[数学]第二课25简图+自由度.ppt

 本讲的主要内容 2.5 机构运动简图及平面机构的自由度 先介绍运动副； 然后介绍机构运动简图 最后介绍机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件； 2.5 机构运动简图及平面机构的自由度 2.5.1 运动副及其分类 运动副：使两构件直接接触并能产生一定的相对运动的联接称为运动副。 从运动学的观点来看,机构是由运动副相联接并具有确定相对运动的若干构件的组合体. 所有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。 3 绘制机构运动简图的方法及步骤 绘制时的注意事项 小节 绘制图所示牛头刨床机构的运动简图。 内燃机运动简图？ 2.5.3　平面机构的自由度 1 构件的自由度 一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动。 相对于参考系，构件所具有的独立运动称为 运动副使构件受到约束－－自由度减少；运动副引入约束的数目等于构件自由度减少数。 平面机构的 运动副－－约束－－自由度 2 机构自由度的意义 机构的自由度的意义就是机构具有确定位置时所必须给定的独立运动参数数目。因为在机构中引入独立运动参数的方式是使其原动件按某一运动规律运动，所以机构的自由度数也就是机构应当具有的原动件数目。 4 机构具有确定运动的条件 1） 机构的自由度Ｆ０且 2）机构的原动件数等于机构的自由度数； 3 计算机构自由度时应注意的事项 n=5, PL=7 or 6 ? PH=0F=3n - 2PL - PH=? 例2.7 计算机辅助设计(CAD) 利用计算机完成计算、选型、绘图及其它作业的现代设计方法。 CAD系统由能支持分析、计算、综合、模拟及绘图等基本作业的系统软、硬件组成。 CAD的基础工作是建立产品设计数据库、图形库、应用程序库。 优化设计（Optimal Design) 应用最优化数学原理，寻求最佳设计方案。 步骤：建立优化数学模型；应用优化算法对模型寻优求解。 设计变量、目标函数和约束条件组成了优化设计问题的数学模型。 优化算法有：…….. 可靠性设计(Reliability Design) 是以概率论和数理统计为理论基础，以失效分析、失效预测及各种可靠性试验为依据，以保证产品可靠性为目标的设计方法。 基本内容：选定产品的可靠性指标及量值；分配可靠性指标；将规定的可靠性指标设计到产品中。 有限元法（Finite Element Method, FEM) 应用广泛，是复杂零件刚、强分析的有力工具： 可求解工程中的复杂的非线性问题、非稳态问题；可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动态分析；能对复杂形状的零件计算其应力分布和变形； 基本思想：划分单元；建立单元节点力与位移的关系式，求出各单元的刚度矩阵；单元组合，建立以节点位移为基本未知量的动力学方程；利用初始条件和边界条件，求出节点位移和单元内应力值。 通用有限元程序：ANSYS\MAC\SAP…及其前、后处理程序。 相似设计 相似设计是相似理论在工程中的应用： 1 模型试验（模化）：如长江三峡电站700MW水轮发电机，推力轴承负荷60MN－－只能采用模型试验方法。其可比性和应用于实物的可靠性取决于采用的相似性准则及由此确定的模型中的尺寸和各物理参量。 2 系列产品设计：应用相似性原理，由基型求出其它系列产品的参数与尺寸。 3 仿真：仿真数学模型建立，求解、分析、综合，以及检验设计。 其它现代设计方法及设计方法学 工业艺术造型设计 反求工程设计 模块化设计 设计方法学－－自学 机械现代设计方法简介1 机械现代设计方法简介 机械现代设计方法通常是相对传统的设计方法而言的。现代设计方法是指在近二、三十年发展起来的更为完善、科学、计算精度高、设计与计算速度更快的机械设计方法。如机械优化设计、机械可靠性设计、计算机辅助设计等等。 　　现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用数学、应用力学、微电子学及信息科学等方面的必威体育精装版成果与手段实现下列转换： 以动态的取代静态的─如机器结构动力学计算。 以定量的取代定性的─如有限元计算。 以随机量取代确定量─如可靠性设计。 以优化设计取代可行性设计─如优化设计。 并行设计取代串行设计─如并行设计。 微观的取代宏观的─如微－纳米摩擦学设计。 系统工程法取代分部处理法─如系统工程。 自动化设计取代人工设计的转化─如计算机辅助设计。 　 3 平面机构自由度的计算公式 1）每个低副引入2个约束；每个高副引入1个约束。