第2章机构结构分析gai.ppt

1.复合铰链 －－两个以上的构件在同一处以转动副相联。 计算：m个构件, 有m－1转动副。 两个低副 上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。 例题④重新计算图示圆盘锯机构的自由度。 解：活动构件数n=7 低副数PL= 10 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0 =1 可以证明：F点的轨迹为一直线。 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D E F 作者：潘存云教授 圆盘锯机构 ⑥计算图示两种凸轮机构的自由度。 解：n= 3， PL= 3， F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×3 －1 =2 PH=1 对于右边的机构，有： F=3×2 －2×2 －1=1 事实上，两个机构的运动相同，且F=1 1 2 3 1 2 3 2.局部自由度 F=3n － 2PL － PH －FP =3×3 －2×3 －1 －1 =1 本例中局部自由度 FP=1 或计算时去掉滚子和铰链： F=3×2 －2×2 －1 =1 定义：构件局部运动所产生的自由度。 出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。 滚子的作用：滑动摩擦?滚动摩擦。 1 2 3 1 2 3 作者：潘存云教授 解：n= 4， PL= 6， F=3n － 2PL － PH =3×4 －2×6 =0 PH=0 3.虚约束( formal constraint) －－对机构的运动实际不起作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 ∵ FE＝AB ＝CD ，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧，。 增加的约束不起作用，应去掉构件4。 ⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形 机构的自由度。 1 2 3 4 A B C D E F 作者：潘存云教授 重新计算：n=3, PL=4, PH=0 F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×4 =1 特别注意：此例存在虚约束的几何条件是： 1 2 3 4 A B C D E F 4 F ⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形 机构的自由度。 AB＝CD＝EF 虚约束 作者：潘存云教授 出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合， 2.两构件构成多个移动副，且导路平行。 如平行四边形机构，火车轮 椭圆仪等。(需要证明) 作者：潘存云教授 4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。 3.两构件构成多个转动副，且同轴。 5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。 E F 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 如等宽凸轮 W 注意： 法线不重合时，变成实际约束！ A A’ n1 n1 n2 n2 n1 n1 n2 n2 A’ A 虚约束的作用： ①改善构件的受力情况，如多个行星轮。 ②增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。 ③使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。 注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的 ! 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 B 2 I 9 C 3 A 1 J 6 H 8 7 D E 4 F G 5 ⑧计算图示包装机送纸机构的自由度。 分析： 活动构件数n： A 1 B 2 I 9 C 3 J 6 H 8 7 D E 4 F G 5 9 2个低副 复合铰链: 局部自由度 2个 虚约束: 1处 I 8 去掉局部自由度和虚约束后： n = 6 PL = 7 F=3n － 2PL － PH =3×6 －2×7 －3 =1 PH = 3 §2－7 机构的组成原理及其结构分类 一、机构的组成原理 a)原动件作移动 (如直线电机、 流体压力作动筒)。 2 1 b)原动件作转动 (如电动 机)。 2 1 1.基本机构 由一个原动件和一个机架组成的双杆机构。 2.基本杆组 定义：最简单的F＝0的构件组，称为基本杆组。 机构具有确定运动的条件是原动件数＝自由度。 F=1 F=0 现设想将机构中的原动件和机架断开，则原动件与机架构成了基本机构，其F＝1。剩下的构件组必有F＝0。将构件组继续拆分成更简单F＝0的构件组，直到不能再拆为止。 作者：潘存云教授 举例：将图示八杆机构拆分成基本机构和基本杆组。 7 1 3 2 4 5 6 8 推论：任何一个平面机构都可以认为是在基本机构的 基础上，依次添加若干个杆组所形成的。 机构的组成原理： 机构＝基本机构＋基本杆组 结论：该机构包含一个基本机构和两个基本杆组，换 句话