1、機(jī)械系統(tǒng)的建模和結(jié)構(gòu)分析第1頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四主要內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)的組成參考機(jī)架坐標(biāo)系機(jī)械系統(tǒng)的自由度速度、加速度和角加速度第2頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四機(jī)械系統(tǒng)的組成機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)，由構(gòu)件和零件組成。機(jī)構(gòu)由兩個(gè)以上具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組成，用于傳遞運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)動(dòng)形式。機(jī)器是由若干機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)的構(gòu)件既保持接觸，又有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件既保持接觸，又有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。第3頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四參考機(jī)架參考機(jī)架：計(jì)算速度、加速度的參考坐標(biāo)系地面參考機(jī)架：為獨(dú)立的慣性參

2、考坐標(biāo)系構(gòu)件參考機(jī)架：對(duì)每一個(gè)剛體都有一個(gè)參考機(jī)架，剛體上各點(diǎn)相對(duì)于該構(gòu)件參考機(jī)架是靜止的。第4頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四坐標(biāo)系地面坐標(biāo)系：固定坐標(biāo)系。構(gòu)件機(jī)架坐標(biāo)系：固定在構(gòu)件上隨構(gòu)件運(yùn)動(dòng)， 它相對(duì)地面坐標(biāo)系的位置和方向確定構(gòu)件的位置和方向。標(biāo)記坐標(biāo)系：也稱(chēng)標(biāo)記。 固定標(biāo)記：固定在構(gòu)件上，用于確定構(gòu)件的形狀、質(zhì)心、力的作用點(diǎn)和構(gòu)件的連接位置。 浮動(dòng)標(biāo)記：相對(duì)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，有的力和運(yùn)動(dòng)要用它定位。第5頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四坐標(biāo)系xz”y”x”zyxzy固定坐標(biāo)系標(biāo)記坐標(biāo)系構(gòu)件坐標(biāo)系第6頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，

3、星期四確定坐標(biāo)系的位置和方向歐拉角法：坐標(biāo)系原點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，三點(diǎn)法：X-Z點(diǎn)法：第7頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四歐拉角法：坐標(biāo)系原點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)x0,y0,z0坐標(biāo)系相對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)順序。常用為3-1-3旋轉(zhuǎn)法則：1、2、3代表x 、y、z軸， 3-1-3表示先繞基準(zhǔn)坐標(biāo)系的z軸旋轉(zhuǎn)，再繞基準(zhǔn)坐標(biāo)系的x軸旋轉(zhuǎn)，最后再繞基準(zhǔn)坐標(biāo)系的z軸旋轉(zhuǎn)。共有24種組合，代表不同的旋轉(zhuǎn)方式。不能連續(xù)對(duì)基準(zhǔn)坐標(biāo)系的同一軸旋轉(zhuǎn)。第8頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四三點(diǎn)法：不在同一直線上的三點(diǎn)A,B,C在定位坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；

4、A,B,C， 3點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；第9頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四X-Z點(diǎn)法：定位坐標(biāo)系原點(diǎn)O在基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)x0,y0,z0定位坐標(biāo)系x或z軸上一點(diǎn)A的坐標(biāo)x-z平面上另一點(diǎn)B的坐標(biāo), B 點(diǎn)與O, A不共線。第10頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四機(jī)械系統(tǒng)的自由度自由度：機(jī)械系統(tǒng)中各構(gòu)件相對(duì)地面構(gòu)架的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)。n 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)， m 運(yùn)動(dòng)副總數(shù)Pi - 第I個(gè)運(yùn)動(dòng)副的約束條件數(shù)Qj -第I個(gè)原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)約束條件數(shù)S - 原動(dòng)機(jī)總數(shù)Rk 其它約束條件數(shù)第11頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四系統(tǒng)的自由度 例系統(tǒng)

5、自由度 F 0, 且Qj= 0，系統(tǒng)蛻化為剛體系統(tǒng)。系統(tǒng)自由度 F 0, 且 Qj 0，表明原動(dòng)機(jī)將不能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，或系統(tǒng)在薄弱環(huán)節(jié)將損壞。當(dāng)F = 0, 且Qj 0，機(jī)械系統(tǒng)有確定運(yùn)動(dòng)。當(dāng)F 0, 機(jī)械系統(tǒng)沒(méi)有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。第12頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四系統(tǒng)自由度的計(jì)算復(fù)合鉸鏈：m個(gè)構(gòu)件在一處以鉸鏈聯(lián)接局部自由度：與構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度虛（重復(fù)）約束：軌跡重合轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合移動(dòng)副導(dǎo)軌平行其它重復(fù)約束(m-1)虛約束對(duì)剛體無(wú)影響，對(duì)柔性體可增加剛度，但在計(jì)算運(yùn)動(dòng)將刪除虛約束。第13頁(yè)，共14頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)13分，星期四速度計(jì)算xzyxozyoprrpr設(shè)地面坐標(biāo)系o-xy