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绪 论
一、研究对象
1、机械:机器和机构的总称
机器(三个特征):①人为的实物组合(不是天然形成的);②各运动单元具有确定的相对;③必须能作有用功,完成物流、信息的传递及能量的转换。
机器的组成:原动机、工作机、传动部分、自动控制工作机
机构:有①②两特征。
很显然,机器和机构最明显的区别是:机器能作有用功,而机构不能,机构仅能实现预期的机械运动。两者之间也有联系,机器是由几个机构组成的系统,最简单的机器只有一个机构。
2、概念
零件:制造单元体
构件可由一个或几个零件组成。
机架:机构中相对不动的构件
原动件:驱动力(或力矩)所作用的构件。→输入构件
从动件:随着原动构件的运动而运动的构件。→输出构件
机构:能实现预期的机械运动的各构件(包括机架)的基本组合体称为机构。
二、研究内容:
1、机构的结构和运动学:
①机械的组成;②机构运动的可能性和确定性;③分析运动规律。
2、机构和机器动力学:力——运动的关系·F=ma
功——能
3、要求:解决二类问题:
分析:结构分析,运动分析,动力分析
综合(设计):①运动要求,②功能要求。新的机器。
第一章 平面机构的结构分析
(一)教学要求
1、了解课程的性质与内容,能根据实物绘制机构运动简图
2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理
(二)教学的重点与难点
1、
2、1-1 机构结构分析的目的
§1-2 机构的组成
一、运动副:
构件间的可动联接。(既保持直接接触,又能产生一定的相对运动)
高副:点线接触
低副:面接触
运动副元素
自由度:构件含有独立运动的数目
约束:对独立运动的限制
低副:2个约束,1个自由度
1个约束,2个自由度
①转动副:两个构件间不能作旋转运动的运动副;
②移动副:两个构件间不能作移动运动的运动副。
高副:①齿轮副;②凸轮副。
二、运动链、机构
1、运动链:两个以上构件通过运动副联接而成的系统
①平面运动链;②空间运动链
(根据各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动分类)
2、机构(从运动链角度):
1、对一个运动链
2、选一构件为机架
3、确定原动件(一个或数个)
4、原动件运动时,从动件有确定的运动。
1-3 平面机构运动简图
1、运动副的符号
移动副:
齿轮副:
凸轮副:
2、构件(杆):
3、机构运动简图的绘制,(模型,鄂式破碎机)
1)分析机构,观察相对运动;
2)找出所有的构件与运动副;
3)选择合理的位置,即能充分反映机构的特性;
4)确定比例尺,
5)用规定的符号和线条绘制成间图。(从原动件开始画)
1-4 平面机构的自由度
一、计算机构自由度(设n个活动构件,PL个低副,PH个高副)
(原动件数F,机构破坏)
铰链五杆机构:
原动件数机构自由度数,机构运动不确定(任意乱动)
构件间没有相对运动机构→刚性桁架
(多一个约束)超静定桁架
F≤,构件间无相对运动,不成为机构。
F0, 原动件数=F,运动确定
原动件数F,运动不确定
原动件数F,机构破坏
三、计算F时注意问题
(1)复合铰链
m-1
例:
(2)局部自由度
(与输出件运动无关的自由度称局部自由度)
(3)虚约束:
在特殊的几何条件下,有些约束所起的限制作用是重复的,这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。
图1-15
作业:P498,题1-1,1-2,1-3,1-4。
平面机构的虚约束常出现于下列情况:
(1)不同构件上两点间的距离保持恒定……
(2)两构件构成各个移动副且导路互相平行
(3)两构件构成各个转动副且轴线互相重合……
(4)在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动……(见课本P14)
例:计算自由度
(先看有无注意事项,复合铰链……,再看有几个构件)
1、
2、,其中B、C为复合铰链。
第二章 平面机构的运动分析
(一)教学要求
1、能根据实物绘制机构运动简图
2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理
3、了解平面机构运动分析的方法,掌握瞬心法对机构进行速度分析
4、熟练掌握相对运动图解法
(二)教学的重点与难点
1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图
2、自由度计算,虚约束,高副低代
3、瞬心的概念及求法
4、矢量方程,速度和加速度多边形,哥氏加速度,影像法
(三)教学内容
§2-1 研究机构运动分析的目的和方法
一、目的:在设计新的机械或分析现有机械的工作性能副,都必须首先计算其机构的运动参数。
二、方法:
图解法:形象直观,精度不高,速度瞬心法,相对运动图解法
解析法:较高的精度,工作量大
实验法:
§2-2 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用
瞬时绝对
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