平面机构的结构分析学习教案

1、会计学1平面机构平面机构(jgu)的结构分析的结构分析第一页，共73页。平面机构：机构中所有构件平面机构：机构中所有构件(gujin)均在一个或几个平行平面内运动。均在一个或几个平行平面内运动。12341234另有空间另有空间(kngjin)(kngjin)机构概念。机构概念。 (avi)(avi)1-1 研究机构研究机构(jgu)结构结构的目的的目的第1页/共73页第二页，共73页。研究目的之一：机构运动研究目的之一：机构运动(yndng)的可能性及具有确定运动的可能性及具有确定运动(yndng)的条件。的条件。 研究目的之二：研究机构运动研究目的之二：研究机构运动(yndng)(yndng

2、)简图的绘制方法。简图的绘制方法。研究研究(ynji)目的之三：研究目的之三：研究(ynji)机构的组成原理。机构的组成原理。第2页/共73页第三页，共73页。1-2 运动运动(yndng)副、运动副、运动(yndng)链和机构链和机构一、运动一、运动(yndng)副副(Joint，Kinematical Pair)1.1.定义：两构件直接接触并能产生定义：两构件直接接触并能产生(chnshng)(chnshng)一定相对运动的可动联接。一定相对运动的可动联接。特点：特点：（1）运动副是）运动副是一种联接一种联接；（2）运动副）运动副由两个构件组成由两个构件组成；（3）组成运动副的两个构件之间

3、）组成运动副的两个构件之间 有相对运动有相对运动。运动副元素：运动副元素：组成运动副的两构件上的组成运动副的两构件上的接触点、接触线或接触面接触点、接触线或接触面。运动副元素运动副元素(avi)第3页/共73页第四页，共73页。机构是由运动副逐一机构是由运动副逐一(zhy)联接各个构件组成的。联接各个构件组成的。(avi)(avi)约约 束：对构件独立运动束：对构件独立运动(yndng)(yndng)所施加的限制。所施加的限制。 2.构件（刚体构件（刚体(gngt)）的自由度与约束）的自由度与约束自由度自由度：构件所具有的构件所具有的独立运动的数目（或确定构件位置独立运动的数目（或确定构件位置

4、 的独立参变量的数目）的独立参变量的数目）。第4页/共73页第五页，共73页。 平面平面(pngmin)运动刚体的自由度为运动刚体的自由度为sx，sy，z，即自由度数，即自由度数 F 3。y z(x , y)xO平面运动刚体的自由平面运动刚体的自由度度sxsy 一个完全一个完全(wnqun)独立的刚体在空间直角坐标系下的自由度独立的刚体在空间直角坐标系下的自由度(Degree of freedom)为为sx，sy，sz，x，y，z ，即自由度数，即自由度数F 6。Oxzysxszsy y x z空间运动刚体的自由度空间运动刚体的自由度y x z O 第5页/共73页第六页，共73页。如：观察如

5、：观察(gunch)图示两构件组成的圆柱副图示两构件组成的圆柱副(Cylindric pair) 两构件两构件(gujin)保留的相对运动保留的相对运动sz和和z，即自由度数，即自由度数 F 2。两构件两构件(gujin)之间受限制的相对运动之间受限制的相对运动sx，sy ，x和和y，即约束数，即约束数 S 4。zxyO zsz二、运动副的分类二、运动副的分类 机构机构(jgu)(jgu)运动副的类型决定机构运动副的类型决定机构(jgu)(jgu)的运动形式。的运动形式。第6页/共73页第七页，共73页。1.按约束按约束(yush)数分数分表表1-1 常用运动副及其简图常用运动副及其简图名名称

6、称图图 形形简图符号简图符号副级副级自由度自由度名名称称图 形形简图符号简图符号副级副级自由度自由度球球面面高高副副I5圆圆柱柱套套筒筒副副IV2柱柱面面高高副副II4转转动动副副V1球球面面低低副副III3移移动动副副V1球球销销副副IV2螺螺旋旋副副V1第7页/共73页第八页，共73页。移动副移动副(avi)球面低副球面低副(avi)转动副转动副(avi)低副：两构件以面接触所构成低副：两构件以面接触所构成(guchng)的运动副。的运动副。2.按接触按接触(jich)情况分情况分第8页/共73页第九页，共73页。高副：两构件以点或线接触所构成高副：两构件以点或线接触所构成(guchng)

7、的运动副。的运动副。球面高副球面高副(avi)柱面高副柱面高副(avi)第9页/共73页第十页，共73页。3.按相对运动按相对运动(xin du yn dn)形式分形式分u空间空间(kngjin)(kngjin)运动副：两构件之间的相对运动为空间运动副：两构件之间的相对运动为空间(kngjin)(kngjin)运动运动螺旋副螺旋副球销副球销副u平面平面(pngmin)(pngmin)运动副：两构件之间的相对运动为平面运动副：两构件之间的相对运动为平面(pngmin)(pngmin)运动运动第10页/共73页第十一页，共73页。1.1.平面平面(pngmin)(pngmin)低副低副（F=1F=

8、1，S=2S=2）2.平面平面(pngmin)高副高副（F=2，S=1）4.平面平面(pngmin)运动副的类型运动副的类型凸轮副凸轮副(avi)移动副移动副(avi)转动副转动副(avi)齿轮副齿轮副(avi)第11页/共73页第十二页，共73页。三、运动三、运动(yndng)(yndng)链链(Kinematical Chain)(Kinematical Chain)与机构与机构开式运动链开式运动链(avi)机构机构(avi)闭式运动链闭式运动链(avi) 在运动链中，若将其中的一个构件取为机架并加以在运动链中，若将其中的一个构件取为机架并加以(jiy)固定，则该运动链便成为机构。固定，则

9、该运动链便成为机构。两个以上的构件两个以上的构件(gujin)通过运动副联接而成的相对可动系统。通过运动副联接而成的相对可动系统。第12页/共73页第十三页，共73页。运动运动(yndng)链的类型：链的类型：闭式运动链闭式运动链( (闭式链闭式链) )开式运动链开式运动链( (开式链开式链) )平面运动链平面运动链空间运动链空间运动链空间运动链空间运动链开式运动链开式运动链闭式运动链闭式运动链1）按封闭）按封闭(fngb)形式分形式分2）按相对运动）按相对运动(xin du yn dn)分分第13页/共73页第十四页，共73页。1-3 机构机构(jgu)运动简图运动简图(Kinematica

10、l Diagrams)1. 定义定义 为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。这样绘制出能够准确表达机构运动特性的最简明图形就称为机构运动简图。为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。这样绘制出能够准确表达机构运动特性的最简明图形就称为机构运动简图。 只是为了表明机构的运动状态只是为了表明机构的运动状态(zhungti)或各构件的相互关系，可以不按比例来绘制

11、运动简图，通常把这样的简图称为机构示意图。或各构件的相互关系，可以不按比例来绘制运动简图，通常把这样的简图称为机构示意图。第14页/共73页第十五页，共73页。常用常用(chn yn)(chn yn)机构构件、运动副代表符号机构构件、运动副代表符号第15页/共73页第十六页，共73页。总的思路总的思路(sl)是先画机构示意图，再画机构运动简图是先画机构示意图，再画机构运动简图1）先画机构示意图）先画机构示意图a.搞清机器搞清机器(j q)的动作原理的动作原理下面结合偏心轮四杆机构模型，介绍下面结合偏心轮四杆机构模型，介绍(jisho)机构运动简图的画法。机构运动简图的画法。2、绘制机构运动简图

12、的步骤、绘制机构运动简图的步骤b.区分构件区分构件 分清构件数、机架、原动件和从动件。分清构件数、机架、原动件和从动件。c.确定运动副的类型和个数确定运动副的类型和个数 可用图可用图(a)所示的机构拓扑图，记录构件与运动副。所示的机构拓扑图，记录构件与运动副。第16页/共73页第十七页，共73页。d.合理选择合理选择(xunz)视图平面视图平面e.画机构画机构(jgu)示意图示意图通常选择与大多数构件的运动平面通常选择与大多数构件的运动平面(pngmin)相平行的平面相平行的平面(pngmin)为视图平面为视图平面(pngmin)。 一般一般先画固定导路和固定铰链先画固定导路和固定铰链，然后循

13、着运动传递的路线，依次画各运动副和构件。，然后循着运动传递的路线，依次画各运动副和构件。2）再画机构运动简图）再画机构运动简图a.测量机构尺寸测量机构尺寸 所测尺寸（杆长和角度等）应保证在原动件位置给定后，能画出机构所测尺寸（杆长和角度等）应保证在原动件位置给定后，能画出机构运动简图。如图运动简图。如图(b)中，应测量中，应测量4个杆长：个杆长：lAB，lBC，lCD和和lAD。第17页/共73页第十八页，共73页。b.画机构运动简图画机构运动简图选择选择(xunz)合适的长度比例尺：合适的长度比例尺： 针对机构的一个瞬时运动位置，按比例尺针对机构的一个瞬时运动位置，按比例尺l画出机构运动简图

14、，并依传递路线画出机构运动简图，并依传递路线(lxin)标出各构件的编号、运动副代号及原动件转向，如图标出各构件的编号、运动副代号及原动件转向，如图(b)所示。所示。0.002lmmm第18页/共73页第十九页，共73页。(avi)例例1：绘制牛头刨床：绘制牛头刨床(ni tu po chun)机构的运动简图机构的运动简图:12347ABDEF56CGH)lmmm实际尺寸（图示尺寸（第19页/共73页第二十页，共73页。例例2：颚式破碎机：颚式破碎机43D52CFEA6G1B)lmmm实际尺寸（图示尺寸（第20页/共73页第二十一页，共73页。例例3：试绘制：试绘制(huzh)该机构运动简图该

15、机构运动简图:(avi)第21页/共73页第二十二页，共73页。摆摆动动(bidng)导导杆杆机机构构第22页/共73页第二十三页，共73页。摇摇块块机机构构(jgu)第23页/共73页第二十四页，共73页。偏偏心心(pinxn)泵泵机机构构第24页/共73页第二十五页，共73页。冲冲床床(chngchung)机机构构第25页/共73页第二十六页，共73页。 一、平面一、平面(pngmin)(pngmin)机构自由度的定义机构自由度的定义1-4 平面平面(pngmin)机构的自由度机构的自由度(Degrees of Freedom)1.定义：机构具有确定运动时所需的独立运动的数目定义：机构具有

16、确定运动时所需的独立运动的数目(shm)称为机构的自由度。也可理解为：为确定机构中所有活动构件的位置，必须给定的独立广义坐标的数目称为机构的自由度。也可理解为：为确定机构中所有活动构件的位置，必须给定的独立广义坐标的数目(shm)。(avi)ABCD3214 1什么是机构的独立运动？什么是机构的独立运动？第26页/共73页第二十七页，共73页。 对于具有对于具有n个活动构件的平面机构，在没用运动副联接起来之前，共有个活动构件的平面机构，在没用运动副联接起来之前，共有3n个自由度，若各构件之间共构成了个自由度，若各构件之间共构成了pL个低副和个低副和pH个高副，则它们共引入个高副，则它们共引入(

17、2pL+pH)个约束个约束(yush)。机构的自由度。机构的自由度F显然应为：显然应为：此即平面此即平面(pngmin)机构自由度的计算公式机构自由度的计算公式二、平面二、平面(pngmin)机构自由度的计算公式机构自由度的计算公式 机构的自由度机构的自由度=机构独立运动的数目机构独立运动的数目 平面机构独立运动的数目为：所有活动构件自由度的总数减去所有运动副引入的约束总数。平面机构独立运动的数目为：所有活动构件自由度的总数减去所有运动副引入的约束总数。F=3n-(2pL+pH)=3n-2pL-pH第27页/共73页第二十八页，共73页。结论结论(jiln)：n=2, pL=3, pH=0 F

18、=3n-2pL-pH=32-23=0n=3, pL=5, pH=0 F=3n-2pL-pH=33-25=-11 1）若机构）若机构(jgu)(jgu)自由度自由度F F0 0，则机构，则机构(jgu)(jgu)不能动；不能动；什么情况下机构具有确定什么情况下机构具有确定(qudng)的运动呢？的运动呢？三、机构具有确定运动的条件三、机构具有确定运动的条件刚性桁架刚性桁架超静定桁架超静定桁架第28页/共73页第二十九页，共73页。n=3, pL=4, pH=0 F=3n-2PL-PH=33-24=12）若）若F0，而原动件数，而原动件数F，则构件间不能运动或遭到破坏；，则构件间不能运动或遭到破坏

19、；3）若）若F0，而原动件数，而原动件数0且与原动件数相等且与原动件数相等(xingdng)，则构件间的相对运动是确定的。，则构件间的相对运动是确定的。n=4, pL=5, pH=0 F=3n-2pL-pH=34-25=2因此，机构具有确定运动的条件是：自由度因此，机构具有确定运动的条件是：自由度F0且机构的原动件数且机构的原动件数(jin sh)等于机构的自由度数。等于机构的自由度数。 41234 1CDCD第29页/共73页第三十页，共73页。例：计算图示牛头刨床例：计算图示牛头刨床(ni tu po chun)机构的自由度机构的自由度n = 6、pL = 8、pH = 1 F=3n-2p

20、L-pH =3 6-2 81 =112347ABCDEFH56G第30页/共73页第三十一页，共73页。四、计算机构自由度时应注意四、计算机构自由度时应注意(zh y)的事项的事项1. 复合铰链复合铰链(Multiple Joint)由两个由两个(lin )以上构件在同一处构成的重合转动副，称为复合铰链。以上构件在同一处构成的重合转动副，称为复合铰链。31824567F = 3n-2pL-pH = 37-26-0 = 9 ?(avi)第31页/共73页第三十二页，共73页。由由m个构件个构件(m3)构成的复合铰链应包含构成的复合铰链应包含(bohn)(m-1)个转动副。个转动副。(avi)(a

21、vi)312312312321第32页/共73页第三十三页，共73页。31824567F= 3n-2pL-pH = 37-210-0 = 1(avi)第33页/共73页第三十四页，共73页。关键：分辨清楚哪几个构件在同一处形成关键：分辨清楚哪几个构件在同一处形成(xngchng)了转动副了转动副 准确识别准确识别(shbi)复合铰链举例复合铰链举例:1231342123441321432312两个两个(lin )转动副转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副第34页/共73页第三十五页，共73页。2. 局部局部(jb)自由度自由

22、度(Local Degree of Freedom) 机构机构(jgu)中某些构件所产生的不影响整个机构中某些构件所产生的不影响整个机构(jgu)运动的局部运动的自由度称为局部自由度。运动的局部运动的自由度称为局部自由度。(avi)处理方式：在计算机构自由度时，局部自由度应当处理方式：在计算机构自由度时，局部自由度应当(yngdng)(yngdng)舍弃不计。舍弃不计。常见的局部自由度是常见的局部自由度是滚子绕自身轴线的转动自由度。滚子绕自身轴线的转动自由度。设想将滚子与从动件焊成一体设想将滚子与从动件焊成一体第35页/共73页第三十六页，共73页。 3. 虚约束虚约束(yush)(Void

23、Constrain)带虚约束的凸轮机构带虚约束的凸轮机构(avi)带虚约束的杆机构带虚约束的杆机构(avi)处理方式：计算自由度时应去掉引入虚约束处理方式：计算自由度时应去掉引入虚约束(yush)的构件（或运动链部分）和运动副。的构件（或运动链部分）和运动副。 机构中有些约束所起的限制作用可能机构中有些约束所起的限制作用可能(knng)是重复的，这种对机构运动不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。是重复的，这种对机构运动不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。第36页/共73页第三十七页，共73页。1）两构件构成多个移动副，且导路互相平行）两构件构成多个移动副，且导路互相平行(pngxng)或重

24、或重合。合。 （只能算一个移动副）（只能算一个移动副） 常见常见(chn jin)的虚约束有以下几种情况的虚约束有以下几种情况:EE第37页/共73页第三十八页，共73页。2）两构件构成多个）两构件构成多个(du )转动副，且轴线互相重合。（只能算一个转动副）转动副，且轴线互相重合。（只能算一个转动副） 第38页/共73页第三十九页，共73页。 3）两活动构件上某两间点的距离始终保持不变，若用具有两个）两活动构件上某两间点的距离始终保持不变，若用具有两个(lin )转转动副的附加构件来联接此两点，则将引入动副的附加构件来联接此两点，则将引入1个虚约束。个虚约束。 未去掉未去掉(q dio)虚约

25、束时：虚约束时：F3n2pLpH34260 ? 附加的构件附加的构件5和其两端的转动副和其两端的转动副E、F提供的自由度提供的自由度F3122 1即引入了一个即引入了一个(y )约束，但这个约束对机构的运动不起实际约束作用，为虚约束。去掉虚约束后约束，但这个约束对机构的运动不起实际约束作用，为虚约束。去掉虚约束后F3n2pLpH3324121345EFEF53241带虚约束的杆机构带虚约束的杆机构平行四边形机构平行四边形机构第39页/共73页第四十页，共73页。 附加的构件附加的构件4和其两端的转动副和其两端的转动副E、F以及附加的构件以及附加的构件1和其两端的转动副和其两端的转动副A、B提供

26、的自由度提供的自由度F3122 1即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际(shj)约束作用，为虚约束。去掉虚约束后约束作用，为虚约束。去掉虚约束后F 3n2pLpH332411234ABDFEC平行四边形机构平行四边形机构(jgu)构件构件(gujin)2(gujin)2和和4 4在在E E点轨迹重合点轨迹重合椭圆仪机构椭圆仪机构构件构件1和和2在在B点轨迹重合点轨迹重合 4）如果用转动副联接的是两构件上）如果用转动副联接的是两构件上运动轨迹相重合的点运动轨迹相重合的点，则该联接将，则该联接将 引入引入1个虚约束。个虚约束。43125A

27、BCD第40页/共73页第四十一页，共73页。1B342A5）机构中对运动起重复）机构中对运动起重复(chngf)限制作用的对称部分也往往会引入虚约束。限制作用的对称部分也往往会引入虚约束。 对称布置的两个行星轮对称布置的两个行星轮2和和2以及相应的两个转动副以及相应的两个转动副D、C和和4个平面高副提供个平面高副提供(tgng)的自由度的自由度F322214 2即引入了两个虚约束。即引入了两个虚约束。 未去掉虚约束时未去掉虚约束时F 3n2pLpH352516 1行星行星(xngxng)轮轮系系去掉虚约束后去掉虚约束后F 3n 2pL pH 3 3 2 3 1 2 11234ADBC2 2

28、应假想地将重复部分的构件去掉，再计算机构的自由度。第41页/共73页第四十二页，共73页。 6）若两构件在多处相接触构成）若两构件在多处相接触构成(guchng)平面高副，且各接触点处的平面高副，且各接触点处的公法线重合，公法线重合， 则只能算一个平面高副。若公法线方向不重合，将提供则只能算一个平面高副。若公法线方向不重合，将提供2个约束。个约束。计算计算(j sun)(j sun)右图的自右图的自由度由度= =？误：误：F=3 2 -2 3-2=-2正：正：F=3 2 -2 2-1=1如等宽凸轮如等宽凸轮(tln)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！相当于一个

29、转动副相当于一个移动副AA n1n1n2n2n1n1n2n2A Aw虚约束虚约束虚约束虚约束第42页/共73页第四十三页，共73页。（1）改善构件的受力情况，分担载荷）改善构件的受力情况，分担载荷(zi h)或平衡惯性力，如多个或平衡惯性力，如多个 行星轮。行星轮。（2）增加结构刚度，如轴与轴承、机床导轨。）增加结构刚度，如轴与轴承、机床导轨。（3）提高运动可靠性和工作的稳定性，如机车车轮联动机构。）提高运动可靠性和工作的稳定性，如机车车轮联动机构。注意注意(zh y)：机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成实际有效的约束，从而使机构不能运动。：机构

30、中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成实际有效的约束，从而使机构不能运动。虚约束虚约束(yush)的作用：的作用：第43页/共73页第四十四页，共73页。复合复合(fh)铰链铰链局部局部(jb)自自由度由度虚约束虚约束(yush)F =3n2PLPH =37291 =2例例1: 计算图所示机构的自由度计算图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。第44页/共73页第四十五页，共73页。例例 2：如图所示，已知：如图所示，已知： DE=FG=HI，且相互平行；，且相互平行；DF=EG，且相

31、互平行；，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度，且相互平行。计算此机构的自由度 （若存在局部（若存在局部(jb)自由度、复合铰链、虚约束请标出）。自由度、复合铰链、虚约束请标出）。ADECHGFIBK123456789J23第45页/共73页第四十六页，共73页。局部自由度局部自由度虚约束虚约束复合铰链复合铰链ADECHGFIBK123456789J第46页/共73页第四十七页，共73页。n=8；pL=11； pH=1F= 3n-2pL-pH=38-211-1=1复合铰链复合铰链去除虚约束和局部去除虚约束和局部(jb)自由度后机构为：自由度后机构为：ADECFGBK12345

32、678J第47页/共73页第四十八页，共73页。例例3: 如图所示如图所示, 已知已知HG=IJ,且相互平行且相互平行(pngxng)；GL=JK，且相互平行，且相互平行(pngxng)。计算此机构的自由度。计算此机构的自由度 （若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。（若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。 C21ABEDF34567891012GHIJKL11第48页/共73页第四十九页，共73页。局部自由度局部自由度复合铰链复合铰链虚约束虚约束C21ABEDF34567891012GHIJKL11第49页/共73页第五十页，共73页。n=8；pL=11； pH=1F= 3n-2

33、pL -pH=38-211-1=1复合铰链复合铰链C21ABEDF34568GHI7JK去除虚约束和局部去除虚约束和局部(jb)自由度后机构为：自由度后机构为：第50页/共73页第五十一页，共73页。1-5 平面机构的组成原理平面机构的组成原理(yunl)和结构分析和结构分析一、平面一、平面(pngmin)(pngmin)机构的高副低代机构的高副低代u平面机构中高副低代的目的平面机构中高副低代的目的u 为使平面低副机构结构分析和运动分析的方法适用于所有平面机构，需要进行平面机构的高副低代。为使平面低副机构结构分析和运动分析的方法适用于所有平面机构，需要进行平面机构的高副低代。u高副低代的含义高

34、副低代的含义u 根据根据(gnj)一定条件对平面高副机构中的高副虚拟地用低副来代替的方法。一定条件对平面高副机构中的高副虚拟地用低副来代替的方法。u高副低代的条件高副低代的条件u代替前后机构的自由度不变；代替前后机构的自由度不变；u代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变。代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变。第51页/共73页第五十二页，共73页。u高副低代方法高副低代方法(fngf)两高副元素两高副元素(yun s)均为圆弧均为圆弧O2O1r2r1分析分析(fnx)：高副：提供高副：提供1个约束个约束(F=-1)低副：提供低副：提供2个约束个约束(F=-2)不能直接用低副来代替，如何进行高

35、副低代？不能直接用低副来代替，如何进行高副低代？AO2O1B 1 212代替前后机构的自由度未变；代替前后机构的自由度未变；代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度未变。代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度未变。 2 1AB12第52页/共73页第五十三页，共73页。高副低代关键：高副低代关键：找出构成高副的两轮廓曲线相接触点处的曲率中心。然后用一个找出构成高副的两轮廓曲线相接触点处的曲率中心。然后用一个(y )(y )构件和位于两个曲率中心的两个转动副来代替该高副。构件和位于两个曲率中心的两个转动副来代替该高副。K2 2 112O1O2CK1两高副元素两高副元素(yun s)均为非圆曲线均为非圆曲线

36、第53页/共73页第五十四页，共73页。C若两轮廓之一为一点，因点的曲率半径为零，所以曲率中心若两轮廓之一为一点，因点的曲率半径为零，所以曲率中心(zhngxn)(zhngxn)与该点重合。与该点重合。B21AC3K1K2O1C12K1K2O1C123第54页/共73页第五十五页，共73页。C若两轮廓之一为直线若两轮廓之一为直线(zhxin)，因直线，因直线(zhxin)的曲率中心趋于无穷远，则转动副演化为移动副。的曲率中心趋于无穷远，则转动副演化为移动副。 2O1K1CO1O212K1CO1O2123第55页/共73页第五十六页，共73页。二、平面二、平面(pngmin)机构的组成原理机构的

37、组成原理机构机构(jgu)都是由机架、原动件和从动件组构都是由机架、原动件和从动件组构成的。成的。机架机架原动原动件件从动件组从动件组第56页/共73页第五十七页，共73页。从动件组从动件组当把该机构当把该机构(jgu)(jgu)的机架和原动件拆去后，则余下的从动件组为：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：这个从动件组的自由度为零，即： n = 4, pL = 6 F = 3n-2pL= 34-26 = 0 这个从动件组还可以这个从动件组还可以(ky)分解成若干个更简单的、自由度等于零的从动件组。分解成若干个更简单的、自由度等于零的从动件组。第57页/共73

38、页第五十八页，共73页。分解分解？还能进一步分解吗？还能进一步分解吗？n=2, pL=3 F=3n-2pL=32-23=0n=2, pL=3 F=3n-2pL=32-23=0n=4, pL=6 F=3n-2pL=34-26=0第58页/共73页第五十九页，共73页。 这样的从动件组已经这样的从动件组已经(y jing)不能进一步分解成更简单、自由度为零的从动件组。不能进一步分解成更简单、自由度为零的从动件组。从动件从动件组组基本杆组基本杆组机构机构原动件原动件机架机架机构机构(jgu)(jgu)的组成原理：的组成原理： 通常把机构通常把机构(jgu)中不能再拆、自由度为零的从动件组称为：基本杆

39、组中不能再拆、自由度为零的从动件组称为：基本杆组(简称杆组简称杆组)第59页/共73页第六十页，共73页。 如果如果(rgu)(rgu)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：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： 由于活动构件数由于活动构件数n和低副数和低副数pL都必须都必须(bx)是整数，所以是整数，所以 n应是应是 2的倍数，的倍数，pL应是应是 3的倍数。的倍数。 也就是说，在一个基本也就是说，在一个基本(jbn)杆组中，其构件数和低副杆组中，其构件数和低副数有以下关系：数有以下关系：n=2, pL=3 n=4, pL=6 n=6, pL=9三、基本杆

40、组的类型三、基本杆组的类型F=3n-2pL=0n=2pL /3或或pL=3n/2第60页/共73页第六十一页，共73页。 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。 级杆组是机构中最常见的一类基本杆组。级杆组是机构中最常见的一类基本杆组。 级杆组有以下级杆组有以下(yxi)(yxi)五种形式：五种形式：（1）RRR杆组杆组（2） RRP杆组杆组第61页/共73页第六十二页，共73页。（3） RPR杆组杆组（4） PRP杆组杆组（5）RPP杆组杆组第62页/共73页第六十三页，共73页。除除级杆组外，还有级

41、杆组外，还有、级等较高级的基本级等较高级的基本(jbn)杆组。杆组。这是这是级杆组级杆组由由4个构件个构件(gujin)6个低副组成，具有一个个低副组成，具有一个3副构件副构件(gujin)，而每个内副所连接的分支是双副构件，而每个内副所连接的分支是双副构件(gujin)。这是这是级杆组级杆组由由4个构件个构件(gujin)6个低副组成，有个低副组成，有4个内副，个内副，2个外副。个外副。第63页/共73页第六十四页，共73页。例：牛头刨床例：牛头刨床(ni tu po chun)主机构的组成原理主机构的组成原理牛头刨床主机构牛头刨床主机构3C245BADE163C245BADE16a)3C2

42、BA1645DEb)第64页/共73页第六十五页，共73页。目的：通过分析机构的组成来确定机构的级别。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（机构的级别由杆组的最高级别决定）。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（机构的级别由杆组的最高级别决定）。机构结构分析的步骤是：机构结构分析的步骤是： 1 1）计算机构的自由度，去除虚约束、局部自由度，将高副低代，并用箭头标注出机构的原动件。）计算机构的自由度，去除虚约束、局部自由度，将高副低代，并用箭头标注出机构的原动件。 2 2）从远离原动件的地方开始拆杆组。先试拆）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，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(zhzh)(zhzh)全