机械的组成与结构培训课件.pptx

1423构件数目：N = 4活动构件数目：n = 3运动副：机架1和活塞2：圆柱副（4级副）活塞2和连杆3：转动副（5级副）连杆3和摇杆4：球面副（3级副）摇杆4和机架1：转动副（5级副）P3 = 1 P4 = 1 P5 = 21423n = 3P3 = 1 P4 = 1 P5 = 2F = 6n - 5P5 - 4P4 - 3P3 - 2P2 – P1 = 6×3－5×2－4×1－3×1 = 1公共约束作用下的运动链自由度q = 3 n 为活动构件数目 平面运动链中只有4 级副 和5级副（转动副、移动 副和平面高副）平面运动链自由度 平面运动链的自由度 F = 3n - 2P5 - P4例：计算平面运动链自由度32451n = 4P4 = 1 P5 = 5F = 3×4 – 2×5 – 1 = 1 Fa = 3×2 - 2×3 = 0 Fb = 3×3 - 2×5 = -1F 0 运动链不能运动，不成为机构 运动链的自由度 F = ?运动链的运动情况如何? 1.3.2 运动链成为机构的条件 F = 3×4 - 2×5 = 21 个原动件F 0，但原动件数目小于自由度数目，运动链运动不确定，不能成为机构。 F = 3×3 - 2×4 = 12 个原动件F 0，但原动件数目大于自由度数目，运动链被破坏，不能成为机构。运动链成为机构的条件： 运动链中取一个构件相对固定作为机架，运动链 相对于机架的自由度必须大于零，且原动件数目 等于运动链自由度数。 满足此条件的运动链即成为机构，机构自由度的 计算可采用运动链自由度的计算公式。“机构”的定义：在运动链中，将某一个构件加以固定，而让另一个或几个构件按给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链中其余各构件都有确定的相对运动，则此运动链成为机构。 F = 1 1 个原动件：活塞 实现摇杆的往复摆动1.3.3 计算机构自由度时应注意的问题 问题1：复合铰链两个以上的构件在同一处以转动副联接所构成的运动副。解决方案k 个构件在同一处构成复合铰链，实际上构成了 ( k-1 ) 个转动副。 F = 3×5 - 2×7 = 1 问题2：局部自由度 某些构件具有的只影响自身局部运动而不影响其它构件运动的自由度，经常发生在将滑动摩擦变为滚动摩擦的场合。解决方案计算机构自由度时，假想滚子和安装滚子的构件固接为一个整体，成为一个构件或在计算结果中去除局部自由度 问题3：虚约束 在特定的几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用是一致的。这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。 F = 3×1 - 2×1 = 1两个构件之间形成多个与导路重合或平行的移动副场合一：两个构件之间形成多个运动副 F = 3×1 - 2×2 = -1 解决方案计算机构自由度时，不考虑虚约束的作用，认为两个构件之间只形成一个运动副等径凸轮机构等宽凸轮机构 AB CD AF DE点E、F距离在运动过程中始终不变 5FEBA F = 3×1 - 2×2 = -1 杆式联轴器场合二：两构件上某两点之间的距离在运动中保持不变 F = 3×1 - 2×2 = -1AB = BC = BD DAC = 90°除 B、C、D点，各点轨迹为一椭圆D点轨迹是沿 Y 轴的直线场合三：联接构件和被联接构件上联接点的轨迹重合场合四：机构中存在不起作用的对称部分为了传递较大功率，保持机构受力平衡，在机构中增加对称部分虚约束问题小结： 虚约束的引入，一般是为了改善机构受力，增大传递功率 或者其它特殊需求； 计算机构自由度时，不考虑虚约束的作用； 虚约束的成立，要满足一定的几何条件或者结构条件，如果 这些条件被破坏，将转化了实约束，影响机构运动； 机械设计中如果需要采用虚约束，必须保证设计、加工、装 配精度，以确保满足虚约束存在的条件。例：计算大筛机构自由度复合铰链？局部自由度？虚约束？n = 7 P4 = 1 P5 = 9F = 3×7 - 2×9 –1 = 2机架原动件从动件组合F = 0基本杆组：最简单的不可再拆的自由度为零的构件组， 简称为杆组。1.4 机构的组成原理和结构分析 构件 + 运动副? 运动链? 机构3P5 =n2 平面低副运动链自由度 F = 3n - 2P5 基本杆组F = 0n = 2P5 = 3 Ⅱ级杆组（双杆组）三副构件3个双副构件n = 4P5 = 6 Ⅲ 级杆组n = 2P5 = 3 Ⅱ级杆组（双杆组）n = 4P5 = 6 Ⅲ 级杆组 任何机构都可以看作是若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动机和机架上而构成的，机构的自由度等于原动件的数目，这就是机构的组成原理。机架原动件若干基本杆组