《机械设计基础》课件-第二章 平面机构的结构分析

机械设计基础BasicsofMechanicalDesign明德砺志求知笃行明德砺志求知笃行第二章：平面机构的结构分析2.1运动副2.2平面机构的运动简图2.3平面机构的自由度明德砺志求知笃行2.1运动副2.1.1

低副（1）转动副（2）移动副两构件直接接触并能产生确定相对运动的连接称为运动副。明德砺志求知笃行2.1运动副2.1.2

高副（1）齿轮副（2）凸轮副明德砺志求知笃行2.1运动副2.1.2

高副（1）齿轮副（2）凸轮副明德砺志求知笃行2.1运动副分类：（1）低副：面接触特点：面接触﹙平面或圆柱面﹚，易制造和维修，压力小，但摩擦力大而效率低。（2）高副：点或线接触

特点：承载时单位面积压力大，易磨损，制造、维修困难，但能传递较复杂的运动。明德砺志求知笃行2.1运动副其他运动副：（1）球面副

（2）螺旋副明德砺志求知笃行2.1运动副其他运动副：明德砺志求知笃行第二章：平面机构的结构分析2.1运动副2.2平面机构的运动简图2.3平面机构的自由度明德砺志求知笃行2.2平面机构的运动简图2.2.1平面机构简图和运动简图机构简图是用特定的构件和运动副符号表示机构的一种简化示意图，仅表示机构运动传递情况和结构特征。

图1-3单缸内燃机结构原理图明德砺志求知笃行2.2平面机构的运动简图2.2.2运动副和构件的表示方法

由于构成运动副的两构件之间的相对运动仅与运动副元素的几何形状及接触情况有关，所以各种运动副常用规定的简单符号来表示，这些符号国家已经制订有标准。

常用运动副的符号运动副符号两运动构件构成的运动副转动副移动副121212121212212121平面运动副两构件之一为固定时的运动副121222112211222112运动副名称目录章首平面高副螺旋副2112121212球面副球销副121212空间运动副12121221nntt21nntt一般构件的表示方法杆、轴构件固定构件同一构件三副构件两副构件一般构件的表示方法四副构件在机架上的电机齿轮齿条传动带传动圆锥齿轮传动一般构件的表示方法明德砺志求知笃行2.2平面机构的运动简图2.2.3机构运动简图的绘制

图1-3单缸内燃机结构原理图1）分析机构结构及传动情况2）确定构件数及运动副类型和数目3）测量出运动副间的相对位置尺寸及杆件的长度4）选构件运动平面为视图平面5）确定比例尺明德砺志求知笃行第二章：平面机构的结构分析2.1运动副2.2平面机构的运动简图2.3平面机构的自由度明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度2.3.1自由度和约束自由度：构件具有的独立运动的数目，F平面运动的构件自由度为3

图2-10构件自由度明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度2.3.1自由度和约束约束：运动副对构件独立运动的限制称为约束yxyx12S12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2θ经运动副相联后，由于有约束，构件自由度会有变化低副限制2个自由度，高副限制一个自由度明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度2.3.1自由度和约束yxyx12S12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2θ自由构件的自由度数移动副

1（x）

+2（y，θ）=3高副

2（x,θ）

+1（y）

=3转动副

1（θ）

+2（x，y）

=3运动副

自由度数

约束数

明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度2.3.2平面机构自由度计算

平面机构的自由度计算公式：F=3n-2Pl

-Ph活动构件数低副数高副数明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度解：活动构件数n=3低副数PL=4F=3n

－2PL

－PH

=3×3－2×4=1高副数PH=0例题 计算曲柄滑块机构的自由度。S3123明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度2.3.3平面机构具有确定运动的条件1.自由度F›02.F=机构原动件数明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度2.3.4计算自由度F时应注意的几个问题(1)复合铰链：——两个以上构件同在一处以转动副相联接123134212344132明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度解：在B、C、D、E四处应各有2个运动副。活动构件数=7；低副数=10；高副数=0F=3n－2PL－PH=3×7－2×10－0=1例：试计算图示圆盘锯机构的自由度。

可以证明：F点的轨迹为一直线。明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度计算自由度F时应注意的几个问题(2)局部自由度F′：不影响输出和输入运动关系的个别构件的独立自由度解：n=3，PL=3，F=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2PH=1对于右边的机构，有：

F=3×2－2×2－1=1事实上，两个机构的运动相同，且F=1明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度计算自由度F时应注意的几个问题(3)虚约束：对机构的运动实际不起作用的约束F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度出现虚约束的场合：

1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2.两构件构成多个移动副，且导路平行。明德砺志求知笃行2.3平面机构的自由度出现虚约束的场合：

3.