机械原理23PPT学习教案

1、会计学1机械原理机械原理23一、平面机构的高副低代一、平面机构的高副低代fFLPLP目的目的：表明平面高副与平面低副之间的内在联系 使平面低副机构的运动分析和动力分析方 法能适用于一切平面机构。定义定义：研究在平面机构中用低副代替高副的条件和方法,(简称高副低代高副低代)。要求要求：为了使机构的运动保持不变，进行高副低代必须满足的条件是： (1)代替机构和原机构的自由度必须完全相同。 (2)代替机构和原机构的瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。一、平面机构的高副低代一、平面机构的高副低代第1页/共35页AO1r1r2BBAO1O2O2nn1142323分析：当机构运动时，距离AO1，O1O2r1

2、+r2，BO2 均保持不变，高副C被构件4和位于O1，O2的两个 低副来代替。方法方法：用一个带有两个转动副的构件来代替一个高副，这两个转动副分别位于高副两元素接触点处的曲率中心。平面机构中高副低代的方法平面机构中高副低代的方法第2页/共35页fFLPLPABO1O2312nnABCO1O2分析分析：机构运动时，随着接触点的改变，O1，O2相对于构件1和2的位置也发生变化。O1，O2间的距离也发生变化。因此，对于一般的高副机构，在不同位置有不同的瞬时代替机构。方法方法: 过接触点C作公法线nn。在公法线上找出两轮廓曲线在接触点处的曲率中心O1和O2，再用两个转动副O1和O2 将构件4与构件1，

3、2分别相连。 具有任意曲线轮廓高副机构第3页/共35页 高副低代最简单的方法是用两个转动副和一个构件来代替一个高副，这两个转动副分别处在高副两轮廓接触点的曲率中心。平面机构中高副低代的方法平面机构中高副低代的方法第4页/共35页fFLPLPA1BC23O1O21r1r2AB12O143O2平面机构中高副低代的方法平面机构中高副低代的方法第5页/共35页l 高副机构可以用右图所示的铰链四杆机构A0lO2B来代替。代替后机构的运动并不发生任何改变，因此能满足高副低代的第二个条件。由于高副具有一个约束，而构件4及转动副Ol、O2也具有一个约束，所以这种代替不会改变机构的自由度，即满足高副低代的第一个

4、条件。A1BC23O1O21r1r2AB12O143O2平面机构中高副低代的方法平面机构中高副低代的方法第6页/共35页第7页/共35页fFLPLP1AO1BC2AB2AB24411C333O1O1(a)(b)(c)摆动从动件盘形凸轮机构 两接触轮廓之一为直线，由于直线的曲率中心趋于无穷远处，所以这一端的转动副演化成移动副。两种特殊两种特殊情情况下的高副低代方法况下的高副低代方法第8页/共35页fFLPLP二、平面机构的结构分析二、平面机构的结构分析二、平面机构的结构二、平面机构的结构分析分析2. 平面机构的结构分析平面机构的结构分析1. 基本杆组的概念基本杆组的概念第9页/共35页fFLPL

5、P 任何机构都包含有机架、原动件和从动件系统三部分。 由于每个原动件具有一个自由度，且原动件数与机构自由度数相等，故从动件系统的自由度必为零。 从动件系统有时还可再拆成更简单的自由度为零的构件组。 最后不能再拆的最简单的自由度为零的构件组称为基本杆组基本杆组(basic Assur group)。1. 1. 基本杆组的概念基本杆组的概念1. 基本杆组的概念基本杆组的概念第10页/共35页 讨论全部为低副的基本杆组的组成 设全部为低副的基本杆组由n个构件和PL个低副组成，按自由度计算公式得 n2，PL 3； n4，PL 6； n必为2的整倍数，PL为3的倍数3320,2LLFnPPn即1. 1.

6、 基本杆组的概念基本杆组的概念第11页/共35页级杆组（级杆组（Grade II Assur Group ）fFLPLPl 最简单的组合为=，PL=3，即由2个构件和3个低副构成的基本杆组，称为级杆组级杆组(简称级组)。l 所有运动副均为转动副的杆组称为杆组的基本形式。如果一个或多个转动副被移动副代替，则得到同级杆组的派生形式。级杆组的基本形式级杆组的派生形式12AB12ABCCRRRRRP3第12页/共35页12AB12AB12AB12ABCGroup nameRRRRRPRPRPRPInner pairRevolute A，Outer pairsSchematic123AB123AB123

7、AB1234A1234AdiagramSliding pairRevolute BRevolute BSliding pairSliding pairSliding pair 1-32-4,级杆组（级杆组（Grade II Assur Group ）第13页/共35页 级杆组级杆组(Grade Assur groups)fFLPLP级杆组级杆组：4，PL=6, 且必有一个构件有3个低副。级杆组的几种组合形式级杆组的几种组合形式:(a)(b)(c)(d)(e)ABCDEF123422113344AABBCCFFEEDD22113344AABBCCFFEEDD(f)12AD34CB第14页/共35

8、页fFLPLP 级杆组级杆组(Grade Assur groups)l 级杆组：最高封闭形为有四个运动副的四边 形，构成的基本杆组称为IVIV级杆组级杆组。 。l 高于级杆组的基本杆组在实际机构中应用很 少。第15页/共35页fFLPLP 平面机构结构分析的目的 通过分析机构的组成来确定机构的级别。 平面机构的级别取决于该机构能够分解出的基本杆组的最高级别。 由最高级别为级组构成的机构称为级机构级机构； 由最高级别为级组构成的机构称为级机构级机构； 只由机架和原动件构成的机构称为I I级机构级机构。 不同级别的机构需要使用不同的方法进行分析与综合。2. 平面机构的结构分析平面机构的结构分析2.

9、 平面机构的结构分析平面机构的结构分析第16页/共35页平面机构结构分析的定义 将已知机构分解为原动件、机架、杆组，并确定机构的级别。 它与机构扩展形成机构的过程正好相反，一般是从远离原动件的构件开始拆组。平面机构结构分析的步骤(也称拆杆组)2. 平面机构的结构分析平面机构的结构分析第17页/共35页1)1) 除去虚约束和局部自由度，将机构中的高副全部以低副代替，计算机构的自由度，确定机构的原动件并用箭头标注出。2)2) 从远离原动件的地方开始拆杆组。先试拆级杆组，当不可能时再试拆级杆组。但应注意，每拆出一个杆组后，剩下的部分仍组成机构，且自由度与原机构相同，直至全部杆组拆出只剩下I级机构。3

10、)3) 确定机构的级别。平面机构结构分析平面机构结构分析的步骤的步骤第18页/共35页fFLPLP解:1) 先除去机构中的局部自由度和虚约束， 再计算机构的自由度2）进行高副低代，画出其瞬时代替机构。4,5,1,3 42 5 11LHnPPF 例例1: 机构结构分析机构结构分析平面高副机构的结构分析平面高副机构的结构分析E EC D BOO22354nA112211A4532OOD C E 6第19页/共35页1A4532O2O1D C E 63) 进行结构分析。可依次拆出构件4与3和构件2与6两个II级组，最后剩原动件1和机架5。4) 确定机构的级别。由于拆出的最高级别的杆组是II级组，故此

11、机构为II级机构。6C OO2125A1E D 34例例1: 机构结构分析机构结构分析第20页/共35页例例2: 机构结构分析机构结构分析六杆机构六杆机构ABCDEFG步骤：1. F=352712. 拆下两个杆组3. 该机构为级机构ABCDEFG级杆组级杆组第21页/共35页12345678123456789例例3: 机构结构分析机构结构分析步骤：1.处理局部自由度、虚约束（不用考虑复合铰链） 2.高副低代，计算机构的自由度 高副低代前：F=38-211-1=1 高副低代后：F=39-213-0=1第22页/共35页3. 43. 4个个级杆组级杆组. .4. 4. 级机构级机构23456981

12、7123457689例例3: 机构结构分析机构结构分析第23页/共35页步骤 :1. 高副低代.2. F=352713. 结构分析4. 级机构165432高副低代543216例例4: 机构结构分析机构结构分析级杆组u 构件1是驱动件第24页/共35页高副低代543216级机构 52143u 构件5是驱动件级杆组级杆组例例4: 机构结构分析机构结构分析第25页/共35页总结总结: :n驱动件不同，机构的级别不同；n杆组的识别是难点；n杆组的特征是包含1个中心构件。 中心构件中心构件上有上有3 3个个低副，分别连接低副，分别连接3 3个构件，所连接个构件，所连接的的3 3个构件各含个构件各含1 1

13、个低副。个低副。1234例例4: 机构结构分析机构结构分析第26页/共35页fFLPLP康拜因清除机u 构件1是驱动件F=3721001级杆组级机构级杆组1A4532FD C E 678GHIB J4532FD C E GB A1678HIJ例例5: 机构结构分析机构结构分析第27页/共35页fFLPLP康拜因清除机u 构件8是驱动件级机构JB IHG876E C D F2354A1B 2C A1E 34D FIH75G68J级杆组级杆组级杆组例例5: 机构结构分析机构结构分析第28页/共35页n在同一机构中可以包含不同级别的基本杆组n同一机构因所取的原动件不同，有可能成为不同级别的机构。n在机构中确定原动件后，该机构的级别即为一定。总结总结: :例例5: 机构结构分析机构结构分析第29页/共35页三、平面机构的组成原理三、平面机构的组成原理fFLPLP1. 平面机构的组成原理平面机构