機構的結構分析

第二章機構的結構分析教學目的：（1）明確構件、運動副、約束、自由度、運動鏈及機構等重要概念；（2） 能繪制簡單機械的機構運動簡圖；（3） 掌握平面機構的自由度計算，并判斷其具有確定運動的條件；（4） 了解平面機構的組成原理。課時安排：4h重點難點：重點一平面機構自由度計算；難點一繪制機構運動簡圖、自由度計算時注意事項的處理?！?-1機構結構分析的內(nèi)容及目的1.研究機構的組成及其具有確定運動的條件目的是弄清機構包含哪幾個部分，各部分如何相聯(lián)，以及怎樣的結構才能保證機構中各構件具有確定的相對運動。按結構特點對機構進行分類不同的機構有各自的特點，把各種機構按結構加以分類，其目的是按其分類建立運動分析和動力分析的一般方法。3.繪制機構運動簡圖研究機構特性的工具。4.研究機構的組成原理研究按何種規(guī)律組成的機構能滿足運動確定性的要求?！?-2機構的組成一、 構件從制造加工角度：機械由零件組成。零彳一制造單元體從運動功能角度：機械由機構組成，而機構由構件組成。構彳一獨立運動的單元體注意：構件可以是單一零件，也可以是幾個零件的剛性聯(lián)接。二、 運動副定義：指兩構件直接接觸并能產(chǎn)生相對運動的聯(lián)接。運動副元素：指兩個構件直接接觸而構成運動副的部分。構件的自由度：指一個構件相對另一個構件可能出現(xiàn)的獨立運動。一個自由構件在空間具有6個自由度，作平面運動時有3個自由度。約束：指通過運動副聯(lián)接的兩構件之間的某些相對獨立運動所受到的限制。運動副引入的約束數(shù)等于兩構件相對自由度減少的數(shù)目。運動副引入的約束數(shù)最多為5個。5.運動副分類1） 按運動副相對運動形式分轉動副、移動副、螺旋副、球面副等2） 按運動副引入的約束數(shù)分I級副、II級副、m級副、w級副、v級副3） 按運動副接觸形式分低副：兩構件通過面接觸而構成的運動副統(tǒng)稱為低副；高副：凡兩構件系通過點或線接觸而構成的運動副統(tǒng)稱為高副。4）按運動副的運動空間分平面運動副：指構成運動副的兩構件之間的相對運動為平面運動的運動副；空間運動副：指構成運動副的兩構件之間的相對運動為空間運動。三、 運動鏈指兩個以上的構件通過運動副聯(lián)接而構成的系統(tǒng)。閉鏈：運動鏈的各構件構成首尾封閉的系統(tǒng)。開鏈：運動鏈的各構件未構成首尾封閉的系統(tǒng)。平面運動鏈：各構件間的相對運動為平面運動的運動鏈?？臻g運動鏈：各構件間的相對運動為空間運動的運動鏈。四、 機構機構：在運動鏈中將某一構件加以固定（機架），另一個或幾個構件（原動件）按給定運動規(guī)律運動時，而其余構件（從動件）都具有確定的運動，則運動鏈便成為機構。分為：平面機構和空間機構§2-3機構運動簡圖一、 機構運動簡圖指根據(jù)機構的運動尺寸，按一定的比例尺定出各運動副的位置，并用國標規(guī)定的簡單線條和符號代表構件和運動副，繪制出表示機構運動關系的簡明圖形。機構運動簡圖與原機械具有完全相同運動特性。根據(jù)該圖可以方便的對機械進行分析或設計。繪制機構運動簡圖是工程技術人員必備的基本技能。機構的示意圖：指為了表明機構結構狀況，不要求嚴格地按比例而繪制的簡圖。二、 常用運動副、構件和常用機構的表示方法（見表2-1、表2-2、表2-3）三、 機構運動簡圖的繪制分析機構的組成及運動情況：確定機構中的機架、原動部分、傳動部分和執(zhí)行部分，以確定構件的數(shù)目。循著運動傳遞的路線，逐一分析每兩個構件間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的類型和數(shù)目。恰當?shù)剡x擇投影面：一般選擇與機械的多數(shù)構件的運動平面相平行的平面作為投影面。選擇適當?shù)谋壤呃L圖：定出各運動副之間的相對位置，用規(guī)定的簡單線條和各種運動副符號，將機構運動簡圖畫出來。標注：用字母給運動副標號，用數(shù)字給構件標號，同一構件用焊接符號固聯(lián)，原動件用箭頭表示，機架加陰影線。例2-1：繪制圖示顎式破碎機的機構運動簡圖例2-2：繪制圖示模型的機構運動簡圖

§2-4機構具有確定運動的條件問題：取運動鏈中某個構件為機架，并確定原動件后，其余構件在什么條件下才具有確定運動?機構的自由度F:機構有確定運動時必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。實例分析一：鉸鏈四桿機構給定一個獨立運動參數(shù)，余構件有確定運動，即機構的F=1。機構中給定獨立運動參數(shù)的構件稱為原動件。原動作F實例分析二：鉸鏈五桿機構 /給定一個獨立運動參數(shù)：機構沒有確定運動。給定兩個獨立運動參數(shù)：機構有確定運動。 飛?.機構的F=2,原動件數(shù)=2結論：機構具有確定運動的條件為：F>0，且原動件數(shù)=機構自由度數(shù)F§2-5機構自由度的計算平面自由構件：3個自由度；平面低副：引入2個約束；平面高副：引入1個約束假設平面機構有n個活動構件：有3n個自由度；有Pz個低副和％個高副：引入(2P,+PJ約束。平面機構自由度的計算公式F=3n-(2p+p)§2-6計算機構自由度應注意的事項一、復合釵鏈兩個以上構件同在一處以轉動副相聯(lián)接即構成復合鉸鏈。m個構件以復合鉸鏈聯(lián)接所構成的轉動副數(shù)為(m-1)個。二、局部自由度

二、局部自由度機構中某些構件所產(chǎn)生的局部運動并不影響其他構件的運動，把這種局部運動的自由度稱為局部自由度。數(shù)目用『表示.計算機構自由度時，應將局部自由度除去不計。三、虛約束指機構在某些特定幾何條件或結構條件下，有些運動副帶入的約束對機構運動實際上起不到獨立的約束作用，這些對機構運動實際上不起約束作用的約束稱為虛約束，用p‘表示。在計算自由度時，應將虛約束除去不計。因此，考慮局部自由度和虛約束時，平面機構自由度計算公式：F=3n-（2p+p-pr）-F，虛約束常出現(xiàn)的情況：1） 機構中兩構件未聯(lián)接前的聯(lián)接點軌跡重合，則該聯(lián)接引入1個虛約束2） 兩構件在幾處接觸而構成運動副3） 若兩構件在多處相接觸構成平面高副，且各接觸點處的公法線重合，則只能算一個平面高副。若公法線方向不重合，將提供各2個約束4） 機構運動過程中，某兩構件上的兩點之間的距離始終保持不變，將此兩點以構件相聯(lián)，則將帶入1個虛約束。5） 某些不影響機構運動的對稱部分或重復部分所帶入的約束為虛約束。注意博項小結'存在于轉動副批?殳合鉉佳-正一確處M令較飪處個構件圳、有(m-1)個轉動副r常發(fā)雄行為誠八笥引磨戔而珞炬幼摩擦■局部自巾度J變成■靖動摩擦.所嘻加的畿了處?！?'[正確處理力制：計針n由愆時符局部nI山度誠A”"存打于財W性幾