置，用規(guī)定的簡單線條和各種運動副符號，將機構(gòu)運動簡圖畫出來。標注：用字母給運動副標號，用數(shù)字給構(gòu)件標號，同一構(gòu)件用焊接符號固聯(lián)，原動件用箭頭表示，機架加陰影線。例2-1：繪制圖示顎式破碎機的機構(gòu)運動簡圖例2-2：繪制圖示模型的機構(gòu)運動簡圖

§2-4機構(gòu)具有確定運動的條件問題：取運動鏈中某個構(gòu)件為機架，并確定原動件后，其余構(gòu)件在什么條件下才具有確定運動?機構(gòu)的自由度F:機構(gòu)有確定運動時必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。實例分析一：鉸鏈四桿機構(gòu)給定一個獨立運動參數(shù)，余構(gòu)件有確定運動，即機構(gòu)的F=1。機構(gòu)中給定獨立運動參數(shù)的構(gòu)件稱為原動件。原動作F實例分析二：鉸鏈五桿機構(gòu) /給定一個獨立運動參數(shù)：機構(gòu)沒有確定運動。給定兩個獨立運動參數(shù)：機構(gòu)有確定運動。 飛?.機構(gòu)的F=2,原動件數(shù)=2結(jié)論：機構(gòu)具有確定運動的條件為：F>0，且原動件數(shù)=機構(gòu)自由度數(shù)F§2-5機構(gòu)自由度的計算平面自由構(gòu)件：3個自由度；平面低副：引入2個約束；平面高副：引入1個約束假設(shè)平面機構(gòu)有n個活動構(gòu)件：有3n個自由度；有Pz個低副和％個高副：引入(2P,+PJ約束。平面機構(gòu)自由度的計算公式F=3n-(2p+p)§2-6計算機構(gòu)自由度應注意的事項一、復合釵鏈兩個以上構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接即構(gòu)成復合鉸鏈。m個構(gòu)件以復合鉸鏈聯(lián)接所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副數(shù)為(m-1)個。二、局部自由度

二、局部自由度機構(gòu)中某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運動并不影響其他構(gòu)件的運動，把這種局部運動的自由度稱為局部自由度。數(shù)目用『表示.計算機構(gòu)自由度時，應將局部自由度除去不計。三、虛約束指機構(gòu)在某些特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，有些運動副帶入的約束對機構(gòu)運動實際上起不到獨立的約束作用，這些對機構(gòu)運動實際上不起約束作用的約束稱為虛約束，用p‘表示。在計算自由度時，應將虛約束除去不計。因此，考慮局部自由度和虛約束時，平面機構(gòu)自由度計算公式：F=3n-（2p+p-pr）-F，虛約束常出現(xiàn)的情況：1） 機構(gòu)中兩構(gòu)件未聯(lián)接前的聯(lián)接點軌跡重合，則該聯(lián)接引入1個虛約束2） 兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成運動副3） 若兩構(gòu)件在多處相接觸構(gòu)成平面高副，且各接觸點處的公法線重合，則只能算一個平面高副。若公法線方向不重合，將提供各2個約束4） 機構(gòu)運動過程中，某兩構(gòu)件上的兩點之間的距離始終保持不變，將此兩點以構(gòu)件相聯(lián)，則將帶入1個虛約束。5） 某些不影響機構(gòu)運動的對稱部分或重復部分所帶入的約束為虛約束。注意博項小結(jié)'存在于轉(zhuǎn)動副批?殳合鉉佳-正一確處M令較飪處個構(gòu)件圳、有(m-1)個轉(zhuǎn)動副r常發(fā)雄行為誠八笥引磨戔而珞炬幼摩擦■局部自巾度J變成■靖動摩擦.所嘻加的畿了處。」 '[正確處理力制：計針n由愆時符局部nI山度誠A”"存打于財W性幾