机构简图及自由度

第一章平面机构的自由度和速度(sùdù)分析§1－1运动(yùndòng)副及其分类§1－3平面机构的自由度§1－2平面机构运动简图精品资料§1－1运动(yùndòng)副及其分类一、构件(gòujiàn)的自由度及其约束一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性即三个自由度。

自由度：构件做任意运动时所具有的独立运动的个数。约束：对构件独立运动的限制。精品资料a)两个构件(gòujiàn)、b)直接接触、c)有相对运动2.运动副元素——接触的部分的形状（点、线、面）例如：凸轮(tūlún)、齿轮齿廓活塞与缸套等。1.定义：运动副——两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。二、运动副及其分类三个条件，缺一不可精品资料3.按运动副元素分①低副——面接触，应力低（转动(zhuàndòng)副和移动副）②高副——点、线接触(jiēchù)，应力高例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。转动副（回转副）、移动副。精品资料§1－2平面(píngmiàn)机构运动简图机构运动简图——用简单(jiǎndān)的线条和规定的符号表示机构中各构件之间相对运动关系的图形。作用：1.表示机构的结构和运动情况2.作为运动分析和动力分析的依据机构运动简图应满足的条件：2.运动副的性质、数目与实际相符3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。1.构件数目与实际相同精品资料常见运动副符号(fúhào)的表示:国标GB4460－84精品资料常用(chánɡyònɡ)运动副的符号运动(yùndòng)副名称运动副符号两运动构件构成的运动副转动副移动副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副122121平面运动副精品资料平面(píngmiàn)高副螺旋(luóxuán)副21121221211212球面副球销副121212空间运动副121212精品资料构件(gòujiàn)的表示方法:精品资料一般(yībān)构件的表示方法杆、轴构件(gòujiàn)固定构件同一构件精品资料三副(sānfù)构件两副构件(gòujiàn)一般构件的表示方法精品资料注意事项:画构件(gòujiàn)时应撇开构件(gòujiàn)的实际外形，而只考虑运动副的性质。精品资料步骤(bùzhòu)1.运转机械，搞清楚运动(yùndòng)的传递情况2.搞清运动副的类型和数目3.选择合理的投影面4.测出各运动副间的相对位置和尺寸5.按比例和规定的符号绘出机构运动简图思路：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，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。顺口溜：先两头，后中间，从头至尾走一遍，数数构件是多少，再看它们怎相联。精品资料例:绘制图示曲柄(qūbǐng)滑块机构运动简图123精品资料DCBA1432绘制(huìzhì)图示鳄式破碎机的运动简图精品资料1234绘制(huìzhì)图示偏心泵的运动简图偏心(piānxīn)泵精品资料§1－3平面(píngmiàn)机构自由度的计算一、平面(píngmiàn)机构的自由度定义：机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目

。作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x，y,

θ）才能唯一确定。精品资料自由构件的自由度数运动副自由度数约束(yuēshù)数回转副1（θ）+2（x，y）=3yx12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2结论(jiélùn)：构件自由度＝3－约束数移动副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）=3θ经运动副相联后，构件自由度会有变化：精品资料活动(huódòng)构件数n

计算公式：

F=3n－(2PL+PH)要求(yāoqiú)：记住上述公式，并能熟练应用。构件总自由度低副约束数

高副约束数

3×n2×PL1

×PH例①计算曲柄滑块机构的自由度解：活动构件数n=3低副数PL=4F=3n－2PL－PH=3×3－2×4=1高副数PH=0S3123推广到一般：精品资料例②计算五杆铰链(jiǎoliàn)机构的自由度解：活动(huódòng)构件数n=4低副数PL=5F=3n－2PL－PH

=3×4－2×5=2

高副数PH=01234θ1精品资料二、机构(jīgòu)具有确定运动的条件给定S3＝S3(t)一个独立参数(cānshù),θ1＝θ1（t）唯一确定，该机构仅需要一个独立参数(cānshù)。若仅给定θ1＝θ1（t）,则θ2θ3θ4均不能唯一确定。若同时给定θ1和θ4，则θ3θ2能唯一确定，该机构需要两个独立参数。θ4S3123S’3θ11234θ1精品资料原动件——能独立(dúlì)运动的构件。∴机构具有确定运动(yùndòng)的条件为：自由度F>0且F＝原动件数∵一个原动件只能提供一个独立参数精品资料三、计算(jìsuàn)平面机构自由度的注意事项12345678ABCDEF例③计算(jìsuàn)图示圆盘锯机构的自由度。解：活动构件数n=7低副数PL=6F=3n－2PL－PH高副数PH=0=3×7－2×6－0=9计算结果肯定不对！精品资料1.复合铰链(jiǎoliàn)——两个以上的构件在同一处以转动副相联。计算(jìsuàn)：m个构件,有m－1转动副。两个低副精品资料上例：在B、C、D、E四处(sìchù)应各有2个运动副。例④计算图示圆盘(yuánpán)锯机构的自由度。解：活动构件数n=7低副数PL=10F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=112345678ABCDEF精品资料例⑤计算(jìsuàn)图示两种凸轮机构的自由度。解：n=3，PL=3，F=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2PH=1对于(duìyú)右边的机构，有：F=3×2－2×2－1=1事实上，两个机构的运动相同，且F=1123123精品资料2.局部(júbù)自由度

F=3×2－2×2－1=1定义：构件(gòujiàn)局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时去掉滚子和铰链。滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。123123精品资料解：n=4，PL=6，F=3n－2PL－PH

=3×4－2×6=0PH=03.虚约束－－对机构的运动(yùndòng)实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。∵MN＝AB＝CD，故增加构件4前后M点的轨迹(guǐjì)都是圆弧。增加的约束不起作用，应去掉构件4。⑥已知：AB＝CD＝MN，计算图示平行四边形机构的自由度。1234ABCDMN精品资料重新(chóngxīn)计算：n=3,PL=4,PH=0F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1特别注意(zhùyì)：此例存在虚约束的几何条件是：1234ABCDEF4F⑥已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形机构的自由度。AB＝CD＝EF精品资料出现(chūxiàn)虚约束的场合：1.两构件构成多个移动(yídòng)副，且导路平行。2.两构件构成多个转动副，且同轴。3.运动时，两构件上的两点距离始终不变。精品资料4.对传递运动不起作用的对称部分(bùfen)。如多个行星轮。如平行四边形机构(jīgòu)椭圆仪等火车轮精品资料5.两构件构成(gòuchéng)高副，两处接触，且法线重合。如等宽凸轮(tūlún)W注意：法线不重合时，变成实际约束！AA’n1n1n2n2n1n1n2n2A’A精品资料虚约束的作用：①改善构件的受力情况，如多个(duōɡè)行星轮。②增加机构的刚度，如轴与轴承(zhóuchéng)、机床导轨。③使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的!精品资料CDABGFoEE’⑧计算(jìsuàn)图示大筛机构的自由度。位置(wèizhi)C，2个低