机构的组成与结构分析温州大学.ppt

1.5 机构的组成原理和结构分析 平面机构的高副低代 根据一定的条件对平面机构中的高副虚拟地用低副来替代，这种以低副代替高副的方法称为高副低代 条件一：代替前后机构的自由度不变 F = 3×1 - 2×2 = -1 一个高副引入一个约束 一个构件两个低副也引入一个约束 两个高副元素均为圆弧 AO1、BO、OO1均保持不变 条件二：代替前后机构的瞬时速度和加速度不变 机构的组成原理 基本杆组及级别 机构 = 机架 + 原动件 + 从动件 F=0 数目=F F=0 基本杆组（阿苏尔组）： 不可再拆、自由度为零的构件组。 构件 + 运动副 ? 运动链 根据F=3n-2PL-PH，只考虑低副，有： 则： 因为n与PL必为整数，则它们的组合为： ?n=2、PL=3，二杆三副-------Ⅱ级杆组 ?n=4、PL=6，四杆六副，且有一个三副构件-----Ⅲ级杆组 ?n=4、 PL=6，四杆六副，有一个封闭的四边形-----Ⅳ级杆组 机构的组成原理 机构是由若干个基本杆组依次联于原动件和机架上而构成的 机架和原动件 八杆机构 机构的组成： 在机架和原动件上每增加一个基本杆组，并不改变原来的自由度，每次增加都可以获得一个新机构 设计新机构时，在满足相同工作要求的前提下，机构的结构越简单越好，杆组级别越低越好，运动副数目越少越好 平面机构的结构分析 结构分析：根据组成原理，将机构分解成原动件、机架和基本杆组。 分解的方法：从远离原动件的构件开始，先试拆Ⅱ级组，若不成，再拆Ⅲ级组。 分解的原则：每拆下一个杆组后，留下的部分仍应是一个与原机构自由度相同的机构，直至全部杆组拆出只剩下原动件和机架为止。 机构的级：机构中所含杆组的最高级别。 例1、 E F G H I J A B C D E F G H I J B C D A B C D A ? ? ? Ⅲ级机构 E F G H I J 例2、 A B C E F G H I J D ? ? ? G I J Ⅱ级机构 B C A E F G H I J D B C A D E F H 本章节重点和要求 掌握自由度计算注意事项 掌握平面机构高副低代 掌握机构组成原理 摇筛机构 两个低副 虚拟约束：多个方向一致的移动副 虚拟约束：多个轴线重合的转动副 绘制机构运动简图示例 D C B A 1 4 3 2 绘制图示鳄式破碎机的运动简图。 绘制机构运动简图示例 1 2 3 4 绘制图示偏心泵的运动简图 偏心泵 绘制机构运动简图示例 运动副？ 绘制机构运动简图示例 1.４ 平面机构的自由度 　机构自由度：是指机构中各构件相对于机架所具有的独立运动参数。 作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x，y, ?）才能唯一确定。 y x F = 3 单个自由构件的自由度为3 一、机构运动条件 运动副 自由度数 约束数 转动副 1（?） + 2（x，y） = 3 s y x 1 2 S=2, F=1 结论：构件自由度＝3－约束数 移动副 1（x） + 2（y，?）= 3 高 副 2（x，?） + 1（y） = 3 经运动副相联后，构件自由度会有变化： ＝自由构件的自由度数－约束数 y x 1 2 S=2, F=1 x y 1 2 S=1, F=2 活动构件数： 通过运动副联接后，低副约束数 ： 高副约束数： 设一平面机构有N个构件，PL个低副，PH个高副，则： 未通过运动副联接前： n=N-1 3 ? n 2 ? PL 1 ? PH 二、平面机构自由度计算 1.４ 平面机构的自由度 例1、计算铰链四杆机构的自由度 解：活动构件数n= 低副数PL= 高副数PH= 1 2 3 4 自由度计算例题 3 4 0 例2、计算自由度 1 2 3 解： 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 例3、计算铰链五杆机构的自由度 解：活动构件数n= 低副数PL= 高副数PH= 4 5 0 例4、计算图示凸轮机构的自由度。 解：活动构件数n= 低副数PL= 高副数PH= 1 2 3 2 2 1 自由度计算例题 例5、计算图示机构的自由度。 1 2 3 4 解：活动构件数n= 低副数PL= 高副数PH= 4 6 0 自由度计算例题 例6、计算图示机构的自由度。 自由度计算例题 Fa = 3×2 - 2×3 = 0 Fb = 3×3 - 2×5 = -1 F 0 运动链不能运动，不成为机构 三、运动链成为机构的条件 1.４ 平面机构的自由度 F = 3×4 - 2×5 = 2 1