机械原理课件2.ppt

2. 用低副代替直线与曲线组成的高副 O2??的含义 ：O2是虚拟构件4与构件2组成的转动副的中心。两构件在?处组成转动副，其相对运动变为移动。故构件4与构件2组成移动副。 x y o ? x y o ? 移动副导路的方向要与实际运动方向相同。 关于转动中心处于无穷远时，两构件的运动副为移动副的说明。 ３．用低副代替由点及曲线组成的高副 代替要点：由于点的曲率半径为零，因此，此点即为点的曲率中心O2，并与接触点C重合。所以虚拟构件的转动副之一应取在Ｃ点处，而另一转动副则取在曲线在Ｃ点的曲率中心O1处。 通过以上的分析可以看出：对于含有高副的平面机构可以通过高副低代将其转化为只含有低副的平面机构。因此，对平面机构的结构分析、运动分析及动力分析只需讨论仅含低副的机构，使研究得以简化。 思考题：对圆柱齿轮传动的高副进行高副低代。 二、平面机构的组成原理 杆组的概念： 任何机构都是由机架、原动件和从动件三部分组成，并且机构原动件数目应等于机构自由度。若将机架和原动件与从动件系统分开，则从动件系统必然是一个自由度为零的运动链。 根据上面的分析可知：任何机构都可以看做是由若干个基本杆组依次联接到原动件和机架上而构成的。这就是机构的组成原理。 自由度为零的从动件系统运动链，有时还可再拆成更简单的零自由度运动链，不能再拆的零自由度运动链称为基本杆组，简称杆组。 2.杆组的分级： 设杆组由ｎ个构件和ＰL个平面低副所组成，由杆组的定义可知 Ｆ＝３ｎ－２ＰL＝０或ＰL＝ 3n/2 （1）最简单杆组为ｎ＝２，ＰL ＝３的杆组（两杆三副） 。所有构件都只含有两个运动副，因此称其为Ⅱ级杆组。Ⅱ级杆组是机构中应用最广的杆组，其常见的结构形式有５种。 ｎ 2 4 6 … ＰL 3 6 9 … 由于ｎ和ＰL都只能取正整数，故ＰL与ｎ必须是下列数值 杆组的级别是由杆组中包含的最高级别封闭多边形来决定。 第一类，杆组的外界构件为两副构件，但中心构件具有三个运动副，称这类杆组为Ⅲ级杆组。 （2）ｎ＝4，ＰL＝6的杆组分为两类。 第二类，杆组的中心构件通过4个运动副构成活动的封闭四边形，称这类杆组为Ⅳ级杆组。 3. 平面机构的组成：按照杆组的观点，任何机构都可以用零自由度杆组依次联接到原动件和机架上的方法来组成。 机构的级别是由杆组的最高级别决定的。 必须强调指出： 1.杆组的各个外端副不可以同时加在同一个构件上，否则将成为刚体。如： 2.机构的级别与原动件的选择有关。 三、平面机构的结构分析 机构的结构分析：将已知机构分解为原动件、机架和若干基本杆组，并确定机构的级别。与机构的组成过程正好相反。 对机构进行结构分析应遵循以下原则（4条）： １．应先除去机构中含有的局部自由度和虚约束； ２．若含有平面高副，在进行高副低代后，再拆分杆组； ３．计算机构的自由度，确定原动件，然后从远离原动件的构件开始拆分杆组。先试拆ｎ＝２的杆组，如不能，再依次试拆ｎ＝４和ｎ＝６的杆组，直到剩下机架和原动件为止； ４．拆下机架、原动件和杆组以后，不能有剩余构件或运动副。 上图为三级机构，下图为二级机构。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 7 8 10 1 9 * 这里应该添加一个机构的图例，首先说明运动副的用途和场合，然后引入运动副的概念 以内燃机为对象较为合适 * * * * * * * 最好有具体的例子,内燃机，起落架，机器人 * 最好这里以内燃机为例讲解： * * * 这里应该添加一个机构的图例，首先说明运动副的用途和场合，然后引入运动副的概念 以内燃机为对象较为合适 2、局部自由度 在机构中，常存在着构件的某些自由度（运动）对整个机构的运动没有影响，这样的自由度称为局部自由度。 在计算机构自由度时应予以排除。 为了减少高副接触处的磨损，在凸轮和从动件间安装了圆柱形滚子。 可以看出，滚子绕其自身轴线的自由转动丝毫不影响其他构件的运动，故具有一个局部自由度。 在机构中，有些运动副引入的约束与其他运动副引入的约束相重复，并且不能更多地限制机构的运动。 通常将这类对机构运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。 处理方法：先去掉虚约束，然后计算机构的自由度。 3、虚约束 （1）重复轨迹：机构中某两构件运动副的联接处，在未组成运动副前，其各自的运动轨迹已重合，则该运动副处必存在虚约束。 例：机车车轮联动机构（对边平行且相等）。 n=4，PL=6，PH=0，故F=0。与实际不符合。 1 2 3 4 A B C D E F 构件BC上的各点都作圆周运动，轨迹圆的半径相同，只是圆心不同（落在AD上）。E点的轨迹是圆心为F点，半径为FE的圆。 计算自由度时应将构件4及相关运