德州學(xué)院機(jī)電工程系

1、德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1912022-3-191德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1922022-3-192德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1932022-3-193 德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1942022-3-194德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1952022-3-195德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1962022-3-196機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的1.研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件目的是研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件目的是2.按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類 不同的機(jī)構(gòu)都有各自的特點(diǎn)，把各種機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)不同的機(jī)構(gòu)都有各自

2、的特點(diǎn)，把各種機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)加以分類，其目的是按其分類加以分類，其目的是按其分類建立運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力建立運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的一般方法分析的一般方法。弄清機(jī)構(gòu)包含哪幾個(gè)部分弄清機(jī)構(gòu)包含哪幾個(gè)部分;各部分如何相聯(lián)？各部分如何相聯(lián)？ 以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1972022-3-197 德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1982022-3-1981.1 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1992022-3-199德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19102022-3-1910德州學(xué)院機(jī)電工程

3、系2022-3-19112022-3-1911德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19122022-3-1912德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19132022-3-1913德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19142022-3-1914德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19152022-3-1915德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19162022-3-1916德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19172022-3-1917常見運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示常見運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示: 國標(biāo)國標(biāo)GB446084德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19182022-3-1918德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19192022-3

4、-1919德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19202022-3-1920德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19212022-3-1921德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19222022-3-1922德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19232022-3-1923德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19242022-3-1924鱷式破碎機(jī)鱷式破碎機(jī)德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19252022-3-1925作者：潘存云教授1234繪制圖示偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡圖繪制圖示偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡圖偏心泵偏心泵德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19262022-3-19264 4S3123S31 112341 1德州學(xué)院機(jī)電

5、工程系2022-3-19272022-3-1927德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19282022-3-1928德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19292022-3-1929德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19302022-3-1930 一一.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19312022-3-1931F=32-23=0桁架結(jié)構(gòu)F= 3n- （2 pl + ph ）德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19322022-3-193213123德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19332022-3-193331123德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-1934

6、2022-3-193413123德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19352022-3-19353F= 3n- （2 pl + ph ）F=33-(2 4+0)=11312給一個(gè)主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19362022-3-1936114234德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19372022-3-1937114234德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19382022-3-1938114234德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19392022-3-193911F=34-25=24234F= 3n- （2 pl + ph ）給兩個(gè)主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。德州學(xué)院機(jī)電工程系

7、2022-3-19402022-3-1940F=0F=1德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19412022-3-1941F=0F=2F=1德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19422022-3-1942F=0F=2F=1機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：1.F0；2.機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件數(shù)=F。德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19432022-3-1943德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19442022-3-1944例題例題計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 4低副數(shù)低副數(shù)PL=5F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副數(shù)高副數(shù)PH=012341 1德州學(xué)院機(jī)電

8、工程系2022-3-19452022-3-1945例題例題計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 2低副數(shù)低副數(shù)PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副數(shù)高副數(shù)PH=1123德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19462022-3-19461.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。副相聯(lián)。計(jì)算：計(jì)算：m個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件, 有有m1轉(zhuǎn)動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩個(gè)低副兩個(gè)低副德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19472022-3-194712345678ABCDEF例題例題計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示圓盤

9、鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)低副數(shù)PL=6F=3n 2PL PH 高副數(shù)高副數(shù)PH=37 26 0=9計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！構(gòu)件數(shù)不會(huì)錯(cuò)，肯定是低副數(shù)目搞錯(cuò)了！0德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19482022-3-1948上例：在上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有四處應(yīng)各有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)副。個(gè)運(yùn)動(dòng)副。例題例題重新計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。重新計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=低副數(shù)低副數(shù)PL=10F=3n 2PL PH =37 2100 =1可以證明：可以證明：F點(diǎn)的軌跡為一直線。點(diǎn)的軌跡為一直線。12345678ABCDEF

10、圓盤鋸機(jī)構(gòu)圓盤鋸機(jī)構(gòu)7德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19492022-3-19492.局部自由度局部自由度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 FP=1或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈：或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈： F=32 22 1 =1定義：構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。定義：構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp。滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦。123123德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19502022-3-1950計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示兩種凸

11、輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：解：n=3， PL=3，F(xiàn)=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu)，有：對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu)，有： F=32 22 1=1事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且F=11231231德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19512022-3-1951解：解：n= 4，PL=6，F(xiàn)=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.虛約束虛約束( formal constraint)對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。 FEAB CD ，故增加構(gòu)件，故增加構(gòu)件4前后

12、前后E點(diǎn)的軌跡都是圓弧，。點(diǎn)的軌跡都是圓弧，。增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。已知：已知：ABCDEF，計(jì)算圖示平行四邊形，計(jì)算圖示平行四邊形 機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)的自由度。 1234ABCDEF德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19522022-3-1952重新計(jì)算：重新計(jì)算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：123ABCDE4F已知：已知：ABCDEF，計(jì)算圖示平行四邊形，計(jì)算圖示平行四邊形 機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)的自由度。 ABCDEF虛約束虛約束德州

13、學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19532022-3-1953出現(xiàn)虛約束的場合：出現(xiàn)虛約束的場合： 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，且兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路平行。導(dǎo)路平行。 如如平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車輪火車輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明)德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19542022-3-19544.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。兩點(diǎn)距離始終不變。3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且同軸。且同軸。5.對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分。如多個(gè)行星輪。稱部分。如多個(gè)行星輪。EF作者：潘存云教授德州學(xué)院機(jī)電工程系2022-3-19552022-3-19556.兩構(gòu)