机械工程导论第三讲-.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,三、机械设计及理论,机器,是执行机械运动的装置，用来转换或传递,能量,、,物料,或,信息,。,机构,是实现运动的传递与转换的系统。,一台机器,可能是由,一种机构,组成，也可能是由,若干种机构,组成，它们按一定的规律相互协调配合，通过有序的运动和动力的传递与转换来完成预期的功能。,机构是由单一或多个,零件,组成。,机械设计,是机械产品的,总体方案设计,（重点机构设计）,和,零件设计,的总和，分别在主干课,“,机械原理,”,和,“,机械设计,”,中学习。,方案设计主要包括三方面内容：,机械系统功能原理方案设计,机械系统运动方案设计,方案的评价与优选,3.1,机械产品的总体方案设计,机械系统运动方案设计即机械系统运动简图设计，内容为：,机构及机械系统的选型与综合,动作要求,输出运动形式数量,运动传递转换类型数量,输入运动形式数量,选择创新满足要求的机构类型和结构型式,机械系统,机构协调配合,3.2,机械系统运动方案设计的主要内容,机械系统运动学及动力学综合及分析,机械系统运动方案设计是进行创造性构思和创新设计的重要过程。,运动传递转换的具体参数及规律,运动学尺度设计,运动及动力性能分析,动力学初步设计,若干设计方案,最佳设计方案,方案评价优选,机构的概念及功能,机构,:,两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统，各构件之间具有确定的相对运动。,可按预期的规律实现运动和力的传递与转换。,能将一个或几个构件的给定运动，转变成其他构件所需的确定运动。,机构的特征,人为的实物组合体。,各实体之间具有确定的相对运动。,3.3,机构的基本概念,一个构件也可以由几个零件刚性联接组成。,实例：连杆由连杆体、轴瓦、连杆盖、螺栓、垫圈、螺母、连杆衬套等相互刚性联接组成。,连杆体,连杆盖,螺栓,垫圈,螺母,连杆衬套,轴瓦,内燃机连杆,3.3,机构的基本概念,3.3,机构的基本概念,平面运动副类型,转动副（回转副、铰链）,移动副,面接触，,平,面低副,应力低,产生约束数：,2,自由度：,1,3.3,机构的基本概念,滚滑副,点、线接触，,应力高,平,面高副,t,t,n,n,n,n,t,t,产生约束数：,1,自由度：,2,11,运动副及其分类,运动副,名称,运动副符号,两运动构件构成的运动副,转动副,移动副,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,两构件之一为固定时的运动副,1,2,2,1,2,1,平面运动副,3.3,机构的基本概念,平面高副,螺旋副,2,1,1,2,1,2,1,2,1,2,球面副球销副,1,2,1,2,1,2,空间运动副,1,2,1,2,1,2,2,1,n,n,t,t,2,1,n,n,t,t,一般构件的表示方法,杆、轴构件,固定构件,同一构件,3.3,机构的基本概念,三副构件,两副构件,一般构件的表示方法,四副构件,3.3,机构的基本概念,运动链,:,两个以上构件用运动副联接的构件系统,分为闭环运动链和开环运动链。,平面闭式运动链,单封闭回路闭链,p,N,（,p,为运动副数，,N,为构件数）,3.3,机构的基本概念,开式运动链,(Open kinematic chain),开式运动链广泛应用于机械手和机器人中。,N,p,1,3.3,机构的基本概念,运动链的自由度,：确定运动链中各构件相对于其中某一构件的位置所需的独立参变量的数目。,3.3,机构的基本概念,o,x,y,约束,对独立运动所加的限制。,A,一个作平面运动的构件有三个自由度,B,A,(,x,A,y,A,),o,x,y,活动构件数：,通过运动副联接后，低副产生的约束数：,高副产生的约束数：,设一平面机构有,K,个构件，通过,P,l,个低副，,P,h,个高副联接，则：,运动副联接前,自由度,：,自由度的计算,3.3,机构的基本概念,例,1,、计算曲柄滑块机构的自由度。,解：活动构件数,n=3,低副数,P,l,=3,高副数,P,h,=0,1,2,3,4,3.3,机构的基本概念,例,2,、计算铰链五杆机构的自由度,活动构件数,n=4,低副数,P,l,=4,高副数,P,h,=0,1,2,3,4,5,3.3,机构的基本概念,运动链为一刚性桁架，不能成为机构。,A,B,1,2,C,3,平面三构件运动链,3.3,机构的基本概念,活动构件数,n=2,低副数,P,l,=3,高副数,P,h,=0,例,3,、计算三角架的自由度,1,2,3,4,5,6,7,8,A,B,C,D,E,F,解：活动构件数,n=7,低副数,P,l,=10,高副数,P,h,=0,B,、,C,、,D,、,E,四处,各含有两个转动副,例,4,：计算图示圆盘锯机构的自由度。,3.3,机构的基本概念,内燃机的运动简图,2,1,5,6,9,10,7,8,3,4,3.3,机构的基本概念,自由度计算习题,活动构件数,n=5,低副数,P,l,=6,高副数,P,h,=2,习题解,若干个,1,个,1,个或几个,在运动链中，固定某一构件为机架，并给定一个或数个构件的运动，使其余构件的运动随之确定，运动链,机架,：相对固定不动的构件，如机床床身、车辆底盘。,原动件（主动件）,：运动已知的构件，运动输入的构件。,原动件,从动件,：其余活动构件。,从动件,机构的组成：,机构构件,+,运动副,机架 原动件 从动件,机架,机构,3.3,机构的基本概念,3.3,机构的基本概念,运动链成为机构的首要条件：运动链自由度必须大于零。,在,F,0,的条件下，进一步判断运动链是否具有确定的运动。,3.3,机构的基本概念,F,3,n,2,p,L,p,H,3,4,2,5,2,原动件数,F,运动链内部的运动关系不确定。,运动链不能成为机构。,原动件数,F,运动链内部各构件运动关系确定。,运动链成为机构。,3.3,机构的基本概念,F,3,n,2,p,L,p,H,3,3,2,4,1,原动件数,F,，运动链内部的运动关系将发生矛盾，其中最薄弱的构件将会损坏。,运动链不能成为机构。,原动件数,F,，运动链内部各构件运动关系确定。,运动链成为机构。,曲柄滑块机构,滑块,(,连架杆,),固定导杆,(,导轨,),摆动导杆机构,滑块,(,连杆,),摆动导杆,(,连架杆,),3.3,机构的基本概念,平面四杆机构：,能实现各种运动形式转换的最简单的连杆机构。,3.3,机构的基本概念,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,机架,曲柄,机架,摇杆,摇杆,摇杆,3.3,机构的基本概念,曲柄摆动导杆机构,双滑块机构,曲柄,摆动导杆,滑块,滑块,双曲柄机构,曲柄,曲柄,3.3,机构的基本概念,