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1、第1章 机构的组成原理,1.1 机构的组成原理1.2 运动副的摩擦和自锁,1.1 机构的组成原理,一、平面机构的组成原理,机构都是由机架、原动件和从动件组构成的。,当把该机构的机架和原动件拆去后，则余下的从动件组为：,这个从动件组的自由度为零，即：n=4,Pl=6 F=3n2Pl=3*4-2*6=0 这个从动件组还可以分解成若干个更简单的、自由度等于零的从动件组。,n=2,Pl=3 F=3n2Pl=3*2-2*3=0,n=2,Pl=3 F=3n2Pl=3*2-2*3=0,n=4,Pl=6 F=3n2Pl=3*4-2*6=0,这样的从动件组已经不能进一步分解成更简单、自由度为零的从动件组。通常把
2、这样的从动件组称为：基本杆组 基本杆组的概念非常重要，它是机构分析的重要的理论基础。机构的组成原理：任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的。,如果基本杆组的运动副全为低副，则基本杆组自由度的计算公式为：,由于活动构件数n和低副数Pl都必须是整数，所以 n应是 2的倍数，Pl应是 3的倍数。,也就是说，在一个基本杆组中，其构件数和低副数有以下关系：,n=2,Pl=3 n=4,Pl=6 n=6,Pl=9,二、基本杆组的类型,F=3n-2Pl=0,n=2Pl/3,最简单的平面基本杆组是由两个构件三个低副组成的杆组，称之为级杆组。级杆组是机构中最常见的一类基本杆组。级杆组
3、有以下五种形式：,除级杆组外，还有、级等较高级的基本杆组。,这是级杆组由4个构件6个低副组成，具有一个3副构件，而每个内副所连接的分支是双副构件。,这是级杆组由4个构件6个低副组成，有4个内副。,例：牛头刨床主机构的组成原理,三、平面机构的结构分析 目的：通过分析机构的组成来确定机构的级别。机构的级别取决于该机构能够分解出的基本杆组的最高级别。机构结构分析的步骤是：1)计算机构的自由度，确定原动件。2)从远离原动件的地方开始拆杆组。先试拆级组，当不可能时再拆级组。但应注意，每拆一个杆组后，剩下的部分仍组成机构，且自由度与原机构相同，直至全部杆组拆出只剩下级机构。3)确定机构的级别。,例：试确定
4、图示机构的级别,解：1)计算机构的自由度。F=3n-2pl-ph=3*7-2*10-0=1；以构件1为原动件。2)进行结构分析,3)确定机构的级别另：若将该机构的原动件由构件1改为构件8，则有,结构分析图,机构设计举例,例 1 图示牛头刨床设计方案草图。设计思路为：动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆 3 作往复摆动，并带动滑枕4作往复移动，以达到刨削加工目的。试问图示的构件组合是否能达到此目的？如果不能，该如何修改？,1,2,3,4,解：首先计算设计方案草图的自由度 F=3n-2Pl-Ph=34-26=0,改进措施：1.增加一个低副和一个活动构件；2.用一个高副代替低副。,即表示如果按此方
5、案设计机构，机构是不能运动的。必须修改，以达到设计目的。,改进方案,改进方案,改进方案,改进方案,1.2 运动副的摩擦和自锁,一、定义 由于摩擦的存在，沿某个方向的驱动力如何增大，也无法使受力对象产生运动的现象称为机械的自锁。,二、移动副的摩擦与自锁条件,Px有效分力 Py有害分力 R总支反力，j 摩擦角(Frictional Angle)。A.摩擦角与摩擦系数一一对应，j=arctgf；B.总支反力永远与运动方向成90+j 角。,tga=Px/Py，tgj=F/N=f Py=N Px=(tga/tgj)*F,讨论：(1)aj 主动力P的作用线在摩擦角j之外。Px F，即滑块加速。,(2)a=
6、j P与R共线。Px=Fa.原本运动滑块等速运动；b.原不动静止不动,具有运动趋势。,(3)aj P作用线在j之内，Px F。a.原本运动减速至静止；b.原不动滑块保持静止,不论P力有多大。,结论：移动副自锁条件aj；等号表示条件自锁。,三、转动副的摩擦与自锁条件,Md=P h,现象：A.总支反力始终切于摩擦圆；B.总支反力方向与径向力方向相反。,Mf=R21*=F*r,=fv*r摩擦圆半径,（2）h=a.构件原运动，仍等速运动；b.构件原静止，仍保持静止。,(3)h a.构件原运动，将减速至静止；b.构件原静止，仍保持静止。,结论：转动副自锁条件为 h；等号表示条件自锁。,（1）h 构件加速回转。,讨论：,本章结束,
