机械原理2010第二章结构分析和综合 (2)

二 机构具有确定运动的条件 1、机构运动的可能性: 、机构运动的可能性 F>0 2、机构具有确定运动的条件 : 机构具有确定运动的条件 F>0，且F=原动件数目 ， 原动件数目 F<原动件数目 不能运动 原动件数目---不能运动 原动件数目 F>原动件数目 运动不确定 原动件数目---运动不确定 原动件数目 F=原动件数目 确定运动 原动件数目---确定运动 原动件数目
B 2 D 3 A 1 D 3 2
B 4 A 1 C
结构分析举例
E 4 5 F C 3 2 B G 6 D
分析1 分析 E 4 F 3 2 B G C 6 D
5
E 4 F
以构件1为原动件 以构件 为原动件
3 2 B
C 6 D G
5
以构件4为原动件 以构件 为原动件 E 4 5 F 3 2 B G C 6 D
从远离原动件的构件开始先试拆Ⅱ ② 从远离原动件的构件开始先试拆Ⅱ级 杆组，不行则拆Ⅲ 级杆组；再拆Ⅱ 杆组，不行则拆Ⅲ级、 Ⅳ级杆组；再拆Ⅱ 级杆组······；直至剩下原动件和机架为止。 级杆组 ；直至剩下原动件和机架为止。
机构的级别=基本杆组的最高级别 基本杆组的最高级别。 ③ 机构的级别 基本杆组的最高级别。
1 2
两运动副元素为圆弧
E 1 A 3 2 D A 3 1
B
4
C 2 D
两运动副元素为任意曲线 B 4 2 D 3 A 3 1 C 2 D
E
1 A
两运动副元素之一为点（ 两运动副元素之一为点（ρ=0） ） D 2 B B 3 D 2 3
4 C 1
A
A 1
两运动副元素之一为直线（ 两运动副元素之一为直线（ρ=∞） ）
§2-4 平面机构的组成原理和结构分析
2 3 1 4 5 6
1、平面机构的组成原理 、
2 3 4 1 6 机构 原动件+机架 基本杆组 原动件 机架+基本杆组 机架 5
杆组 杆组----自由度 的构件组 杆组 自由度=0的构件组。 自由度 的构件组。 基本杆组 F=0且不能再分的杆组。 且不能再分的杆组。 且不能再分的杆组 设：PH＝0 n/2－PL/3＝0 － ＝
F＝3n－2PL－PH＝0 ＝ － 则： 3n－2PL＝0 －
基本杆组 n=2, PL=3
Ⅱ级杆组
Ⅲ级杆组 n=4, PL=6 Ⅳ级杆组 转动副---Revolute pair 转动副 移动副---Prismatic pair 移动副
基本杆组形式(Ⅱ级杆组 基本杆组形式 Ⅱ级杆组) RRR型 型 RRP型 型 RPR型 型
拆组1 拆组
2 3 4 1 6 5
拆组1.1 拆组
2 3 4 1 6 5
拆组2 拆组 6
2 3 1 8
4
5 7
拆组2a 拆组 6 2 3 1 8 5 4 7
拆组2-1 拆组 6 2 3 1 8 5 7
4
拆组3 拆组 3
2 4 7 1 5 8 6
拆组3-1 拆组 3
2 4 7 1 5 8 6
实例(10) 实例
锯
F=3n－2PL － PH=3 ×8－ 2 × 11 － 1=1
实例(11) 实例
F=3n－2PL － PH=3 ×8－ 2 × 11 － 0=2
实例(12) 实例
F=3n－2PL － PH=3 ×4－ 2 × 4 － 2=2
实例(13) 实例
F=3n－2PL － PH=3 ×9－ 2 × 12 － 2=1
处理办法∶ 处理办法 去除
3、虚约束 虚约束
----对机构的运动起重复的约束作用 对机构的运动起重复的约束作用
1） 两个构件组成多个导路平行的移动副 ） 2） 两个构件组成多个轴线重合的转动副 ） 处理办法：只记一个副 处理办法 只记一个副。 只记一个副 3） 机构中两活动构件上某两点间的距离始终不变 ） 4） 重复限制运动的对称结构 ） 重复限制运动的对称结构。 处理办法∶将构件连同运动副一起去掉 处理办法 将构件连同运动副一起去掉。 将构件连同运动副一起去掉
两个构件构成多个运动副 移 动 副 2 转 动 副 高 副 2 1
2
1 1
自由度计算实例
1
A B
3
C
2
D
E
5
4
F=3n－2PL － PH=3 ×4 － 2 × 5 － 1=1
实例(2) 实例
C
B D
E A
F=3n－2PL － PH=3 ×3－ 2 × 3 － 2=1
实例(3) 实例
F
E 3 C 2 D 4 5 1 G A B
拆组3-2 拆组 3
2 4 7 1 5 8 6
§2-9 平面机构中的高副低代 高副低代条件： 高副低代条件
代换前后F不变 不变； ① 代换前后 不变； 代换前后瞬时v、 不变 ② 代换前后瞬时 、a不变。
高副低代方法： 1个高副 个构件 个低副 高副低代方法 个高副=1个构件 个低副。 个高副 个构件+2个低副
F=3n－2PL － PH=3 ×4－ 2 × 5 － 1=1
实例(4) 实例
2 6 3 4 7 5 8 1
F=3n－2PL － PH=3 ×7－ 2 × 9 － 2=1
实例(5) 实例
F=3n－2PL － PH=3 ×6 － 2 × 8 － 1=1
实例(6) 实例
F=3n－2PL － PH=3 ×6－ 2 × 8 － 1=1
实例(7) 实例
F=3n－2PL － PH=3 ×4－ 2 × 5 － 1=1
R
实例(8) 实例
B D E A G C F
H I
J
F=3n－2PL － PH=3 ×8－ 2 × 12 =0
实例(9) 实例
I K H
J
F G B C A D E
F=3n－2PL － PH=3 ×8－ 2 × 10 － 3=1
实例(14) 实例
F=3n－2PL － PH=3 ×8－ 2 × 11 － 1=1
实例(15) 实例
F=3n－2PL － PH=3 ×6－ 2 × 8 － 1=1
实例(16) 实例
H J I
C
B E D G A FFra bibliotek∠CAD=90o AB=BC=CD AE=FG EJ=GI AF=EG=JI
F=3n－2PL － PH=3 ×7－ 2 × 9 －1=2
Y
O
X
一、计算公式
低副---2个约束； 个约束； 低副 个约束 自由度 约束 高副---1个约束； 个约束； 高副 个约束
F=3n－2PL － PH －
n----活动构件数目； 活动构件数目； 活动构件数目 PL----机构中的低副数目 机构中的低副数目； 机构中的低副数目 PH----机构中的高副数目 机构中的高副数目； 机构中的高副数目
第二章 机构的结构分析和综合
§2-1 结构分析和综合的基本内容 §2-2 机构的组成及其机构运动简图 §2-3 机构自由度的计算 §2-4平面机构的组成原理和结构分析 平面机构的组成原理和结构分析
§2-3 机构自由度的计算
自由度的定义--自由度的定义 理论力学—刚体所具有的独立运动数目； 理论力学 刚体所具有的独立运动数目； (F=3) 刚体所具有的独立运动数目 机械原理—机构所具有的独立运动数目 机械原理 机构所具有的独立运动数目。
PRP型 型
PPR型 型
基本杆组形式(Ⅲ 级杆组) 基本杆组形式 Ⅲ级、 Ⅳ级杆组 Ⅲ级杆组 Ⅳ级杆组
2 、平面机构的结构分析 机构的级别
基本杆组的最高级别
平面机构的结构分析 拆组
平面机构的结构分析步骤
计算机构的自由度（ ① 计算机构的自由度（去掉局部自由 虚约束，高副低代）； 度、虚约束，高副低代）；
三 计算自由度的注意事项
1、复合铰链 、
复合铰链---两个以上的构件在一处用转动副联接。 复合铰链 两个以上的构件在一处用转动副联接。 两个以上的构件在一处用转动副联接 处理办法：m个构件，记：m-1个低副 处理办法 个构件， 个低副 个构件
投影方向 3 1 2 1 2 3
2 局部自由度
----不影响整个机构运动的自由度。 不影响整个机构运动的自由度。 不影响整个机构运动的自由度