结构分析与综合演示文稿1节.ppt

带虚约束的曲轴 ２）当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。 ３）如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束。 带虚约束的杆机构 ４）机构中对运动起重复限制作用的对称部分也往往会引入虚约束。 带虚约束的行星轮系 虚约束的本质是什么? 从运动的角度看,虚约束就是“重复的约束”或者是“多余的约束”。 机构中为什么要使用虚约束? a.使受力状态更合理 b.使机构平衡 c.考虑机构在特殊位置的运动 使用虚约束时要注意什么问题? 保证满足虚约束存在的几何条件，在机械设计中使用虚约束时，机械制造的精度要提高。 §2-4 平面机构的组成原理和结构分析 一、平面机构的组成原理 机构都是由机架、原动件和从动件组构成的。 机架 原动件 从动件组 从动件组 当把该机构的机架和原动件拆去后，则余下的从动件组为： 这个从动件组的自由度为零，即： 这个从动件组还可以分解成若干个更简单的、自由度等于零的从动件组。 分解 ？ ？ ？ ？ 还能进一步分解吗？ 还能进一步分解吗？ 这样的从动件组已经不能进一步分解成更简单、自由度为零的从动件组。 通常把这样的从动件组称为： 基本杆组 基本杆组的概念非常重要，它是机构分析的重要的理论基础。 机构的组成原理 任何机构都可以看作是由 若干个基本杆组依次连接于 原动件和机架上所组成的 如果基本杆组的运动副全为低副，则基本杆组自由度的计算公式为： 由于活动构件数n和低副数PL都必须是整数，所以 n应是 ２的倍数， PL应是 ３的倍数。 这也就是说，在一个基本杆组中，其构件数和低副数有以下关系： n=2, PL=3 n=4, PL=6 n=6, PL=9 二、基本杆组的类型 最简单的平面基本杆组是由两个构件三个低副组成的杆组，称之为Ⅱ级杆组。 Ⅱ级杆组是机构中最常见的一类基本杆组 Ⅱ级杆组有以下五种形式： （１）RRR杆组 （２）RRP杆组 （３）RPR杆组 （４）PRP杆组 （５）RPP杆组 除Ⅱ级杆组外，还有Ⅲ、Ⅳ级等较高级的基本杆组。 这是Ⅲ级杆组——由４个构件６个低副组成，具有一个３副构件，而每个内副所连接的分支是双副构件。 这是Ⅳ级杆组——由４个构件６个低副组成，有４个内副。 机构自由度计算举例 例 1 图示牛头刨床设计方案草图。设计思路为：动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆 3 作往复摆动，并带动滑枕4作往复移动 ，已达到刨削加工目的。 试问图示的构件组合是否能达到此目的？ 如果不能，该如何修改？ 解：首先计算设计方案草图的自由度 改进措施： 1、增加一个低副和一个活动构件； 2、用一个高副代替低副。 即表示如果按此方案设计机构，机构是不能运动的。必须修改，以达到设计目的。 改进方案 改进方案 改进方案 改进方案 例 2 如图所示，已知： DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。 局部自由度 复合铰链 虚约束 例 3 计算图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。 局部自由度 虚约束 例 4 如图所示, 已知HG=IJ,且相互平行；GL=JK，且相互平行。计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。 局部自由度 复合铰链 虚约束 * 第二章 机构的结构分析与综合 机 械 原 理 哈尔滨工业大学 2004年2月 §2-1 研究机构结构的目的 机械原理课程对机械的研究主要有以下几个方面： 一、对已有机械进行分析 二、设计新的机械 机构的选型 机构的动力设计 机械系统总体运动方案设计 设计机构 机构的运动设计 机械的结构分析 机械的运动分析 机械的动力分析 本章主要研究机构的结构分析与综合 其目的是： １、研究组成机构的要素及机构具有确定运动的条件 ２、研究机构的组成原理 ３、研究机构运动简图的绘制 ４、研究机构结构的综合方法 §2-2 机构的组成及其运动简图的 绘 制 一、机构的组成要素 机构的组成要素是： １、构件 作为一个整体参与机构运动的刚性单元体称为构件 一个构件，可以是不能拆开的单一整体，也可能是由若干个不同零件组装起来的刚性体。 例如： ２、运动副 由两个构件直接接触而产生一定相对运动的联接称为 运动副。两构件上参与接触构成运动副的部分称为运动副元素。 对运动副的理解要把握以下三点： （１）运动副是一种联接； （２）运动副由两个构件组成； （３）组成运动副的两个构件之间有相对运动 例如：请看教学模型演示 运动副是机械原理中最重