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《机械原理》第二章-平面机构的结构分析.ppt

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《机械原理》第二章-平面机构的结构分析.ppt
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,,一 机构的组成 二 机构运动简图 三 机构自由度的计算 四 机构具有确定运动的条件 五 计算自由度的注意事项,1)定义:两构件直接接触而构成的可动连接。,一 机构的组成,1.构件,零件,是机器中的一个独立制造单元体;,构件,是机器中的一个独立运动单元体。,从运动来看,任何机器都是由若干个构件组合而成的。,任何机器都是由许多零件组合而成的。,2.运动副,,,,2)分类,,高副:,点、线接触的运动副,低副:,面接触的运动副,3.运动链,构件通过运动副的连接而构成的相对可动的系统。,闭式运动链,(简称闭链),开式运动链,(简称开链),平面闭式运动链,空间闭式运动链,平面开式运动链,空间开式运动链,3)运动副符号,运动副常用规定的简单符号来表达(GB4460-84)。,各种常用运动副模型,常用运动副的符号表,,机构的组成(3/4),,4.机构,具有固定构件的运动链称为机构。,机 架——机构中的固定构件。,原动件——按给定运动规律独立运动的构件;常以转向箭头表示。,从动件——机构中其余活动构件。,平面铰链四杆机构,本课程只讨论平面机构,即各构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构,,空间铰链四杆机构,不严格按比例绘出的,只表示机械结构状况的 简图。,根据机构的运动尺寸,按一定的比例尺定出 各运动副的位置,,二 机构运动简图,在对现有机械进行分析或设计新机器时,都需要绘出其机构 运动简图。,1.机构运动简图,机构运动简图,采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的 表示方法,将机构运动传递情况表示出来的简化图形。,机构示意图,举例:,(2)选定视图平面;,(3)选适当比例尺,作出各运动副的相对位置,再画出各运 动副和机构的符号,最后用简单线条连接,即得机构运动简图。,2.机构运动简图的绘制,绘制方法及步骤:,(1)搞清机械的构造及运动情况,沿着运动传递路线,查明 组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置;,内燃机机构运动简图绘制,颚式破碎机机构运动简图绘制,1 自由度定义:一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性。构件所具有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。,当这些构件之间以一定的方式联接起来成为构件系统时,各个构件不再是自由构件。两相互接触的构件间只能作一定的相对运动,自由度减少。这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。,三 机构自由度的计算,2 运动副对自由度的影响 (1) 低副1)转动副 两构件只能在一个平面内作相对转动。,限制两个自由度:(两个移动) 保留一个自由度(转动),2)移动副 两构件只能沿某一方向线作相对移动。,限制两个自由度: (一个移动,一个转动) 保留一个自由度(移动),3)高副 两构件通过点或线接触组成的运动副。,限制一个自由度: (一个移动) 保留两个自由度 (一个移动,一个转动),3 平面机构自由度的计算,(1)计算公式,F=3n-(2pL+ph),式中:n为机构的活动构件数目;,pL为机构的低副数目;限制2 pL个自由度,ph为机构的高副数目。限制 ph个自由度,(2)举例,1)铰链五杆机构,F=3n-(2pL+ph),=3×4,-2×5,-0,=2,,,,2)内燃机机构,F=3n-(2pL+ph),=3×6,-2×7,-3,=1,四 机构具有确定运动的条件,一个机构在什么条件下才能实现确定的运动呢?,两个例子,例1 铰链四杆机构,例2 铰链五杆机构,若给定机构一个独立运动,,则机构的运动完全确定;,若给定机构两个独立运动,,则机构的最薄弱环节损坏。,若给定机构一个独立运动,,则机构的运动不确定;,若给定机构两个独立运动,,则机构的运动完全确定。,结论 机构具有确定运动的条件是:机构的原动件数目应等 于机构的自由度数目F。,如果原动件数F,,如果原动件数F,,则机构的运动将不确定;,则会导致机构最薄弱环节的损坏。,试计算图示挖土机的自由度,并说明为什么要配置三个油缸。,解:F=3n-(2pl+ph) =3×9-(2×12+0) =3,机构具有确定运动的条件是原动件数目应等于自由度数目F。要使运动确定,必须有三个原动件,故配置三个油缸。,F=3n- 2PL-PH=3*5-2*6-0=3,F=3n- 2PL-PH=3*5-2*7-0=1,1.复合铰链:两个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副 由K个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为(K-1)个,,,五 计算自由度的注意事项,F=3n- 2PL-PH=3*3-2*3-1=2,F=3n- 2PL-PH=3*2-2*2-1=1,多余的自由度是滚子2绕其中心转动带来的局部自由度,它并不影响整个机构的运动,在计算机构的自由度时,应该除掉。,2、局部自由度在机构中,某些构件具有不影响其它构件运动的自由度,3、虚约束重复而不起独立限制作用的约束称为
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