机械设计CH1机构的结构分析.ppt

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1、CH1 机构的结构分析机构的结构分析(Structure Analysis of Mechanisms)构件构件运动链运动链运动副运动副Kinematic Pair运动链运动链机构机构？如何绘制机构的运动简图如何绘制机构的运动简图如何计算机构的自由度如何计算机构的自由度机构的组成原理和结构分析机构的组成原理和结构分析mechanism member一、一、运动副运动副1 运动副运动副 构件与构件之间直接接触构件与构件之间直接接触并存在相对运动的连接并存在相对运动的连接。运动副：运动副：机构是由许多构件组成，机构是由许多构件组成，如何连接？如何连接？Kinematic Pair连接连接固定连接固

2、定连接有相对运动的连接有相对运动的连接运动副运动副1 按照运动副的相对运动形式分类按照运动副的相对运动形式分类平面运动副平面运动副空间运动副空间运动副二、运动副的分类二、运动副的分类planar pairspatial pair螺旋副球面副低副低副平面运动副：平面运动副：高副高副转动副（铰链）转动副（铰链）移动副移动副点接触点接触线接触线接触2 2 按照运动副的接触形式分类按照运动副的接触形式分类2 2 平面机构的运动简图绘制平面机构的运动简图绘制 为使问题简化，撇开与运动无关的外形和运动副的具体结构，仅用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置的简化图形，成为运动简图。机

3、构运动简图机构运动简图：说明机构各构件间相对运动关系的简化图形。运动副的表示方法运动副的表示方法低副低副高副高副转动副（铰链）转动副（铰链）移动副移动副点接触点接触线接触线接触构件的表示方法构件的表示方法各种常用运动副模型各种常用运动副模型常用运动副的符号表常用运动副的符号表固定构件（机架）固定构件（机架）：用来支撑活动构件的构件原动件（输入构件）原动件（输入构件）：外界赋予已知运动规律的构件从动件（输出构件）从动件（输出构件）：被迫作确定运动的构件构件的分类构件的分类例题例题绘制颚式破碎机的机构运动简图例题例题抽油机的机构运动简图绘制 例题例题3 3回执活塞泵机构的机构运动简图例题例题4:4

4、:发动机主机构发动机主机构内燃机的主机构运动简图一般应按照如下步骤进行（1）、搞清机构各构件之间的相对运动关系，分清联接各构件的运动副类型，分清主动件，从动件，机架等；（2）、选择合理的视图方向和主动件位置；（3）、选取合适的比例尺，用规定的符号表示构件和运动副；（4）、绘出基准线，标出运动副、杆件编号和重要的尺寸。在机械设计中，一般选择如下的比例尺。绘制机构运动简图的步骤绘制机构运动简图的步骤一、自由度一、自由度 Degree of Freedom构件可能出现的独立运动的数目称为自由度。平面运动构件的自由度：二个移动、一个转动，共三个。3 3 运动链成为机构的条件运动链成为机构的条件空间运动

5、的自由度：三个移动、三个转动，共六个。二、运动链二、运动链 kinematic chain 由运动副联接构件构成的系统。闭式运动链 开式运动链 分类闭式链机构闭式链机构开式链机构开式链机构三、约束三、约束 对构件自由度（运动）的限制。四、运动链的活动度计算四、运动链的活动度计算 运动链由k个构件构成，具有 个低副，个高副，则运动链的活动度：2.运动链的相对自由度运动链的相对自由度 1.运动链的活动度运动链的活动度 3.3.运动链成为机构的条件运动链成为机构的条件 1).取一个构件为机架；闭式运动链开式运动链2).各构件的相对自由度F不小于1；F=0F=-1F=2a原动件数小于F F=2b原动件

6、数大于F F=1c原动件数=F3).原动件数等于相对自由度F。结论：结论：1).一个构件为机架；2).各构件的相对自由度F不小于1；3).原动件数等于相对自由度F。只有符合上述条件的运动链才能成为机构。“机构机构”的定义的定义：在运动链中，将在运动链中，将某一个构件某一个构件加以固定，而让加以固定，而让另一另一个或几个构件个或几个构件按给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链中按给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链中其余各构件其余各构件都有确定的相对运动，则此运动链成为机构。都有确定的相对运动，则此运动链成为机构。运动链运动链 具有确定的相对运动具有确定的相对运动机构机构桁架桁架运动链

7、运动链相对运动不确定相对运动不确定无相对运动无相对运动4.机构自由度的计算机构自由度的计算 机构由n个活动构件构成，具有 个低副，个高副，则机构的自由度为：例题1 计算颚式破碎机的自由度例题 计算活塞泵的自由度例题3 计算翻斗车的自由度 4 4 计算自由度时的注意事项计算自由度时的注意事项L型压缩机主机构 1.1.复合铰链复合铰链圆盘锯机构 复合铰链定义：复合铰链定义：两个以上的构件在同一处以两个以上的构件在同一处以转动副转动副连接所构成的运动副。连接所构成的运动副。解决方案解决方案k 个构件在同一处构成复合铰链，个构件在同一处构成复合铰链，实际上构成了实际上构成了(k-1)个转动副。个转动副

8、。F=35-27=12.2.局部自由度局部自由度解决方案解决方案计算机构自由度时，假想滚子和安装滚子计算机构自由度时，假想滚子和安装滚子的构件固接为一个整体，成为一个构件的构件固接为一个整体，成为一个构件或在计算结果中去除局部自由度或在计算结果中去除局部自由度局部自由度定义：局部自由度定义：某些构件具有的某些构件具有的只影响自身局部运动只影响自身局部运动而不影响其它构件运动的自而不影响其它构件运动的自由度，经常发生在将滑动摩擦变为滚动摩擦的场合。由度，经常发生在将滑动摩擦变为滚动摩擦的场合。3.3.虚约束虚约束 虚约束：虚约束：在特定的几何条件或结构条件下，某些运动副所引入在特定的几何条件或结

9、构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用是一致的。这的约束可能与其它运动副所起的限制作用是一致的。这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。场合一：两个构件之间形成多个运动副场合一：两个构件之间形成多个运动副 F=31-22=-1 解决方案解决方案计算机构自由度时，不考虑虚约束的作用，认为计算机构自由度时，不考虑虚约束的作用，认为两个构件之间只形成一个运动副两个构件之间只形成一个运动副 F=31-21=1两个构件之间形成多个与导路重合或平行的移动副两个构件之间形成多个与导路重合或平行的移动副等宽凸轮机构等宽凸轮机构等径凸轮机构等径凸

10、轮机构场合二：两构件上某两点之间的距离在运动中保持不变场合二：两构件上某两点之间的距离在运动中保持不变5EF F=31-22=-1 AB CD AF DE点点E、F距离在运动过程中始终不变距离在运动过程中始终不变 杆式联轴器杆式联轴器AB场合三：联接构件和被联场合三：联接构件和被联接构件上联接点的轨迹重接构件上联接点的轨迹重合合 F=31-22=-1AB=BC=BD 0,原动件数目等于自由度数目原动件数目等于自由度数目 平面机构的自由度计算和注意事项平面机构的自由度计算和注意事项回回 顾顾一、一、运动副运动副运动副运动副的分类二、二、平面机构的运动简图绘制平面机构的运动简图绘制运动副的表示方法

11、运动副的表示方法构件的表示方法构件的表示方法构件的分类构件的分类机构的结构分析机构的结构分析 复 习1.运动副运动副低副：转动副（铰链）移动副高副：点接触 线接触2.平面机构的运动简图绘制平面机构的运动简图绘制4.计算自由度时的注意事项计算自由度时的注意事项3.机构自由度的计算机构自由度的计算机机械械机机 器器机机 构构机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。减轻人类的劳动。机构是一个具有确定的机械运动的构件系统，或称机构是一个具有确定的机械运动的构件系统，或称它是用来传递运动和动力的可动装置。它是用来传递运动和动力的可动装置。绪绪 论论复 习1.运动副运动副低副：转动副（铰链）移动副高副：点接触 线接触2.平面机构的运动简图绘制平面机构的运动简图绘制3.机构自由度的计算机构自由度的计算第一章第一章 机构的结构分析机构的结构分析