机动设计原理课件.pptVIP

*************************************机构运动仿真仿真软件介绍机构运动仿真常用软件包括：ADAMS（多体动力学仿真）、ANSYSMotion（集成有限元和多体动力学）、SolidWorksMotion（基于CAD的运动分析）、RecurDyn（柔性多体系统）等。这些软件提供友好的建模界面和强大的分析功能，大幅提高了机构设计效率。建模方法机构仿真建模步骤包括：几何建模（导入CAD模型或直接创建）、定义约束（添加各类运动副）、设置运动输入（位移、速度或力）、定义材料属性（刚度、质量、惯性矩）、设置接触参数（接触类型、摩擦系数）和定义输出变量（位置、速度、加速度、反力）。结果分析仿真结果分析内容包括：运动轨迹可视化（验证机构功能）、速度加速度曲线（评估动态性能）、传动角分析（检查传动质量）、接触力分析（预测磨损和寿命）、碰撞检测（避免干涉）以及参数敏感性分析（优化设计参数）。第七章：机构的力分析1静力分析静力分析研究机构在静态或准静态条件下的力平衡问题，包括外力、约束力和自重等因素。静力分析基于力平衡方程（ΣF=0）和力矩平衡方程（ΣM=0），通常从输出端开始，逐级向输入端分析，确定各构件受力情况和传动效率。2动力分析动力分析考虑机构运动过程中的惯性力和惯性力矩，基于牛顿-欧拉方程（ΣF=ma，ΣM=Iα）。动力分析需结合运动分析结果，计算各构件的加速度，然后确定惯性力和驱动力。动力分析对高速机构和精密机构尤为重要。3平衡问题机构平衡旨在消除或减小不平衡力和力矩对机构的影响，包括静平衡（消除重力影响）和动平衡（消除惯性力影响）。常用的平衡方法包括配重法、对称安排和力平衡机构等。良好的平衡设计能减少振动、噪音和应力波动。摩擦力的影响滑动摩擦滑动摩擦发生在两个表面相对滑动时，摩擦力与正压力成正比：F=μN，其中μ为摩擦系数。滑动摩擦导致能量损失、效率降低和构件磨损，同时产生热量。在机构中，滑动摩擦主要出现在滑动副、凸轮机构和某些齿轮传动中。滚动摩擦滚动摩擦发生在物体滚动时，摩擦力远小于滑动摩擦（通常为滑动摩擦的1/50~1/200）。滚动摩擦系数受表面硬度、材料弹性和接触区形状影响。在机构设计中，常通过轴承、滚轮等元件将滑动摩擦转换为滚动摩擦，提高效率。减少摩擦的方法减少摩擦的主要方法包括：选择合适的材料配对（硬度匹配、自润滑材料）、优化表面加工（提高表面光洁度）、合理润滑（选择适当的润滑剂和润滑方式）、使用滚动元件代替滑动副和减小接触压力（优化结构设计，分散载荷）等。惯性力计算惯性力大小(N)振动水平(mm)惯性力是由构件加速运动产生的力，根据牛顿第二定律：F=ma。在旋转运动中，惯性力矩为M=Iα，其中I为转动惯量，α为角加速度。惯性力的计算需要知道构件的质量、几何形状、质心位置和加速度。在高速机构中，惯性力可能远大于工作负载和重力，成为主要载荷。惯性力对机构的影响包括：产生额外的应力（影响强度）、导致振动和噪音（影响工作性能）、增大驱动功率需求（影响能效）和导致构件磨损加剧（影响寿命）。通过优化构件形状、材料选择和平衡设计可减小惯性力的不利影响。机构的平衡静平衡静平衡目的是消除重力对机构的影响，使机构在任何位置都处于平衡状态。实现静平衡的条件是系统质心位于固定点或沿直线运动。常用方法包括配重法（在构件适当位置添加配重，使质心落在旋转轴上）和力平衡机构（如平行四边形机构用于平衡机械臂）等。动平衡动平衡目的是消除运动中产生的惯性力和惯性力矩，减小振动。完全动平衡需满足两个条件：系统质心固定或沿直线运动（线平衡），系统角动量守恒（力矩平衡）。实现动平衡比静平衡复杂，通常需要添加平衡块并优化其位置和质量。平衡方法平衡设计方法包括：对称结构设计（自然平衡）、配重法（添加平衡块）、平衡轴设计（如曲轴平衡）、对置机构法（如对置气缸发动机）和弹性支承（隔振而非平衡）等。实际工程常采用部分平衡策略，在效果和成本之间寻求平衡。第八章：机构综合1优化与评估根据性能指标优化设计并评估最终结果2尺寸综合确定机构的具体尺寸参数3类型综合选择适合的机构类型4功能分析确定机构的功能需求机构综合是从功能需求出发，确定机构类型和尺寸参数的过程，是机构设计的核心环节。与机构分析（已知机构求运动）不同，机构综合是一个从运动需求反推机构的逆向问题，通常没有唯一解，需要综合考虑多种因素。机构综合的过程一般包括四个阶段：功能分析（明确输入输出关系）、类型综合（选择适合的机构类型）、尺寸综合（确定构件尺寸）和优化评估（满足性能指标）。机构综合方法主要分为：