機(jī)械設(shè)計(jì)第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析-資料下載頁(yè)
2025-08-04 17:12本頁(yè)面
【正文】 及結(jié)構(gòu)分析 一 、 平面機(jī)構(gòu)的組成原理 a)原動(dòng)件作移動(dòng) (如直線電機(jī) 、 斜面機(jī)構(gòu) 、 流體壓力作動(dòng)筒 )。 2 1 （ 或稱 I級(jí)機(jī)構(gòu) ） 定義：由一個(gè)原動(dòng)件和一個(gè)機(jī)架組成的雙桿機(jī)構(gòu) 。 75 b)原動(dòng)件作轉(zhuǎn)動(dòng) (如電動(dòng)機(jī) 、 杠桿機(jī)構(gòu) )。 2 1 76 定義： 最簡(jiǎn)單 的 F＝ 0 的構(gòu)件組 ， 稱為基本桿組 。阿蘇爾桿組 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是原動(dòng)件數(shù)＝自由度。 F=1 F=0 現(xiàn)設(shè)想將機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件和機(jī)架從機(jī)構(gòu)中斷開(kāi)，則原動(dòng)件與機(jī)架構(gòu)成了 基本機(jī)構(gòu) ，其 F＝ 1。剩下的構(gòu)件組必有 F＝ 0。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡(jiǎn)單 F＝ 0的構(gòu)件組，直到不能再拆為止。 77 舉例： 將圖示 八桿機(jī)構(gòu) 拆分成 基本機(jī)構(gòu) 和 基本桿組 。 7 1 3 2 4 5 6 8 3 5 F=3 12 1=1 F=3 22 3=0 F=3 42 6=0 78 推論：任何一個(gè)平面機(jī)構(gòu)都可以認(rèn)為是在基本機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上 ， 依次添加若干個(gè)桿組所形成的 。 機(jī)構(gòu)的組成原理： 機(jī)構(gòu)＝基本機(jī)構(gòu)＋基本桿組 結(jié)論：該機(jī)構(gòu)包含一個(gè)基本機(jī)構(gòu)和兩個(gè)基本桿組 ， 換句話說(shuō) ， 將兩個(gè)基本桿組添加到基本機(jī)構(gòu)上 ， 構(gòu)成了該八桿機(jī)構(gòu) 。 79 二 、 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類(lèi) 設(shè)基本桿組中有 n個(gè)構(gòu)件 ， 則由條件 F＝ 0有： F＝ 3n－ 2PL－ Ph＝ 0 考慮低副機(jī)構(gòu)：則 PL＝ 3n/2 (低副機(jī)構(gòu)中 Ph＝ 0 ) ∵ PL 為整數(shù) ， ∴ n 只能取偶數(shù) 。 n ＝ 2 4 n4 已無(wú)實(shí)例了 ! PL ＝ 3 6 n=2 的桿組稱為 Ⅱ 級(jí)組－－應(yīng)用最廣而又最簡(jiǎn)單的基本桿組 。 共有 5 種類(lèi)型 80 n=4 （ PL＝ 6） 的桿組有以下四種類(lèi)型 : 以上三種形式稱為 Ⅲ 級(jí)組 。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其中有一個(gè)構(gòu)件有三個(gè)運(yùn)動(dòng)副 。 典型 Ⅱ 級(jí)組： RRR RRP RPR PRP RPP 81 第四種形式稱為 IV級(jí)組 。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 有兩個(gè)三副桿 ， 且 4個(gè)構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu) 。 機(jī)構(gòu)命名方式： 按所含最高桿組級(jí)別命名 ， 如 Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu) ， Ⅲ 級(jí)機(jī)構(gòu)等 。 82 ★ 必須強(qiáng)調(diào)指出： 1. 桿組的各個(gè)外端副不可以同時(shí)加在同一個(gè)構(gòu)件上 ， 否則將成為剛體 。 如： 2. 機(jī)構(gòu)的級(jí)別與原動(dòng)件的選擇有關(guān) 。 83 舉例： 將圖示八桿機(jī)構(gòu)拆分成基本機(jī)構(gòu)和基本桿組 。 7 1 3 2 4 5 6 8 3 5 1為原動(dòng)件III級(jí)機(jī)構(gòu) 84 或 7為原動(dòng)件Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu) 6為原動(dòng)件Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu) 7 1 3 2 4 5 6 8 85 機(jī)架 從動(dòng)件組 原動(dòng)件 ∵ 原動(dòng)件的自由度為 1， ∴ 從動(dòng)件組的自由度為 零 。 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件： 自由度數(shù) =原動(dòng)件數(shù) F = 3 5－ 2 7 = 1 86 1 2 3 4 5 6 7 8 拆分圖示發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu) 87 88 三、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的步驟 計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件。 從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的地方開(kāi)始拆桿組。先試拆 II 級(jí)組，當(dāng)不可能時(shí)再試拆 III 級(jí)組。但應(yīng)注意，每拆出一個(gè)桿組后，剩下的部分仍組成機(jī)構(gòu)，且自由度與原機(jī)構(gòu)相同，直至全部桿組拆出，只剩下 I 級(jí)機(jī)構(gòu)。 89 平面機(jī)構(gòu)的低副代替高副法： 根據(jù)一定的條件對(duì)平面機(jī)構(gòu)中的高副虛擬地用低副來(lái)替代，這種以低副代替高副的方法稱為 高副低代 。 一、高副低代應(yīng)滿足的條件： (1)代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同； (2)代替前后機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度完全相同。 90 二、高副低代方法： 高副兩元素均為圓弧 高副元素為非圓曲線 結(jié)論：用一個(gè)含有兩個(gè)低副的虛擬構(gòu)件來(lái)代替高副，且兩低副位置分別在兩高副兩元素接觸點(diǎn)處的曲率中心。 C K1 K2 A B 1 3 2 ω1 ω2 K1 K2 A B 1 2 C ρ1 ρ2 91 因其曲率中心在無(wú)窮遠(yuǎn)處，則其中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副變?yōu)橐苿?dòng)副； 因其曲率半徑為零，其中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副就在該點(diǎn)處。 A B 1 2 C K1 K2 1 ρ1 2 高副兩元素之一為直線 高副兩元素之一為一點(diǎn) 92 I 級(jí)機(jī)構(gòu) II 級(jí)機(jī)構(gòu) III 級(jí)機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)的命名： 以機(jī)構(gòu)中所包含的基本桿組的最高級(jí)別 93 原動(dòng)件不同，機(jī)構(gòu)的級(jí)別也有可能不同 1 2 3 4 5 6 7 8 III 級(jí)機(jī)構(gòu) 94 II 級(jí)機(jī)構(gòu) 1 2 3 4 5 6 7 8 95 例： 167。 15 平面機(jī)構(gòu)的 組成原理和結(jié)構(gòu)分析 96 167。 15 平面機(jī)構(gòu)的 組成原理和結(jié)構(gòu)分析 97 本章內(nèi)容： 1. 基本要求 ① 搞清構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、約束、自由度、高副、低副、運(yùn)動(dòng) 鏈及機(jī)構(gòu)等重要概念；能正確分析或判斷實(shí)際機(jī)構(gòu)或機(jī) 構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖的組成情況。 ② 掌握（簡(jiǎn)單）機(jī)械的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法。 2. 重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn) 是 構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、約束、自由度、高副、低副、運(yùn)動(dòng)鏈及機(jī)構(gòu)等重要概念，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件，機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算； 難點(diǎn) 是機(jī)構(gòu)中虛約束的判斷。 主目錄 ③ 搞清機(jī)構(gòu)自由度、復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等概 念；能正確計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度并判斷是否具有確定 的運(yùn)動(dòng)。 ④ 了解平面機(jī)構(gòu)的組成原理。
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