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机械原理设计--机构的结构分析.pdf

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机械原理设计--机构的结构分析.pdf

第二章 机构的结构分析 §2-1 机构结构分析的内容及目的 §2-2 机构的组成 §2-3 机构运动简图 §2-4 机构具有确定运动的条件 §2-5 机构自由度的计算 §2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项 §2-7 虚约束对机构工作性能的影响及机构结构的 合理设计 §2-8 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析 §2-9 平面机构中的高副低代 2020/10/22 返回 §2-1 机构结构分析的内容及目的 主要内容及目的是: 机构的组成及机构运动简图的画法; 了解机构具有确定运动的条件; 研究机构的组成原理及结构分类。 §2-2 机构的组成 1.构件 气缸体 任何机器都是由许多零件组合而成 活塞 的。 零件是机器中的一个独立制造单元体; 连杆体 构件是机器中的一个独立运动单元体,一 齿轮 个构件可以由一个或多个零件组成。 从运动来看,任何机器都是由若干个 构件组合而成的。 2.运动副 运动副是两构件直接接触而构成的可 动连接; 曲轴 连杆头 运动副元素是两构件参与接触而构成 运动副的表面。 例2-1 轴与轴承、滑块与导轨、两轮齿啮合。 机构的组成(2/4) (1)运动副的分类 1)按其引入的约束数目分:Ⅰ级副、Ⅱ级副、……Ⅴ级副。 高副:点、线接触的运动副 2)按其接触形式分 低副:面接触的运动副 转动副 (回转副或铰链) 移动副 3)按其相对运动形式分 螺旋副 球面副 运动副还可分为平面运动副与空间运动副两类。 机构的组成(3/4) (2)运动副符号 运动副常用规定的简单符号来表达(GB4460 -84)。 各种常用运动副模型 常用运动副的符号表 3.运动链 构件通过运动副的连接而构成的相对可动的系统。 闭式运动链(简称闭链) 开式运动链(简称开链) 2 2 4 3 3 2 3 3 5 4 1 1 4 1 4 2 1 平面闭式运动链 空间闭式运动链 平面开式运动链 空间开式运动链 机构的组成(4/4) 4.机构 2 从动件 具有固定构件的运动链称为机构。 机 架——机构中的固定构件。 3 一般机架相对地面固定不动, 1 但当机 4 原动件 构安装在运动的机械上时则是运动的。 原动件 ——按给定已知运动规律 机架 平面铰链四杆机构 独立运动的构件;常以转向箭头表示。 从动件——机构中其余活动构件。 原动件 2 其运动规律决定于原动件的运动规律 3 和机构的结构及构件的尺寸。 从动件 1 机构常分为平面机构和空间机构 机架 4 两类,其中平面机构应用最为广泛。 空间铰链四杆机构 §2-3 机构运动简图 在对现有机械进行分析或设计新机器时,都需要绘出其机构 运动简图。 1.机构运动简图 例2-2 内燃机机构运动简图。 机构运动简图 根据机构的运动尺寸,按一定的比例尺定出 各运动副的位置,采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的 表示方法,将机构运动传递情况表示出来的简化图形。 机构示意图 不严格按比例绘出的,只表示机械结构状况的 简图。 用于现有机械或新机械原理方案的设计、分析与讨论 重点在于机构的运动分析 构件的具体结构、组成方式等在方案设计阶段并不影响 机构的运动特性 运动副类型表明了构件之间的联接关系和传动方式 构件的运动尺寸是运动分析的基础 不严格按比例可绘制机构示意图 机构运动简图(2/2) 2.机构运动简图的绘制 绘制方法及步骤: (1)搞清机械的构造及运动情况,沿着运动传递路线,查明 组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置; (2)选定视图平面; (3)选适当比例尺,作出各运动副的相对位置,再画出各运 动副和机构的符号,最后用简单线条连接,即得机构运动简图。 举例: 内燃机机构运动简图绘制 颚式破碎机机构运动简图绘制 §2-4 机构具有确定运动的条件 一个机构在什么条件下才能实现确定的运动呢? 两个例子 例2-3 铰链四杆机构 若给定机构一个独立运动,则机构的运动完全确定; 若给定机构两个独立运动,则机构的最薄弱环节损坏。 例2-4 铰链五杆机构 若给定机构一个独立运动,则机构的运动不确定; 若给定机构两个独立运动,则机构的运动完全确定。 机构的自由度 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动 参数的数目,其数目用F表示。 结论 机构具有确定运动的条件是:机构的原动件数目应等 于机构的自由度数目F。 机构具有确定运动的条件(2/2) 结论: 机构具有确定运动的条件是:机构原动件数目应等于机构的 自由度的数目F。 如果原动件数F, 则会导致机构最薄弱环节的损坏。 §2-5 机构自由度的计算 1.平面机构自由度的计算 (1)计算公式 2 F =3n -(2p +p ) l h 式中:n为机构的活动构件数目; 3 1 p 为机构的低副数目; l 4 p 为机构的高副数目。 h (2)举例

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