機械原理,孫恒,西北工業(yè)大學版第1、2章

1、機械原理西北工業(yè)大學 孫恒主編第一章 緒 論1-1 本課程研究的對象和內(nèi)容 機構 機器 機械 機構綜合 運動分析 機械動力學構件-運動單元（從運動角度來說不可再分割的部分） 以內(nèi)燃機為例：活塞-活塞體-活塞環(huán)-滑環(huán) 從運動角度講：它是一個運動單元，將推力轉(zhuǎn)化為滑塊的往復移動。機構的定義： 多個構件的人為組合 各構件間有確定的相對運動 機器 除機構定義的二個特征外，另外能進行能量的轉(zhuǎn)換。本課程研究的主要內(nèi)容 機構的工作原理，運動分析，參數(shù)計算 各種常用機構及綜合 有關機器動力學的一些基本知識。 本課程作為一門機械系的重點技術基礎課，是研究現(xiàn)有機械運動及工作性能和設計新機械的知識基礎，通過本課程的

2、學習，將為學習機械設計、機床、機械制造工藝及其它課程打下專業(yè)基礎。 第二章 平面機構的結構分析 平面機構：機構的各主要運動構件在同一剖面內(nèi) （同一平面內(nèi)），或在幾個相互平行 的平面內(nèi)運動。 本章的重點：（1）了解機構的基本組成及自由度計算 （2）機構具有確定運動的條件 （3） 掌握機構運動簡圖的畫法2-2 運動副及其分類（1）運動副定義：兩構件直接接觸并能保 證一定運動關系的聯(lián)結。三要素： 兩構件、直接接觸、可動聯(lián)結（據(jù)此判別運動副） （2）運動副元素：構件上能夠直接參加接 觸以構成運動副的幾何元素。 就幾何形狀來說，不外乎點、線、面三種形式。（3）分類 低副-副元素為面接觸，引入二個約束，有

3、： 移動副-相對運動為移動。 轉(zhuǎn)動副-相對運動為轉(zhuǎn)動。 （也稱鉸鏈， 有固定鉸、活動鉸之分）。 高副-以點或線接觸，引入一個約束。 結論： * 平面構件組成運動副只有三種形式：（高、移、轉(zhuǎn)） * 將引入一個約束的稱為一級副（級），依此類推， 引入二個約束的為級副。 （4）運動副規(guī)定畫法（表2-1） （5）運動鏈 定義：通過運動副聯(lián)結而構成的相對可 動的系統(tǒng)稱為運動鏈。 開鏈：運動鏈的構件未形成首末封閉的 系統(tǒng)。（多用在機械手） 閉鏈：各構件構成了首末封閉的系統(tǒng)。 （經(jīng)常采用） 2-3 機構運動簡圖1. 定義-說明機構各構件的相對運動關系的簡單圖形, 且以規(guī)定線條和符號嚴格按比例繪制。（不 按比

4、例畫出的為示意圖）。2. 構件分類：原動件、從動件、機架3. 繪制簡圖的一般步驟： (1 ) 分清運動狀況，認清哪些是固定件、原動件、從動件。（2）從原動件開始，按運動傳遞的順序，仔細分析各構件之間 的相對運動性質(zhì)，確定構件的數(shù)目、運動種類和數(shù)目。（3）選擇適當?shù)谋壤?，定出各運動副的相對位置，用規(guī)定的 符號和線條連接各運動副。 如：例2-1 （圖2-8） 2-4 機構具有確定運動的條件 條件：機構的原動件數(shù) = 機構的運動自由度數(shù) 2-5 平面機構的自由度計算 自由度計算：活動構件所可能具有的總自由度數(shù) 減去運動副所引入的約束數(shù)。 即：F= 3 n 2PL - PH 例3儀表示值機構 F=3

5、6 - 28 1 =1 例4計算多桿的自由度 解： n=10 , PL =14 , PH =0 F = 3n 2PL -PH =310 214 = 2 例5計算輪系的自由度解： n=4 , PL =4 , PH =2F = 3n 2PL -PH =34 24 -2= 2 例6 F = 0，應改進結構 討論：1 )平面機構的自由度F取決于構件的 數(shù)目、以及運動副的種類和數(shù)目。 2）要使機構能運動， F0 3）F=0 , 剛性靜定結構 4） F0 , 超靜定結構 2-6 計算平面機構自由度注意事項計算平面機構自由度注意事項 1. 注意復合鉸鏈2.除去局部自由度 局部自由度-對整個機構運動無關的自由

6、度。如：凸輪機構中的滾子計算方法有兩個：1）按起作用的構件數(shù)計算，把具有局部自由度的構件除去 2）直接計算： F 局部自由度數(shù) = 實際自由度 3. 虛約束虛約束-對機構自由度影響的是重復的約束 虛約束一般發(fā)生在軌跡重合的地方，如： 另外注意另外注意： 1）兩個構件之間組成多個導路平行的移動副，只有一個 移動副起作用。 2）兩個構件之間組成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副，只有一個 轉(zhuǎn)動副起作用。3）機構中傳遞運動不起獨立作用的對稱部分。 解： n=9, PL =12 , PH =2F = 3n 2PL -PH =39 212 -2= 1 2-7 空間機構的自由度計算公式：F = 6n 5P5-4P4 3P3 2P2 P1=其中 i為i級運動副的約束數(shù) 解n=3 ，P5=-2，P4 =1 P3 =1F = 6n 5P5-4P4 3P3 =（63） （52 ）-（41 ）- 31= 1 516iiiPn如有公共約束（公共約束數(shù) m ），則： 其公共約束數(shù) m=4 （不能繞三個軸轉(zhuǎn)動和沿Z軸移動），故：F = （6-m）n (5-m)P5-4P4 3P3 =（6-4）2 （5-4）3 = 151)()6(miipminmF2-8 平面機構的組成原理、結構分類及分析,如： 結構分析:基本桿組： 3n-2PL -PH = 0當全為低副時