平面机构的组成与结构分析课件.pptx

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1、一、构件一、构件定义定义 组成机械系统的最小运动单元组成机械系统的最小运动单元 加工制造的最小单元加工制造的最小单元内内燃燃机机连连杆杆组成组成 可由一个零件构成，也可由若干零件刚性联接而成。可由一个零件构成，也可由若干零件刚性联接而成。零件零件第1页/共43页二、运动副二、运动副u 按两构件的接触方式分类按两构件的接触方式分类u 按两构件之间的相对运动方式分类按两构件之间的相对运动方式分类u 按运动副的自由度进行分类按运动副的自由度进行分类运动副代表符号运动副代表符号定义定义两构件相互连接并能保持一定形式的相对运动，把两构件相互连接并能保持一定形式的相对运动，把这种可动连接称为这种可动连接称

2、为运动副运动副。把形成运动副的点、线、面部分。把形成运动副的点、线、面部分称为称为运动副元素运动副元素。分类分类第2页/共43页u 按两构件的接触方式分类按两构件的接触方式分类高副高副点或线接触的运动副点或线接触的运动副 低副低副面接触的运动副面接触的运动副第3页/共43页u 按两构件之间的相对运动方式分按两构件之间的相对运动方式分类类转动副转动副两构件之间的相对运动为转动两构件之间的相对运动为转动 移动副移动副两构件之间的相对运动为移动两构件之间的相对运动为移动第4页/共43页u 按运动副的自由度进行分按运动副的自由度进行分类类自由度自由度 构件在空间中具有的独立运动的数目构件在空间中具有的

3、独立运动的数目约约 束束 运动副对构件运动的限制作用运动副对构件运动的限制作用 u I I类运动副类运动副u IIII类运动副类运动副u IIIIII类运动副类运动副u IVIV类运动副类运动副u V V类运动副类运动副 第5页/共43页u I I类运动副（类运动副（f=1=1，c=5)=5)第6页/共43页u II II类运动副（类运动副（f=2=2，c=4)=4)第7页/共43页u III III类运动副（类运动副（f=3=3，c=3)=3)第8页/共43页u IV IV类运动副（类运动副（f=4=4，c=2)=2)第9页/共43页u V V类运动副（类运动副（f=5=5，c=1)=1)第

4、10页/共43页移移动动副副平平面面高高副副转转动动副副运动副代表符号运动副代表符号第11页/共43页球球面面副副圆圆柱柱副副螺螺旋旋副副第二章第二章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析HIGH EDUCATION PRESS第12页/共43页三、运动链三、运动链闭式运动链简称闭式运动链简称闭链闭链：运动链的各构件首尾封闭：运动链的各构件首尾封闭 开式运动链简称开式运动链简称开链开链：未构成首尾封闭的系统：未构成首尾封闭的系统 定义定义若干个构件通过运动副连接起来组成的相互间可作若干个构件通过运动副连接起来组成的相互间可作 相对运动的构件系统。相对运动的构件系统。分分类类闭链闭链第13页/共

5、43页开链开链注意注意不是运动链不是运动链第二章第二章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析HIGH EDUCATION PRESS第14页/共43页四、机构四、机构平面机构：机构中各构件的运动平面互相平行平面机构：机构中各构件的运动平面互相平行空间机构：空间机构：机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运 动，或至少有一构件能在三维空间中运动动，或至少有一构件能在三维空间中运动 低副机构：低副机构：完全由低副连接而成的机构完全由低副连接而成的机构 高副机构：高副机构：只要含有一个高副的机构只要含有一个高副的机构 定义定义选定某构件为机架后的运动链选定某构

6、件为机架后的运动链分类分类第15页/共43页平面低副开链机构平面低副开链机构高副机构高副机构第二章第二章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析HIGH EDUCATION PRESS平面低副平面低副闭链机构闭链机构第16页/共43页第二节第二节 机构运动简机构运动简图图定义定义 用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构件用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构件 之间运动关系的简图。之间运动关系的简图。比例尺比例尺第17页/共43页1.1.找出原动件和从动件；找出原动件和从动件；2.2.使机构缓缓运动，观察其组成情况和运动情况；使机构缓缓运动，观察其组成情况和运动情况；3.3.沿主动件到从

7、动件的传递路线找出构件数目和运动副的沿主动件到从动件的传递路线找出构件数目和运动副的 数目与种类；数目与种类；4.4.选择大多数构件所在平面为投影面；选择大多数构件所在平面为投影面；5.5.测量各运动副之间的尺寸，用运动副表示各构件的连接，测量各运动副之间的尺寸，用运动副表示各构件的连接，选择比例尺画出各构件。选择比例尺画出各构件。具体绘制步骤具体绘制步骤第18页/共43页例例 题题 2 21 1 第19页/共43页第三节第三节 机构具有确定运动的条机构具有确定运动的条件件条件条件给定的原动件数机构的自由度数目给定的原动件数机构的自由度数目第20页/共43页第四节第四节 平面机构的自由度计平面

8、机构的自由度计算算一、一、平面机构自由度的计算公式平面机构自由度的计算公式二、二、计算机构自由度的注意事项计算机构自由度的注意事项三、三、例例 题题第21页/共43页 一、平面机构自由度的计算公式一、平面机构自由度的计算公式活动构件数目活动构件数目低副数目低副数目高副数目高副数目第22页/共43页双双曲曲线线画画规规机机构构牛牛头头刨刨床床机机构构 计算实例 例例 题题 2 22 2 第23页/共43页二、计算机构自由度的注意事项二、计算机构自由度的注意事项u 局部自由度局部自由度u 复合铰链复合铰链u 虚约束虚约束第24页/共43页u 局部自由度局部自由度定义定义在某些机构中，在某些机构中，

9、不影响其他构件运动的自不影响其他构件运动的自由度称为由度称为局部自由度局部自由度。处理办法处理办法把滚子固化把滚子固化在支承滚子的构件上。在支承滚子的构件上。第25页/共43页u 复合铰链复合铰链定义定义两个以上的构件在同一处以转动副联接，则构成两个以上的构件在同一处以转动副联接，则构成 复合铰链复合铰链。处理办法处理办法m个构件在同一处构成转动副，实际转动副个构件在同一处构成转动副，实际转动副 数目为（数目为（m-1）个。）个。第26页/共43页几种典型复合铰几种典型复合铰链链第27页/共43页u 虚约束虚约束定义定义对机构运动实际上不起限制作用的约束。对机构运动实际上不起限制作用的约束。处

10、理办法处理办法将机构中构成虚约束的构件连同其所附带的将机构中构成虚约束的构件连同其所附带的 运动副去掉不计运动副去掉不计。第28页/共43页(a)(a)转动副的虚约束转动副的虚约束 (b)(b)移动副的虚约束移动副的虚约束(c)(c)高副机构的虚约束高副机构的虚约束(d)(d)不起限制作用的虚约束不起限制作用的虚约束 (e)(e)等距点产生的虚约束等距点产生的虚约束 几种常见的虚约束几种常见的虚约束第二章第二章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析HIGH EDUCATION PRESS第29页/共43页例例 题题 2 23 3 第30页/共43页例例 题题 2 24 4第31页/共43页第五

11、节第五节 平面机构的组成原理与结构分平面机构的组成原理与结构分析析 一、一、杆组分析杆组分析二、二、机构的组成原理机构的组成原理 三、三、高副低代高副低代四、四、平面机构的结构分析平面机构的结构分析第32页/共43页一、杆组分析一、杆组分析最简机构最简机构由一个原动件和机架所组成的机构由一个原动件和机架所组成的机构 杆组杆组去掉原动件，剩余自由度为零的部分杆件系统去掉原动件，剩余自由度为零的部分杆件系统 基本杆组基本杆组自由度为零且不能再分割的杆组自由度为零且不能再分割的杆组 杆组应该满足的条件条件杆组应该满足的条件条件:运动副数运动副数构件数构件数第33页/共43页最简机构（最简机构（F=1

12、F=1）第二章第二章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析HIGH EDUCATION PRESS杆杆 组组基本杆组基本杆组第34页/共43页级杆组级杆组内接副内接副 连接杆组内部构件的运动副连接杆组内部构件的运动副外接副外接副 与杆组外部构件连接的运动副与杆组外部构件连接的运动副 级杆组级杆组1 1个内接副个内接副2 2个外接副个外接副第35页/共43页级杆组级杆组含有含有3个内接副个内接副级杆组级杆组含有含有4个内接副个内接副第36页/共43页二、机构的组成原理二、机构的组成原理平面机构的组成原理平面机构的组成原理 任意复杂的平面机构都可看作是在最简机构的基础上任意复杂的平面机构都可看作是

13、在最简机构的基础上连接一些基本杆组所构成的。连接一些基本杆组所构成的。牛头刨床的组合过程牛头刨床的组合过程 第37页/共43页三、高副低代三、高副低代 高副低代高副低代采用低副代替高副进行变通处理的方法采用低副代替高副进行变通处理的方法代换原则代换原则 :1.1.代换前后保持机构的自由度不变代换前后保持机构的自由度不变 2.2.代换前后保持机构的运动关系不变代换前后保持机构的运动关系不变要点要点找出两高副元素的接触点处的公法线和曲率中心找出两高副元素的接触点处的公法线和曲率中心 实例实例 第38页/共43页高副接触的低副代换图例高副接触的低副代换图例 第二章第二章 平面机构的结构分析平面机构的

14、结构分析HIGH EDUCATION PRESS第39页/共43页四、平面机构的结构分析四、平面机构的结构分析主要任务主要任务判定机构的级别，而机构的级别取决于机构判定机构的级别，而机构的级别取决于机构 中的杆组的最高级别中的杆组的最高级别 1.1.计算机构的自由度并确定原动件。计算机构的自由度并确定原动件。2.2.高副低代，去掉局部自由度和虚约束。高副低代，去掉局部自由度和虚约束。3.3.从远离原动件的部位开始拆杆组，首先考虑从远离原动件的部位开始拆杆组，首先考虑IIII级杆组，级杆组，拆下的杆组是自由度为零的基本杆组，最后剩下的原动拆下的杆组是自由度为零的基本杆组，最后剩下的原动 件数目与

15、自由度数相等。件数目与自由度数相等。一般步骤一般步骤实例实例 第40页/共43页解：解：1.1.该机构的自由度为该机构的自由度为1 1。2.2.高副低代，去掉局部自由度和虚约束高副低代，去掉局部自由度和虚约束3.3.拆下四个拆下四个IIII级杆组，杆组的最高级别为级杆组，杆组的最高级别为2 2。余下。余下1 1个原动个原动件，该机构为件，该机构为IIII级机构。级机构。例例 题题 2 25 55E4DC32B1KAABC7689DE第41页/共43页解：解：1.1.该机构的自由度为该机构的自由度为1 1，没有局部自由度和虚约束。，没有局部自由度和虚约束。2.2.该机构不含该机构不含 IIII级杆组，仅有级杆组，仅有1 1个原动件（最简机构）和一个原动件（最简机构）和一个个IIIIII级杆组，该机构为级杆组，该机构为IIIIII级机构。级机构。例例 题题 2 26 6第42页/共43页感谢您的观看。第43页/共43页