机构的结构综合.pptx
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1、1.3.1 1.3.1 开式链机构的结构综合开式链机构的结构综合 开式链机构的自由度数就等于各运动副的开式链机构的自由度数就等于各运动副的自由度之和,即自由度之和,即 对上式变形可得:对上式变形可得:式中,式中,Pj表示第表示第j类运动副的数目。类运动副的数目。1.3.1 1.3.1 开式链机构的结构综合开式链机构的结构综合 当机构自由度已给定时,便可直接按上式当机构自由度已给定时,便可直接按上式求得其结构简图的可能型式。求得其结构简图的可能型式。对于只含有转动副、圆柱副和球销副的开对于只含有转动副、圆柱副和球销副的开式链机构的自由度可简写为式链机构的自由度可简写为 当机构自由度当机构自由度W
2、为为1时,其结构时,其结构 简图的可能型式只有一种。简图的可能型式只有一种。1.3.1 1.3.1 开式链机构的结构综合开式链机构的结构综合 当机构自由度当机构自由度W为为2时,其结构简图的可能时,其结构简图的可能型式有三种。型式有三种。1.3.1 1.3.1 开式链机构的结构综合开式链机构的结构综合 当机构自由度当机构自由度W为为3时,其结构简图的可能时,其结构简图的可能型式有三种。型式有三种。随着机构自由度的增大及所含运动副类型随着机构自由度的增大及所含运动副类型的增加,其结构简图的可能型式将大大增加。的增加,其结构简图的可能型式将大大增加。1.3.1 1.3.1 开式链机构的结构综合开式
3、链机构的结构综合 某些机械手结构的结构简图。在这类机构某些机械手结构的结构简图。在这类机构中很少采用自由度大于中很少采用自由度大于2的运动副。的运动副。1.3.1 1.3.1 开式链机构的结构综合开式链机构的结构综合1.3.21.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合一、单自由度平面机构中构件数与运动副数的配置。一、单自由度平面机构中构件数与运动副数的配置。为了说明问题起见,现只限于讨论仅含转动副为了说明问题起见,现只限于讨论仅含转动副且自由度为且自由度为1的平面闭式链机构,而且不包含复合的平面闭式链机构,而且不包含复合铰链和虚约束。铰链和虚约束。1.3.21.
4、3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合 该机构的构件总数该机构的构件总数N与转动副数与转动副数P之间的关系为:之间的关系为:式中式中N为运动链中的构件总数,为运动链中的构件总数,P为其中的运动为其中的运动副总数。副总数。N必为偶数。必为偶数。常见的运动链有:常见的运动链有:1.3.21.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合 环路数环路数L与构件总数与构件总数N的关系为的关系为 由上式可见,环数只与杆数有关。由上式可见,环数只与杆数有关。若运动链的环数记为若运动链的环数记为L,则,则ABCD1.3.21.3.2单自由度平面闭式链机
5、构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合ABCD1.3.21.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度机构,开式运动链。单自由度机构,开式运动链。单环机构,闭式运动链,单环机构,闭式运动链,四杆机构。四杆机构。其余为复环闭式运动链。其余为复环闭式运动链。环数环数L运动副数运动副数P构件数构件数N1.3.21.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合 四杆运动链只有四杆运动链只有1个环,故个环,故其可能的构型只有其可能的构型只有1种。种。六杆运动链应有六杆运动链应有2个环,故其可能的构型有两个环,故其可能的构型有两种,瓦特种
6、,瓦特(Watt)型和斯蒂芬森型和斯蒂芬森(Stephenson)型型 三副件相邻三副件相邻 三副件被二副件隔开三副件被二副件隔开1.3.21.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合 八杆运动链应有八杆运动链应有3个环,其可能的构型有个环,其可能的构型有16种种1.3.21.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合 十杆运动链应有四个环,其可能的构型有十杆运动链应有四个环,其可能的构型有230种。种。运动链如此众多的型式是按什么规律组合出来运动链如此众多的型式是按什么规律组合出来的,这一问题可用图论的方法加以研究。的,这一问题可用图
7、论的方法加以研究。1.3.31.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合二、图论的基本知识二、图论的基本知识 图:由直线段和小圆圈组成的网络状连通系统图:由直线段和小圆圈组成的网络状连通系统 节点:小圆圈,直线段的端点节点:小圆圈,直线段的端点 边:直线段,连接两个节点的直线段边:直线段,连接两个节点的直线段1.3.31.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合 子图:若一图的节点集合、边集合分别是另一子图:若一图的节点集合、边集合分别是另一图的节点集合、边集合的子集,则成该图为另一图图的节点集合、边集合的子集,则成该图为另一图的子图
8、。的子图。1.3.31.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合 完全连接图:任一节点和其他所有节点都有边完全连接图:任一节点和其他所有节点都有边相连接的图。相连接的图。平面图:各边除在节点相交外,没有其他相交平面图:各边除在节点相交外,没有其他相交边的图。边的图。1.3.31.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度平面闭式链机构的结构综合 支路:图中一系列边的集合,其每两个相继的支路:图中一系列边的集合,其每两个相继的边联接于一个节点。边联接于一个节点。环路:从某一个节点开始又回到该节点的支,环路:从某一个节点开始又回到该节点的支,此支路通过各节点不超过
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