精密機(jī)械設(shè)計(jì)第3章平面連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析ppt課件

1、1 1 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi) 第三章第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 與自由度計(jì)算與自由度計(jì)算2 2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度重重 點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)鏈的概念、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制、運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)鏈的概念、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。 概述概述研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的：研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的：（1 1探討機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性及其具有確定運(yùn)探討機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件動(dòng)的條件（2 2對(duì)復(fù)雜機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，以便較透徹對(duì)復(fù)雜機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，以便較透徹地了解機(jī)構(gòu)的

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)地了解機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件都在相互平行的平面內(nèi)所有構(gòu)件都在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)xyo 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副: 兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì) 運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)聯(lián)接運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)聯(lián)接 接觸形式接觸形式: 點(diǎn)、線(xiàn)、面點(diǎn)、線(xiàn)、面1 1 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi) 運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)：高副運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)：高副 低副低副回轉(zhuǎn)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)回轉(zhuǎn)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。（鉸鏈）轉(zhuǎn)動(dòng)。（鉸鏈）移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線(xiàn)移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線(xiàn)相對(duì)移動(dòng)。相對(duì)移動(dòng)。1.低副低副 特點(diǎn)：面接觸、

3、特點(diǎn)：面接觸、 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或相對(duì)移動(dòng)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或相對(duì)移動(dòng) 回轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)副）回轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)副） 移動(dòng)副移動(dòng)副 c)齒輪副齒輪副凸輪副凸輪副2 2 高副高副 兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線(xiàn)接觸組成的運(yùn)動(dòng)兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線(xiàn)接觸組成的運(yùn)動(dòng)副副 高副高副運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈: 若干構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的可動(dòng)系統(tǒng)若干構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的可動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的分類(lèi)：機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的分類(lèi)： 1 1、機(jī)架描述運(yùn)動(dòng)的參考系）、機(jī)架描述運(yùn)動(dòng)的參考系） 2 2、原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件）、原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件） 3 3、從動(dòng)件、從動(dòng)件若將運(yùn)動(dòng)鏈中的一個(gè)構(gòu)件相對(duì)固定，運(yùn)動(dòng)鏈則成為機(jī)構(gòu)。若將運(yùn)動(dòng)鏈中的一個(gè)構(gòu)件相對(duì)固定，運(yùn)動(dòng)鏈則成為機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)各部分的

4、運(yùn)動(dòng)，取決于：機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動(dòng)，取決于： 原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、各運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型、機(jī)構(gòu)的運(yùn)原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、各運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸動(dòng)尺寸( (確定各運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置的尺寸確定各運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置的尺寸) ) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖: : （表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征的一種工程用圖）（表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征的一種工程用圖） 用簡(jiǎn)單線(xiàn)條表示構(gòu)件用簡(jiǎn)單線(xiàn)條表示構(gòu)件 規(guī)定符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副規(guī)定符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副 按比例定出運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置按比例定出運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置 與原機(jī)械具有完全相同的運(yùn)動(dòng)特性與原機(jī)械具有完全相同的運(yùn)動(dòng)特性一一. . 概述概述 2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖二二. .構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法 桿、軸類(lèi)構(gòu)件桿、軸類(lèi)

5、構(gòu)件 機(jī)架機(jī)架 同一構(gòu)件同一構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 三副構(gòu)件三副構(gòu)件三、運(yùn)動(dòng)副的表示方法三、運(yùn)動(dòng)副的表示方法 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副移動(dòng)副 高副齒輪副、高副齒輪副、凸輪副）凸輪副）四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法 步驟：步驟： 分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)( (確定構(gòu)件數(shù)目及原動(dòng)件、輸出確定構(gòu)件數(shù)目及原動(dòng)件、輸出構(gòu)件構(gòu)件) ) 各構(gòu)件間構(gòu)成何種運(yùn)動(dòng)副？各構(gòu)件間構(gòu)成何種運(yùn)動(dòng)副？ 選定比例尺、投影面，確定原動(dòng)件某一位置，按選定比例尺、投影面，確定原動(dòng)件某一位置，按規(guī)規(guī) 定符號(hào)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖定符號(hào)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 標(biāo)明機(jī)架、原動(dòng)件和作圖比例尺標(biāo)明機(jī)架、原動(dòng)件和作圖比例尺 繪制路線(xiàn)：原動(dòng)件

6、繪制路線(xiàn)：原動(dòng)件中間傳動(dòng)件中間傳動(dòng)件 輸出構(gòu)件輸出構(gòu)件 觀察重點(diǎn)：各構(gòu)件間構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型觀察重點(diǎn)：各構(gòu)件間構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型五五. . 例題：例題： 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算1.1.平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的自由度平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的自由度( (構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)動(dòng)) ) 與其它構(gòu)件未用運(yùn)動(dòng)副連接之前：F=3 用運(yùn)動(dòng)副與其它構(gòu)件連接后用運(yùn)動(dòng)副與其它構(gòu)件連接后, 運(yùn)動(dòng)副引入約束運(yùn)動(dòng)副引入約束, 原自由度減少原自由度減少3 3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度2. 2. 平面運(yùn)動(dòng)副引入的約束平面運(yùn)動(dòng)副引入的約束R R( (對(duì)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)所加的限制對(duì)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)

7、所加的限制) )xyoxyoR=2R=2R=2R=2R=1R=1結(jié)論結(jié)論平面低副引入平面低副引入2 2個(gè)約束個(gè)約束平面高副引入平面高副引入1 1個(gè)約束個(gè)約束3 .3 .平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式 設(shè)：機(jī)構(gòu)共有設(shè)：機(jī)構(gòu)共有N N個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)：n=N-1n=N-1 低副數(shù)：低副數(shù)： PLPL 高副數(shù)：高副數(shù)： PHPH未連接前總自由度：未連接前總自由度：3n連接后引入的總約束數(shù)：連接后引入的總約束數(shù)：2PL+PH 2PL+PH 機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)自由度F F：F=3n-(2PL+PH) 機(jī)構(gòu)的自由度取決于該機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目，低副機(jī)構(gòu)的自由度取決于該機(jī)構(gòu)的活動(dòng)

8、構(gòu)件數(shù)目，低副的數(shù)目和高副的數(shù)目。的數(shù)目和高副的數(shù)目。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： 1. F0 1. F0，F(xiàn) F為原動(dòng)件數(shù)為原動(dòng)件數(shù) 2. F= 2. F= 原動(dòng)件數(shù)目原動(dòng)件數(shù)目 即機(jī)構(gòu)的自由度等于原動(dòng)件數(shù)目即機(jī)構(gòu)的自由度等于原動(dòng)件數(shù)目二二. .機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件的自由度：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件的自由度：F=3n-2PL-PH 三三. .計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)m m個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件(m(m3)3)在同一處構(gòu)成共軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副，在同一處構(gòu)成共軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副，構(gòu)成構(gòu)成(m-1)(m-1)個(gè)低副。個(gè)低副。523要正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副數(shù)目要正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副數(shù)

9、目1 1復(fù)合鉸鏈：復(fù)合鉸鏈： (3-1)(3-1)個(gè)鉸鏈個(gè)鉸鏈 2 2 局部自由度：局部自由度：應(yīng)去掉！應(yīng)去掉！機(jī)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)這樣一類(lèi)的自由度，它的存在與否機(jī)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)這樣一類(lèi)的自由度，它的存在與否都不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。都不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3.3.虛約束虛約束 應(yīng)去掉！應(yīng)去掉！ 目的：為了改善構(gòu)件的受力情況目的：為了改善構(gòu)件的受力情況機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱(chēng)部分機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱(chēng)部分 在該機(jī)構(gòu)中，齒輪在該機(jī)構(gòu)中，齒輪3 3是齒是齒輪輪2 2的對(duì)稱(chēng)部分，為虛約的對(duì)稱(chēng)部分，為虛約束束 計(jì)算時(shí)應(yīng)將齒輪計(jì)算時(shí)應(yīng)將齒輪3 3及其引及其引入的約束去掉來(lái)計(jì)算入的約束去掉來(lái)計(jì)算 同理，將齒輪同理，將齒輪2 2當(dāng)作虛約當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣束去掉，完全一樣 目的：為了改善構(gòu)件的受目的：為了改善構(gòu)件的受力情況力情況12345兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)中保持不變時(shí)兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)中保持不變時(shí)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例123兩個(gè)構(gòu)件在多處接觸構(gòu)成平面高副兩個(gè)構(gòu)件在多處接觸構(gòu)成平面高副, ,且各接觸點(diǎn)且各接觸點(diǎn) 處公法線(xiàn)彼此重合處