机构的组成和结构课件

1、第一章 机构的组成和结构 机构是具有确定运动的实物组合。了解机构 的组成和结构特点有利于掌握机构组成的规律，对于着手创新新机械有重要意义。第1页，共23页。1 机构的组成 机构是由构件组成的。1.1 构件 从制造、加工的角度来看，任何机械都是由若干单独加工制造单元体零件组装而成。 每一个独立影响机械功能并能够独立运动的单元体称为构件。第2页，共23页。1.2 运动副构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）高副：点、线接触运动副有多种分类方法：(1)按运动副的接触形式分类构件含有独立运动的数目称为自由度。第3页，共23页。低副：面接触约束：对独立运动的限制低副：2个约束，1个

2、自由度高副：1个约束，2个自由度(2)按相对运动的形式分类转动副：移动副：两个构件间只能作相对旋转运动的运动副；两个构件间只能作相对移动运动的运动副。齿轮副；凸轮副。(3)按运动副引入的约束数分类第4页，共23页。(4)按接触部分的集合形状分类根据组成运动副的两构件在接触部分的几何形状，可分为圆柱副、平面副、球面副、螺旋副等。1.3 运动链、机构(1)运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统闭链开链第5页，共23页。(2)机构1）对一个运动链2）选一构件为机架3）确定原动件（一个或数个）4）原动件运动时，从动件有确定的运动。2 机构运动简图2.1 运动简图可用国际规定的简单符号和线条代表运

3、动副和构件，并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形，这种图形称为运动简图。第6页，共23页。 下面是一些构件及运动副相连接的表达法第7页，共23页。2.2 运动简图的绘制机构运动简图的绘制步骤如下：（1）分析机械的传动原理、组成情况和运动情况，确定其组成的构件，何为原动件、机架、执行部分和传动部分。（2）沿着运动传递路线，逐一分析每两个之间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目。（3）恰当的选择运动简图的视图片面平面。（4）选择恰当的比例尺l =实际尺寸（m）/图示长度（m），定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、常用机构的运动简图符号和简单线条，绘制机构运动

4、简图。第8页，共23页。3 运动链成为机构的条件3.2、运动链成为机构的条件 （原动件数F，机构破坏） 原动件数=机构自由度 机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目。 3.1、运动链的自由度计算（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副）第9页，共23页。原动件数0,原动件数=F，运动确定原动件数F，机构破坏第12页，共23页。m m-13.3、计算机构自由度时注意问题（1）复合铰链第13页，共23页。（2）局部自由度（与输出件运动无关的自由度称局部自由度）第14页，共23页。（3）虚约束 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约

5、束。 第15页，共23页。平面机构的虚约束常出现于下列情况：（1）不同构件上两点间的距离保持恒定不变（2）两构件构成多个移动副且导路互相平行（3）两构件构成多个转动副且轴线互相重合（4）在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动第16页，共23页。例：计算自由度第17页，共23页。4 机构的组成原理和机构分析4.1 平面机构的高副低代为了使平面低副机构结构分析和运动分析的方法使用于所有平面机构，可以根据一定条件对机构中的高副虚拟的以低副代替，这种以低副代替高副的方法称为高副低代。高副低代必须满足以下条件：（1）代替前后机构的自由度不变；用两个低副代替一个高副。第18页，共23页。（2

6、）代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变；4.2 机构的组成原理1、杆组机构的从动件系统一般还可以进一步分解为若干个不可再分的自由度为零的构件组合，这种组合称为基本杆组，简称为杆组。对于只含低副的平面机构，若杆组中有n 个活动构件、P5 个低副，故有或第19页，共23页。（1）n = 2, P5 = 3的双杆组双杆组为最简单，也是应用最多的基本杆组。根据其3个运动副的不同情况，常见的有如图1.20所示的9种形式。也叫级杆组。第20页，共23页。（2） n = 4, P5 = 6 的多杆组这种杆组也叫 级杆组，如下图所示。第21页，共23页。2、机构的组成原理把若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，就可以组成一个新的机构，其自由度数与原动件数目相等。这就是机构的组成原理。举例如下：第22页，共23页。4.3 机构的结构分析 拆分杆