结构分析r11节.ppt

第四种形式称为IV级组。 对于不同杆组构成的机构，命名方式为 按所含最高杆组级别命名，如Ⅱ级机构，Ⅲ级机构等。 结构特点： 有两个三副杆，且4个构件构成四边形结构。 必须强调指出： 1. 杆组的各个外部副不可以同时加在同一个构件 上，否则将成为刚体。如： 7 1 3 2 4 5 6 8 2. 机构的级别与原动件的选择有关。 Ⅲ 级 机构 或 Ⅱ级机构 Ⅱ级机构 7 1 3 2 4 5 6 8 作者：潘存云教授 3. 在构造含有多个移动副的平面机构时，必须注意机构的可动性问题 。 Ⅰ. 不能仅用一个构件去连接两个导路方向相互平行的移动构件。这样会使两个转动副失去作用。 Ⅱ. 在运动链中不能存在仅含移动副的Ⅱ级杆组，否则，会使相应的转动副失去作用。 Ⅲ. 在一个封闭的运动链内，转动副数不得少于两个，否则转动副将失去作用。 3、平面机构结构分析的步骤 机构结构分析的目的在于确定机构的结构组成和判定机构的级别。 对于任一平面机构，其结构分析的步骤如下： 1．除去机构中的虚约束和局部自由度，计算机构自由度； 2．确定机构的主动件； 3．将机构中的全部平面高副替换为低副； 4．拆分基本杆组； 5．根据所拆出的基本杆组的最高级别决定机构的级别 。 ■ 拆分基本杆组时，应注意： —— 基本杆组的增减不应改变机构的自由度。 每当拆下一个基本杆组后，剩下的仍应是一个自由度不变的完整的机构。要注意不能将机构拆散，出现孤立的构件；当所有的基本杆组拆除后，最后剩下的应为指定的主动杆和机架 。 —— 一般应从远离主动件处着手拆分。 先试拆杆数的Ⅱ级杆组；如若不可能，再试拆或的Ⅲ级杆组。当已拆离了一个基本杆组后，再拆第二个基本杆组时，仍需从最简单的基本杆组并远离主动杆处拆分； 本章重点： ? 机构运动简图的测绘方法。 ? 自由度的计算。 ? 机构的组成原理。 * * * * 两个不同形状的构件组成转动副时，不论构件外形以及转 动副元素尺寸是否改变，只要两构件组成的转动副中心保 持不变，则两构件的相对运动性质是相同的。 2. 转动副的表达“差异” §3－3 机构的自由度和具有确定运动的条件 不受约束而作平面运动的刚体，其位置需要三个独立参数（x，y, θ）才能唯一确定。 y x θ (x , y) 确定平面运动构件位置所需的独立位置（运动）参数的数目，叫作构件的自由度。 平面运动构件具有3个自由度。 1. 机构的自由度 1）构件的自由度 作者：潘存云教授 给定 S3＝S3(t)，一个独 立参数θ1＝θ1（t）唯一 确定，该机构仅需要一个 独立参数。 若仅给定θ1＝θ1（t）,则θ2 θ3 θ4 均不能唯一确定。若同时给定θ1和θ4 ，则θ3 θ2 能唯一确定，即该机构需要两个独立参数 。 θ4 S3 1 2 3 S’3 θ1 1 2 3 4 θ1 2）机构的自由度 定义：机构具有确定运动所需要的独立运动的数目 称为机构的自由度，一般以 F 表示。 承受独立运动的构件（一个原动件只能提供一个独立运动），是运动确定所应外加的。 是机构本身结构所决定的，是运动确定所需的。 2. 机构具有确定运动的条件 机构的自由度 ＝ 原动件数 3. 平面机构的自由度 1）自由度计算 每个平面运动构件的自由度 F = 3。 若机构中活动构件的数目为n,则其总的自由度数应为 F = 3n。 由于运动副引入了约束,每个构件的自由度都会受到不同的限制。 自由构 件的自 由度数 运动副 自由度数 约束数 回转副 1（θ） + 2（x，y） = 3 y x 1 2 S y x 1 2 x y 1 2 s = 2 f = 1 s = 2 f = 1 s = 1 f = 2 移动副 1（x） + 2（y，θ）= 3 高 副 2（x,θ） + 1（y） = 3 θ 活动构件数 n 机构的自由度计算公式： 构件总自由度 低副约束数 高副约束数 3×n 2 × p5 1 × p4 对于平面机构来说，所有运动副引入的约束为 （2 p5 + p4） F = 3n－(2p5 +p4 ) （1） F ＞ 0，说明需要有原动件，机构的运动才能确定。 （2） F ≤ 0，说明该运动链已经过约束，不能动了。 （3）自由度计算公式反映了活动构件和运动副之间的数量关系。 （4）计算自由度的意义，一是判断已有机构是否能动，二是判