第二章平面机构分析基础

第二章平面机构分析基础第一页，共三十二页，编辑于2023年，星期四第一节平面机构的组成和机构运动简图一、平面机构的组成1、运动副平面机构：所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构运动副：两构件直接接触并能产生相对运动的联结（活动联接）运动副元素：两构件的接触表面（点接触、线接触、面接触）第二页，共三十二页，编辑于2023年，星期四运动副高副（通过点或线接触）低副（通过面接触）转动副（铰链）移动副第三页，共三十二页，编辑于2023年，星期四2、运动链和机构运动链闭式运动链开式运动链机构机架（固定构件）——用来支承其他活动构件原动件（主动件）——运动和动力由外界输入从动件——随原动件而运动第四页，共三十二页，编辑于2023年，星期四二、平面机构的运动简图机构运动简图：（简化、按比例）机构运动示意图：（简化、不按比例）见表2-1第五页，共三十二页，编辑于2023年，星期四第六页，共三十二页，编辑于2023年，星期四表2-1第七页，共三十二页，编辑于2023年，星期四机构运动简图符号第八页，共三十二页，编辑于2023年，星期四第九页，共三十二页，编辑于2023年，星期四绘制平面机构运动简图的步骤1）分析机构及运动情况（确定固定件、原动件、从动件——怎么动）2）确定构件及运动副（怎么连接）3）选择运动平面4）按比例画图（先确定运动副位置，画出，再用直线连接）例：图2-5第十页，共三十二页，编辑于2023年，星期四偏心轮第十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期四机构示意图绘制：鄂式破碎机第十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期四第二节平面机构自由度一、平面机构自由度计算自由度：构件所具有的独立运动数目（相对于平面坐标系）一个自由、不受约束的平面构件，有3个自由度（横移、竖移、转动）约束：对构件独立运动所加的限制，构件组成运动副后，自由度减少每个低副会引入2个约束，失去2个自由度每个高副会引入1个约束，失去1个自由度第十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期四机构自由度计算F=3n－2PL－PHN——活动构件数PL——低副个数PH——高副个数例2-1第十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期四例：偏心轮机构自由度的计算：N=3PL=4PH=0F=3×3-2×4-0=1机构运动简图1——机架2——偏心轮3——连杆4——滑块第十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期四二、机构具有确定运动的条件——原动件数目等于自由度例：图2-7图2-8图2-9图2-102-8第十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期四结论F<0，超静定F=0，刚性衍架（不能动）F=原动件数，有确定运动F>原动件数，不确定运动F<原动件数，可能被扯坏第十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期四三、计算平面机构自由度的注意事项1、复合铰链——m个构件，转动副为m-1个三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链（如图所示）。若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动副数应为（m-1）个。例：复合铰链第十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期四2、局部自由度——去除机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度，同时与输出运动无关，我们称为局部自由度。对于含有局部自由度的机构，在计算自由度时，不考虑局部自由度。例：滚子从动件凸轮机构：

如认为：F=3x3-2x3-1=2是错误的。n=2，Pl=2，Ph＝1，由公式得：F=3x2-2x2-1=1。第十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期四3、虚约束——去除在某些条件下，有些约束所起的限制作用重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。例：虚约束1虚约束2第二十页，共三十二页，编辑于2023年，星期四第三节平面机构的运动分析机构的运动分析：

根据原动件的已知运动规律，求该机构其他构件上某些点的位移、轨迹、速度、加速度，以及这些构件的角位移、角速度和角加速度。常用分析方法图解法（画图）解析法（受力分析、数学计算）第二十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期四例：矢量方程解析法图2-19所示四杆机构，建立坐标系，列出矢量封闭方程（1）分析位置（角位移）（2）求速度（角位移对时间求导，得角速度）（3）求加速度（角速度对时间求导）消元方法第二十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期四第四节平面机构动态静力分析一、机构力分析的目的方法目的：（1）确定运动副中的反力。（2）确定需加的平衡力或平衡力矩。静力分析：（低速）惯性力忽略不计动态静力分析：（高速）将惯性力视为外力第二十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期四二、构件惯性力的确定惯性力Pi=-mas惯性力偶距Mi=-Jsa总惯性力Pi’第二十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期四三、运动副反力的确定1、移动副的总反力受力分析：载荷FQ推力F支撑力FN21（法向反力）摩擦力F21f——摩擦因数FN21=-FQF21=fFN21=fFQ总反力FR21FFQFN21FR21F2112FFQFN21F2112第二十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期四f——摩擦因数槽面时，用fv代替φ——摩擦角也即是总反力与法向反力的夹角FFQ总反力FR21载荷12驱动力FFQFN21FR21F2112φ第二十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期四斜面上的滑块滑块1要沿斜面2等速上行，驱动力F=？FFQFN21F21FFQFN21F21FR21F2FQv1α第二十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期四反之滑块沿斜面等速下滑所需的阻抗力F’=？F’FQFN21F21F’FQFN21F21FR21F’2FQv1 α阻抗力驱动力第二十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期四2、矩形螺纹螺旋副中的摩擦——把螺旋副中的摩擦，简化为滑块与斜平面的摩擦。螺母拧紧——滑块上行螺母松脱——滑块下行第二十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期四四、用解析法作机构的动态静力分析先求各构件的受力（包括惯性力等）将所有力按大小、方向画在运动简图上，将力按坐标系分解，列方程求解第三十页，共三十二页，编辑于2023年，星期四第五节机械的效率和自锁基础一、机械的效率理想驱动力输出功实际驱动力输入功=第三十一页，共三十