機械原理TheoryofMechanismsandMachines主講教師:崔學(xué)政機電工程學(xué)院第二章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析structureanalysis§2-1

機構(gòu)的組成一.零件與構(gòu)件零件element--制造單元體；構(gòu)件member--運動單元體。氣缸體連桿體連桿頭曲軸齒輪活塞構(gòu)件—零件組成構(gòu)件活動構(gòu)件固定構(gòu)件—機架frame任何機構(gòu)必須有，且只能有一個機構(gòu)mechanism—由構(gòu)件組成機構(gòu)平面機構(gòu)空間機構(gòu)機構(gòu)與機器

mechanismandmachine

機械系統(tǒng)

mechanicalsystem概念關(guān)系零件構(gòu)件機構(gòu)機器(機器+機構(gòu))機械一個或多個二個或多個

機架一個或多個一個或多個二.運動副pair運動副--兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成的可動聯(lián)接1、平面運動副planarpair2、空間運動副spatialpair按其接觸形式分高副：點、線接觸低副：面接觸1、平面運動副planarpairHigherpair低副轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）移動副SlidingpairRevolutepairLowerpair2、空間運動副spatialpair點高副球面副螺旋副圓柱副等3、運動副封閉形式Form-closedpair形封閉Force-closedpair力封閉4、運動副符號各種常用運動副模型symbols三、運動鏈kinematicchain

閉式開式平面閉式運動鏈空間閉式運動鏈平面開式運動鏈空間開式運動鏈OpenedchainClosedchain四.機構(gòu)mechanism機構(gòu)－－運動鏈固定一個構(gòu)件為機架后構(gòu)成機構(gòu)機架frame原動件motivemember從動件drivenmember平面鉸鏈四桿機構(gòu)

平面機構(gòu)\空間機構(gòu)空間鉸鏈四桿機構(gòu)機架原動件從動件機架從動件原動件§2-2

機構(gòu)運動簡圖kinematicscheme機構(gòu)運動簡圖—簡單線條與符號按比例（Scale）表示機構(gòu)各構(gòu)件相對運動關(guān)系一、機構(gòu)示意圖--不嚴格按比例繪制(1)構(gòu)件表示

(2)運動副表示(3)常用機構(gòu)表示（2）選定視圖、比例尺（3）畫運動副和機構(gòu)符號機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟：（1）搞清機械的構(gòu)造二、游梁式抽油機主機構(gòu)比例ScaleProceduresofdrawingkinematicdiagram機構(gòu)運動簡圖§2-3平面機構(gòu)自由度的計算freedom前述研究:零件、構(gòu)件、機構(gòu)、機器、運動副等現(xiàn)在研究:機構(gòu)的自由度、確定運動問題xyA一個構(gòu)件—3活動構(gòu)件數(shù)---n構(gòu)件總自由度---3n一、構(gòu)件自由度freedom定義:構(gòu)件獨立運動參數(shù)Thenumberofindependentmotionofalink二、運動副約束constraint1\低副轉(zhuǎn)動副、移動副低副----二個約束所有低副約束總數(shù)：低副個數(shù)：、高副凸輪副齒輪副2平面高副一個約束高副個數(shù)所有高副約束總數(shù)F＝3n－(2pl＋ph)三、機構(gòu)自由度機構(gòu)自由度:機構(gòu)具有確定運動時所給定獨立運動數(shù)目機構(gòu)自由度=構(gòu)件總自由度—運動副總約束四平面機構(gòu)自由度計算舉例（1）鉸鏈四桿機構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－2×4－0＝1（2）曲柄滑塊機構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－2×4－0＝1（3）三角形結(jié)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×2－2×3－0＝0剛性桁架(4）鉸鏈五桿機構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×4－2×5－0＝2(5）凸輪機構(gòu)＝3×2－2×2－1×1＝1F＝3n－(2pl＋ph)§2-4

機構(gòu)具有確定運動的條件例1鉸鏈四桿機構(gòu)例2

鉸鏈五桿機構(gòu)給定機構(gòu)一個獨立運動，運動確定；給定機構(gòu)兩個獨立運動，最薄弱環(huán)節(jié)損壞。給定機構(gòu)一個獨立運動，運動不確定；給定機構(gòu)兩個獨立運動，運動確定。

結(jié)論：機構(gòu)的原動件數(shù)目M應(yīng)等于機構(gòu)的自由度數(shù)目FM=FConditionsforamechanismtohavedeterminedmotion§2-5計算機構(gòu)自由度注意事項(1)復(fù)合鉸鏈CompoundhingesMattersneedingattentionwhencalculatingF(1)復(fù)合鉸鏈Compoundhinges復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈例

滾子推桿凸輪機構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)－F′F＝3×3－(2×3＋1)－1＝1(2)局部自由度-----方法1Partial(Local)freedomF＝3n－(2pl＋ph)=3×3－(2×3＋1)=2局部自由度解F＝3n－(2pl＋ph)F＝3×2－(2×2＋1×1)=1方法2—固化滾子

例

平行四邊形機構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－(2×4＋0)＝1（3）虛約束Redundant(Formal)constraint虛約束問題例

平行四邊形機構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×4－(2×6＋0)＝0解釋:處理方法:去除虛約束常發(fā)生的幾種情況

橢圓儀機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)虛約束應(yīng)用實例－解決轉(zhuǎn)向不確定虛約束對機構(gòu)工作性能的影響（1）虛約束作用（2）虛約束負面作用自由度計算舉例電鋸機構(gòu)課堂討論：流水線上阻擋工件前進的機構(gòu)，氣缸運動能否實現(xiàn)擺桿運動？如果不能,如何修改?§2-6平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)

分類及結(jié)構(gòu)分析一、平面機構(gòu)的組成原理（1）機架與曲柄（原動件）－電動機機構(gòu)（簡單機構(gòu)）Compositionprincipleofmechanism（2）機架、曲柄（原動件）＋兩桿－－曲柄搖桿機構(gòu)（2）機架、曲柄（原動件）＋兩桿－－曲柄搖桿機構(gòu)（3）機架、曲柄（原動件）＋兩桿＋連桿滑塊－－慣性篩機構(gòu)簡單機構(gòu)遞增桿組組成更復(fù)雜機構(gòu)簡單機構(gòu)遞減桿組復(fù)雜機構(gòu)

不能再拆,自由度為零的構(gòu)件組.二桿組bargroup

1）基本桿組：Assurgroups

機構(gòu)由若干基本桿組連接于原動件和機架2）機構(gòu)組成原理：Compositionprincipleofmechanism=++1234567

例

顎式碎礦機crusher—四桿式例

顎式碎礦機—六桿式例

顎式碎礦機

注意

在桿組并接時，不能將同一桿組的各個外接運動副接于同一構(gòu)件上，否則將起不到增加桿組的作用。3）基本桿組條件3n－2pl－ph＝0全為低副桿組的條件3n－2pl＝0或n/2＝pl/34）基本桿組的基本類型(1)Ⅱ級桿組(2)Ⅲ級桿組桿組級別不同分析方法不同GradeIIIAssurgroupGradeIIAssurgroup三.平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析了解機構(gòu)組成，確定機構(gòu)級別。1）計算機構(gòu)自由度，確定原動件；

2）從遠離原動件的構(gòu)件先試拆Ⅱ級組，若不成；再拆Ⅲ級組，直至剩下原動件和機架3）確定機構(gòu)級別。破碎機機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析：1）取機構(gòu)1為原動件