第二章平面机构分析基础优秀PPT.ppt

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1、第二章平面机构分析第二章平面机构分析基础基础第一页，本课件共有32页第一节第一节 平面机构的组成和机构运动简图平面机构的组成和机构运动简图一、平面机构的组成一、平面机构的组成1、运动副、运动副平面机构平面机构：所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构运动副运动副：两构件直接接触并能产生相对运动的联结（活动联接）运动副元素运动副元素：两构件的接触表面（点接触、线接触、面接触）第二页，本课件共有32页运动副运动副高副（通过点或线接触）高副（通过点或线接触）低副（通过面接触）低副（通过面接触）转动副（铰链）转动副（铰链）移动副移动副第三页，本课件共有32页2、运动链和机构、运动链和机构运动链

2、运动链闭式运动链闭式运动链开式运动链开式运动链机构机构机架（固定构件）机架（固定构件）用来支承其他用来支承其他活动构件活动构件原动件（主动件）原动件（主动件）运动和动力由运动和动力由外界输入外界输入从动件从动件随原动件而运动随原动件而运动第四页，本课件共有32页二、平面机构的运动简图二、平面机构的运动简图机构运动简图：（简化、按比例）机构运动示意图：（简化、不按比例）见表2-1第五页，本课件共有32页第六页，本课件共有32页表表2-1第七页，本课件共有32页机构运动简图符号机构运动简图符号第八页，本课件共有32页第九页，本课件共有32页绘制平面机构运动简图的步骤绘制平面机构运动简图的步骤1）分

3、析机构及运动情况（确定固定件、原动件、从动件怎么动怎么动）2）确定构件及运动副（怎么连接怎么连接）3）选择运动平面4）按比例画图（先确定运动副位置，画出，先确定运动副位置，画出，再用直线连接再用直线连接）例：图2-5第十页，本课件共有32页偏心轮第十一页，本课件共有32页机构示意图绘制：鄂式破碎机机构示意图绘制：鄂式破碎机第十二页，本课件共有32页第二节第二节 平面机构自由度平面机构自由度一、平面机构自由度计算一、平面机构自由度计算自由度：构件所具有的独立运动数目（相对自由度：构件所具有的独立运动数目（相对于平面坐标系）于平面坐标系）一个自由、不受约束的平面构件，有一个自由、不受约束的平面构件

4、，有3个自个自由度（横移、竖移、转动）由度（横移、竖移、转动）约束：对构件独立运动所加的限制，构件组约束：对构件独立运动所加的限制，构件组成运动副后，自由度减少成运动副后，自由度减少每个低副会引入每个低副会引入2个约束，失去个约束，失去2个自由度个自由度每个高副会引入每个高副会引入1个约束，失去个约束，失去1个自由度个自由度第十三页，本课件共有32页机构自由度计算机构自由度计算F=3n2PLPHN活动构件数活动构件数PL低副个数低副个数PH高副个数高副个数例例2-1第十四页，本课件共有32页例：偏心轮机构例：偏心轮机构自由度的计算：自由度的计算：N=3PL=4PH=0F=33-24-0=1机构

5、运动简图机构运动简图1机架机架2偏心轮偏心轮3连杆连杆4滑块滑块第十五页，本课件共有32页二、机构具有确定运动的条件二、机构具有确定运动的条件 原动件数目等于自由度原动件数目等于自由度例：例：图图2-7图图2-8图图2-9图图2-102-8第十六页，本课件共有32页结论F原动件数，不确定运动F原动件数，可能被扯坏第十七页，本课件共有32页三、计算平面机构自由度的注意事项三、计算平面机构自由度的注意事项1、复合铰链复合铰链m个构件，转动副为个构件，转动副为m-1个个三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链复合铰链（如图所示）。若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动

6、副数应为（m-1）个。例：复合铰链第十八页，本课件共有32页2、局部自由度、局部自由度去除去除机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度，同时与输出运动无关，我们称为由度，同时与输出运动无关，我们称为局部自由度局部自由度。对于含有局部自由度的机构，在计算自由度时，不考虑对于含有局部自由度的机构，在计算自由度时，不考虑局部自由度。局部自由度。例：滚子从动件凸轮机构：如认为：F=3x3-2x3-1=2 是错误的。n=2，Pl=2，Ph1，由公式得：F=3x2-2x2-1=1。第十九页，本课件共有32页3、虚约束、虚约束去除去除在某些条件下，

7、有些约束所起的限制作用重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。例：虚约束1虚约束2第二十页，本课件共有32页第三节第三节 平面机构的运动分析平面机构的运动分析机构的运动分析机构的运动分析：根据原动件的已知运动规律，求该机构其他构件上某些点的位移、轨迹、速度、加速度，以及这些构件的角位移、角速度和角加速度。常用分析方法常用分析方法图解法（画图）图解法（画图）解析法（受力分析、数学计算）解析法（受力分析、数学计算）第二十一页，本课件共有32页例：矢量方程解析法例：矢量方程解析法图2-19所示四杆机构，建立坐标系，列出矢量封闭方程（1）分析位置（角位移）（2）求速度（角位移对时间求导，得角速度

8、）（3）求加速度（角速度对时间求导）消元方法第二十二页，本课件共有32页第四节第四节 平面机构动态静力分析平面机构动态静力分析一、机构力分析的目的方法一、机构力分析的目的方法目的：（1）确定运动副中的反力。（2）确定需加的平衡力或平衡力矩。静力分析：（低速）惯性力忽略不计动态静力分析：（高速）将惯性力视为外力第二十三页，本课件共有32页二、构件惯性力的确定二、构件惯性力的确定惯性力 Pi=-mas惯性力偶距Mi=-Jsa总惯性力总惯性力Pi第二十四页，本课件共有32页三、运动副反力的确定三、运动副反力的确定1、移动副的总反力、移动副的总反力受力分析：载荷FQ推力F支撑力FN21（法向反力）摩擦

9、力F21f摩擦因数 FN21=-FQF21=fFN21=fFQ总反力总反力FR21FFQFN21FR21F2112FFQFN21F2112第二十五页，本课件共有32页f摩擦因数摩擦因数槽面时，用fv代替摩擦角摩擦角也即是总反力与法向反力的夹角FFQ总反力总反力FR21载荷载荷12驱动力驱动力FFQFN21FR21F2112第二十六页，本课件共有32页斜面上的滑块斜面上的滑块滑块1要沿斜面2等速上行，驱动力F=？FFQFN21F2121FFQFN21F2121FR21F2FQv1第二十七页，本课件共有32页反之 滑块沿斜面等速下滑所需的阻抗力F=？FFQFN21F2121FFQFN21F2121

10、FR21F2FQv1阻抗力阻抗力驱动力驱动力第二十八页，本课件共有32页2、矩形螺纹螺旋副中的摩擦、矩形螺纹螺旋副中的摩擦把螺旋副中的摩擦，简化为滑块与斜平面的摩擦。螺母拧紧滑块上行螺母松脱滑块下行第二十九页，本课件共有32页四、用解析法作机构的动态静力分析四、用解析法作机构的动态静力分析先求各构件的受力（包括惯性力等）将所有力按大小、方向画在运动简图上，将力按坐标系分解，列方程求解第三十页，本课件共有32页第五节第五节 机械的效率和自锁基础机械的效率和自锁基础一、机械的效率一、机械的效率理想驱动力理想驱动力 输出功输出功实际驱动力实际驱动力 输入功输入功=第三十一页，本课件共有32页二、自锁二、自锁 无论如何增加驱动力，物体仍然不动无论如何增加驱动力，物体仍然不动 摩擦角摩擦角总反力与法线的夹角总反力与法线的夹角 传动角传动角驱动力与法线的夹角驱动力与法线的夹角传动角小于等于摩擦角，驱动力的有效分力传动角小于等于摩擦角，驱动力的有效分力Ft无法无法克服垂直分力克服垂直分力Fn带来的摩擦力，发生自锁。带来的摩擦力，发生自锁。第三十二页，本课件共有32页