第1章机构组成

1、第二章第二章平面机构的结构分析平面机构的结构分析 内容：内容：1 1）机构的组成）机构的组成2 2）平面机构运动简图）平面机构运动简图3 3）机构的自由度）机构的自由度目的：目的：研究机构在何种条件下可动，具研究机构在何种条件下可动，具备何种条件时具有确定的相对运备何种条件时具有确定的相对运动。动。本章内容及目的本章内容及目的 1 1、构件：、构件：2-1 2-1 机构的组成机构的组成 独立运动的最小单元体。独立运动的最小单元体。螺栓螺栓零件零件独立的独立的制造制造单元单元内内燃燃机机连连杆杆套筒套筒连杆体连杆体垫圈垫圈螺母螺母轴瓦轴瓦连杆盖连杆盖构件构件独立的独立的运动运动单元单元2-1 2

2、-1 机构的组成机构的组成 1 1 构件构件构件的自由度构件的自由度构件的定义构件的定义：独立运动最小单元独立运动最小单元自由度的定义自由度的定义：独立运动参数的个数或描述构独立运动参数的个数或描述构件位置和姿态所需的独立坐标数。件位置和姿态所需的独立坐标数。构件由一个或多个零件刚性连接而成构件由一个或多个零件刚性连接而成xyzox0y0o0y0sysxsz z y xyxoy0 x0o0 sxsy构件自由度数目构件自由度数目平面运动构件：平面运动构件：3 3个自由度。个自由度。空间运动构件：空间运动构件：6 6个自由度。个自由度。2 2 运动副运动副运动副定义运动副定义两个构件直接接触组成的

3、可动联接。两个构件直接接触组成的可动联接。运动副元素运动副元素构件上参与接触的几何元素。构件上参与接触的几何元素。运动副作用运动副作用提供约束。提供约束。 y x z球面副球面副例如例如：球面副球面副保留保留3 3个相对运动：个相对运动： x x、 y y、 z z提供提供3个个约束：约束：s sx x 、s sy y、s sz z y x z球面副球面副约束的定义约束的定义对运动所加的限制。对运动所加的限制。运动副分类：运动副分类： 引入引入n个约束的运动个约束的运动 副称为副称为n级副。级副。 (n0，运动链可动。，运动链可动。F=11234ACBDF=1，给定，给定1个原动件个原动件:F

4、=1，给定，给定2个原动件个原动件:运动确定。运动确定。损坏构件。损坏构件。CF = 2 1 12 23 34 45 5BADE二、机构可动和具有确定运动的条件二、机构可动和具有确定运动的条件 1 4n=7,PL=6,PH=0906273F 显然，错误！显然，错误！三、计算平面机构自由度时应注意的事项三、计算平面机构自由度时应注意的事项1、复合铰链复合铰链： 两个以上的构件在同一点铰两个以上的构件在同一点铰接接, , 所形成的转动副称为复所形成的转动副称为复合铰链合铰链. .AEDCBF12543687PL2若有若有m m个构件在同一点铰接，则低副数为个构件在同一点铰接，则低副数为(m-1)(

5、m-1)。注：注：“m m个构件个构件”中的构件包括机架。中的构件包括机架。如：如：PL=2PL=32 21 13 3A A向向1 12 23 34 41 12 23 33 31 12n=7, PL=10, PH=012021010273F 2、 局部自由度局部自由度：对整个机构运动的输入输出无影响的自由度。对整个机构运动的输入输出无影响的自由度。AEDCBF12543687n=3, PL=3, PH=1213233F 不对！不对！n=2, PL=2, PH=1112223F 若有局部自由度的地方，应将其去若有局部自由度的地方，应将其去掉，看作将滚子与从动件焊在一起。掉，看作将滚子与从动件焊在

6、一起。3 32 21 1 13 32 21 1 14 43. 虚约束虚约束：对机构的运动不起限制作用的约束。对机构的运动不起限制作用的约束。4 42 23 31 1C CD DB BA A= =ABABCDCD104233F ABCDEF06243F 4 43 31 1C CD DB BA AE EF FABABCDCDEFEF2 2= = =出现虚约束的场合出现虚约束的场合(重点、难点重点、难点)（1）轨迹重合：）轨迹重合： 要注意几何条件，有时需证明。要注意几何条件，有时需证明。n=4,PL=6,PH=0006243F B BD DC CA A4 43 32 21 1AB=BC=BDAB=

7、BC=BDACACADAD2 24 43 31 15 5椭圆仪椭圆仪需证明当需证明当D D点滑块拿掉后，仍有点滑块拿掉后，仍有ACAD即：即：9021 证明：证明：42, 31CDBCAB 90211804321 即：将即：将D D点滑块去掉后，点滑块去掉后， n=3, , PL=4, PH=014233F 2 23 31 15 5B BD DC CA A4 43 32 21 1AB=BC=BDAB=BC=BDACACADAD火车轮机构火车轮机构154326AGFEDCB7（2）两构件构成多个运动副）两构件构成多个运动副12（a）12（b）两构件组成多个移动副，两构件组成多个移动副，导路导路重

8、合或平行重合或平行。 两构件组成多个转动副两构件组成多个转动副，同轴同轴。1212两构件构成高副，两处接触，两构件构成高副，两处接触，法线重合法线重合。n1n1n2n2BAn1n1n2n2等宽凸轮等宽凸轮注意注意：法线不重合时，变成实际约束！：法线不重合时，变成实际约束！(3) 对运动不起作用的对称部分。（对运动不起作用的对称部分。（行星轮系行星轮系）对运动不起作用的对称部分。对运动不起作用的对称部分。 改善构件的受力情况：例如多个行星轮。改善构件的受力情况：例如多个行星轮。 增加机构的刚度：例如轴与轴承、机床导轨。增加机构的刚度：例如轴与轴承、机床导轨。虚约束的作用：虚约束的作用：例题例题1

9、 1：计算下列机构的自由度。：计算下列机构的自由度。1.n=8,PL=11, PH=1F 3 8 2 11 1 1C CD DB BA AE EF FABABCDCDEFEF= = =B BD DC C1 15 54 43 32 26 67 78 89 9虚虚复复复复局局AB CDAB CD= =A AB BC CD D2.n=6,PL=8,PH=1F 3 6 2 8 1 1虚虚局局1 16 65 54 43 32 27 73.n=4,PL=4,PH=2F 3 4 2 4 2 25 54 43 32 21 1局局虚虚虚虚例题例题2 2：计算说明下列机构运动是否确定，：计算说明下列机构运动是否确

10、定， 若不确定，如何改正。若不确定，如何改正。1.n=5,PL=7,PH=1F 3 5 2 7 1 0A AB BC CD DE EF FG G1 12 25 56 64 43 3将将D D点改成如图：点改成如图：n=6,PL=8,PH=1F 3 6 2 8 1 1A AB BC CD DE EF FG G1 12 25 56 64 43 37 72.n=3, PL=4, PH=1F 3 3 2 4 1 0即：机构不能运动。即：机构不能运动。将将D D点改为如左图：点改为如左图：n=4, PL=5, PH=1F 3 42 5 11A AD DC CB BF FE E5 54 43 32 21 1A AD DC CB BF FE E4 43 32 21 1ABCDEFAB CD EF练习：计算图示机构自由度练习：计算图示机构自由度, ,若有复合铰链若有复合铰链局部自由度和虚约束必须指出。局部自由度和虚约束必须指出。3 8 2 11 1 1F 知识回