机械原理——第2章结构分析

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1、教学目的：掌握机构的组成，会画机构运动简图，会判断机构是否具有确定运动，会计算平面机构自由度，理解平面机构的组成原理。结构分析机构中所有构件均在一个或几个平面运动。1234另有空间机构概念。(avi)(avi)2.1内容目的平面机构研究内容之二：机构运动的可能性及具有确定运动的条件123412351234研究内容之一：研究机构的组成,绘制机构运动简图研究内容之三：研究机构的组成原理I12345678ABCDEFGHJ定义：机器中每个独立的运动单元体特点：一个构件，可以是一个零件，也可能是由若干个不同零件组装起来的刚性体。2.2机构组成构件由三个零件组成的构件构件零件1零件2零件3从运动

2、角度看：任何机器都是由若干个构件组合而成。自由构件有三个独立运动：沿x方向的移动沿y方向的移动绕任意点A的转动构件的独立运动称为构件的自由度。即作平面运动的自由构件有3个自由度定义：两构件直接接触而组成的可动联接。(１)运动副是一种联接；(２)运动副由两个构件组成；(３)组成运动副的两个构件之间有相对运动。运动副元素：两构件上能直接参加接触构成运动副的表面(avi)2.2机构组成构件运动副机构是由运动副逐一联接各个构件组成的。机构的运动副的类型决定机构的运动形式。(avi)(avi)2.2机构组成构件运动副根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类★运动副元素以点或线接触的运动副称为

3、高副。球面高副(avi)柱面高副(avi)★运动副元素以面接触的运动副称为低副。移动副(avi)球面低副(avi)回转副(avi)根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类★运动副元素以点或线接触的运动副称为高副。★平面运动副A.低副移动副(avi)转动副(avi)齿轮副(avi)凸轮副(avi)B.高副自由度为1自由度为2★空间运动副螺旋副(avi)圆柱套筒副(avi)球销副(avi)开式运动链(avi)闭式运动链(avi)2.2机构组成构件运动副运动链构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统。机构(avi)如果将运动链中的一个构件固定，并使另一个或几个构件按给定的规律运动，而

4、且其余构件都能随之作确定的相对运动，则这种运动链就成为机构。2.2机构组成构件运动副运动链机构在研究机构运动特性时，为了使问题简化，只考虑与运动有关的运动副的数目、类型及相对位置，用简单线条和规定符号表示构件和运动副的类型，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种表示机构组成和各构件间运动关系的简单图形，称为机构运动简图。只是为了表示机构的结构组成及运动原理而不严格按比例绘制的机构运动简图，称为机构示意图。2.3运动简图定义常用机构构件、运动副代表符号(P7)μl(avi)2.3运动简图定义绘制步骤研究机构运动原理，确定原动件及执行元件认清运动传递路线确定构件数目，运

5、动副数目及相对位置选择视图方向与比例，用规定符号绘制标出原动件运动方向123456OABCDEF2.4机构具有确定运动条件机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，称为机构的自由度F。机构具有确定运动的条件：机构的原动件数目应等于机构的自由度数目。123412351234构件独立运动的数目称为自由度对构件运动的限制作用称为约束2.5机构自由度的计算★平面运动副A.低副移动副(avi)转动副(avi)齿轮副(avi)凸轮副(avi)B.高副引入了2个约束条件,自由度为1引入了1个约束条件,自由度为2★机构的自由度F=机构的独立运动数目★平面机构独立运动的数目为：所有活动构件的自由

6、度的和减去所有运动副引入约束数目的和。★对于具有n个活动构件的平面机构，若各构件之间共构成了Pl个低副和Ph个高副，则它们共引入(2Pl+Ph)个约束。机构的自由度F为：F=3n－(2Pl+Ph)2.5机构自由度的计算机构自由度的意义及机构具有确定运动的条件1)若机构自由度Ｆ≤０，则机构不能动。2)若Ｆ>０且与原动件数＝F，则机构各构件间的相对运动是确定的。3)若Ｆ>0，而原动件数>F，则构件间不能运动或产生破坏。4)若Ｆ>0，而原动件数

7、件构成的复合铰链应当包含(m-1)个转动副。17834256(avi)312321F=3n-2pl-ph=3*7-2*10-0=12.6计算自由度注意事项（复合铰链）机构中某些构件所具有的不影响其余构件运动的自由度，称为局部自由度。处理方式：舍弃不计(avi)(例题:作业2-20)（复合铰链）（局部自由度）2.6计算自由度注意事项F=3n-2p-p=3*4-2*6=0???CB311DMN245AF=3n-2p-p=3*3-2*4=131DC2