机械原理课件 第二章 机构的结构分析幻灯片.ppt

第二章 机构的结构分析 内容提要 基本要求 基本概念 重点难点 第二章 机构的结构分析 §2-1机构的结构分析的内容及目的 §2-2机构的组成 §2-3机构运动简图 §2-4机构具有确定运动的条件 §2-5机构自由度的计算 §2-6计算平面机构自由度时应注意的事项 §2-7机构的组成原理、结构分类和结构分析 §2-8平面机构中的高副低代 基本要求 平面运动副的类型及其提供的约束 运动链成为机构的条件 平面机构运动简图的绘制方法和步骤 平面机构自由度计算及其注意事项 基本概念 机构自由度计算 机构运动简图 机构的组成和杆组 高副低代法 重点和难点 重点： 构件、运动副、运动链等的概念 机构运动简图的绘制 机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。 难点： 机构自由度的计算中有关虚约束的识别和处理问题 拓宽内容： 平面机构的组成原理 结构分析和分类 平面机构中高副低代 §2-1机构结构分析的内容及目的 研究机构的组成及其具有确定运动的条件 根据结构特点进行机构的分类 研究机构的组成原理 §2-2 机构的组成 一、构件 link 机器:由各种机构所构成的系统。 构件: 组成机构的独立运动单元体。 构件可以是单一的零件，也可以由若干个零件刚性联接而成。 零件 part：独立制造单元体。 二、运动副 pair/joint 运动副: 两构件直接接触形成的可动连接。 运动副元素：构件上参与接触、形成运动副的表面。 运动副的约束度：两构件形成运动副所引入的约束数。 运动副分类： 运动副引入的约束数： I级副～Ⅵ级副 构成运动副的两构件的接触情况： 低副lower pair：面接触； 高副higher pair：点或线相接触。 运动副两元素保持接触的方式： 力封闭force close； 形封闭form close 。 常见运动副 三、运动链 kinematic chain 运动链：两个或两个以上的构件以运动副联接形成的构件系统。 运动链分为闭式运动链和开式运动链两种。 四、机构 mechanism 机构：将闭式运动链一个构件固定为机架时，运动链成为机构。 机架 frame：构件中的固定构件； 原动件 driving link：机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件； 从动件 driven link：除原动件外其余活动构件。 组成机构的各构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构，否则称为空间机构。 §2-3 机构运动简图 一、决定机构运动的要素 原动件的运动规律； 机构中运动副的类型、数目及其相对位置： 转动副的中心位置； 移动副的中心线位置； 高副接触点的位置。 与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及其固联方式和运动副的具体结构无关。 二、机构运动简图 机构运动简图 scaled kinematic diagram ：用国家标准规定的线条和符号表示构件与运动副、按比例表示构件的运动尺寸，反映原机构运动情况的简化图形。 与原机械的运动特性完全相同，可以用于结构、运动及动力分析。 机构运动示意图 kinematic sketch ：不按精确的比例绘制，仅表达机械的结构特征的简图。 仅用于结构分析。 常用表达方式： 平面运动副 转动副 移动副 平面高副 构件 机架 两副构件 三副构件 常见机构：P10 表2－2 三、机构运动简图的绘制 1、按照运动的传递路线分析所要绘制机械的结构及运动情况，找出机架及原动件，搞清楚该机械由多少个构件组成； 2、按照运动的传递路线分析相邻两构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的类型； 3、选择与机械的多数构件的运动平面相平行的平面作为绘制机构运动简图的投影面。 4、选择适当的长度比例尺，确定各运动副之间的相对位置，以规定的符号将各运动副表示出来，用直线或曲线将同一构件上各运动副元素连接起来即为所要画的机构运动简图。 §2-4 机构具有确定运动的条件 机构具有确定运动的条件： 机构原动件数目=机构自由度数 机构自由度数 degree of freedom (DOF)： F＜0：超静定桁架，构件间无相对运动； F=0：静定刚性桁架，构件间无相对运动； F＞0： 原动件数＜F，各构件间无确定相对运动； 原动件数F，在机构的薄弱处遭到破坏。 原动件数=F，机构具有确定运动。 三杆——桁架：自由度＝0 四杆——单自由度机构：自由度＝1 五杆——二自由度机构：自由度＝2 §2-5 机构自由度的计算 一、机构的自由度计算 机构自由度：机构中各构件相对于机架所具有的独立运动参数。 机构自由度与组成机构的构件数目、运动副类型及数目有关。 机构自由度： 二、平面机构自由度 §2-6计算平面机构自由度时应注意的事项 用自由度计算公式计算机构自由度时，有时会出现公式计算的结果与