机械原理第二章机构的结构分析.pptx

第二章 机构的结构分析§2-1 机构结构分析的内容及目的§2-2 机构的组成§2-3 机构运动简图§2-4 机构具有确定运动的条件§2-5 机构自由度的计算§2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项§2-7 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析返回§2-1 机构结构分析的内容及目的主要内容及目的是： 研究机构的组成及机构运动简图的画法； 了解机构具有确定运动的条件； 研究机构的组成原理及结构分类。气缸体活塞连杆体齿轮曲轴连杆头§2-2 机构的组成1.构件 任何机器都是由许多零件组合而成的。零件是机器中的一个独立制造单元体；构件是机器中的一个独立运动单元体。 从运动来看，任何机器都是由若干个构件组合而成的。2.运动副 是两构件直接接触而构成的可动连接；运动副 是两构件参与接触而构成运动副的表面。运动副元素轴与轴承、滑块与导轨、两轮齿啮合。例2-1机构的组成(2/4)（1）运动副的分类1）按其引入的约束数目分：Ⅰ级副、Ⅱ级副、……Ⅴ级副。高副：点、线接触的运动副2）按其接触形式分低副：面接触的运动副转动副（回转副或铰链）移动副3）按其相对运动形式分螺旋副球面副运动副还可分为平面运动副与空间运动副两类。空间开式运动链平面闭式运动链空间闭式运动链平面开式运动链机构的组成(3/4)（2）运动副符号运动副常用规定的简单符号来表达（GB4460－84）。各种常用运动副模型常用运动副的符号表3.运动链构件通过运动副的连接而构成的相对可动的系统。闭式运动链（简称闭链）开式运动链（简称开链）从动件原动件机架原动件从动件机架机构的组成(4/4)4.机构具有固定构件的运动链称为机构。机 架——机构中的固定构件。 一般机架相对地面固定不动， 但当机构安装在运动的机械上时则是运动的。 ——按给定已知运动规律独立运动的构件；原动件平面铰链四杆机构常以转向箭头表示。从动件——机构中其余活动构件。其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的结构及构件的尺寸。 机构常分为平面机构和空间机构两类，其中平面机构应用最为广泛。空间铰链四杆机构§2-3 机构运动简图 在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构运动简图。1.机构运动简图 例2-2 内燃机机构运动简图。机构运动简图 根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置， 采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。 不严格按比例绘出的，只表示机械结构状况的简图。机构示意图机构运动简图(2/2)2.机构运动简图的绘制绘制方法及步骤： （1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线，查明组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置；（2）选定视图平面； （3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出各运动副和机构的符号，最后用简单线条连接，即得机构运动简图。举例：内燃机机构运动简图绘制颚式破碎机机构运动简图绘制§2-4 机构具有确定运动的条件一个机构在什么条件下才能实现确定的运动呢？两个例子例2-3 铰链四杆机构若给定机构一个独立运动，则机构的运动完全确定；则机构的最薄弱环节损坏。若给定机构两个独立运动，例2-4 铰链五杆机构则机构的运动不确定；若给定机构一个独立运动，则机构的运动完全确定。若给定机构两个独立运动， 机构的自由度机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，其数目用F表示。 结论 机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目应等于机构的自由度数目F。机构具有确定运动的条件(2/2) 结论： 机构具有确定运动的条件是：机构原动件数目应等于机构的自由度的数目F。则机构的运动将不确定；如果原动件数F,则会导致机构最薄弱环节的损坏。如果原动件数F,§2-5 机构自由度的计算1.平面机构自由度的计算（1）计算公式F＝3n－(2pl＋ph)式中：n为机构的活动构件数目；pl 为机构的低副数目；ph为机构的高副数目。(2)举例1）铰链四杆机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－2×4－0＝12）铰链五杆机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×4－2×5－0＝25＝6n－Σipii=1机构自由度的计算(2/4)3）内燃机机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×6－2×7－3＝12.空间机构自由度的计算（1）一般空间机构自由度的计算设一空间机构共有n个活动构件，pi个i级运动副，其约束数为i(i=1,2,...5)，则－(5p5＋4p4＋3p3＋2p2＋p1)F＝6n例2-5 空间四杆机构F＝6n－5p5－4p4－3p3解＝6×3－5×2-3×1-4×1＝15F＝(6－m)n－Σ (i－m)pii=m+1机构自由度的计算(3/4) （2）含公共约束的空间机构自由度的计算公共约束是指机构中所有构件均受到的共同的约束，以m表示。 由上式可知，公共约束m=