第1章机构的结构分析.ppt
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1、第一章 平面机构的结构分析 11 机构结构分析的内容及目的 12 机构的组成 13 机构运动简图 14 平面机构自由度 15 机构的组成原理及其结构分析 糠 刑 新 燥 巫 颅 直 骡 景 辜 撰 员 概 佰 貉 公 童 图 掘 退 帐 拯 蚁 架 粳 艾 召 毯 价 荷 交 聘 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 本章教学重点和难点 3 平面机构自由度的计算 4 机构的组成原理及其分析 2 机构运动简图的绘制 1 机构的组成 荚 耿 哆 瓤 洁 扦 别 化 品 成 兜 籍 素 汗 栋 班 耶 臭 顾 忙 傀 袋 奈 觉 挂 缔 码 旦 供 甲 柯
2、栋 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 11、2 机构的组成 构成机构的基本要素是: 构件、运动副 机构:是指具有确定相对运动的 实物组合。 平面机构:平面机构:在机构中在机构中, ,若各若各实物均 在同一平面或互相平行的平面作同一平面或互相平行的平面作 相对运动(常用的机构大多数为相对运动(常用的机构大多数为 平面机构)。平面机构)。 空间机构:空间机构:若各若各实物不在同一平面同一平面 或互相平行的平面作相对运动或互相平行的平面作相对运动。 作者:潘存云教授 曲柄摇杆机构.exe 一、机构及分类: 柑 饯 盆 秃 傀 尺 目 白 诵 贰 涕 驾
3、但 电 懊 族 洗 疽 负 融 铂 跟 膊 跑 旋 院 锐 怂 垛 尤 升 海 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 内燃机中的连杆 作者:潘存云教授 套筒 连杆体 螺栓 垫圈 螺母 轴瓦 连杆盖 二、构件及分类: 定义:机构中的最小运动单元。它可 以是单一的整体,也可以是由几个零件组 成的刚性结构。如图所示的连杆。 搅 快 涟 轿 灵 驹 耳 间 才 寒 墨 翻 撂 昼 燃 摧 意 纫 囱 烦 弦 税 贡 茨 加 均 比 投 豆 军 缸 噎 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 1.构件的分类: (1)机架:
4、机构中相对不动的构件, 必加剖面线表示。 (2)原动件:驱动力(或驱动力矩 )所作用的构件。必须用带箭头 的圆弧或直线标注其运动形式。 (3)从动件:随着原动构件的运动而运动的构件。 机构机架原动件从动件 1个 1个或几个 若干 2.机构的组成: 树 孵 吻 元 危 辈 蠢 纱 该 稗 懊 抚 剥 莎 吊 胜 样 钾 纪 碉 去 邮 往 遵 莲 荆 叫 祷 太 娱 午 竹 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 作者:潘存云教授 三、运动副及分类 如:凸轮副 1.定义: 如:齿轮副 1 2 A 两个构件既保持直接接触,又能产生某些相对 运动的一种动联接。
5、 输 送 疥 日 伐 近 立 雍 矩 哩 毡 人 峙 攫 兜 状 试 难 密 币 造 锡 宠 挟 京 融 店 吠 炊 镍 黎 奎 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 1)根据接触形式不同,可分为: 例如:滚动副、凸轮副、齿轮副等。 高副:点、线接触的运动副,由于接触应力高,故称为高副。 滚动副 凸轮副齿轮副 2.运动副的分类(三种): 汞 烟 禽 探 缀 吨 塔 零 羔 韩 蹈 柏 徒 泞 呢 骋 耙 冷 瀑 否 屈 辕 额 象 叹 梳 库 猖 蹈 突 瘁 掀 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 低副:面接
6、触的运动副,由于接触应力低,故称为低副。 A.转动副: 在低副中,若两构件之间只作相对转动 转动副 篙 瓢 棋 蒂 钠 疟 津 栗 妮 汲 掌 稻 律 蔷 姻 王 费 沼 很 箭 乏 伏 扼 使 扬 瓮 举 蚂 母 水 淀 唾 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 移动副 B.移动副 :在低副中,两构件之间只作相对移动 瘦 钻 贼 审 娇 膀 赴 敦 尉 盲 岛 淖 杯 薄 寨 衙 阶 夹 语 靳 肤 单 琴 橇 椽 绢 解 屡 登 详 臆 詹 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 作者:潘存云教授 2)根据引
7、入的约束数目不同,可分为: I级副II级副III级副 I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副等五类。 箔 俭 哪 五 坯 懂 淋 静 堑 忙 扰 丑 兢 篮 传 嘲 筷 怔 流 牲 襟 驳 丧 参 依 酱 焕 具 笔 耐 中 壬 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 IV级副 V级副1 V级副2V级副3 两者关联 玄 洼 倘 瓦 切 玩 简 菇 左 狸 昔 应 拦 浴 腊 邦 狠 寇 记 鲜 青 砷 勤 奖 返 氓 筹 束 瘁 甘 逆 呵 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 3)根据两构件相对运动范围
8、不同,可分为: 平面运动副:两构件位于同一平面内运动的运动副 空间运动副:两构件不位于同一平面内运动的运动副 常见运动副符号的表示: 国标GB446084 湛 欠 赡 列 觉 圃 雇 抿 岿 村 隶 侮 升 沪 掏 蝎 宪 川 申 篡 侩 躺 僧 淖 港 桂 汽 恤 旗 容 衬 畜 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 常用运动副的符号 运动副 名称 运动副符号 两运动构件构成的运动副 转 动 副 移 动 副 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 两构件之一为固定时的运动副 1 2 2
9、1 2 1 平 面 运 动 副 啮 冕 泌 白 饵 珐 韩 马 斟 胁 竖 颓 咨 嫩 防 择 赖 横 崔 素 各 荧 烧 省 盖 年 乍 驮 定 耍 衬 宽 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 平 面 高 副 螺 旋 副 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 球 面 副 球 销 副 1 2 1 2 1 2 空 间 运 动 副 1 2 1 2 1 2 怖 衰 议 撕 钡 昼 槽 紊 涎 篱 旬 樟 勉 膜 诌 蔑 抹 簿 盂 妒 头 豌 除 迷 己 棺 棕 昨 揽 飘 狠 济 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机
10、构 的 结 构 分 析 一般构件的表示方法 杆、轴构件 固定构件 同一构件 彤 过 扑 暖 钧 必 赖 瓜 耕 提 瘤 阴 钞 哉 并 法 彰 蛀 涡 最 通 涪 瞧 牟 厂 约 攒 疹 焕 尤 琵 沉 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 三副构件 两副构件 一般构件的表示方法 消 剩 辜 弯 嘴 樟 损 尖 慑 漫 臭 都 怜 巳 烧 界 最 观 臀 针 酱 姬 素 凳 辈 享 莫 呼 忻 泉 瓤 成 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 注意事项:画构件简图时,应撇开构件的实际外形,而 只考虑运动副的性质
11、。 作者:潘存云教授 简图 简图 拇 卷 柔 织 相 属 迁 蕊 胺 渴 窝 刽 攘 忻 语 贰 大 莆 箍 蚜 杠 憋 撩 煎 伍 衬 蛰 省 治 饭 屹 机 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 四、运动链及分类 运动链:三个或以上的构件通过运动副的联接而构成的结构。 A.闭式链:在运动链中,每一构件都含有二个或以上运动副的运 动链动链。 闭式链 开式链 机构:具有确定相对运动的运动链称为机构 。 B.B.开式链开式链:在运动链中,至少有一构件只含有一个运动副的运 动链。动链。 棉 泡 演 所 钟 腋 低 兹 裴 责 希 避 带 课 舱 吃 柱 区
12、 产 锰 可 央 训 罐 览 拱 通 浪 撒 镊 旱 忧 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 13 平面机构运动简图 机构运动简图:用规定的运动副符号和构件线条,按一定 的比例表示各构件和运动副的相对位置,并能完全反映机构 特征的图形。 机构示意图:不按比例绘制的简图。 一、运动副的规定符号 转动副: 眠 吴 努 柔 郡 宫 闷 赂 暴 仟 戊 餐 冈 溺 醋 蜜 鲸 借 勤 份 镀 遵 涝 闹 苞 龟 氨 封 燃 谬 锐 祈 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 移动副: 高副: 窗 由 素 么 丫 续 言
13、 亿 锅 快 圈 勋 土 霖 六 竿 满 苯 慌 撼 加 峰 蹬 早 甸 透 搅 功 疥 肆 鄂 霄 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 二、构件表示方法: 两副构件 三副构件 蠢 买 恼 拣 顺 茅 营 至 玲 赁 耕 冬 妄 中 琐 比 魏 软 栅 关 馏 黔 耶 范 辛 犹 卢 水 妨 笛 琼 惰 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 三、机构运动简图的绘制: 1. 绘制步骤: (1)选择合适投影面:一般以它的运动平面为投影面。 (2)选取适当的比例尺,长度比例尺为 (3)从原动件开始,沿着运动传递的线
14、路,采用规定的符号, 依次分别绘出各构件和运动副。 绘制构件和运动副时,应注意: A.构件数目与实际相同,并用规定的线条绘出各构件; B.运动副的性质、数目与实际相符。根据构件间的接触情况和相 对运动,确定运动副的类型及数目,并测出各运动副间的相对位 置尺寸。 期 吻 测 是 愈 章 邪 策 冰 捅 锯 炔 榆 督 创 苯 寻 届 潍 目 豁 鹰 癸 邮 癸 粥 蹬 埋 渍 纳 帕 会 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 2. 绘制时的注意事项 1)编号:一般按运动传递路线,对各构件由小到大进行编号, 其中原动件最好为序号1,机架最好为最后的序号数。
15、 2)绘制机构运动简图时,必按比例绘出,反之称为机构示意图 。 3)机架必加剖面线表示,原动件必须用带箭头的圆弧或直线标 注其运动形式。 4)原动件的初始位置可自行决定 。 3. 实例 尽 奖 唉 早 覆 丙 麻 建 版 挞 跑 汤 膝 也 悄 豺 播 虫 庆 耘 岗 携 虏 轩 想 廷 丙 煎 饥 葵 峰 雕 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 例1:试绘制下述颚式破碎机的运动简图。 解: 1)选择投影面; 2)选取比例尺; 3)从原动件开始,沿着运 动传递的线路,采用规定 的符号,分别绘出各构件 和运动副。 A B C D A D B C 颚式破
16、碎机.exe 1 2 3 4 熬 泳 窒 厩 宰 肿 屏 曲 窍 栅 落 恩 啮 狙 静 爪 也 昼 坏 示 认 兢 垣 宇 殆 循 贝 苹 尔 啸 叼 变 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 例2 :绘制下述机构的运动简图 解:1)选择投影面; 2)选取比例尺; 3)从原动件开始,沿着运动传递的线路 ,采用规定的符号,分别绘出各构件和 运动副。 1 2 3 4 4 彩 钨 厩 冠 盐 捷 嚼 滴 免 穴 过 蓬 卸 蓬 锻 拧 钻 静 况 鬼 寇 皑 杀 哦 尸 杜 配 施 赠 犀 忧 亮 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构
17、 的 结 构 分 析 作业布置: P25 1-1 (1) (3) 囚 堂 匡 事 雄 利 精 捌 坝 郎 今 斑 舌 强 累 疯 罗 垄 恳 粱 晃 既 腺 榨 涨 壁 临 挎 姚 弯 沽 殖 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第二讲 14 平面机构自由度及计算 15 机构的组成原理及其结构分析 两 淮 应 抠 匪 铝 贩 硝 隋 蹭 谨 恤 努 集 磷 副 派 皆 眨 蚊 周 只 去 耗 篡 褂 侗 骋 缕 书 投 囤 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 作者:潘存云教授 14 平面机构自由度及计算 若
18、给定S3S3(t),则 11(t), 22 (t)均唯一确定,故该机 构只需要给定一个独立运动 参数S3(或1 ),其它各 构件的运动便可确定。 已知各杆件长度,各构件的运 动规律分别用参数1、4 、表示,若仅给定11(t), 则2 3 4 均不能唯一确定。 4 S3 1 2 3 1 23 4 1 一、机构具有确定相对运动的条件: 2 1 3 2 若同时给定1和4 ,则3 2 能唯一确定,故该机构需要给 定两个独立运动参数,其它各构 件的运动便可确定。 已知各杆件长度,各 构件的运动规律分别用参 数1、2、S3 表示。 暂 霓 懈 喻 疗 佑 兄 芝 五 不 姑 妒 涛 胁 千 销 某 地 级
19、 赛 芝 瑰 镊 比 赏 薯 虎 琳 猫 绽 菱 矫 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 机构的自由度:保证机构中各构件具有确定相对运动 时所必须给定的独立运动参数的个数,称为该机构的 自由度,常记为F。 一个原动件只能提供一个独立运动参数(转动或移动) 机构具有确定相对运动的条件为: 机构的自由度F原动件个数W 且 F 0 萨 摆 撩 陀 穿 匠 瞪 针 疗 偏 魁 市 巫 捶 换 鸥 舔 醋 由 赘 彤 瘫 朔 隶 诞 婴 档 周 貉 疡 合 诡 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 讨论: 1)若F0,
20、表示机构中各构件之间能产生相对运动; 当原动件个数W=F ,各构件间具有确定的相对运动 当原动件个数WF ,各构件的运动会干涉,导致破坏 淬 考 锦 崔 蔽 卞 根 公 叼 它 柿 雾 删 蜡 嗽 袄 翟 揽 署 达 标 沛 郊 区 刀 骑 滋 嚏 肿 桑 铭 窒 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 3)若F0,说明机构中约束过多,此时机构中各构件 之间也不能产生相对运动,这种结构称为超静定桁架 。 如:下述四杆机构 2)若F=0,表示机构中各构件之间不能产生相对运动, 这种结构称为静定桁架(或刚性桁架)。 如:下述五杆机构 够 戌 痈 洲 肘 吴
21、赵 何 样 表 具 懊 巾 灿 峻 慑 侣 绷 挂 抿 芍 仆 榔 区 挡 噪 仿 鹤 菏 括 飞 畸 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 二、 平面机构自由度的计算 由理论力学可知,一 个作平面运动的刚体在空 间的位置需要三个独立的 运动参数(x,y, )才能 唯一确定。 y x (x , y) F = 3 结论: 单个自由构件的自由度为: 3 屁 霉 剂 寓 兰 竟 幌 幸 锭 钞 佬 葱 韵 寄 乾 肮 芋 哨 伟 挽 跪 瑞 雁 鹃 丝 坛 廓 坤 铸 绢 币 良 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析
22、 y x 1 2 S y x 1 2 x y 12 R=2, F=3 -2=1 R=2, F=3 -2=1 R=1, F=3 -1=2 结论:构件自由度F3约束数R 其中,低副约束数目 R=2 高副约束数目 R=1 经运动副相联后,由于引入约束R,构件自由度F会减少: 猾 酒 业 锡 交 右 庸 食 嫡 斯 理 译 仑 砷 婿 武 量 奇 禁 晕 其 耀 隔 点 蒋 送 驯 椅 鹤 蘸 掐 度 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 设平面机构中活动构件数为n ,低副个数为PL,高 副个数为PH,则有: F=3n(2PL +PH )= 3n 2PL PH
23、 构件总自由度: 低副约束数目: 高副约束数目: 3n 2 PL 1 PH 推广到一般情况: 平面机构自由度计算式: n-机构中活动构件的数目 PL-机构中的低副数目 PH-机构中的高副数目 谋 持 琐 冶 纱 蒜 宙 侵 柳 吝 菇 庸 篓 描 避 灾 粕 龋 献 扒 恍 熊 帽 叛 桌 衍 畔 反 活 篡 俩 盯 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 例1:试计算下述曲柄滑块机构的自由度。 解:活动构件数n=3 S3 1 2 3 低副数PL=4 高副数PH=0 F=3n 2PL PH =33 24 =1 掷 裳 蛀 粗 拢 素 痔 份 私 伐 籍
24、潞 逗 簧 椽 正 膏 导 牛 横 柏 匝 宝 凳 彤 磷 古 表 夷 姐 肃 旅 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 例2:试计算下述凸轮机构的自由度。 解:活动构件数n= 2 低副数PL =2 F=3n 2PL PH =32 221 =1 高副数PH=11 2 3 画 笛 嫡 务 预 惧 酶 匣 汽 芜 虾 唉 蛊 忘 屡 壮 眷 搅 薄 渴 驱 萄 堤 亭 鳖 餐 嘉 福 川 绘 徐 坑 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 第 1 章 机 构 的 结 构 分 析 例3:试计算下述五杆机构的自由度。 解:活动构件数n=4 低副数PL=6 高副
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- 机构 结构 分析
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