机构设计第一章.ppt

1、现代网络链接机构设计，郑州高等院校机械工程学院.机械学习班2012. 4，一些部件用低副(旋转副、移动副、圆柱副、螺旋副等)连接的机构被称为网络链接机构。 平面网络链接机构、空间网络链接机构、一些概念、网络链接机构是应用十分广泛的机构，广泛应用于许多农业机械和工程机械。联合收割机、特殊电动葫芦起重机、挖掘机、碎石机、装载机、液压斯坦共和国、不锈钢输送机械人、发动机曲柄滑块机构、人造卫星太阳能电板、人造假肢、网络链接机构的传动特性：(1)面接触压力小、能承受大负荷的润滑容易、磨损少的运动员副要素几何形状简单(2)改变各部件的相对长度，使从动件容易获得不同的运动规律。 (3)通过使用网络链接曲线，

2、可以实现各种各样的运动轨迹。 缺点： (1)难以准确实现预期的运动规律，一般必须近似满脚丫子。 (2)部件增多时，累积误差变大，效率降低，自拍摇滾乐的可能性增大。 (3)部件在平面上运动复杂，惯性力难以平衡。 本课程的研究对象是平面网络链接机构，主要介绍了平面网络链接机构图解法的基本理论和设计方法、解析法的函数逼近法、刚体导向机构设计的理论和方法、机构最优设计的理论和方法，并对网络链接机构的组合机构和开放连杆机构进行了探讨。 绪论第一章平面网络链接机构的类型分析第二章基于函数逼近法的平面网络链接机构综合第三章给定网络链接平面三个相关位置的四个网络链接机构综合第四章给定网络链接平面四个位置的平面

3、机构综合第五章给定两个网络链接杆角位移的平面机构综合第六章极曲线及其应用第七章平面连杆机构的优化设计第八章刚性导向机构的综合第九章包括网络链接机构在内的组合机构第十章开放链接机构、课程内容：机构学研究的问题机构综合的基本问题是精密综合和近似综合、绪论、1机构学研究的问题，从应用力学的观点出发，机构学被分为两个：机构运动学是研究各部件的相对运动关系，位移、 轨迹、速度等机构动力学除了研究各部件的受力、力和运动的关系外，还研究了机构的结构理论(研究机构的自由度、结构类型等)。 机构学研究问题：机构分析机构综合机构分析是对现有机构进行运动学和动力学分析计算。 机构分析的目的是对现有机构的工作性能进行

4、运动学、动力学分析，掌握和改进机构的相关残奥表。 例如，对电动葫芦起重机提升机构进行动力学分析，减小工作中的振动，提高有效提升能力。 机构综合是指根据所给运动学和动力学要求，设计合适的机构示意图。 组织的综合目的是为了满足现场的实际需要，开发新的工作机构，提高工作效率。 例如，物品搬送系统基于规定的搬送速度和搬送力来设计适当的送料机构。 在此，能够简单地分类封闭机构和开放机构这一机构。 闭式机构是指构成运动链的各部件构成一般的齿轮机构、抢先版机构、网络链接机构等头部闭合的系统。 开放机构是指各部件未密封的系统，例如系列机械人。、两个概念、两个机构的综合基本问题、机构的综合必须解决两个基本问题：

5、机构结构的综合和机构的尺度的综合。 1 )机构结构的综合概括就是决定机构的结构类型。 具体来说，分型综合和数量综合是可能的。 模型综合，即机构的选择设计，为了发生某种形式的运动，应该选择什么类型的机构，这种机构应该由什么样的部件和什么类型的运动副构成。数综合是从一定数量的部件和一定类型的运动副能量研究构成一定自由度的运动链的种类数的机构列举学。 2 )综合机构的尺度，就是决定机构的具体尺寸。 机构图的尺寸基于指定的运动要求和动力要求以及所选择的机构类型来确定。 尺度综合可分为运动综合和动力综合，根据运动要求和动力要求来决定尺寸。 传统的网络链接机制整合是尺度的整合，可以归纳为刚体导引、函数产生

6、和轨迹产生三个问题。 刚性导向是指网络链接必须通过几个固定位置求出机构部件的尺寸，如平缝机的输送机构、材料输送机构等。 当函数发生时，要求机关的输出变量和输入变量具有预定的函数关系，诸如正弦、馀弦、积分等。 发生轨迹并需要在网络链接上产生预期的轨迹。 例如，要求某些轨迹为圆、椭圆、直线等。 以上机构的综合性问题需要说明的是没有考虑到部件的弹性变形和运动副间隙的动力的影响这一点。 考虑到这些个的影响，机构的综合问题更加复杂。 近年来，对于高速精密机械系统，人们逐渐开始考虑部件的弹性变形问题，即所谓的运动弹性动力学(KED )研究。 本书仅限于机构的运动综合。 首先给出了“结构误差”的概念。 结构

7、误差：考虑到制造上的不正确度定、构件的弹性变形以及工作条件等因素，所设计机构的概略图理论上的运动与所要求的预期运动的误差称为结构误差。 精密综合：指没有结构误差的机构综合。 精密综合常用于多轴机构准确实现轨道产生，如翻转器、临摹器、高阶绘制曲线机构等。3精密综合和近似综合，近似综合：指包含按某规律分布的结构误差的机构综合。 实际上，在很多情况下，由于得不到简单准确的产生轨迹和函数关系的机构，所以近似的综合方法有了很大的发展。机构近似于综合目标，以尽可能小的结构误差，使机构的概略图理论运动再现期待运动。 这本质上是一个数学函数近似问题，常用的函数近似方法有差分近似、平方近似和最佳近似，这部分将在

8、第二章介绍。 此外，优化方法还广泛应用于机构的整合。 其优点在于能够以常用格式处理问题并能经由计算机进行机构的最优设计。 其缺点是只能定量得到机构残奥仪表的数值解，很难定性分析问题。 目前，传统机构合法发展的方向是利用计算机取代人造的繁重的计算和制图，而在计程仪编程运算中取代制图的工作。 随着计算技术的发展和现代数学工具的完善，更复杂的机构设计问题逐渐得到解决。 第一章平面网络链接机构的类型分析、1-1自由度机构的类型分析1-2自由度机构的类型分析一般，平面网络链接机构的综合问题比其分析问题更难。 对于多杆机构的综合问题，必须满足一系列性能指标，这些个的性能指标不仅与部件数量有关，也与部件的基

9、本尺寸有关。 因为尺寸的变化是无限的，所以综合问题远比分析问题难。 1-1自由度机构的模型解析，在机构自由度式(1-1)式中是机构自由度机构的组件的总数(包括齿条)低的副的数。 对于自由度机构，、由该式可知，部件数必须是双位数，对于闭式运动链机构，可得到下表的关系。根据各部件具有的运动副的数量和约束条件的关系，将以下的(1-2) (1-3)、式(1-2)，(1-3)代入式(1-1)，则得到(1-4)。 这个式子说明了有三个运动副的部件不会影响机构运动副。 因为每个运动副共有两个部件，各自分担约束。三个运动副分担三个约束，正好抵消了部件的可能自由度。 教科书表1-1表示自由度机构的部件数和运动副

10、数不同的部件数的关系。 从这些个的关系来看，我们可以对常见的四杆机构、六杆机构、八杆机构和十杆机构进行运动链和模型分析。 表1-1自由度运动链的类型，* 2个运动副部件和4个运动副部件固定，总部件数量下降，没有意义。 (1)四杆机构，如图1-1、图所示，有唯一的运动链，选定齿条后也只有唯一的类型。 (2)六轴机构、图1-2、六轴机构有420型和501型两种。 1)420型有图1-2(a )瓦特型这两种形式的运动链(b )斯蒂芬森型。 (注意：两者的显着区别是功率型的两个三个子组件直接连接，斯蒂芬森型的两个三个子组件不直接连接。 图1-2，2 ) 501型，有运动链。 从图1 c可以看出，由右侧

11、箭头所示的两个子部件和一个四个子部件固定成刚体，部件的总数减少，形成一个四条棒运动链，而501型失去了实际意义。 确定机架后，功率类型有两种形式，史蒂芬森类型有三种形式(图1-3 )。 图1-3、以网络链接为原动机的话，得到如图1-4那样的9种机构。 把网络链接当作原动机，使用移动副代替旋转副的话，会产生很多六轴机构。 图1-4、(3)八棒机构、八棒机构具有1.6种类的运动链，如图1-5、1-6所示。 图1-5、图1-6、(4)十轴机构、十轴机构有230种，在图1-9中列举了一部分。 可以看出，随着部件数量的增加，机构的型号也在急剧增加。 关于图1-9、模具解析例：1-2二自由度机构的模具解析

12、、二自由度机构，若用机构自由度式(1-1)取，则由该式可知，若要用二自由度机构成为整数，则必须使部件总数为奇数。 那么，可以得到部件总数和较低的副总数的关系。 可以参照下表来同样地分配运动副，以获得两个自由度机构部件的总数和不同的运动副数量的部件之间的关系。 表1-2。 从这些个的关系出发，我们可以对常见的五杆机构、七杆机构和九杆机构进行运动链和模型分析(主要讨论闭式链)。 (1)五杆机构、五杆机构闭式链只有一种形式，图1-10。 图1-10、表1-2的自由度机构的运动链的类型、(2)7根棒机构、7根棒机构的闭式链，有如图1-11那样的4种。 选择机架后，不同的机构形式为图1-12、1-13。图1-11、图1-12、图1-13、(3)九杆机构、九杆机构的闭式链有3.9种类，随着部件数的增加，机构的型号急剧增加。 模具解析例：多自由度机构的模具解析、任意的多自由度机构可以从单一自由度机构导出。 对于闭式运动链，可以根据自由度反应历程增加自由度，相当于增加部件和减少副部件。、 在、机构的自由度的计算中，部件总数与运动副的不同部件数的关系明确(表1-1、1-2 )。 一自由度机构(六轴机构)和二自由度机构(七轴机构)的模型解析。 作业：计算1-1瓦特机关、斯蒂芬森机关的类型和自由度，标明副零配件、三副零配件以及四副零配件的数量。解析1-2次反应历程的自由度和类型。 回顾概念，运动副