机械原理机构的结构分析

1、第二章是制度结构分析，基本内容：(1)制度结构分析的内容和目的。(2)组织的构成。(3)机构运动示意图。(4)机构具有一定的运动条件。(5)平面机构自由度的计算。(6)计算平面机构自由度时的注意事项。(7)机构的组成原理和平面机构的结构分类。第二章是机制的结构分析。基本教学要求如下：(1)了解运动副、运动链、约束和自由度等重要概念。(2)掌握平面机构自由度的计算方法和确定其运动的条件。(3)掌握机构运动草图的概念和绘制方法。(4)明确机构组合的概念，理解平面机构组合的原理。第二章是机构的结构分析，重点是：(1)运动副及其分类。(2)平面机构的自由度计算和确定其运动的条件；(3)掌握机构运动草图

2、的概念及其绘制方法。难点：机构运动图的绘制和机构虚拟约束的确定。第二章：机构结构分析；第一节：机构结构分析的内容和目的；机构运动的可能性及其决定运动的条件；通过绘制机构运动草图研究机构组成原理：第二章：机构结构分析；第二节：机构分为两类：平面机构、空间机构，它由两个要素组成：构件和运动副；第二章：机构结构分析；1.组件，指的是一个组件。组件可以是不能拆卸的单个零件，也可以是由几个不同零件组装而成的刚体。第二章是机构的结构分析，部件和零件的区别：零件是从制造角度提出的最小单位的概念，即零件是制造和加工的最小单位，是机器最基本和不可分的单位。构件是从运动和功能实现的角度提出的最小单位的概念，即构件

3、是最小的独立运动单位，而从运动的角度来看，构件是一个刚体。第二章是机制的结构分析。2.运动副，即两个直接接触并能产生一定相对运动的部件之间的活动连接，称为运动副。在第二章机构的结构分析中，两个部件中参与接触并形成运动副的部分称为运动副元件。成员之间的接触只不过是点、线和曲面，运动副的元素只不过是点、线和曲面。在第二章中，机构的结构分析应把握以下三点：(1)运动副是一种连接(接触)；()运动副由两部分组成；()组成运动副的两个部件之间存在相对运动。可以说，该机构是由一个接一个地连接每个构件的运动副组成的。在第二章中，机构的结构分析表明，当构件在三维空间自由运动时，有六个自由度：沿三个坐标轴运动和

4、绕三个坐标轴旋转。两个部件之间的运动副的功能是限制部件之间的一些相对运动，这种相对运动的限制功能称为约束。如果运动副的自由度用F表示，约束用S表示，则自由度和约束之间的关系为：第二章是机制的结构分析。3.运动副的分类。1)根据运动副引入的约束数目的分类，引入一个约束作为级对，引入两个约束作为级对，依此类推。2)根据两个运动副元件的接触情况，运动副元件分为点接触或线接触的高副和面接触的低副。3)根据两个部件的相对运动形式，相对运动为旋转的运动副称为旋转副，相对运动为运动的运动副称为运动副，平面运动副，它只有三种形式：旋转副、运动副(统称低副)和平面高副。在第二章机构的结构分析中，平面高副是由两个

5、构件以点或线的形式接触而形成的运动副。该运动副允许两个构件绕垂直于平面的Z轴相对旋转，并在接触点A处沿切线方向相对移动，但仅限制沿轮廓接触点A的公共法线方向的移动自由度。在第二章机构的结构分析中，运动副必须始终保持接触。闭合运动副被称为几何闭合运动副，如果它是通过构件结构形状产生的几何约束闭合的。如果运动副因重力、弹簧力、气液压力等而闭合。它被称为力闭合运动副，如凸轮机构。第二章是机制的结构分析。4.运动链。两个或多个部件通过运动副的连接可以相对运动的系统称为运动链。封闭运动链，开放运动链，第2章，机构结构分析，5。机构，如果运动链中的一个构件被固定成一个框架，而另一个构件或几个构件根据给定的

6、运动规则相对于固定构件移动，那么其他构件具有一定的相对运动，那么这个运动链就成为一个机构。在机构中按照给定的运动定律运动的部件称为驱动器，与驱动器一起运动的部件称为从动件。第二章，机构结构分析，第三节，机构运动示意图，第二章，在研究机构运动时，只需要按照规定的符号来表示运动副、常用机构和一般部件，按照一定的比例来表示运动副的运动大小和位置，并画出机构各部件之间相对运动关系的简图，来表示机构的运动传递。这个图形叫做机构运动示意图。第二章是机构的结构分析，第二章是机构的结构分析，绘制机构运动图的步骤如下：1)确定机构驱动部分和执行部分之间的驱动部分，确定组成机构的所有部件，确定部件之间运动副的类型

7、。2)正确选择投影平面，清晰表达机构运动图。3)选择合适的比例(实际尺寸/图示尺寸)，确定运动副之间的相对位置，用指定的符号画出各种运动副，并用简单的线条将同一部件上的运动副符号连接起来，这样就可以画出机构的运动简图。第二章是机制的结构分析。示例1:该图显示了颚式破碎机。当曲柄1围绕轴线O连续旋转时，可移动颚板5围绕轴线F前后摆动，从而压碎矿石。试着画出这台破碎机的机械运动示意图。第二章是机制的结构分析，第二章是机制的结构分析。例2:绘制整形机构的运动图。第二章是机制的结构分析，第二章是机制的结构分析。例3:画一张图来说明活塞泵机构的运动。第二章：机构结构分析；第四节：机制具有决定运动的条件；

8、第二章：机构具有确定运动时必须给出的独立运动参数的个数，用f表示。为了使机构具有确定的运动，机构的原始零件数应等于机构的自由度数，这是机构具有确定运动的条件。第二章对机构的结构分析如下：1)如果机构的自由度为F0，则机构不能运动(桁架)。2)如果0等于原动机的数量，则机构部件之间的相对运动是确定的；这是机构有确定运动的条件。在第二章，机构的结构分析，3)如果它是0，原动机的数量是0，原动机的数量是f，那么成员不能移动或破坏。该机制具备条件如果组件中存在低优先级对和高优先级对，则会引入2PL优先级约束。第二章是机构的结构分析，例4:例1中颚式破碎机的自由度。第二章机构结构分析实例5实例2牛头刨床

9、自由度。第二章机构的结构分析例6:求出只有一个原动机的五杆机构的自由度。第二章机构的结构分析实例7实例3中活塞泵机构的自由度。第二章机构的结构分析第六节平面机构自由度计算的注意事项第二章机构的结构分析例8:圆锯机构自由度的计算。第二章是机制的结构分析。1.两个以上的构件在同一位置以旋转副的形式连接在一起的复合铰链，形成的旋转副称为复合铰链。如果有m个构件在一个位置形成一个复合铰链，由它们形成的旋转对的数量应该是m-1。在第二章，机构的结构分析中，在上述例子的圆盘锯机构中，在A、B、C和D处有三个复合铰链，所以在这四个位置有两个转动副。根据公式，机构的自由度如下：第二章：机构的结构分析；示例9:

10、计算所示凸轮机构的自由度。左图中的凸轮机构有3个低副和1个高副，自由度为：在右图中，凸轮机构、滚轮和推杆连接成一个部件。此时，可动部件的数量为2个，2个低副和1个高副，自由度为：第2章，机构的结构分析，2。不影响整个机构运动自由度的局部自由度称为局部自由度。在计算机构的自由度时，应放弃局部自由度。也就是说，有一个公式：上例左图中的凸轮机构有一个局部自由度，机构的自由度应为：即局部自由度的个数。为了防止计算错误，在计算自由度时，我们也可以把产生局部运动的部件和它们相连的部件看作是焊接在一起的，从而消除局部自由度。第二章是机制的结构分析。3.虚拟约束。在该机制中，一些约束可能具有重复的约束效应。这

11、种没有独立约束效果的约束称为虚拟约束。MN是平行的，等于AB和CD？在第二章，机构的结构分析中，在计算机构的自由度时，由于从机构的约束数中减去了虚拟约束数，如果虚拟约束数为0，那么机构的自由度为：上面例子的自由度为：并且产生虚拟约束的部件和运动副也可以去掉，然后根据前面的公式计算：在第二章， 在机构的结构分析中，机构中的虚拟约束经常发生在以下情况：1)移动辅助导轨。 第二章是机制的结构分析，第二章是机制的结构分析。2)旋转副的轴线重合。当两个构件形成多个旋转副，并且轴彼此重合时，只有一个旋转副工作，而其他旋转副是虚拟约束。第二章是机制的结构分析。3)轨迹重合如果机构中两个移动构件上的两点之间的

12、距离保持不变，如果这两个点通过具有两个旋转对的附加构件连接，将引入虚拟约束。在第二章中，机构的结构分析，椭偏仪机构，AB=BC=BD，AD垂直于AC，组件2上的C点和组件3上的C点都沿着X轴移动，并且轨迹重合，其中旋转对和移动对是虚拟约束。第二章是机制的结构分析。4)通常在机构的对称部分引入虚拟约束，或者去除产生虚拟约束的部件和运动副，然后计算自由度。第二章是机构的结构分析。5)如果两个组件在许多地方接触以形成平面高p第二章，机构的结构分析，机构中的虚拟约束都是在特定的几何条件下出现的。如果不满足这些几何条件，虚拟约束将成为实际有效的约束。第二章是机制的结构分析。例10:计算大筛机构的自由度。

13、第二章机构实例11的结构分析(P17实例2-8):计算包装机送纸机构的自由度，判断该机构是否有一定的运动。试着检查一下图示的简易冲床的设计方案示意图是否合理？为什么？如果不合理，请画出正确的组织图。机构图可以修改如下：f=3n2pph=33-24-1=0，f=3n2pph=34-25-1=1，第二章是机构的结构分析，而实例13计算了所示机构的自由度。众所周知，它们相互平行；DF=乙二醇且相互平行；DH=EI且彼此平行。如果存在复合铰链、局部自由度和虚拟约束，则应明确指出。带箭头的组件是原动机。解决方案：分析，n=8，Pl=11，Ph=1，第2章，机构的结构分析，例14:计算图中所示机构的自由度

14、(如果有局部自由度、复合铰链和虚拟约束，请标记)。例15:如图所示，HG=IJ是已知的并且彼此平行；GL=JK且彼此平行。计算该机构的自由度(如果有局部自由度、复合铰链和虚拟约束，请标记它们)。去掉框架和驱动部分，剩下的是从动部分系统，其F=0。不可分的最简单的零自由度构件群称为基本杆群。第二章机构的结构分析，第七节平面机构的组成原理、结构分类和结构分析，1。平面机构的组成原理，框架，驱动部分，从动部分组，第二章机构的结构分析，从动部分组，当机构的框架和驱动部分被拆除时，剩余的从动部分组是：该从动部分组的自由度为零。第二章是机制的结构分析，第二章是机制的结构分析。这个从动件组不能再进一步分解成

15、一个更简单的零自由度从动件组。这种跟随者群体通常被称为：基本杆组，基本杆组的概念非常重要，是机理分析的重要理论基础。第二章是机制的结构分析。任何机构都包括框架、驱动部分和从动部分系统。因此，机构可以看作是由几个基本杆组依次连接到原运动部件和机架上组成的系统，这就是机构的组成原理。根据上述原理，在分析现有机构的运动或动力学时，可以将该机构分解成一个框架、一个运动部件和几个基本杆组，然后以同样的方式分析相同的基本杆组。在设计新机构的机构运动图时，可以先选择一个框架，将F个与机构自由度相等的原动机用运动副连接到框架上，然后将基本杆组依次连接到框架和原动机上，形成新机构。如果基本杆组的运动副都是低副，则计算基本杆组自由度的公式如下：因为可动件数n和低副数PL必须是整数，n应该是的倍数，P1应该是的倍数。也就是说，在基本杆组中，成员数和低对数之间有以下关系：n=2，PL=3或n=4，PL=6或n=6，P1=9，2。平面机构的结构分类，第二章机构的结构分析，最简单的平面基本杆组是由两个杆件和三个低副组成的杆组，()RRP杆组，第二章机构的结构分析，()RPR杆组，()PRP杆组，()RPP杆组，第二章机构的结构分析，除了等级杆组，还有等级较高的基本杆组等。由四个杆件和六个低副组成，其中由三个内运动副组成的封闭型杆组称为舞台杆组。在第二章中