机构设计原理图解53页PPT
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第3章机构结构的分析和设计PPT课件
35
对称结构产生虚约束
2021/3/3
动画
36
机构的并列部分产生虚约束 (做此题)
F＝3×5－2×7－0＝1
2021/3/3
37
轨迹重合产生虚约束
2021/3/3
F＝3×4－2×6－0＝0 × F＝3×3－2×4－0＝1 讲：对边不相等，则成真约束，F＝0 38
轨迹重合产生虚约束（不可去掉原动件和执行构件）
齿轮齿条机构
2021/3/3
11
构件表示方法
2021/3/3
12
构件和机架的表示方法
2021/3/3
13
移动副表示方法
2021/3/3
14
转动副表示方法
2021/3/3
15
球面副表示方法
2021/3/3
16
2021/3/3
17
螺旋副表示方法
2021/3/3
18
机构运动简图的画法
1. 确定构件的作用和类型 ； 2. 沿运动和动力传递的路线逐一分 析 相邻两
22
3.3 机构的数字存储
3.3.1机构与机构的拓扑图 (p37)
通常采用将构件表示为顶点、运动副表示为边
的方法。这样的拓扑图就能够保证顶点与构件、边
与运动副以及图中的回路与运动链中的回路之间的
2021一/3/3一对应关系。
23
3.3.2 拓扑图的关联矩阵和邻接矩阵
关联矩阵刻画了拓扑图中边与顶点之间的关联 关系。矩阵中每一行代表一个顶点，每一列代表一条 边。矩阵中的每一个元素的取值规则是：当边与顶点 互相关联时取1，否则取0。若图中共有个顶点、条边， 按照此规则，可以得到一个的关联矩阵。 (P37、38例 题)
❖
对称结构产生虚约束
2021/3/3
动画
36
机构的并列部分产生虚约束 (做此题)
F＝3×5－2×7－0＝1
2021/3/3
37
轨迹重合产生虚约束
2021/3/3
F＝3×4－2×6－0＝0 × F＝3×3－2×4－0＝1 讲：对边不相等，则成真约束，F＝0 38
轨迹重合产生虚约束（不可去掉原动件和执行构件）
齿轮齿条机构
2021/3/3
11
构件表示方法
2021/3/3
12
构件和机架的表示方法
2021/3/3
13
移动副表示方法
2021/3/3
14
转动副表示方法
2021/3/3
15
球面副表示方法
2021/3/3
16
2021/3/3
17
螺旋副表示方法
2021/3/3
18
机构运动简图的画法
1. 确定构件的作用和类型 ； 2. 沿运动和动力传递的路线逐一分 析 相邻两
22
3.3 机构的数字存储
3.3.1机构与机构的拓扑图 (p37)
通常采用将构件表示为顶点、运动副表示为边
的方法。这样的拓扑图就能够保证顶点与构件、边
与运动副以及图中的回路与运动链中的回路之间的
2021一/3/3一对应关系。
23
3.3.2 拓扑图的关联矩阵和邻接矩阵
关联矩阵刻画了拓扑图中边与顶点之间的关联 关系。矩阵中每一行代表一个顶点，每一列代表一条 边。矩阵中的每一个元素的取值规则是：当边与顶点 互相关联时取1，否则取0。若图中共有个顶点、条边， 按照此规则，可以得到一个的关联矩阵。 (P37、38例 题)
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机械原理机构的结构分析PPT
第二章 机构得结构分析
机构中得虚约束都就是在一定特定得几何条件 下出现得,如果这些几何条件不满足,则虚约束就会变 成实际有效得约束。
第二章 机构得结构分析
第三节 机构运动简图
第二章 机构得结构分析
在研究机构得运动时,只需按规定符号表示运动副、 常用机构、及一般构件,并按一定得比例尺表示机构得 运动尺寸与运动副得位置,绘制表示机构各构件间相对 运动关系得简化图形,将机构得运动传递情况表示出来, 这种图形被称机构得结构分析
也可以去掉产生虚约束得构件与运动副,再进行自由 度计算:
F 3n 2Pl Ph F 3 3 2 3 2 0 1
第二章 机构得结构分析
5)如果两构件在多处接触而构成平面高副,且在接触点 处得公法线彼此重合,则只能算一个平面高副。
如果两构件在多处相接触所构成得平面高副,在各接触 点处得公法线方向彼此不重合,就构成复合高副,它相当于 一个低副(转动副或移动副)。
机械原理机构的结构分析
第二章 机构得结构分析
教学基本要求:
(1)搞清运动副、运动链、约束与自由度等重 要概念。
(2)掌握平面机构自由度得计算方法及其具有 确定运动得条件。
(3)掌握机构运动简图得概念及其绘制方法。 (4)明确机构组成得概念,了解平面机构得组成 原理。
第二章 机构得结构分析
重点: (1)运动副及其分类。 (2)平面机构得自由度计算及具有确定运动得 条件 (3)掌握机构运动简图得概念及其绘制方法。 难点: 机构运动简图绘制、机构中得虚约束得判定问 题。
球 面 高 副
简图符号
副级 自由度 名 称
圆
柱
I
5套
筒
副
图形
柱 面 高 副
机构及机构运动简图ppt课件
2 机构及机构运动简图
2.1 机构
概念
用于传递运动或改变运动形式的用各种机件组合而成的组合体。
实例——内燃机
齿轮机构 曲柄滑块机构 凸轮机构
可见，机构是一 个组合体，如何
进行细分？
图2-4 内燃机工作原理图
7/31/2021
编辑版pppt
1
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
零件
每一个单独加工的单元体(独立的加工单元)
复合铰链定义
两个以上的构件在同一处以转动副相联
复合铰链的计算
m个构件的复合铰链，有m－1转动副。
两个低副
7/31/2021
编辑版pppt
27
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
实例三——圆盘锯机构（正确解法）
D5
F n= 7
46 1E 7 C
PL= 10 PH= 0
2
3
B
8A
F=3n － 2PL － PH =1
螺栓 垫圈 螺母
套 筒
连杆体 轴瓦
实体
7/31/2021
连杆盖 零件
编辑版pppt
构件
3
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
零件、构件、机构与机器的联系
机器
一个或多个
做功或实现 能量转换
确定的
相对运动
机构
构件
刚性联结
零件
机械 总称
机构中构件的分类
7/31/2021
运动单元
制造单元
固定件：机架
原动件：主动件
编辑版pppt
32
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
虚约束定义
2.1 机构
概念
用于传递运动或改变运动形式的用各种机件组合而成的组合体。
实例——内燃机
齿轮机构 曲柄滑块机构 凸轮机构
可见，机构是一 个组合体，如何
进行细分？
图2-4 内燃机工作原理图
7/31/2021
编辑版pppt
1
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
零件
每一个单独加工的单元体(独立的加工单元)
复合铰链定义
两个以上的构件在同一处以转动副相联
复合铰链的计算
m个构件的复合铰链，有m－1转动副。
两个低副
7/31/2021
编辑版pppt
27
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
实例三——圆盘锯机构（正确解法）
D5
F n= 7
46 1E 7 C
PL= 10 PH= 0
2
3
B
8A
F=3n － 2PL － PH =1
螺栓 垫圈 螺母
套 筒
连杆体 轴瓦
实体
7/31/2021
连杆盖 零件
编辑版pppt
构件
3
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
零件、构件、机构与机器的联系
机器
一个或多个
做功或实现 能量转换
确定的
相对运动
机构
构件
刚性联结
零件
机械 总称
机构中构件的分类
7/31/2021
运动单元
制造单元
固定件：机架
原动件：主动件
编辑版pppt
32
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
虚约束定义
机械原理-连杆机构设计图解法_一_
连杆机构设计(图解法)
连杆机构设计(图解法)
按给定连杆位置设计四杆机构 按给定两连架杆对应的角位移设计四杆机构
按给定的急回要求设计四杆机构
按给定连杆位置设计四杆机构
按给定连杆位置设计四杆机构
给定连杆三个位置，设计四杆机构
B1
A1
E1
A
2
E2
A3
B2
A0
B0
E3
B3
A0 A1 B1 B0就是所求机构的第一个位置。
m12
N1 M2
n12
M1 M0
动平面上任选两个参考点 M、N——动铰链
N2
12 12
P12
N0
m12上任选M0—定铰链
n12上任选N0—定铰链
引导平面由E1到E2的位置的 四杆机构有无数
两连架杆上动铰链和定铰链与极连线的夹角 相等∠M1 P12 M0= ∠N1 P12 N0= θ 12/2
方法：半角转动法
方法：半角转动法
原理
N1 M1 M2 E1 E2 N2
动平面由E1到E2的位置过程中，动 平面上任意一点都可以视为绕某点 P12转θ 12
P12——转动极（极）
θ 12——有向转动角
E1、E2两个位置一经确定，P12、 θ 12就确定与选择的参考点无关
12
P12
转动极P12 的求法
m12
N1 M2
n12
M1
连接P12M1和P12M2，所夹 的角即为转动角θ 12
N2
12 12
P12
连接P12 N1和P12 N2 ，所 夹的角也为转动角θ 12 ∠M1 P12 M2= ∠N1 P12 N2= θ 12
动平面由E1到E2的位置可由四杆机构实现
连杆机构设计(图解法)
按给定连杆位置设计四杆机构 按给定两连架杆对应的角位移设计四杆机构
按给定的急回要求设计四杆机构
按给定连杆位置设计四杆机构
按给定连杆位置设计四杆机构
给定连杆三个位置，设计四杆机构
B1
A1
E1
A
2
E2
A3
B2
A0
B0
E3
B3
A0 A1 B1 B0就是所求机构的第一个位置。
m12
N1 M2
n12
M1 M0
动平面上任选两个参考点 M、N——动铰链
N2
12 12
P12
N0
m12上任选M0—定铰链
n12上任选N0—定铰链
引导平面由E1到E2的位置的 四杆机构有无数
两连架杆上动铰链和定铰链与极连线的夹角 相等∠M1 P12 M0= ∠N1 P12 N0= θ 12/2
方法：半角转动法
方法：半角转动法
原理
N1 M1 M2 E1 E2 N2
动平面由E1到E2的位置过程中，动 平面上任意一点都可以视为绕某点 P12转θ 12
P12——转动极（极）
θ 12——有向转动角
E1、E2两个位置一经确定，P12、 θ 12就确定与选择的参考点无关
12
P12
转动极P12 的求法
m12
N1 M2
n12
M1
连接P12M1和P12M2，所夹 的角即为转动角θ 12
N2
12 12
P12
连接P12 N1和P12 N2 ，所 夹的角也为转动角θ 12 ∠M1 P12 M2= ∠N1 P12 N2= θ 12
动平面由E1到E2的位置可由四杆机构实现
机构设计原理图解
分工原则
通过清晰的分工可以提高工作效率和专业化 水平。
协调原则
机构设计应促进各部门之间的良好沟通和协 作，确保整体目标的协调。
机构设计原理的应用案例
跨部门协作
分工合理
通过调整部门结构和职能划分， 实现跨部门协作，提高工作效 率和质量。
合理安排岗位职责，将工作分 配给专业人士，提高工作质量 和生产效率。
机构设计原理图解
机构设计是指为实现组织目标而设计和构建合理、高效的组织结构和工作流 程的过程。机构设计原理是实现有效机构设计的基础，具有重要的指导意义。
机构设计的定义
机构设计是指为实现组织目标而设计和构建合理、高效的组织结构和工作流 程的过程。
机构设计原理的重要性
1 提高工作效率
通过合理的机构设计，可减少冗余和重复工作，提高工作效率。
改进等。 4. 实施调整：按照方案进行机构调整和流程优化，逐步实施变革和改进。 5. 监督和调整：对机构设计的结果进行监督和评估，及时发现问题并进行调整和改进。
资源限制挑战
机构设计需要投入人力、财力和时间 等资源。解决方法：充分规划资源， 合理分配。
机构设计原理的实施步骤
1. 明确目标与需求：确定机构设计的目标和需求，明确改变和提升的关键点。 2. 分析与评估：对现有的机构结构和工作流程进行全面的分析和评估，发现问题和改进的空间。 3. 制定方案：根据目标和需求，制定具体的机构设计方案，包括人员调整、岗位设置、工作流程
2 增现各个部门和岗位之间的协调配合，提高整体运转效果。
3 优化资源利用
合理的机构设计能够更好地配置和利用组织内部的资源，达到最优化的效果。
常见的机构设计原理
简单原则
机构设计应尽量简洁、清晰，避免过多的层 级和冗余的职能。
机械原理 平面连杆机构及设计课件
仿真分析
利用计算机仿真软件对机构进行模拟分析， 评估其性能。
实验测试
通过实际测试机构的性能，与理论分析进行 对比验证。
优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法 ，对机构参数进行优化。
04
平面连杆机构的运 动分析
机构运动的基本方程
01
平面连杆机构的基本运动方程是 根据机构的运动学和动力学特性 建立的，它描述了机构中各构件 之间的相对运动关系。
刚度对机构性能的影响
刚度不足会导致机构运动失 真、振动等问题，影响其正 常工作。
06
平面连杆机构的实 例分析
曲柄摇杆机构的实例分析
曲柄摇杆机构是一种常见的平面连杆机构，它由曲柄、摇杆、连杆和机架组成。 曲柄旋转，通过连杆传递运动给摇杆，使摇杆在一定范围内摆动。
实例：缝纫机脚踏板机构。缝纫机脚踏板机构就是一个典型的曲柄摇杆机构的应 用。当脚踏板转动时，通过连杆将运动传递给摇杆，使机头上下摆动，完成缝纫 工作。
应力分析
通过计算机构各构件在工作状态下的应力分布，评估其强度是否 满足设计要求。
疲劳强度
考虑机构在循环载荷作用下的疲劳强度，预测其使用寿命。
可靠性分析
基于概率论和统计学方法，评估机构在各种工作条件下的可靠性。
机构的刚度分析
刚度定义
刚度表示机构抵抗变形的能 力。
刚度分析方法
通过有限元分析、实验测试 等方法，评估机构的刚度性 能。
双曲柄机构的实例分析
双曲柄机构由两个曲柄、连杆和机架组成。两个曲柄同时旋 转，通过连杆传递运动，使另一个曲柄产生相对的旋转运动 。
实例：飞机起落架机构。飞机起落架机构中的前轮转向机构 就是一个双曲柄机构的应用。当飞机滑行时，双曲柄机构使 前轮左右摆动，实现飞机的前轮转向。