第2章 平面機構(gòu)的組成與結(jié)構(gòu)分析

第一節(jié)基本概念

一、構(gòu)件二、運動副三、運動鏈四、機構(gòu)第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一、構(gòu)件定義——組成機械系統(tǒng)的最小運動單元加工制造的最小單元內(nèi)燃機連桿組成——可由一個零件構(gòu)成，也可由若干零件剛性聯(lián)接而成。零件二、運動副

按兩構(gòu)件的接觸方式分類

按兩構(gòu)件之間的相對運動方式分類

按運動副的自由度進行分類運動副代表符號定義——兩構(gòu)件相互連接并能保持一定形式的相對運動，把這種可動連接稱為運動副。把形成運動副的點、線、面部分稱為運動副元素。分類按兩構(gòu)件的接觸方式分類高副——點或線接觸的運動副低副——面接觸的運動副按兩構(gòu)件之間的相對運動方式分類轉(zhuǎn)動副——兩構(gòu)件之間的相對運動為轉(zhuǎn)動移動副——兩構(gòu)件之間的相對運動為移動按運動副的自由度進行分類自由度——構(gòu)件在空間中具有的獨立運動的數(shù)目約束——運動副對構(gòu)件運動的限制作用

I類運動副

II類運動副

III類運動副

IV類運動副

V類運動副兩構(gòu)件間的運動副所起的作用是限制構(gòu)件間的相對運動，使相對運動自由度的數(shù)目減少，這種限制作用稱為約束，而仍具有的相對運動叫做自由度。

I類運動副（f=1，c=5)

II類運動副（f=2，c=4)

III類運動副（f=3，c=3)

IV類運動副（f=4，c=2)

V類運動副（f=5，c=1)移動副平面高副轉(zhuǎn)動副運動副代表符號球面副圓柱副螺旋副第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析HIGHEDUCATIONPRESS三、運動鏈閉式運動鏈簡稱閉鏈：運動鏈的各構(gòu)件首尾封閉開式運動鏈簡稱開鏈：未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)定義——若干個構(gòu)件通過運動副連接起來組成的相互間可作相對運動的構(gòu)件系統(tǒng)。分類閉鏈開鏈注意不是運動鏈第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析HIGHEDUCATIONPRESS四、機構(gòu)平面機構(gòu)：機構(gòu)中各構(gòu)件的運動平面互相平行空間機構(gòu)：機構(gòu)中至少有一構(gòu)件不在相互平行的平面上運動，或至少有一構(gòu)件能在三維空間中運動

低副機構(gòu)：完全由低副連接而成的機構(gòu)

高副機構(gòu)：只要含有一個高副的機構(gòu)定義——選定某構(gòu)件為機架后的運動鏈分類平面低副開鏈機構(gòu)高副機構(gòu)第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析HIGHEDUCATIONPRESS平面低副閉鏈機構(gòu)一、機構(gòu)運動簡圖去掉構(gòu)件的結(jié)構(gòu)外形，按一定比例將構(gòu)件用簡單線條表式，運動副用特殊符號表示，能說明各構(gòu)件間相對運動關(guān)系的簡單圖形。2-2機構(gòu)運動簡圖

二、運動副及構(gòu)件的表示方法1、運動副:移動副:轉(zhuǎn)動副:凸輪副:齒輪副:2、構(gòu)件:固定件:同一構(gòu)件:兩副構(gòu)件:三副構(gòu)件:1.找出原動件和從動件；2.使機構(gòu)緩緩運動，觀察其組成情況和運動情況；3.沿原動件到從動件的傳遞路線找出構(gòu)件數(shù)目和運動副的數(shù)目與種類；4.選擇大多數(shù)構(gòu)件所在平面為投影面；5.測量各運動副之間的尺寸，用運動副表示各構(gòu)件的連接，選擇比例尺畫出各構(gòu)件。具體繪制步驟例題2－1第三節(jié)機構(gòu)具有確定運動的條件條件給定的原動件數(shù)＝機構(gòu)的自由度數(shù)目第四節(jié)平面機構(gòu)的自由度計算一、平面機構(gòu)自由度的計算公式二、計算機構(gòu)自由度的注意事項三、例題一、平面機構(gòu)自由度的計算公式活動構(gòu)件數(shù)目低副數(shù)目高副數(shù)目雙曲線畫規(guī)機構(gòu)牛頭刨床機構(gòu)計算實例

例題2－2二、計算機構(gòu)自由度的注意事項

局部自由度

復(fù)合鉸鏈

虛約束局部自由度定義——在某些機構(gòu)中，不影響其他構(gòu)件運動的自由度稱為局部自由度。處理辦法——把滾子固化在支承滾子的構(gòu)件上。復(fù)合鉸鏈定義——兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副聯(lián)接，則構(gòu)成

復(fù)合鉸鏈。處理辦法——m個構(gòu)件在同一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，實際轉(zhuǎn)動副數(shù)目為（m-1）個。幾種典型復(fù)合鉸鏈

虛約束定義——對機構(gòu)運動實際上不起限制作用的約束。處理辦法——將機構(gòu)中構(gòu)成虛約束的構(gòu)件連同其所附帶的運動副去掉不計

。(a)轉(zhuǎn)動副的虛約束(b)移動副的虛約束(c)高副機構(gòu)的虛約束(d)不起限制作用的虛約束(e)等距點產(chǎn)生的虛約束幾種常見的虛約束第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析HIGHEDUCATIONPRESS例題2－3例題2－478°°°°°°°°°第五節(jié)平面機構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析一、桿組分析二、機構(gòu)的組成原理三、高副低代四、平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一、桿組分析最簡機構(gòu)——由一個原動件和機架所組成的機構(gòu)桿組——去掉原動件，剩余自由度為零的部分桿件系統(tǒng)基本桿組——自由度為零且不能再分割的桿組最簡機構(gòu)（F=1）第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析HIGHEDUCATIONPRESS桿組基本桿組桿組應(yīng)該滿足的條件:運動副數(shù)構(gòu)件數(shù)Ⅱ級桿組內(nèi)接副——

連接桿組內(nèi)部構(gòu)件的運動副外接副——

與桿組外部構(gòu)件連接的運動副Ⅱ級桿組1個內(nèi)接副2個外接副Ⅲ級桿組——含有3個內(nèi)接副Ⅳ級桿組——含有4個內(nèi)接副二、機構(gòu)的組成原理平面機構(gòu)的組成原理任意復(fù)雜的平面機構(gòu)都可看作是在最簡機構(gòu)的基礎(chǔ)上連接一些基本桿組所構(gòu)成的。牛頭刨床的組合過程三、高副低代高副低代——采用低副代替高副進行變通處理的方法代換原則:1.代換前后保持機構(gòu)的自由度不變2.代換前后保持機構(gòu)的運動關(guān)系不變要點——找出兩高副元素的接觸點處的公法線和曲率中心實例

高副接觸的低副代換圖例第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析HIGHEDUCATIONPRESS四、平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析主要任務(wù)——判定機構(gòu)的級別，而機構(gòu)的級別取決于機構(gòu)中的基本桿組的最高級別1.計算機構(gòu)的自由度并確定原動件。2.高副低代，去掉局部自由度和虛約束。3.從遠離原動件的部位開始拆桿組，首先考慮II級桿組，拆下的桿組是自由度為零的基本桿組，最后剩下的原動件數(shù)目與自由度數(shù)相等。一般步驟實例

解：1.該機構(gòu)的自由度為1。2.高副低代，去掉局部自由度和虛約束3.拆下四個II級桿組，桿組的最高級別為2。余下1個原動件，該機構(gòu)為II級機構(gòu)。例題2－55E4DC32B1KAA’B’C