西北工大版机械原理第章机构的结构分析.ppt
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1、第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析1 了解了解机构结构分析的内容及目的机构结构分析的内容及目的2 机构的组成机构的组成3 掌握掌握机构运动简图机构运动简图4 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件5 掌握掌握平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算6 自由度计算中的特殊问题自由度计算中的特殊问题 7 机构的组成原理及其结构分类机构的组成原理及其结构分类21 机构结构分析的内容及目的机构结构分析的内容及目的1.研究机构的组成及其具有确定运动的条件研究机构的组成及其具有确定运动的条件目的是2.按结构特点对机构进行分类按结构特点对机构进行分类 不同的机构都有各自的特点,把各种机构按结构
2、不同的机构都有各自的特点,把各种机构按结构加以分类,其目的是按其分类加以分类,其目的是按其分类建立运动分析和动力建立运动分析和动力分析的一般方法分析的一般方法。3.绘制机构运动简图绘制机构运动简图 目的是为运动分析和动力分析作准备。目的是为运动分析和动力分析作准备。弄清机构包含哪几个部分弄清机构包含哪几个部分各部分如何相联?各部分如何相联?以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动?以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动?这对于设计新的机构显得尤其重要。4.研究机构的组成原理研究机构的组成原理 目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足运动确目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求。
3、定性的要求。机构有简有繁,构件有多有少,而运动确定是它们的共同特征。名词术语解释名词术语解释:1.构件构件(Link)每一个每一个独立的运动单元独立的运动单元 内燃机内燃机中的连杆22 机构的组成机构的组成内燃机内燃机连杆连杆套筒套筒连杆体连杆体螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母轴瓦轴瓦连杆盖连杆盖零件零件(part)独立的制造单元独立的制造单元作者:潘存云教授2.运动副运动副a)两个构件、两个构件、b)直接接触、直接接触、c)有相对运动有相对运动运动副元素运动副元素直接接触的部分(点、线、面)直接接触的部分(点、线、面)例如:例如:凸轮凸轮、齿轮齿廓齿轮齿廓、活塞与缸套活塞与缸套等。等。定义:定义:运
4、动副运动副两个构件直接接触组成的仍能产两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。生某些相对运动的联接。三个条件,缺一不可三个条件,缺一不可作者:潘存云教授I级副级副II级副级副运动副的分类:运动副的分类:1)按引入的约束数分有:按引入的约束数分有:III级副级副I级副、级副、II级副、级副、III级副、级副、IV级副、级副、V级副。级副。2)按相对运动范围分有:按相对运动范围分有:平面运动副平面运动副平面运动平面运动(Plannar kinematic pair)平面机构平面机构全部由平面运动副组成的机构。全部由平面运动副组成的机构。IV级副级副例如:球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。
5、例如:球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。空间运动副空间运动副空间运动空间运动(Spatial kinematic pair)V级副级副1V级副级副2V级副级副3两者关联空间机构空间机构至少含有一个空间运动副的机构。至少含有一个空间运动副的机构。3)按运动副元素分有:按运动副元素分有:高副高副(high pair)点、线接触,应力高。点、线接触,应力高。低副低副(lower pair)面接触,应力低。面接触,应力低。例如:例如:滚动滚动副副、凸轮副凸轮副、齿轮副齿轮副等。等。例如:例如:转动副转动副(回转副)、(回转副)、移动副移动副。常见运动副符号的表示常见运动副符号的表示:国标国标GB446
6、084详见教材详见教材 P7 页。页。常见运动副符号的表示常见运动副符号的表示:国标国标GB446084详见教材详见教材 P7页。页。常用运动副的符号常用运动副的符号运动副运动副名称名称运动副符号运动副符号两运动构件构成的运动副两运动构件构成的运动副转转动动副副移移动动副副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副两构件之一为固定时的运动副122121平平面面运运动动副副平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球销销副副121212空空间间运运动动副副121212构件的表示方法构件的表示方法:一般构件的表示方法一般构件的表示方法
7、 杆、轴构件杆、轴构件固定构件固定构件同一构件同一构件三副构件三副构件 两副构件两副构件 一般构件的表示方法一般构件的表示方法 运动链运动链两个以上的构件通过运动两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。副的联接而构成的系统。注意事项注意事项:作者:潘存云教授画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副的画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副的性质性质。闭式链闭式链(Close chain)3.运动链运动链(Kinematic chain)作者:潘存云教授开式链开式链(Open chain)若干若干1个或几个个或几个1个个4.机构机构定义定义:具有确定运动的运动链称为机构具有确定运动的
8、运动链称为机构。机架机架作为参考系的构件作为参考系的构件,如机床床身、车辆底盘、如机床床身、车辆底盘、飞机机身。飞机机身。机构的组成:机构的组成:机构机构机架原动件从动件机架原动件从动件机构是由若干构件经运动副联接而成的,很显然,机构归属于运动链,那么,运动链在什么条件下就能称为机构呢?即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论:在运动链中,如果以某一个构件作为参考坐标系,当其中另一个(或少数几个)构件相对于该坐标系按给定的运动规律运动时,其余所有的构件都能得到确定的运动,那么,该运动链便成为机构。原(主)动件原(主)动件按给定运动规律运动的构件按给定运动规律运动的构件。从
9、动件从动件其余可动构件。其余可动构件。23 平面机构运动简图平面机构运动简图机构运动简图机构运动简图按一定的比例尺(按一定的比例尺(l=实际尺寸实际尺寸 m/图上长图上长度度mm)用以说明机构中各构件之间的相对运动情况的)用以说明机构中各构件之间的相对运动情况的简化图形。简化图形。作用:作用:1.表示机构的结构和运动情况。表示机构的结构和运动情况。机构示意图不按比例绘制的简图机构示意图不按比例绘制的简图现摘录了部分现摘录了部分GB446084机构运动简图如下表机构运动简图如下表。2.作为运动分析和动力分析的依据。作为运动分析和动力分析的依据。机构各部分运动由什么决定?机构各部分运动由什么决定?
10、原动件、运动副、运动尺寸原动件、运动副、运动尺寸常用机构运动简图符号常用机构运动简图符号 在在机机架架上上的的电电机机齿齿轮轮齿齿条条传传动动带带传传动动圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动链链传传动动圆柱圆柱蜗杆蜗杆蜗轮蜗轮传动传动凸凸轮轮传传动动外啮外啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动机构运动简图机构运动简图应满足的条件应满足的条件:1.构件数目与实际相同构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构运运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构运动尺寸成比例。动尺寸成比例。棘棘轮轮机机构构内啮内啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动
11、绘制机构运动简图绘制机构运动简图方法:方法:先两头,后中间,先两头,后中间,从头至尾走一遍,从头至尾走一遍,数数构件是多少,数数构件是多少,再看它们怎相联。再看它们怎相联。步骤:步骤:1.运转机械,搞清楚运动副的性质、数目和构件数目;运转机械,搞清楚运动副的性质、数目和构件数目;4.画出原动件的运动方向。画出原动件的运动方向。2.测量各运动副之间的尺寸,选投影面(运动平面),测量各运动副之间的尺寸,选投影面(运动平面),绘制示意图。绘制示意图。3.按比例绘制运动简图。按比例绘制运动简图。简图比例尺:简图比例尺:l=实际尺寸实际尺寸/图上长度(图上长度(m/mm)m/mm)思路:思路:先定原动部
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