机械设计第二章机构的结构分析

1、1第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析21 机构结构分析的内容及目的机构结构分析的内容及目的22 机构的组成机构的组成23 机构运动简图机构运动简图24 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件25 机构自由度的计算机构自由度的计算26 计算平面自由度时应注意的事项计算平面自由度时应注意的事项 27 平面机构平面机构的组成原理及其结构分类的组成原理及其结构分类内容提要内容提要221 机构结构分析的内容及目的机构结构分析的内容及目的1.研究机构的组成及其具有确定运动的条件研究机构的组成及其具有确定运动的条件2.绘制机构运动简图和自由度的计算绘制机构运动简图和自由度的计算 目的是为运动分

2、析和动力分析作准备。目的是为运动分析和动力分析作准备。弄清机构包含哪几个部分弄清机构包含哪几个部分;各部分如何相联？各部分如何相联？ 以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？3.研究机构的组成原理研究机构的组成原理 目的是搞清楚按何种规律组成的机构能目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求。满足运动确定性的要求。3名词术语解释名词术语解释:1.构件构件(link) 独立的独立的运动运动单元单元 内燃机内燃机 22 机构的组成机构的组成零件零件(part、element) 独立的独立的制造制造单元单元 4内燃机内燃机连杆连杆套筒套筒连杆体

3、连杆体螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母轴瓦轴瓦连杆盖连杆盖52.运动副（运动副（kinematic pair）a)两个构件两个构件 b) 直接接触直接接触 c) 有相对运动有相对运动 （2）运动副元素）运动副元素(elements of pair) 直接接触直接接触的部分（点、线、面）的部分（点、线、面）例如：例如：凸轮凸轮、齿轮齿廓齿轮齿廓、活塞与缸套活塞与缸套等。等。 （1）定义：运动副两个构件直接接触而）定义：运动副两个构件直接接触而组成的可动的连接。组成的可动的连接。 三个条件，缺一不可三个条件，缺一不可作者：潘存云教授6（3）运动副的分类：）运动副的分类： 1）按引入的）按引入的约束约束数分

4、有：（数分有：（约束约束联接时联接时相对运动所受到的限制相对运动所受到的限制） i 级副级副球与平面接触ii 级副级副球与方槽接触iii级副级副球与球腕接触i 级副、级副、ii 级副、级副、iii 级副、级副、iv 级副、级副、v 级副。级副。72）按相对运动范围分有：）按相对运动范围分有： 平面运动副平面运动平面运动副平面运动平面机构平面机构 全部由平面运动副组成的机构。全部由平面运动副组成的机构。 iv级副级副圆柱与圆孔例如：例如：球铰链球铰链、螺旋螺旋。空间运动副空间运动副空间运动空间运动v级副级副1v级副级副2v级副级副3 空间机构空间机构 至少含有一个空间运动副的机构。至少含有一个空

5、间运动副的机构。8 3）按运动副元素分有（即按两构件的接触情况分）：）按运动副元素分有（即按两构件的接触情况分）： 高副高副(high pair)点、线接触，应力高。点、线接触，应力高。低副低副(lower pair)面接触，应力低。面接触，应力低。例如：例如：滚动副滚动副、凸轮副凸轮副、齿轮副齿轮副等。等。分类：分类：转动副转动副（回转副）（回转副）（revolute pair） 移动副移动副 。（。（sliding pair、prismatic pair） 9（4）常见运动副符号的表示）常见运动副符号的表示: 国标国标gb446084转动副转动副移动副移动副高副高副10表表2-1 常用运动

6、副的符号常用运动副的符号运动副运动副名称名称运动副符号运动副符号两运动构件构成的运动副两运动构件构成的运动副转转动动副副移移动动副副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副两构件之一为固定时的运动副122121平平面面运运动动副副（v级）（v级）（v级）（v级）11平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球销销副副121212空空间间运运动动副副121212（iv级）（iv级）（v级）（v级）（iii级）（iv级）（iii级）（iv级）12运动链运动链 两个以上的构件通过运动副两个以上的构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系

7、统。的联接而构成的相对可动的系统。闭式链闭式链3. 运动链运动链 (kinematic chain) 开式链开式链多用于机械手多用于机械手13若干若干1个或几个个或几个1个个 4. 机构机构:（mechanism)具有确定运动的运动链称为机构具有确定运动的运动链称为机构 。机架机架 作为参考系的构件作为参考系的构件，如机床床身、车辆底如机床床身、车辆底盘、飞机机身。盘、飞机机身。 (frame)机构的组成：机构的组成：机构机架原动件从动件机构机架原动件从动件原（主）动件原（主）动件 按给定的已知运动规律独立运动按给定的已知运动规律独立运动的构件的构件。 (driving link)从动件从动件

8、 其余可动构件。其余可动构件。(driven link)1423 机构运动简图机构运动简图一、机构运动简图用以说明机构中各构件之间一、机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。的相对运动关系的简单图形。 二、作用二、作用 1.表示机构的结构和运动情况。表示机构的结构和运动情况。三、机构示意图三、机构示意图 不按比例绘制的简图不按比例绘制的简图 现摘录了部分现摘录了部分gb446084 机构示意图如下表。机构示意图如下表。2.作为运动分析和动力分析的依据。作为运动分析和动力分析的依据。15表表2-2 常用机构运动简图符号（教材常用机构运动简图符号（教材p10） 在在机机架架上

9、上的的电电机机齿齿轮轮齿齿条条传传动动带带传传动动圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动16链链传传动动圆柱圆柱蜗杆蜗杆蜗轮蜗轮传动传动凸凸轮轮传传动动外啮外啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动17棘棘轮轮机机构构内啮内啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动18构件的表示方法构件的表示方法:两副构两副构件件三副构三副构件件19注意事项注意事项: 画构件时应撇开构件的实际外形，而只画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。考虑运动副的性质。20四、机构运动简图应满足的条件四、机构运动简图应满足的条件 1. 构件数目与实际相同构件数目与实际相同 2. 运动副的性质、数目与实际相符运动副的性质、数目与实际相符 3.

10、运动副之间的运动副之间的相对位置相对位置以及构件尺寸与实以及构件尺寸与实际机构成比例。际机构成比例。21五、绘制机构运动简图五、绘制机构运动简图 顺口溜：顺口溜： 先两头，后中间，先两头，后中间， 从头至尾走一遍，从头至尾走一遍， 数数构件是多少，数数构件是多少， 再看它们怎相联。再看它们怎相联。思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。数目及运动副的类型，并用符号表示出来。22步骤：步骤：1. 运转机械，搞清楚运动副的类型性质、数运转机械

11、，搞清楚运动副的类型性质、数目和构件数目；目和构件数目； 4. 检验机构是否满足运动确定的条件。检验机构是否满足运动确定的条件。 2. 测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），平面）， 绘制示意图。绘制示意图。3. 按比例绘制运动简图。按比例绘制运动简图。 简图比例尺：简图比例尺： l = =实际尺寸实际尺寸 m / m / 图上长度图上长度mmmm举例：绘制举例：绘制破碎机破碎机和偏心泵的机构运动简图。和偏心泵的机构运动简图。 强调：看懂结构图、了解工作原理、找出机架、强调：看懂结构图、了解工作原理、找出机架、原动件、从动件。原动件、从动件。232

12、425颚式破碎颚式破碎机机1 1偏心轮动颚板定颚板26作者：潘存云教授1234绘制图示绘制图示偏心泵偏心泵的运动简图的运动简图偏心泵偏心泵机械手的机械手的运动运动和和简图简图 小型压力机小型压力机编号原则：编号原则：注意区分位置重叠的不注意区分位置重叠的不同构件和同轴刚性联接的多个零件。同构件和同轴刚性联接的多个零件。前者分别编号，后者采用一个编号前者分别编号，后者采用一个编号 加以区别。加以区别。1. 分析整个机构的工作原理分析整个机构的工作原理机构组成机构组成示例示例3动作原理和运动情况动作原理和运动情况偏心轮偏心轮1 齿轮齿轮1 杆件杆件2 齿轮齿轮6 杆件杆件3 槽凸轮槽凸轮6 杆件杆

13、件4 滑块滑块7 压头压头8原动件原动件执行构件执行构件2.2.沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动关沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目。系，确定运动副的类型和数目。转动副转动副移动副移动副平面高副平面高副3-98-94-79-1(1)1-22-33-44-59-6(6)7-81-65-63. 选择适当的视图平面选择适当的视图平面 选择原则选择原则1. 清楚表达机构的主体清楚表达机构的主体 部分；部分；2. 尽可能反映机构的全尽可能反映机构的全 面运动；面运动；4. 绘图绘图编号：编号：a、b、c 表示运动副表示运动副 1、2、3 表示构件表示构件 o1、

14、o2表示固定转轴表示固定转轴 原动件的运动方向原动件的运动方向3124 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件给定给定s s3 3s s3 3(t)(t) 一个独立参数，一个独立参数，则则1 11 1（t t）唯一确定，该）唯一确定，该机构仅需要一个独立参数。机构仅需要一个独立参数。 若若仅给定仅给定1 11 1（t t）, ,则则2 2 3 3 4 4 均不能唯一确均不能唯一确定。若定。若同时给定同时给定1 1和和4 4 ，则则3 3 2 2 能唯一确定，该能唯一确定，该机构需要两个独立参数机构需要两个独立参数 。4 4s3123s31 112341 132定义：保证机构具有确定运动时

15、所必须给定的定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度独立运动参数称为机构的自由度。 (degree of freedom)原动件能独立运动的构件。原动件能独立运动的构件。 一个原动件只能提供一个独立参数一个原动件只能提供一个独立参数机构具有确定运动的条件为：机构具有确定运动的条件为：自由度原动件数自由度原动件数问：自由度不等于原动件数如何？问：自由度不等于原动件数如何？3325 机构自由度的计算机构自由度的计算作平面运动的刚体在空间作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参的位置需要三个独立的参数（数（x，y, ）才能唯一）才能唯一确定。确定。yx(x , y)

16、f = ？单个自由构件的自由度为单个自由构件的自由度为3 3? ?34自由构自由构件的自件的自由度数由度数运动副运动副 自由度数自由度数 约束数约束数回转副回转副 1（） + 2（x，y） = 3yx12syx12xy12r=2, f=1r=2, f=1r=1, f=2结论结论：构件自由度构件自由度3约束数约束数移动副移动副 1（x） + 2（y，）= 3高高 副副 2（x,） + 1（y） = 3经运动副相联，由于有约束，构件自由度将变化：经运动副相联，由于有约束，构件自由度将变化： 自由构件的自由度数约束数自由构件的自由度数约束数35活动构件数活动构件数 n 计算公式：计算公式： f=3n

17、(2pl+ph )要求：记住上述公式，并能熟练应用。要求：记住上述公式，并能熟练应用。构件总自由度构件总自由度 低副约束数低副约束数 高副约束数高副约束数 3n 2 pl1 ph例题例题计算曲柄滑块机构的自由度。计算曲柄滑块机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 3低副数低副数pl= 4f=3n 2pl ph =33 24 =1 高副数高副数ph= 0s3123推广到一般：推广到一般： 36例题例题计算五杆铰链机构的自由度计算五杆铰链机构的自由度解：活动构件数解：活动构件数n= 4低副数低副数pl= 5f=3n 2pl ph =34 25 =2 高副数高副数ph= 012341 1 如

18、仅取构件如仅取构件1为原动件，则因为原动件，则因f=2原动件数原动件数=1，所以运动不确定。，所以运动不确定。37例题例题计算图示凸轮机构的自由度。计算图示凸轮机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 2低副数低副数pl= 2f=3n 2pl ph =32 221 =1高副数高副数ph= 1123动画动画383913478 9101118abcd,内燃机及其机构运动简图内燃机及其机构运动简图f3n(2plph)362731406n 323 62 802wlhfnpp 当未刹车时当未刹车时，ph=0，pl=8，刹车机构自由度为刹车机构自由度为 当闸瓦之一刹紧车轮时当闸瓦之一刹紧车轮时， 5

19、n ，ph=0，pl=7，刹车机构自由度为刹车机构自由度为 323 52 701wlhfnpp 习题习题2-1812345678f=37210=1计算图示发动机机构的自由度计算图示发动机机构的自由度原动件数目原动件数目机构有确定运动机构有确定运动分析：分析：n = 7， pl = 10， ph = 04226 计算平面自由度时应注意的事项计算平面自由度时应注意的事项 12345678abcdef例题例题:计算图示圆盘锯机构的自由度。计算图示圆盘锯机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 7低副数低副数pl=6f=3n 2pl ph 高副数高副数ph=0=37 26 0=9计算结果肯定不对

20、！计算结果肯定不对！ 动画动画1.正确计算运动副的自由度。正确计算运动副的自由度。43 1. 复合铰链复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动两个以上的构件在同一处以转动副相联副相联。两个低副两个低副动画动画44三个构件在同一轴线处，两个转动副。三个构件在同一轴线处，两个转动副。推理：推理：m个构件时，有个构件时，有m 1个转动副。个转动副。 45上例：在上例：在b、c、d、e四处应各有四处应各有 2 个运动副。个运动副。例题重新计算图示圆盘锯机构的自由度。例题重新计算图示圆盘锯机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n=7低副数低副数pl=10f=3n 2pl ph =37 2100 =1可

21、以证明：可以证明：f点的轨迹为一直线。点的轨迹为一直线。（当（当ab=ae、bc=bd、ce=ed=df=fc时）时）12345678abcdef圆盘锯机圆盘锯机构构46复合铰链复合铰链4748f f3n3n2p2pl lp ph h 3 3 2 2 123f f3n3n2p2pl lp ph h 3 3 2 2 231-1-1两构件间构成多个运动副两构件间构成多个运动副错错22 11对对移动副导路移动副导路平行平行转动副轴线转动副轴线重合重合平面高副接触点平面高副接触点公法线公法线49两构件构成高副，两处接触，且法线重合。两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 如等宽凸轮（只算一个高副）如等

22、宽凸轮（只算一个高副）w注意：注意：法线不重合时，法线不重合时，变成实际约束！变成实际约束！aan1n1n2n2n1n1n2n2aa计算右图计算右图的自由度的自由度=？误：误：f=3 2 -2 3-1 2=-2正：正：f=3 2 -2 2-1 1=1相当于一个转动副相当于一个转动副相当于一个移动副相当于一个移动副50例题例题计算图示两种凸轮机构的自由度。计算图示两种凸轮机构的自由度。解：解：左边机构左边机构 n=3，pl=3，f=3n 2pl ph =33 23 1 =2f原动件数，运动确定？原动件数，运动确定？ph=1对于右边的机构，有：对于右边的机构，有： f=32 22 1=1事实上，两

23、个机构的运动相同，且事实上，两个机构的运动相同，且f=1123123动画动画51（passive degree of freedom）-用用f表示表示f=3n 2pl ph f =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 f=1 f=32 22 1 =1定义：定义：构件构件局部运动局部运动所产生的自由度。所产生的自由度。 一般一般出现在加装滚子的场合，出现在加装滚子的场合，计算时应去掉计算时应去掉f。滚子的作用滚子的作用：。12312352解：解：n=4， pl=6，f=3n 2pl ph =34 26 =0ph=0例题已知：例题已知：abcdef，计算图示平行四，计算图示平行

24、四 边形机构的自由度。边形机构的自由度。 1234abcdef533 3 虚约束虚约束 在特定的几何条件或结构条件下，某些运动在特定的几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用是重复的，这种用是重复的，这种不起独立限制作用的重复约不起独立限制作用的重复约束束称为称为虚约束虚约束。544f5abcdef123adbce06243f？123adbce14233f 计算具有虚约束的机构的自由度时，应先计算具有虚约束的机构的自由度时，应先将机构中引入虚约束的将机构中引入虚约束的构件和运动副构件和运动副除去。除去。一个活动构件一个

25、活动构件3个自由度，两个转动个自由度，两个转动副引入四个约束，等于多引入一个副引入四个约束，等于多引入一个约束。约束。55出现虚约束的场合：出现虚约束的场合： 1）两构件联接前后，联接点的轨迹重合，）两构件联接前后，联接点的轨迹重合，如平行四边形机构如平行四边形机构，火车轮火车轮椭圆仪椭圆仪等。等。 562）运动时，两构件上的某运动时，两构件上的某 两点距离始终不变，也将带入两点距离始终不变，也将带入1个虚约束个虚约束（e、f）ef计算右图的自由度计算右图的自由度=？误：误：f=3 4 -2 6=0正：正：f=3 3 -2 4=1动画动画573）在机构中，不影响机构运动传递的重复部分）在机构中

26、，不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为虚约束。既所带入的约束为虚约束。既对运动不起作用的对对运动不起作用的对称部分。如多个称部分。如多个行星轮系行星轮系。 58计算右图的自由度计算右图的自由度=？误：误：f=3 5 -2 5-1 6=-1正：正：f= 3 5 -2 5-1 6+2或或= 3 3 -2 3-1 2=1 2 2 2+4-23=259311 （217 -2）=1 2 2 10-6 3=260虚约束的引入，一般是为了改善机构受力，增大传虚约束的引入，一般是为了改善机构受力，增大传递功率或者其它特殊需求；递功率或者其它特殊需求；计算机构自由度时，不考虑虚约束的作用计算机构自由度时，

27、不考虑虚约束的作用；虚约束的成立，要满足一定的几何条件或者结构条虚约束的成立，要满足一定的几何条件或者结构条件，如果这些条件被破坏，将转化了实约束，影响机件，如果这些条件被破坏，将转化了实约束，影响机构运动；构运动； 虚约束问题小结：虚约束问题小结：设计中如果需要采用虚约束，必须保证设计、加设计中如果需要采用虚约束，必须保证设计、加工、装配精度，以确保满足虚约束存在的条件。工、装配精度，以确保满足虚约束存在的条件。从运动的角度看从运动的角度看, ,虚约束就是虚约束就是“重复的约束重复的约束”或者或者是是“多余的约束多余的约束”。61f f3n- (2p3n- (2pl l+ p+ ph h -

28、 -p p ) )- f- f f f 局部自由度数局部自由度数 p ph h 高副数高副数n n 活动构件数活动构件数 p p 虚约束数虚约束数 p pl l 低副数低副数 f f 局部自由度数局部自由度数62b2i9c 3a1j6h87de4fg5例题计算图示包装机送纸机构的自由度。例题计算图示包装机送纸机构的自由度。分析：分析：活动构件数活动构件数n：a1b2i9c 3j6h87de4fg592个低副个低副复合铰链复合铰链:局部自由度局部自由度 2个个虚约束虚约束: 1处处i8 39 （211 +3-1）-2=163b2i9c 3a1j6h87de4fg5例题例题计算图示包装机送纸机构的

29、自由度。计算图示包装机送纸机构的自由度。分析：分析：活动构件数活动构件数n：a1b2i9c 3j6h87de4fg592个低副个低副复合铰链复合铰链:局部自由度局部自由度 2个个虚约束虚约束: 1处处i8去掉局部自由度去掉局部自由度和虚约束后：和虚约束后： n =6pl = 7f=3n 2pl ph =36 27 3 =1ph =364或或f=3n 2pl ph =37 292 =1f=3n 2pl ph-f =38 2102-1 =1动画465局部自由度局部自由度复合铰链复合铰链虚约束n=10 pl=14 ph=1p=1题题1f=166n = 8pl = 11 ph = 1f = 38 -

30、211 1 = 16adechgfibk123456789局部自由度局部自由度复合铰链复合铰链虚约束虚约束78967n = 6pl = 8 ph = 1f = 36 - 28 1 = 27 7a ac c1 12b b3 3d de ef fg gh hi i4 45 56 6局部自由度局部自由度虚约束虚约束4567计算图所示机构的自由度计算图所示机构的自由度 。68试确定图所示机构的自由度，以凸轮为原动件分析： 机构共有8个活动件，10个低副（ g是铰链数为2的复合铰链），两个高副，1个局部自由度，没有虚约数。69例例 图示机构中，已知图示机构中，已知l labab=l=lcdcd，l la

31、faf=l=ldede，l lbcbc l ladadl lfefe。试判断该机构是否有确定运动。试判断该机构是否有确定运动。虚约束虚约束复合复合铰链铰链41237685n = 7pl = 10 ph = 0f = 37 - 210 = 1机构有确定运动机构有确定运动原动件数目原动件数目70 例例 图示为一图示为一牛头刨床牛头刨床的初拟设计方案。设计者的设计思路是：的初拟设计方案。设计者的设计思路是：动力由小齿轮动力由小齿轮1 1输入，并推动大齿轮输入，并推动大齿轮2 2绕其轴绕其轴a a连续转动，又通连续转动，又通过铰接在大齿轮过铰接在大齿轮2 2上上b b处的滑块处的滑块3 3使摆动导杆使

32、摆动导杆4 4往复摆动，并带往复摆动，并带动滑枕动滑枕5 5往复运动以达到刨削的目的往复运动以达到刨削的目的。试绘制此刨床的机构运。试绘制此刨床的机构运动简图，分析其运动是否能实现设计意图，并提出修改方案。动简图，分析其运动是否能实现设计意图，并提出修改方案。n = 5pl = 7 ph = 1f = 35 - 27 1 =0不能运动？不能运动？71可见：在分析现有机械或设计新机械时，必须考虑可见：在分析现有机械或设计新机械时，必须考虑所画出的机构运动简图应满足机构具有确定运动的所画出的机构运动简图应满足机构具有确定运动的条件，否则将导致机构结构组成原理上的错误。条件，否则将导致机构结构组成原

33、理上的错误。改进方案：改进方案：增加机构自由度的方法增加机构自由度的方法： 在机构的适当位置上添加一个构件和一个低副或者用在机构的适当位置上添加一个构件和一个低副或者用一个高副去代替一个低副。一个高副去代替一个低副。原方案：原方案：72 从机构运动观点来看，机构结构组成改进往往有多种方案。从机构运动观点来看，机构结构组成改进往往有多种方案。例如，本题还可以在运动副例如，本题还可以在运动副c处通过增加处通过增加1个自由度来改进，个自由度来改进，同样也有类似上述四种情况。同样也有类似上述四种情况。 至于实际选定哪一种方案为好，还必须考虑其他的因素加至于实际选定哪一种方案为好，还必须考虑其他的因素加

34、以分析、比较来决定。以分析、比较来决定。改进方案：改进方案：原方案：原方案：73局部自由度复合铰链虚约束n=9 pl=12 ph=2f=17427 平面机构的组成原理及其结构分平面机构的组成原理及其结构分类及结构分析类及结构分析一、平面机构的组成原理一、平面机构的组成原理 a)a)原动件作移动原动件作移动 ( (如直线电机、斜如直线电机、斜面机构、流体压力作动筒面机构、流体压力作动筒) )。211.1.基本机构（或称基本机构（或称i i级机构）级机构） 定义：由一个原动件和一个机架组成的双定义：由一个原动件和一个机架组成的双杆机构。杆机构。75 b)原动件作转动原动件作转动 (如电动机、杠杆机

35、如电动机、杠杆机构构)。21762.2.基本杆组基本杆组定义：定义：的的f0 的构件组，称为基本杆组。的构件组，称为基本杆组。阿苏尔杆组阿苏尔杆组机构具有确定运动的条件是原动件数自由度。机构具有确定运动的条件是原动件数自由度。f=1f=0 现设想将机构中的原动件和机架从机构中断现设想将机构中的原动件和机架从机构中断开，则原动件与机架构成了开，则原动件与机架构成了，其，其f1。剩下的构件组必有剩下的构件组必有。将构件组继续拆分成更。将构件组继续拆分成更简单简单f0的构件组，直到不能再拆为止。的构件组，直到不能再拆为止。77举例：举例：将图示将图示八杆机构八杆机构拆分成拆分成基本机构基本机构和和基

36、本杆组基本杆组。7132456835f=3 1-2 1=1f=3 2-2 3=0f=3 4-2 6=078推论：任何一个平面机构都可以认为是在基本推论：任何一个平面机构都可以认为是在基本机构的基础上，依次添加若干个杆组所形成的。机构的基础上，依次添加若干个杆组所形成的。机构的组成原理：机构的组成原理： 结论：该机构包含一个基本机构和两个基本杆结论：该机构包含一个基本机构和两个基本杆组，换句话说，将两个基本杆组添加到基本机组，换句话说，将两个基本杆组添加到基本机构上，构成了该八杆机构。构上，构成了该八杆机构。79二、平面机构的结构分类二、平面机构的结构分类设基本杆组中有设基本杆组中有n个构件，则

37、由条件个构件，则由条件f0有：有： f3n2plph0 考虑低副机构：则考虑低副机构：则 pl3n/2 (低副机构中低副机构中ph0 ) pl 为整数，为整数， n n 只能取偶数。只能取偶数。 n n 2 4 n4 2 4 n4 已无实例了已无实例了! ! pl 3 6 n=2 的杆组称为的杆组称为级组应用最广而又最简单级组应用最广而又最简单的基本杆组。共有的基本杆组。共有 5 5 种类型种类型80 n=4 （pl6 6）的杆组有以下四种类型）的杆组有以下四种类型: :以上三种形式称为以上三种形式称为级组。结构特点：其中有一个构级组。结构特点：其中有一个构件有三个运动副。件有三个运动副。典型

38、典型级组：级组： rrr rrp rpr prp rpp 81第四种形式称为第四种形式称为iviv级组。级组。 结构特点：结构特点： 有两个三副杆，且有两个三副杆，且4个构件构成四边形结构。个构件构成四边形结构。机构命名方式：机构命名方式：按所含最高杆组级别命名，如按所含最高杆组级别命名，如级机构，级机构，级机级机构等。构等。82 必须强调指出：必须强调指出： 1. 杆组的各个外端副不可以同时加在同一个杆组的各个外端副不可以同时加在同一个构件上，否则将成为刚体。如：构件上，否则将成为刚体。如： 2. 机构的级别与原动件的选择有关。机构的级别与原动件的选择有关。83举例：举例：将图示八杆机构拆分

39、成基本机构和基本杆组。将图示八杆机构拆分成基本机构和基本杆组。71324568351为原动件为原动件iii级机构级机构84或或7 7为原动件为原动件级机构级机构6 6为原动件为原动件级机构级机构7132456885机架机架从动件组从动件组原动件原动件原动件的自由度为原动件的自由度为1 1，从动件组的自由度为从动件组的自由度为零零。机构具有确定运动的条件：机构具有确定运动的条件：自由度数自由度数= =原动件数原动件数f = 3527 =分图示发动机机构拆分图示发动机机构8788三、机构结构分析的步骤三、机构结构分析的步骤1、计算机构的自由度，确定原动件。、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、从远离原动件的地方开始拆杆组。先试拆拆 ii 级组，当不可能时再试拆级组，当不可能时再试拆 iii 级组。级组。但应注意，每拆出一个杆组后，剩下的部但应注意，每拆出一个杆组后，剩下的部分仍组成机构，且自由度与原机