第2章 平面机构的组成与结构分析

第一节基本概念

一、构件二、运动副三、运动链四、机构第二章平面机构的结构分析一、构件定义——组成机械系统的最小运动单元加工制造的最小单元内燃机连杆组成——可由一个零件构成，也可由若干零件刚性联接而成。零件二、运动副

按两构件的接触方式分类

按两构件之间的相对运动方式分类

按运动副的自由度进行分类运动副代表符号定义——两构件相互连接并能保持一定形式的相对运动，把这种可动连接称为运动副。把形成运动副的点、线、面部分称为运动副元素。分类按两构件的接触方式分类高副——点或线接触的运动副低副——面接触的运动副按两构件之间的相对运动方式分类转动副——两构件之间的相对运动为转动移动副——两构件之间的相对运动为移动按运动副的自由度进行分类自由度——构件在空间中具有的独立运动的数目约束——运动副对构件运动的限制作用

I类运动副

II类运动副

III类运动副

IV类运动副

V类运动副两构件间的运动副所起的作用是限制构件间的相对运动，使相对运动自由度的数目减少，这种限制作用称为约束，而仍具有的相对运动叫做自由度。

I类运动副（f=1，c=5)

II类运动副（f=2，c=4)

III类运动副（f=3，c=3)

IV类运动副（f=4，c=2)

V类运动副（f=5，c=1)移动副平面高副转动副运动副代表符号球面副圆柱副螺旋副第二章平面机构的结构分析HIGHEDUCATIONPRESS三、运动链闭式运动链简称闭链：运动链的各构件首尾封闭开式运动链简称开链：未构成首尾封闭的系统定义——若干个构件通过运动副连接起来组成的相互间可作相对运动的构件系统。分类闭链开链注意不是运动链第二章平面机构的结构分析HIGHEDUCATIONPRESS四、机构平面机构：机构中各构件的运动平面互相平行空间机构：机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运动，或至少有一构件能在三维空间中运动

低副机构：完全由低副连接而成的机构

高副机构：只要含有一个高副的机构定义——选定某构件为机架后的运动链分类平面低副开链机构高副机构第二章平面机构的结构分析HIGHEDUCATIONPRESS平面低副闭链机构一、机构运动简图去掉构件的结构外形，按一定比例将构件用简单线条表式，运动副用特殊符号表示，能说明各构件间相对运动关系的简单图形。2-2机构运动简图

二、运动副及构件的表示方法1、运动副:移动副:转动副:凸轮副:齿轮副:2、构件:固定件:同一构件:两副构件:三副构件:1.找出原动件和从动件；2.使机构缓缓运动，观察其组成情况和运动情况；3.沿原动件到从动件的传递路线找出构件数目和运动副的数目与种类；4.选择大多数构件所在平面为投影面；5.测量各运动副之间的尺寸，用运动副表示各构件的连接，选择比例尺画出各构件。具体绘制步骤例题2－1第三节机构具有确定运动的条件条件给定的原动件数＝机构的自由度数目第四节平面机构的自由度计算一、平面机构自由度的计算公式二、计算机构自由度的注意事项三、例题一、平面机构自由度的计算公式活动构件数目低副数目高副数目双曲线画规机构牛头刨床机构计算实例

例题2－2二、计算机构自由度的注意事项

局部自由度

复合铰链

虚约束局部自由度定义——在某些机构中，不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度。处理办法——把滚子固化在支承滚子的构件上。复合铰链定义——两个以上的构件在同一处以转动副联接，则构成

复合铰链。处理办法——m个构件在同一处构成转动副，实际转动副数目为（m-1）个。几种典型复合铰链

虚约束定义——对机构运动实际上不起限制作用的约束。处理办法——将机构中构成虚约束的构件连同其所附带的运动副去掉不计

。(a)转动副的虚约束(b)移动副的虚约束(c)高副机构的虚约束(d)不起限制作用的虚约束(e)等距点产生的虚约束几种常见的虚约束第二章平面机构的结构分析HIGHEDUCATIONPRESS例题2－3例题2－478°°°°°°°°°第五节平面机构的组成原理与结构分析一、杆组分析二、机构的组成原理三、高副低代四、平面机构的结构分析一、杆组分析最简机构——由一个原动件和机架所组成的机构杆组——去掉原动件，剩余自由度为零的部分杆件系统基本杆组——自由度为零且不能再分割的杆组最简机构（F=1）第二章平面机构的结构分析HIGHEDUCATIONPRESS杆组基本杆组杆组应该满足的条件:运动副数构件数Ⅱ级杆组内接副——

连接杆组内部构件的运动副外接副——

与杆组外部构件连接的运动副Ⅱ级杆组1个内接副2个外接副Ⅲ级杆组——含有3个内接副Ⅳ级杆组——含有4个内接副二、机构的组成原理平面机构的组成原理任意复杂的平面机构都可看作是在最简机构的基础上连接一些基本杆组所构成的。牛头刨床的组合过程三、高副低代高副低代——采用低副代替高副进行变通处理的方法代换原则:1.代换前后保持机构的自由度不变2.代换前后保持机构的运动关系不变要点——找出两高副元素的接触点处的公法线和曲率中心实例

高副接触的低副代换图例第二章平面机构的结构分析HIGHEDUCATIONPRESS四、平面机构的结构分析主要任务——判定机构的级别，而机构的级别取决于机构中的基本杆组的最高级别1.计算机构的自由度并确定原动件。2.高副低代，去掉局部自由度和虚约束。3.从远离原动件的部位开始拆杆组，首先考虑II级杆组，拆下的杆组是自由度为零的基本杆组，最后剩下的原动件数目与自由度数相等。一般步骤实例

解：1.该机构的自由度为1。2.高副低代，去掉局部自由度和虚约束3.拆下四个II级杆组，杆组的最高级别为2。余下1个原动件，该机构为II级机构。例题2－55E4DC32B1KAA’B’C