第二章平面機(jī)構(gòu)分析基礎(chǔ)第1頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、平面機(jī)構(gòu)的組成1、運(yùn)動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)（活動(dòng)聯(lián)接）運(yùn)動(dòng)副元素：兩構(gòu)件的接觸表面（點(diǎn)接觸、線接觸、面接觸）第2頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三運(yùn)動(dòng)副高副（通過(guò)點(diǎn)或線接觸）低副（通過(guò)面接觸）轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）移動(dòng)副第3頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)機(jī)架（固定構(gòu)件）——用來(lái)支承其他活動(dòng)構(gòu)件原動(dòng)件（主動(dòng)件）——運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由外界輸入從動(dòng)件——隨原動(dòng)件而運(yùn)動(dòng)第4頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：（簡(jiǎn)化、按比例）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖：（簡(jiǎn)化、不按比例）見(jiàn)表2-1第5頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第6頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三表2-1第7頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)第8頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第9頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟1）分析機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)情況（確定固定件、原動(dòng)件、從動(dòng)件——怎么動(dòng)）2）確定構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副（怎么連接）3）選擇運(yùn)動(dòng)平面4）按比例畫(huà)圖（先確定運(yùn)動(dòng)副位置，畫(huà)出，再用直線連接）例：圖2-5第10頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三偏心輪第11頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三機(jī)構(gòu)示意圖繪制：鄂式破碎機(jī)第12頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)自由度一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目（相對(duì)于平面坐標(biāo)系）一個(gè)自由、不受約束的平面構(gòu)件，有3個(gè)自由度（橫移、豎移、轉(zhuǎn)動(dòng)）約束：對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制，構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，自由度減少每個(gè)低副會(huì)引入2個(gè)約束，失去2個(gè)自由度每個(gè)高副會(huì)引入1個(gè)約束，失去1個(gè)自由度第13頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算F=3n－2PL－PHN——活動(dòng)構(gòu)件數(shù)PL——低副個(gè)數(shù)PH——高副個(gè)數(shù)例2-1第14頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：偏心輪機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算：N=3PL=4PH=0F=3×3-2×4-0=1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1——機(jī)架2——偏心輪3——連桿4——滑塊第15頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件——原動(dòng)件數(shù)目等于自由度例：圖2-7圖2-8圖2-9圖2-102-8第16頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三結(jié)論F<0，超靜定F=0，剛性衍架（不能動(dòng)）F=原動(dòng)件數(shù)，有確定運(yùn)動(dòng)F>原動(dòng)件數(shù)，不確定運(yùn)動(dòng)F<原動(dòng)件數(shù)，可能被扯壞第17頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)1、復(fù)合鉸鏈——m個(gè)構(gòu)件，轉(zhuǎn)動(dòng)副為m-1個(gè)三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成共軸線轉(zhuǎn)動(dòng)副的鉸鏈，我們稱為復(fù)合鉸鏈（如圖所示）。若有m個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，則復(fù)合鉸鏈處的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)為（m-1）個(gè)。例：復(fù)合鉸鏈第18頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、局部自由度——去除機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件具有局部的、不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度，同時(shí)與輸出運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，我們稱為局部自由度。對(duì)于含有局部自由度的機(jī)構(gòu)，在計(jì)算自由度時(shí)，不考慮局部自由度。例：滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)：

如認(rèn)為：F=3x3-2x3-1=2是錯(cuò)誤的。n=2，Pl=2，Ph＝1，由公式得：F=3x2-2x2-1=1。第19頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3、虛約束——去除在某些條件下，有些約束所起的限制作用重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。例：虛約束1虛約束2第20頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：

根據(jù)原動(dòng)件的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求該機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的位移、軌跡、速度、加速度，以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。常用分析方法圖解法（畫(huà)圖）解析法（受力分析、數(shù)學(xué)計(jì)算）第21頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：矢量方程解析法圖2-19所示四桿機(jī)構(gòu)，建立坐標(biāo)系，列出矢量封閉方程（1）分析位置（角位移）（2）求速度（角位移對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得角速度）（3）求加速度（角速度對(duì)時(shí)間求導(dǎo)）消元方法第22頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)平面機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析一、機(jī)構(gòu)力分析的目的方法目的：（1）確定運(yùn)動(dòng)副中的反力。（2）確定需加的平衡力或平衡力矩。靜力分析：（低速）慣性力忽略不計(jì)動(dòng)態(tài)靜力分析：（高速）將慣性力視為外力第23頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、構(gòu)件慣性力的確定慣性力Pi=-mas慣性力偶距Mi=-Jsa總慣性力Pi’第24頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、運(yùn)動(dòng)副反力的確定1、移動(dòng)副的總反力受力分析：載荷FQ推力F支撐力FN21（法向反力）摩擦力F21f——摩擦因數(shù)FN21=-FQF21=fFN21=fFQ總反力FR21FFQFN21FR21F2112FFQFN21F2112第25頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三f——摩擦因數(shù)槽面時(shí)，用fv代替φ——摩擦角也即是總反力與法向反力的夾角FFQ總反力FR21載荷12驅(qū)動(dòng)力FFQFN21FR21F2112φ第26頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三斜面上的滑塊滑塊1要沿斜面2等速上行，驅(qū)動(dòng)力F=？FFQFN21F21FFQFN21F21FR21F2FQv1α第27頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三反之滑塊沿斜面等速下滑所需的阻抗力F’=？F’FQFN21F21F’FQFN21F21FR21F’2FQv1 α阻抗力驅(qū)動(dòng)力第28頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、矩形螺紋螺旋副中的摩擦——把螺旋副中的摩擦，簡(jiǎn)化為滑塊與斜平面的摩擦。螺母擰緊——滑塊上行螺母松脫——滑塊下行第29頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、用解析法作機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析先求各構(gòu)件的受力（包括慣性力等）將所有力按大小、方向畫(huà)在運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上，將力按坐標(biāo)系分解，列方程求解第30頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第五節(jié)機(jī)械的效率和自鎖基礎(chǔ)一、機(jī)械的效率理想驅(qū)動(dòng)力輸出功實(shí)際驅(qū)動(dòng)力輸入功=第31頁(yè)，共32