机构结构分析.ppt

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1、机器:一种由人为物体组成的具有确定机械运动的装置，它用来完成一定的工作过程，以代替人类的劳动。功能 实现能量、物料或信息的传递与变换。机构:一种用来传递运动和动力的机件组合。机械所作的机械运动,是由机器中的机构完成的.机械:机器与机构的总称。,温故知新:,机械发展的历史回顾,五千年前已开始使用简单的纺织机械；晋朝时在连机椎和水碾中应用了凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理制成了指南车和记里鼓车；东汉张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在采用的青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中都可以找到它们的原始形态。,我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造。,机械发展的历

2、史回顾,18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽轮船。,哈格里沃斯发明的“珍妮纺纱机”,法国陆军技术军官古诺发明了世界上第一辆蒸汽动力车,机械发展的历史回顾,19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展。,1898年问世的“雷诺”牌汽车,“圣路易斯精神”号飞机1927年美国人林德伯格驾驶着它完成了人类首次不着陆飞越大西洋的壮举。,机械发展的历史回顾,20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机器人，航空航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品，如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航

3、空母舰、深海探测器等,国际太空站,航天飞机正在利用机械臂施放哈勃空间望远镜,机械发展的历史回顾,展望刚刚到来的21世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科知识。,用光刻技术做成的微米尺寸的微机械,蜘蛛形探雷机器人,第二章 机构分析基础,研究的主要内容,机构组成和机构运动简图 平面机构具有确定运动的条件 创造新机构的规律,11 本课程研究的对象和内容,零件,构件由零件组成；从机器制造的角度，它是一部机器的最小制造单元；拆卸后不可再拆的最小单元。,零件,11 本课程研究的对象和内容,部件：为完成同一使命而协同

4、工作的许多零件的组合。,如：滚动轴承、减速器、联轴器等。,第一节 机构组成和机构运动简图,一、构件与运动副,二、自由度与约束,三、运动副分类,四、运动链和机构,五、机构运动简图,1.构件(Link)每一个独立影响机构功能,并且能单独运动的单元体,一个构件可以由一个或多个零件组成。实例：内燃机中的缸体、活塞、连杆、曲轴等。,一、构件与运动副,从加工制造角度来看，任何机械都是由许多独立制造单元体_零件组装而成。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。,思考:低速轴几个 零件?几个构件?,零件_制造的单元任何机械都由许多零件组合而成的。,构件_运动的单元构件可

5、以一个零件，也可以是由多个零件组成的刚性系统,运动副 两构件直接接触而又能产生一定型式的相对运动的可动联接,这种直接接触的活动连接称为运动副,2.运动副(Kinematic pair),两个相邻构件直接接触两者之间允许一定的相对运动每个构件至少和另外一个构件通过运动副联接,机构中各个构件之间必须有确定的相对运动,运动副元素 两个构件上参与接触构成运动 副的部分（点、线、面)。,2.运动副(Kinematic pair),转动副,移动副,齿轮副,自由度 构件所具有的独立运动的数目，或确 定构件位置所需的独立变量的数目,自由构件(空间)：F=6自由构件(平面)：F=3,二、自由度与约束,约束运动副

6、对构件独立运动所加的限制。,二、自由度与约束,结论:约束数目等于被其限制的自由度。组成运动副两构件间约束的特点和数目完全取决于该运动副的形式。,三、运动副分类,n=1,2 5,三、运动副分类,按接触部分的几何形状分类：按接触形式分类：按引入的约束数目分类：按相对运动形式分类：,平面运动副,低副,转动副,五级副（二级副）,R,转动副,P,按接触部分的几何形状分类：按接触形式分类：按引入的约束数目分类：按相对运动形式分类：,平面运动副,低副,移动副,五级副,移动副,按接触形式分类：按引入的约束数目分类：按相对运动形式分类：按接触部分的几何形状分类：,平面运动副,高副,平面高副,四级副,齿轮高副,低

7、副机构,高副机构,运动链两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统,开式运动链（开链）运动链的各构件未构成首末封闭系统,闭式运动链（闭链）运动链的各构件构成首末封闭的系统,四、运动链和机构,机构 在运动链中,如果将某一个构件加以固定，而让另一个(或 几个）构件按给定运动规律相对于该固定构件作运动，如果运动链 中其余各构件都能得到确定的相对运动，则此运动链称为机构。,平面四杆机构,机构是具有确定运动的运动链,从动件,按给定已知运动规律独立运动的构件；,机 架,原动件,从动件,机构中的固定构件；,一般机架相对地面固定不动。,常以转向箭头表示。,其运动规律决定于原动件的运动规律 和机构的结构和构件的尺寸。,机构常分为平面机构和空间机构两类，,其中平面机构应用最为广泛。,机构中其余活动构件。,闭式链机构,开式链机构,闭式/开式链机构？,机器(机构),零件,构件,从制造的角度,从运动的角度,每一个独立影响机构功能,并且能单独运动的单元体,一个构件可以由一个或多个零件组成。,机构的组成要素:,运动副,构 件,运动链,机 构,机 架,原动件,从动件,构 件,至少1个,1个,机架 原动件 从动件系统,机构,