第一章 平面机构的结构分析2007-2008.ppt

§ 1-1. 研究机构结构的目的 1) 探讨机构运动的可能性及其具有确定运动的条件 2) 将各种机构按结构加以分类，并按分类建立运动分析和动力分析的一般方法 3) 了解机构的组成原理,为合理设计和创造新的机构打下基础 4) 对机构进行分析和设计新机构时，需正确绘制机构运动简图 § 1-2. 运动副、运动链和机构 一、运动副 运动副：两构件直接接触形成的可动联接运动副1 运动副2 运动副3 运动副元素：参与接触而构成运动副的点、线、面。 运动副的约束特点： 具有两个约束而相对自由度等于一的平面运动副：转动副和移动副。 具有一个约束而相对自由度等于二的运动副：高副 二、运动链 运动链：两个以上构件以运动副联接而成的系统。 闭链：组成运动链的每个构件至少包括两个运动副元素。该运动链为封闭系统。 开链：运动链中有的构件只包含一个运动副元素。 三、机构 将某一构件加以固定，而让另一个或几个构件按给定运动规律相对于该固定构件运动，若运动链中其余各构件都能得到确定的运动，成为机构。 从运动链的角度，机构需具有下列特点: 1) 运动链中有机架 2) 各构件间有确定的运动 § 1-3．平面机构运动简图 一、机构运动简图的定义及作用 ： 说明机构各构件间相对运动关系的简单图形 机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置.能准确表达机构运动特性的简单图形。 二、机构运动简图的绘制 1.运动副的表示符号：1)两构件构成转动副 2)两构件构成移动副 3)两构件组成平面高副 用两构件接触点（线）附近的两段轮廓表示 2.构件的表示方法：将该构件上的运动副元素按其位置表示出来，再用简单的线条将这些运动副联接起来，就可表示这个构件。 2) 具有三个运动副元素的构件: 3.运动简图的绘制步骤 1 确定原动件 2 确定传动件 3 确定构件数量及各构件间的相对运动关系，以确定运动副的种类和数目。 4 选择适当的投影面 5 选择比例尺 6 以线条和运动副规定符号表示构件和运动副 二、机构具有确定运动的条件 F=3×3-2×4-0=1 例1-1试计算图示牛头刨床机构的自由度，并确定其原动件数目。 两构件上的两点距离保持恒定，在此两点间加一构件和两个回转副。 例７　计算机构的自由度 F=3×7-2×9-1=2 1-5 平面机构的组成原理和结构分析 一.平面机构的高副低代 实质：以低副来代替高副 目的：将含有平面高副的机构进行低代后，可将其视为只含低副的平面机构，就可根据机构组成原理和结构方法对其进行结构分类，并运用低副平面机构的分析方法对其进行分析和研究。只研究平面低副机构的组成原理和分析． （1）高副低代 二级杆组：n＝2 PL＝3 二、平面机构的结构分析 平面机构结构分析的步骤： 1.去除局部自由度和虚约束. 2.高副低代. 3.标出原动件。 4.从远离原动件的地方开始，先试拆二级杆组，不行，再试拆n＝4的杆组。当分出一个杆组后，再次试拆时，仍需从最简单的二级杆组开始试拆，直到只剩下机架和原动件为止。 *杆组的增减不应改变机构的自由度。 a) 两构件上的两点距离保持恒定，在此两点间加一构件和两个回转副。 二、机构运动简图的绘制 图1-17 全用低副组成的铰链四杆机构来代替 机构中的高副被构件4和位于O1,O2的两个低副代替。 4 A B O1 O2 C 高副低代的一般方法：在接触点两轮廓曲率中心处，用两个转动副联接一个构件来代替这个高副。 O1 O2 A B 图１-18 任意曲线轮廓的高副机构 1 2 4 Ao1o2B代替机构 高副低代的几种特例 O1 (b) 接触轮廓之 一为直线 (c) O1 两接触轮廓为一点 C 9 1 6 5 4 3 7 8 (c) 2 1 7 5 4 3 6 2’ 原动件 机架 从动件 自由度 ０ ０ 二、平面机构组成原理 杆组：不可再分的、自由度为零的运动链。 杆组需满足的条件： F=3n－2PL＝0 PL＝3n/2 三级杆组： n＝4 PL＝6 四级杆组： n＝4 PL＝6 包含三个运动副元素的刚性构件或具有三个构件组成的三角形的杆组 包含四个构件组成的四边形的杆组 (a) (b) 杆组的级别是由杆组中包含的最高级别封闭多边形来确定的 不包含封闭多边形，只包含两副构件的杆组 包含三个构件组成的三角形的构件： III级杆组 包含四个构件组成的四边形的构件：四级杆组 表1-2 判别杆组级别的封闭形 杆组 级别 II III IV V 决定级别的封闭形 ? ? ? ? Ⅲ级机构 机构的组成方法：把零自由度的杆组依次联接到原动件和机架上。 1 2 3 5 6 7