第二章 结构分析课件.ppt

三、运动链(Kinematical Chain)与机构 四、机构运动简图(Kinematical Diagrams)的绘制 绘制机构运动简图的步骤 绘制牛头刨床机构的运动简图 绘制破碎机机构的运动简图 n=3, Pl=4, Ph=0 F=3n－2Pl－Ph =3*3-2*4=1 n=4, Pl=5, Ph=0 F=3n－2Ph－Ph =3*4-2*5=2 结论： n=2, Pl=3, Ph=0 F=3n－2Pl－Ph =3*2-2*3=0 n=3, Pl=5, Ph=0 F=3n－2Pl－Ph =3*3-2*5=-1 1) 若机构自由度Ｆ≤０，则机构不能动 n=3, Pl=4, Ph=0 F=3n－2Pl－Ph =3*3-2*4=1 n=4, Pl=5, Ph=0 F=3n－2Pl－Ph =3*4-2*5=2 2) 若Ｆ０且与原动件数相等，则机构各构件间的相对运动是确定的，因此，机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数等于机构的自由度数； 3) 若Ｆ0，而原动件数F，则构件间的运动是不确定的； 4) 若Ｆ0，而原动件数F，则构件间不能运动或产生破坏。 三、计算机构自由度时应注意的事项 1. 复合铰链(Multiple Joint) 由两个以上构件在同一处构成的重合转动副称为复合铰链。 3 1 8 2 4 5 6 7 F = 3n-2pl-ph = 3*7-2*6-0 = 9 ??? (avi) 由m个构件构成的复合铰链应当包含(m-1)个转动副。 3 1 2 3 2 1 (avi) (avi) 3 1 8 2 4 5 6 7 F = 3n-2pl-ph = 3*7-2*10-0 = 1 (avi) 2. 局部自由度(Local Degree of Freedom) 不影响机构整体运动的自由度，称为局部自由度。 处理方式：在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。 (avi) 3. 虚约束(Void Constrain) (avi) (avi) (avi) (avi) (avi) F=3n-2p-p=3*4-2*6=0 ??? C B 3 1 1 D M N 2 4 5 A F=3n-2p-p=3*3-2*4=1 3 1 D C 2 4 B A (avi) (avi) 在机构中，有些约束所起的限制作用可能是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。 处理方式：应在计算结果中加上虚约束数，或先将产生虚约束的构件和运动副去掉，然后再进行计算。 F=3n-2p-p=3*4-2*6=0 3 1 D C M N 2 4 5 B A N′ 虚约束对机构工作性能的影响 ● 有虚约束的机构，其相关尺寸的制造精度要求高，增大了制造成本。 ● 机构中的虚约束数越多，要求精度高的尺寸参数就越多， 制造难度也就越大。 ● 虚约束的多少也是机构性能的一个重要指标； ● 改善构件的受力情况； ● 保证机械顺利通过某些特殊位置等。 常见的虚约束有以下几种情况: 1) 当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。 带虚约束的凸轮机构 E E (avi) 带虚约束的曲轴 2) 当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。 (avi) 3) 如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束。 F=3n-2p-p=3*4-2*6=0 ??? 带虚约束的杆机构 (avi) 4) 机构中对运动起重复限制作用的对称部分也往往会引入虚约束。 带虚约束的行星轮系 2 2 2 3 1 (avi) 虚约束的本质是什么? 从运动的角度看,虚约束就是“重复的约束”或者是“多余的约束”。 2 2 3 2 1 C B 3 1 1 D M N 2 4 5 A 机构中为什么要使用虚约束? a. 使受力状态更合理 b. 使机构平衡 c. 考虑机构在特殊位置的运动 使用虚约束时要注意什么问题? 保证满足虚约束存在的几何条件，在机械设计中使用虚约束时，机械制造的精度要提高。 §2-4 平面机构的组成原理和结构分析与综合 一、平面机构的组成原理 机构都是由机架、原动件和从动件组构成的。 机架 原动件 从动