《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ppt第一章.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ppt第一章.ppt（43頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第一章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,1.1 機(jī)構(gòu)的組成 1.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 1.3 運(yùn)動(dòng)鏈自由度的計(jì)算 1.4 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,學(xué)習(xí)重點(diǎn),1. 搞清運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度等基本概念 2. 能讀懂常用機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 3. 能掌握平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算 4.運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的識(shí)別和處理,1.1 機(jī)構(gòu)的組成,機(jī)構(gòu)的概念（what）？,構(gòu)件 運(yùn)動(dòng)副 自由度約束 運(yùn)動(dòng)鏈,構(gòu)件,構(gòu)件:每一個(gè)獨(dú)立影響機(jī)構(gòu)功能并且能單獨(dú)運(yùn)動(dòng)的單元體，一個(gè)構(gòu)件可以由一個(gè)或多個(gè)零件組成。,運(yùn)動(dòng)副,運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件之間直接接觸所形成的可動(dòng)聯(lián)接 兩個(gè)相鄰構(gòu)件直接接觸 兩者之間
2、允許一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 每個(gè)構(gòu)件至少和另外一個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接,運(yùn)動(dòng)副,副元素：面、線、點(diǎn),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,1,2,t,t,n,n,t,n,n,t,a),b),c),d),自由度與約束,自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，或確定構(gòu)件位置所需的獨(dú)立變量的數(shù)目。,自由構(gòu)件(空間)：F = 6 自由構(gòu)件(平面)：F = 3,約束：運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制。,運(yùn)動(dòng)副的分類,按照運(yùn)動(dòng)副接觸形式
3、,低副,高副,轉(zhuǎn)動(dòng)副,移動(dòng)副,運(yùn)動(dòng)副,螺紋副,球面副,轉(zhuǎn)動(dòng)副 （或鉸鏈） 兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),限制兩個(gè)自由度： （兩個(gè)移動(dòng)） 保留一個(gè)自由度 （轉(zhuǎn)動(dòng)）,轉(zhuǎn)動(dòng)副,移動(dòng)副 兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副。,限制兩個(gè)自由度：（一個(gè)移動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)） 保留一個(gè)自由度（移動(dòng) ）,移動(dòng)副,高副 兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。,高副,限制一個(gè)自由度： （一個(gè)移動(dòng)） 保留兩個(gè)自由度 （一個(gè)移動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)）,運(yùn)動(dòng)鏈,閉式運(yùn)動(dòng)鏈（閉鏈） 運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng),開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈（開(kāi)鏈） 運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉系統(tǒng),機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)：在運(yùn)動(dòng)鏈中，如果將某一個(gè)構(gòu)件加以固
4、定，而讓另一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果運(yùn)動(dòng)鏈中其余各活動(dòng)構(gòu)件都有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則此運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。,機(jī)構(gòu)是具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈。,機(jī)構(gòu)的組成,,機(jī)架,,原動(dòng)件,從動(dòng)件,,,機(jī)架：機(jī)構(gòu)中相對(duì)不動(dòng)的構(gòu)件,原動(dòng)件：驅(qū)動(dòng)力（或力矩）所作用的構(gòu)件。輸入構(gòu)件,從動(dòng)件：隨著原動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。輸出構(gòu)件,1.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義 用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置。這種能表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況的簡(jiǎn)單圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的作用 可以簡(jiǎn)明地表達(dá)一部復(fù)雜機(jī)器的傳動(dòng)原理。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖能反映出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。可以用來(lái)進(jìn)行
5、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力分析。 可以在研究各種不同的機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)起到舉一反三的效果。例如：活塞式內(nèi)燃機(jī)，空氣壓縮機(jī)和沖床，盡管它們的外形和功用各不相同，但它們的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可以用同一種方法研究它們的運(yùn)動(dòng)。,轉(zhuǎn)動(dòng)副：,移動(dòng)副：,齒輪副：,構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副的表達(dá)方法(GB4460),凸輪副：,2、構(gòu)件（桿）：,構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副的表達(dá)方法(GB4460),繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟,定出原動(dòng)件和執(zhí)行部分,確定運(yùn)動(dòng)副的種類和數(shù)目,確定構(gòu)件數(shù)目,選擇恰當(dāng)?shù)囊晥D方向和原動(dòng)件位置,選擇合適的比例尺，用規(guī)定的符號(hào)表示出出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置,繪出基準(zhǔn)線，標(biāo)出運(yùn)動(dòng)副桿件編號(hào),,,,,,試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,機(jī)
6、構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制：鄂式破碎機(jī),,1.3 平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算,運(yùn)動(dòng)鏈的自由度：確定運(yùn)動(dòng)鏈中各構(gòu)件相對(duì)與其中某一構(gòu)件的位置所需要的獨(dú)立參變量的數(shù)目。,n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件：自由度為3n。 PL個(gè)低副： 限制 2PL個(gè)自由度 PH個(gè)高副： 限制 PH 個(gè)自由度,F=3n- 2PL-PH,幾個(gè)例子,F = 33 - 24 = 1,F = 34 - 25 = 2,幾個(gè)例子,F = 36 - 28 -1= 1,幾個(gè)例子,共31個(gè)自由度,幾個(gè)例子,幾個(gè)例子,F=3n- 2PL-PH=35-27-0=1,計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（一）,問(wèn)題1：復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副 聯(lián)接所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。,解決方案 k
7、 個(gè)構(gòu)件在同一處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈， 實(shí)際上構(gòu)成了 ( k-1 ) 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。,F = 35 - 27 = 1,F = 35 - 26 = 3,解決方案 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，假想滾子和安裝滾子 的構(gòu)件固接為一個(gè)整體，成為一個(gè)構(gòu)件 或在計(jì)算結(jié)果中去除局部自由度,問(wèn)題2：局部自由度 某些構(gòu)件具有的只影響自身局部運(yùn)動(dòng)而不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自 由度，經(jīng)常發(fā)生在將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的場(chǎng)合。,計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（二）,F=3n2 PLPH=3*32 *31 =2,F=3n2 PLPH=3*22 *21 =1,,問(wèn)題3：虛約束 在特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，某些運(yùn)動(dòng)副所引入的約束可能與其它運(yùn)動(dòng)副所
8、起的限制作用是一致的。這種不起獨(dú)立限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束。,計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（三）,場(chǎng)合一：兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副,場(chǎng)合二：兩構(gòu)件上某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)中保持不變,場(chǎng)合三：機(jī)構(gòu)中存在不起作用的對(duì)稱部分,場(chǎng)合一：兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副,F = 31 - 22 = -1,解決方案 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，不考慮虛約束的作用，認(rèn)為 兩個(gè)構(gòu)件之間只形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)副,兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)與導(dǎo)路重合或平行的移動(dòng)副,場(chǎng)合二：兩構(gòu)件上某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)中保持不變,F=3n2PLPH=3*42 *60=0,F=3n2PLPH=3*32 *40=1,,場(chǎng)合三：機(jī)構(gòu)中存在不起作用的對(duì)稱部分,
9、為了傳遞較大功率，保持機(jī)構(gòu)受力平衡，在機(jī)構(gòu)中增加對(duì)稱部分,F=3n2PLPH=3*52 *54=1,F=3n2PLPH=3*42 *42=2,,,虛約束的引入，一般是為了改善機(jī)構(gòu)受力，增大傳遞功率 或者其它特殊需求； 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，不考慮虛約束的作用； 虛約束的成立，要滿足一定的幾何條件或者結(jié)構(gòu)條件，如果 這些條件被破壞，將轉(zhuǎn)化了實(shí)約束，影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；,虛約束問(wèn)題小結(jié),機(jī)械設(shè)計(jì)中如果需要采用虛約束，必須保證設(shè)計(jì)、加工、裝 配精度，以確保滿足虛約束存在的條件。,例1：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)自由度,復(fù)合鉸鏈？ 局部自由度？ 虛約束？,n = 7 P4 = 1 P5 = 9 F = 37 - 29
10、1 = 2,例2：,在此構(gòu)件組合中, 在B處滾子與凸輪構(gòu)成高副，滾子引入一局部自由度，應(yīng)除去；在F和F兩處，豎桿與機(jī)架組成導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，引入一虛約束，應(yīng)除去；因此， n=4、PL=5、PH=1，由(1-1)式得,F=3n2PLPH=34251=1,例3,在圖所示機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件AB, EF, CD相互平行且相等，試計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度。,解：去掉機(jī)構(gòu)中的局部自由度和虛約束，則,, 通過(guò)公式計(jì)算得,,,1.4 運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件,1,2,3,4,幾個(gè)例子,n=4 PL =6 PH =0 F=3n2 PLPH =3*42 *60 =0,自由度為0時(shí)，機(jī)構(gòu)無(wú)法運(yùn)動(dòng)。,運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件,運(yùn)動(dòng)鏈中取一個(gè)構(gòu)件相對(duì)固定作為機(jī)架； 運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)于機(jī)架的自由度必須大于零； 原動(dòng)件數(shù)目等于運(yùn)動(dòng)鏈自由度數(shù)。,練習(xí)1,練習(xí)2,本章重點(diǎn)小結(jié),一、構(gòu)件 + 運(yùn)動(dòng)副 運(yùn)動(dòng)鏈 機(jī)構(gòu),二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制,四、運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件：F 0, 原動(dòng)件數(shù)目等于自由度數(shù)目,三、平面運(yùn)動(dòng)鏈自由度計(jì)算方法和注意事項(xiàng),
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