机械原理 2012--第2章--机构的组成和结构分析-G.ppt

* 机构的组成原理是： 任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的系统。 即: 自由度为F的机构=F个原动件+1个自由度为零的机架+若干个自由度为零的基本杆组 * 2.4.2 基本杆组及其属性 基本杆组是组成机构的核心，它除了具有自由度为零和不可再分的属性外，还具有运动和动力的属性。 组成平面机构的基本杆组应满足下列条件： F=3n-2PL-PH=0 当只含低副时： F=3n-2PL=0 或 PL=3n/2 因为构件数和运动副数都必须是整数，所以n应是2的倍数，PL应是3的倍数， 它们的组合是：n=2 P L=3 或 n=4 PL=6，…… * 表2-5 Ⅱ级杆组的五种基本类型 代号 RRR RRP RPR PRP RPP 杆组简图 由2个构件、3个低副组成的基本杆组称为Ⅱ级杆组，大多数的常用机构都是由Ⅱ级杆组组成的，Ⅱ级杆组有五种基本类型 * 从组合原理分析，Ⅱ级杆组应该有六种基本类型，即还应有一种由三个移动副组成的PPP型杆组， 但运动链中不允许这种杆组的存在，因为它会使与其相关的转动副失去作用。 * 4杆6副 由4个构件、6个低副组成的基本杆组可能为Ⅲ级或Ⅳ级杆组。 在该杆组中，由杆组中的4个构件相互组成的运动副称为内运动副，由杆组中的构件与外部构件组成的运动副称为外运动副。 * 级别 Ⅲ级杆组 Ⅳ级杆组 杆组简图 表2-6 n=4，PL=6组成的Ⅲ级和Ⅳ级杆组 由三个内运动副组成闭廓的杆组称为Ⅲ级杆组， 由四个内运动副组成闭廓的杆组称为Ⅳ级杆组。 * 机构的级别 一个机构可以有不同级别的基本杆组组成，通常以机构中包含的基本杆组的最高级别来命名机构的级别。 最高级别为Ⅱ级基本杆组构成的机构称为Ⅱ级机构。最高级别为Ⅲ级基本杆组构成的机构称为Ⅲ级机构。 对于同一个运动链，取不同的构件为原动件时，机构的级别可能不同。 * 2.4.3 平面机构中的高副低代 高副低代：根据一定的约束条件将平面机构中的高副虚拟地用低副代替。 其目的是便于对含有高副的平面机构进行分析。 高副低代后的机构就变成了仅具有低副的机构。 高副低代时必须满足的条件是： l）代替前后机构的自由度保持不变。 2）代替前后机构的瞬时运动状况（速度、加速度）不变。 * 高副低代的方法： 在组成高副两元素接触点的曲率中心处用一个附加构件与构成该高副的两构件用转动副相连接。 替代方法：过高副接触点C作公法线n—n，在公法线上找出两轮廓曲线在C点处曲率中心o1和o2，用在o1和o2 处有两个转动副的构件4将构件1、2连接起来，便可得到原机构的代替机构---铰链四杆机构，如图中虚线所示。 两凸轮组成自由度等于1的平面高副机构 * 高副低代的条件： 1、替代前后两机构中构件1和构件2之间的相对运动完全一样， 2、两机构的自由度完全相同。 替代前 替代后 * 注意：替代机构的时变性 当机构运动时，随着接触点的改变，两轮廓曲线在接触点处的曲率中心也随着改变。 因此，不同的运动时刻（位置）有不同的瞬时替代机构。 * (1)如果两接触轮廓之一为直线，替代转动副演化成移动副。 (2)若两接触轮廓之一为一点。 图 2-19 图2-20 高副低代有两种特殊情况 * 表2-7 常见的高副低代类型 高副元素 曲线和曲线 曲线和直线 曲线和点 点和直线 高副机构 瞬时替代机构 * 特别注意： 对含有高副的平面机构进行结构分析时 一、先进行高副低代，成为只含低副的　　平面机构 二、再拆分杆组，进行结构分析 * 2.4.4 平面机构的结构分析 机构结构分析的步骤： 1、计算机构的自由度（注意除去机构中的局部自由度和虚约束，若有高副用低副替代），并确定原动件。 2、从传动关系上离原动件最远的部分开始试拆杆组，每拆除一个基本杆组，机构剩余部分仍是一个完整的机构。 3、拆杆组时，现按Ⅱ级杆组试拆，若无法拆除，再试拆高一级别的杆组，直至全部杆组拆除，只剩下原动件和机架为止。 4、根据被拆下基本杆组的最高级别来确定机构的级别。 * 例2-6 分析图示机构，并说明机构的级别 首先计算机构的自由度，活动构件数n=6，低副数PL =8（注意构件1、构件2和机架组成复合铰链），高副数Ph =0，机构的自由度F=3n-(2PL+PH)=3×6-2×8=2。 所以，该机构必须选取两个原动件，机构才有确定的运动。 * 若以构件1、6为原动件，该机构有2、3和4、5两个II杆组，该机构为II机构。 * 若以构件2、6为原动件，该机构有1、3、4、5组成的一个III级杆组，该机构为III级机构。 * 思考：若以构件1、2为原动件？ * 例：分析图示机构，并说明机构的级别 首先计算机构的