機(jī)械設(shè)計(jì)CH1機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件

CH1機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

(StructureAnalysisofMechanisms)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)副KinematicPair運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)？？如何繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如何計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析mechanismmember一、運(yùn)動(dòng)副§1運(yùn)動(dòng)副

構(gòu)件與構(gòu)件之間直接接觸并存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。運(yùn)動(dòng)副：機(jī)構(gòu)是由許多構(gòu)件組成，如何連接？？KinematicPair連接固定連接有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接—運(yùn)動(dòng)副1按照運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類平面運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副二、運(yùn)動(dòng)副的分類planarpairspatialpair低副平面運(yùn)動(dòng)副：高副轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）移動(dòng)副點(diǎn)接觸線接觸2按照運(yùn)動(dòng)副的接觸形式分類§2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制

為使問題簡(jiǎn)化，撇開與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的外形和運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)，僅用簡(jiǎn)單線條和符號(hào)來表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副的位置的簡(jiǎn)化圖形，成為運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：說明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖形。構(gòu)件的表示方法各種常用運(yùn)動(dòng)副模型常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)表固定構(gòu)件（機(jī)架）：用來支撐活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件原動(dòng)件（輸入構(gòu)件）：外界賦予已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件從動(dòng)件（輸出構(gòu)件）：被迫作確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件構(gòu)件的分類例題２抽油機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制

例題3回執(zhí)活塞泵機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖例題4:發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)的主機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、自由度DegreeofFreedom構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為自由度。

平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的自由度：二個(gè)移動(dòng)、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，共三個(gè)?！?運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件空間運(yùn)動(dòng)的自由度：三個(gè)移動(dòng)、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，共六個(gè)。二、運(yùn)動(dòng)鏈kinematicchain由運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接構(gòu)件構(gòu)成的系統(tǒng)。閉式運(yùn)動(dòng)鏈開式運(yùn)動(dòng)鏈分類閉式鏈機(jī)構(gòu)開式鏈機(jī)構(gòu)四、運(yùn)動(dòng)鏈的活動(dòng)度計(jì)算

運(yùn)動(dòng)鏈由k個(gè)構(gòu)件構(gòu)成，具有個(gè)低副，個(gè)高副，則運(yùn)動(dòng)鏈的活動(dòng)度：2.運(yùn)動(dòng)鏈的相對(duì)自由度

1.運(yùn)動(dòng)鏈的活動(dòng)度

3.運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件1).取一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架；閉式運(yùn)動(dòng)鏈開式運(yùn)動(dòng)鏈2).各構(gòu)件的相對(duì)自由度F不小于1；F=0F=-1F=2結(jié)論：1).一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架；2).各構(gòu)件的相對(duì)自由度F不小于1；3).原動(dòng)件數(shù)等于相對(duì)自由度F。只有符合上述條件的運(yùn)動(dòng)鏈才能成為機(jī)構(gòu)。“機(jī)構(gòu)”的定義：在運(yùn)動(dòng)鏈中，將某一個(gè)構(gòu)件加以固定，而讓另一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果運(yùn)動(dòng)鏈中其余各構(gòu)件都有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則此運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)鏈具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)桁架運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)運(yùn)動(dòng)不確定無相對(duì)運(yùn)動(dòng)例題3計(jì)算翻斗車的自由度§4計(jì)算自由度時(shí)的注意事項(xiàng)L型壓縮機(jī)主機(jī)構(gòu)1.復(fù)合鉸鏈圓盤鋸機(jī)構(gòu)復(fù)合鉸鏈定義：兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。解決方案k個(gè)構(gòu)件在同一處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，實(shí)際上構(gòu)成了(k-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

F

=3×5-2×7=12.局部自由度解決方案計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，假想滾子和安裝滾子的構(gòu)件固接為一個(gè)整體，成為一個(gè)構(gòu)件或在計(jì)算結(jié)果中去除局部自由度局部自由度定義：某些構(gòu)件具有的只影響自身局部運(yùn)動(dòng)而不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度，經(jīng)常發(fā)生在將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的場(chǎng)合。3.虛約束

虛約束：

在特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，某些運(yùn)動(dòng)副所引入的約束可能與其它運(yùn)動(dòng)副所起的限制作用是一致的。這種不起獨(dú)立限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束。場(chǎng)合一：兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副

F

=3×1-2×2=-1解決方案計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，不考慮虛約束的作用，認(rèn)為兩個(gè)構(gòu)件之間只形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)副

F

=3×1-2×1=1兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)與導(dǎo)路重合或平行的移動(dòng)副等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)場(chǎng)合二：兩構(gòu)件上某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)中保持不變5EF

F

=3×1-2×2=-1ABCDAFDE點(diǎn)E、F距離在運(yùn)動(dòng)過程中始終不變

桿式聯(lián)軸器AB場(chǎng)合三：聯(lián)接構(gòu)件和被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合

F

=3×1-2×2=-1AB=BC=BD<DAC=90°除B、C、D點(diǎn)，各點(diǎn)軌跡為一橢圓D點(diǎn)軌跡是沿Y軸的直線場(chǎng)合四：機(jī)構(gòu)中存在不起作用的對(duì)稱部分為了傳遞較大功率，保持機(jī)構(gòu)受力平衡，在機(jī)構(gòu)中增加對(duì)稱部分虛約束的引入，一般是為了改善機(jī)構(gòu)受力，增大傳遞功率或者其它特殊需求；計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，不考慮虛約束的作用；虛約束的成立，要滿足一定的幾何條件或者結(jié)構(gòu)條件，如果這些條件被破壞，將轉(zhuǎn)化了實(shí)約束，影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；虛約束問題小結(jié)：機(jī)械設(shè)計(jì)中如果需要采用虛約束，必須保證設(shè)計(jì)、加工、裝配精度，以確保滿足虛約束存在的條件。例題4計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度例：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)自由度復(fù)合鉸鏈？局部自由度？虛約束？n

=7

P4=1P5=9F

=3×7-2×9–1=2課堂練習(xí)作業(yè)1---31---41---5本章重點(diǎn)小結(jié)一、構(gòu)件+運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制二、運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件：F>0,原動(dòng)件數(shù)目等于自由度數(shù)目平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算和注意事項(xiàng)回顧一、運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副的分類二、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制運(yùn)動(dòng)副的表示方法構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的分類機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

復(fù)習(xí)1.運(yùn)動(dòng)副低副：轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）移動(dòng)副高副：點(diǎn)接觸線接觸2.平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制4.計(jì)算自由度時(shí)的注意事項(xiàng)3.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算機(jī)械機(jī)器機(jī)構(gòu)機(jī)器是一種人為實(shí)物組合的具有確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，它用來完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息，以代替或減輕人類的勞動(dòng)。機(jī)構(gòu)是一個(gè)具有確定的機(jī)械