机械原理考试重点总结讲课教案.ppt

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1、平面机构的结构分析第一章二.平面机构的自由度两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束,自由度随之减少。低副引入两个约束！机构自由度的一般公式F=3n-2Pl-Ph设一平面机构由n个构件(除机架外）组成,未构成运动副之前,这些活动构件应有3n个自由度。假设构成PL个低副和PH个高副,每引入一个约束构件就失去一个自由度,故机构自由度应为活动件自由度的总数与运动副引入约束总数之差。以F表示,则有1)复合铰链(CompoundHinge)2)局部自由度PassiveDOF3）虚约束RedundantConstraints3.常见的虚约束：1)当不同构件上两点间的距离保持恒定，若在两点之间加上一

2、个构件和两个转动副，虽不改变机构运动，但却引入一个虚约束。虚约束一yx2）两构件组成的若干个导路中心线互相平行或重合的移动副。x1x2ABC1234x1x23）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。两个轴承支持一根轴只能看作一个转动副。4）在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动，只有一组起独立传递运动的作用，其余各组常引入虚约束。增加一个齿轮，使机构增加一个虚约束三平面机构具有确定运动的条件１）机构自由度F≥1。2）原动件数目等于机构自由度F。例题6计算图示机构自由度。1345678②④⑤⑥⑦⑧⑩①29F=3n–2PL–PH3×–2×=8111–1=①⑨⑪四平面机构的结构分析步骤

3、：1.去除局部自由度和虚约束，高副低代，并标出原动件。2.从远离原动件的地方开始，先试拆二级杆组，不行，再试拆n＝4的杆组。当分出一个杆组后，再次试拆时，仍需从最简单的二级杆组开始试拆，直到只剩下机架和原动件为止。*杆组的增减不应改变机构的自由度。3.判断机构的级别。剩余机构不允许残存只属于一个构件的运动副和只有一个运动副的构件！EE’ABCDFG例1-5试分析图示大筛机构的结构，并确定机构的级别Ⅱ级机构785634912C91654378下一页高副低代的一般方法：在接触点两轮廓曲率中心处，用两个转动副联接一个构件来代替这个高副。O1O2AB图１-18任意曲线轮廓的高副机构124Ao1o2B代

4、替机构高副低代的几种特例O1(b)接触轮廓之一为直线(c)O1返回第二章平面机构的运动分析主要内容：1）速度瞬心法2）图解法求解速度和加速度一、速度瞬心法1速度瞬心：两作相对运动的刚体，其相对速度为零的重合点。绝对瞬心：两构件其一是固定的相对瞬心：两构件都是运动的P1212vA2A1vB2B1AB3三心定理:任意三个做平面运动的构件有三个瞬心,这三个瞬心在同一直线上2瞬心数为：N＝n(n-1)/2举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心。∞P1432141234P12P34P13P24P23解：瞬心数为：N＝n(n-1)/2＝6n=41.作瞬心多边形圆2.直接观察求瞬心3.三心定律求瞬心1铰链四杆机构P

5、24P13vP3P14P12P23P34vP13=w1lP14P13=w3lP14P34w1w31234两构件的角速度与其绝对速度瞬心至相对速度瞬心的距离成反比。②直接观察能求出4个余下的2个用三心定律求出。已知：构件1的角速度ω1和长度比例尺μl二、速度瞬心法在机构速度分析上的应用2曲柄滑块机构P14P12P23P13P34∞vC=vp13=w1lAP13213ABC已知各构件的长度、位置及构件1的角速度，求滑块C的速度3做直线运动,各点的速度一样,将P13看作是滑块上的一点.3滑动兼滚动的高副机构P21P31P32AB123w2w3nn组成滑动兼滚动高副的两构件，其角速度与连心线被轮廓接触

6、点公法线所分割的两线段长度成反比。二用相对运动图解法求机构的速度和加速度掌握相对运动图解法，能正确地列出机构的速度和加速度矢量方程，准确地绘出速度和加速度图，并由此解出待求量。主要内容１同一构件上两点间的速度和加速度关系２移动副两构件重合点间的速度和加速度关系３Ⅱ级机构位置图的确定４速度分析５加速度分析１pbec为速度多边形，Δbce相似ΔBCE，为速度影像;２p点为极点，速度为０的点，连接p与任一点的矢量代表同名点的绝对速度．任意两点的矢量代表同名点间的相对速度，指向与角标相反．bc代表VCB而不是VBC３速度影像原理：当已知构件上两点的速度时，则该构件上其他任一点的速度便可利用速度影像与构

7、件图形相似的原理求出。beABCDEw1123a1cfFpπb’c’e’－加速度多边形，π－加速度极点加速度多边形的特性：①联接π点和任一点的向量代表该点在机构图中同名点的绝对加速度，指向为π→该点。②联接任意两点的向量代表该两点在机构图中同名点的相对加速度，指向与加速度的下标相反。如c’b’代表aBC而不aCB，常用相对切向加速度来求构件的角加速度。④极点π代表机构中所有加速度为零的点。用途：根