机械原理 第2章 平面机构的结构分析.ppt

一、构件 5. 某些不影响机构运动的对称部分或重复部分所带入的约束为虚约束。 4. 机构运动过程中, 某两构件上的两点之间的距离始终保持不变, 将此两点以构件相联, 则将带入1个虚约束。 §2-5 计算机构自由度应注意的事项（续） 小结 §2-5 计算机构自由度应注意的事项（续） 存在于转动副处 正确处理方法：复合铰链处有m个构件则有(m-1)个转动副 ◆ 复合铰链 ◆局部自由度 常发生在为减小高副磨损而将滑动摩擦变成滚动摩擦所增加的滚子处。 正确处理方法：计算自由度时将局部自由度减去。 ◆ 虚约束 存在于特定的几何条件或结构条件下。 正确处理方法：将引起虚约束的构件和运动副除去不计。 典型例题一：计算图示某包装机送纸机构的自由度，并判断该机构是否有确定运动。 解法2：复合铰链：D包含2个转动副 局部自由度：F’=2 虚约束：杆8及转动副F、I引入1个虚约束。 计算自由度前直接去除虚约束和局部自由度： 动画演示 解法1： 计算机构自由度典型例题分析 n=6 pl=7 ph=3 F=3n-2pl-ph=1 典型例题二：计 算 图 示 机 构 的 自 由 度， 如 有 复 合 铰 链、 局 部 自 由 度 和 虚 约 束，需 明 确 指 出。 画 箭 头 的 构 件 为 原 动 件。 复合铰链 解：分析 局部自由度 1个虚约束 复合铰链 计算机构自由度典型例题分析 典型例题二（续） 复合铰链 局部自由度 1个虚约束 复合铰链 计算机构自由度典型例题分析 一、机构的组成原理 机构具有确定运动的条件： 自由度数=原动件数 ◆基本杆组：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构件组称为机构的基本杆组。 §2-6 机构的组成原理及结构分类 1. 杆组 机架和原动件与从动件组分开： 从动构件组自由度为零。 可以再拆成更简单的自由度为零的杆组 对于全低副的杆组： n个构件、pl个低副 ◆ 基本杆组的分类 根据n的取值基本杆组分为以下几种情况： （1）n=2, pl=3的双杆组：又叫Ⅱ级杆组 常见Ⅱ级杆组的形式为 §2-6 机构的组成原理及结构分类 n和pl为整数 n=2,4,6… （2）n=4, pl=6的多杆组，又叫 Ⅲ级杆组 特征为杆组中具有一个三副构件。 常见的三种形式为 （3）更高级别的杆组 §2-6 机构的组成原理及结构分类 机构组成原理指把若干个基本杆组依次联接到原动件和机架上，就可以组成自由度数与原动件数相等的新机构。 2. 机构的组成原理 动画演示 ◆机构组成过程 一、机构的组成原理（续） ◆ 机构创新设计应遵循的原则 利用机构组成原理进行机构创新时，在满足相同工作要求的条件下，机构的结构越简单、杆组的级别越低、构件数和运动副数越少越好。 二、平面机构的结构分类 ◆ II级机构 指机构中基本杆组的最高级别为II级的机构。 ◆ III级机构 指机构中基本杆组的最高级别为III级组的机构。 ◆Ⅰ级机构 只由机架和原动件组成的机构称为Ⅰ级的机构。 （杠杆机构、斜面机构） ◆ 机构结构分类的依据： 根据机构中基本杆组的级别进行分类。 ◆ 结构分析目的 三、平面机构的结构分析 了解机构的组成，确定机构的级别。 把机构分解为基本杆组、机架和原动件。 ◆ 结构分析的过程 拆杆组 从离原动件最远的构件开始试拆，先拆II级组，若不成，再拆III级组，每拆出一个杆组后，机构的剩余部分仍应是一个与原机构有相同自由度的机构，直到只剩原动件为止。 ◆ 杆组拆分原则 ◆ 机构结构分析步骤 ★典型例题1： 试确定图示机构级。 1、正确计算机构的自由度； 2、根据机构拆分原则进行拆分 3、最后定出机构的级别。 杆组拆分示例 ◆ 平面机构中高副低代的目的 为了使平面低副机构结构分析和运动分析的方法适用于所有平面机构，需要进行平面机构的高副低代。 ◆ 高副低代的含义 根据一定条件对平面高副机构的中高副虚拟地用低副来代替的方法。 ◆ 高副低代的条件： ①代替前后机构的自由度不变； ②代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变。 §2-7 平面机构的高副低代 * * 本章教学目的 ◆ 了解机构的组成，搞清运动副、运动链、自由度等概念； ◆ 能绘制常用机构的机构运动简图； ◆ 能计算平面机构的自由度； ◆了解平面机构组成的基本原理； ◆ 掌握机构结构分析的方法。 第二章 平面机构的结构分析 第二章 平面机构的结构分析 本章教学内容 2