第2章-機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

2023/11/24機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的一、研究機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫法二、了解機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件三、研究機(jī)構(gòu)的組成原理及機(jī)構(gòu)分類與設(shè)計(jì)2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件構(gòu)件a2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成2.運(yùn)動(dòng)副2023/11/24轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）移動(dòng)副機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成2.運(yùn)動(dòng)副2023/11/24凸輪副齒輪副機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成2.運(yùn)動(dòng)副2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成2.運(yùn)動(dòng)副按照運(yùn)動(dòng)副相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況分類：

轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、螺旋副按照運(yùn)動(dòng)副接觸情況分類：

高副：點(diǎn)線接觸

低副：面接觸

按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)：

平面運(yùn)動(dòng)副：移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、平面高副；空間運(yùn)動(dòng)副：螺旋副，胡克鉸鏈等幾何封閉力封閉

2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成3.運(yùn)動(dòng)鏈2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類一、機(jī)構(gòu)的組成4.機(jī)構(gòu)2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類二、機(jī)構(gòu)的分類根據(jù)運(yùn)動(dòng)副組成情況分類：

低副機(jī)構(gòu)

高副機(jī)構(gòu)根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況分類：

平面機(jī)構(gòu)

空間機(jī)構(gòu)根據(jù)機(jī)構(gòu)的構(gòu)件情況、工作原理：

連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，

棘輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)等2023/11/24機(jī)構(gòu)的組成及分類2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按照一定的比例尺，采用運(yùn)動(dòng)副的代表符號(hào)、常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)、一般構(gòu)件的表示方法以及一些簡(jiǎn)單的線條。一、意義：分析現(xiàn)有機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)無需考慮外形、斷面尺寸，組成構(gòu)件的零件數(shù)目，固聯(lián)方式二、如何繪制：能表明機(jī)械運(yùn)動(dòng)特征及運(yùn)動(dòng)傳遞情況的圖。三、關(guān)鍵：運(yùn)動(dòng)傳遞與真實(shí)機(jī)構(gòu)相同！2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副常用運(yùn)動(dòng)副的模型及符號(hào)2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面高副槽銷副常用運(yùn)動(dòng)副的模型及符號(hào)2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖復(fù)合鉸鏈常用運(yùn)動(dòng)副的模型及符號(hào)2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)外嚙合圓柱2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)一般構(gòu)件的表示方法固定構(gòu)件(機(jī)架)齒輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合圓柱2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一般構(gòu)件的表示方法同一構(gòu)件兩副構(gòu)件2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一般構(gòu)件的表示方法連架構(gòu)件多副構(gòu)件2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2023/11/24機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5）用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成簡(jiǎn)圖。（從原動(dòng)件開始畫）1）分析機(jī)構(gòu)，搞清構(gòu)造，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)傳遞情況；

通常需要找出原動(dòng)件及執(zhí)行構(gòu)件（最后輸出運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件），循著

傳遞路線步驟：2）找出所有的構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副及其相對(duì)位置；3）選擇合理的位置，選擇視平面（多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面），如機(jī)構(gòu)

很復(fù)雜，可展開，或?qū)⑤^難表示清楚的部分，另外繪制一個(gè)局部

的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。充分反映機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞特點(diǎn)；4）確定比例尺，2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算ABC自由度：構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目yxo2023/11/24yxoBC機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算約束：對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制高副：1個(gè)約束，2個(gè)自由度低副：2個(gè)約束，1個(gè)自由度2023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。通常用F表示設(shè)n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，PL個(gè)低副，PH個(gè)高副平面→空間：引申至空間機(jī)構(gòu)例題1：F=3×1-2×1=12023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算例題2：F=3×2-2×3=02023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算例題3：例題4：F=3×4-2×5=2F=3×3-2×4=12023/11/24機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算例題5：例題6：F=3×2-(2×2+1×1)=1F=3×4-(2×6+0×1)=02023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題F=3×4-2×6

=0？F=3×3-2×4

=1F=3×5-2×6

=3？F=3×5-2×7

=1F=3×3-2×3

-1×1=2？F=3×2-2×2

-1×1=12023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目F=3×5-2×7=1F=3×5-2×6=3？？錯(cuò)誤2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目1.復(fù)合鉸鏈

兩個(gè)以上的構(gòu)件在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，就構(gòu)成了所謂的復(fù)合鉸鏈。m個(gè)構(gòu)件，m-1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。F=3×5-2×7=1正確2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目2.導(dǎo)路平行、重合、共線的特例F=3×5-2×7=1F=3×2-(2×2+1×1)=12023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目2.導(dǎo)路平行、重合、共線的特例轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合移動(dòng)副方向平行高副公法線重合避免懸臂支撐，增加剛度兩接觸點(diǎn)力不同時(shí)作用力封閉→形封閉2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題一、正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目3.復(fù)合高副兩構(gòu)件，在兩處形成高副，各接觸點(diǎn)公法線不重合轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題二、局部自由度F=3×3-(2×3+1×1)-1=1正確F=3n-(2PL+PH)-F'與輸出件運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度稱局部自由度F=3×3-2×3-1×1=2錯(cuò)誤2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題三、虛約束在特殊的幾何條件下，引入某些構(gòu)件所起的限制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。多一個(gè)FE構(gòu)件，F(xiàn)+3，多兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，F(xiàn)-4多引入一個(gè)約束，虛約束平行四邊形機(jī)構(gòu)F=3n-(2PL+PH-p')-F'p’=2P'L+P'H-3n'F=3×4-(2×6-1)

=12023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題三、虛約束F=3×5-2×5-1×6=-1 ×輪

系F=3×3-2×3-1×2=1 √F=3×5-(2×5-1×6-2)=1 √2023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題F=3×4-2×6

=0？F=3×3-2×4

=1F=3×5-2×6

=3？F=3×5-2×7

=1F=3×3-2×3

-1×1=2？F=3×2-2×2

-1×1=12023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題自由度計(jì)算方法總結(jié)n=4①看懂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖②判斷有無注意事項(xiàng)，如復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等。③確定活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目、高低副數(shù)目④代入公式進(jìn)行計(jì)算。F=3×4-(2×5+1×1)=1 pL=5pH=12023/11/24計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意的問題自由度計(jì)算方法總結(jié)①看懂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖②判斷有無注意事項(xiàng)，如復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等。③確定活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目、高低副數(shù)目④代入公式進(jìn)行計(jì)算。2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件結(jié)論：使機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度，此即機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。2023/11/24

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的

機(jī)構(gòu)的組成及分類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2023/11/24組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)確定運(yùn)動(dòng)條件

→

原動(dòng)件數(shù)等于自由度

因此，將機(jī)架與原動(dòng)件（與機(jī)架相連）拆分出來，則剩下的構(gòu)件組自由度為零原動(dòng)件自由度?+2023/11/24組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理+基本桿組：最后不能再拆的最簡(jiǎn)單的自由度為零的構(gòu)件組。組成原理：任何機(jī)構(gòu)都可以看作是若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件與機(jī)架上而構(gòu)成。2023/11/24組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類是根據(jù)機(jī)構(gòu)中基本桿組的不同組成形態(tài)進(jìn)行的符合條件：自由度公式→3n-2pl-ph=0 基本桿組條件假設(shè)機(jī)構(gòu)中無高副： 3n-2pl=0 →n/2=pl/3，

給出n，pl組合 n=2，pl=3；n=4，pl=6；n=6，pl=9……2023/11/24組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類Ⅱ級(jí)組

→

應(yīng)用最多的基本桿組

最高級(jí)別為Ⅱ級(jí)組的基本桿組構(gòu)成的機(jī)構(gòu)→Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)

→

應(yīng)用最多的機(jī)構(gòu)Ⅱ級(jí)組，Ⅲ級(jí)組原動(dòng)件＋機(jī)架