第一章 平面机构简图及自由度

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1、第一章第一章 平面机构运动简图及自由度平面机构运动简图及自由度第一节 平面机构的组成 第二节 平面机构的运动简图 第三节 平面机构的自由度 1第一节第一节 平面机构的组成平面机构的组成u运动副及其分类运动副及其分类回转副(铰链)组成运动副的两构件只能在一个平面内相互转动（1）低副两构件通过面接触组成的运动副。两构件通过面接触组成的运动副。121212 机构是一个构件系统，为了传递运动和动力，各构件之间必须通过一定的联接而产生确定的相对运动。运动副两个构件直接接触组成的可动联接。运动副元素直接接触的部分（点、线、面）2移动副组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动1212（2）高副两构件通过点、

2、线接触组成的运动副。两构件通过点、线接触组成的运动副。21nntt3u机构的组成机构的组成（1）固定构件（机架）固定构件（机架）用来支承运动构件的构件用来支承运动构件的构件（2）原动件（主动件）原动件（主动件）运动规律已知的活动构件运动规律已知的活动构件（3）从动件）从动件机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件机架机架主动件主动件从动件从动件4第二节第二节 平面机构的运动简图平面机构的运动简图 机构的结构、运动、动力分析与机构的外形、断面尺寸、构件的零件数目、运动副的具体构造等这些与运动无关的因素没有关系，研究时，用机构运动简图对机构的结构、运动、

3、动力进行分析。机构运动简图机构运动简图：用简单的线条和符号来代表构件和运动副,并按一定的比例表示各运动副的相对位置这种表明机构中各构件间相对运动关系的简单图形。机构示意图机构示意图：定性表明机构的运动状况，不严格按比例来绘制机构简图。5常用机构运动简图符号在机架上的电机齿轮齿条传动带传动圆锥齿轮传动6链传动圆柱蜗杆蜗轮传动凸轮传动外啮合圆柱齿轮传动7内啮合圆柱齿轮传动棘轮机构8一般构件的表示方法杆、轴构件杆、轴构件固定构件固定构件同一构件同一构件9平面机构运动简图的绘制平面机构运动简图的绘制（1）明确机构的组成；分析机构的运动）明确机构的组成；分析机构的运动 找出机构的原动件、机架和从动件，搞

4、清运动传找出机构的原动件、机架和从动件，搞清运动传递的具体过程，从而确定出该机构的数目及各运动递的具体过程，从而确定出该机构的数目及各运动副的类型和数目。副的类型和数目。（2）选择视图平面）选择视图平面（3）选择适当的比例尺寸绘图）选择适当的比例尺寸绘图10常用运动副的符号运动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11平面高副21nntt21nntt码头吊车12第三节第三节 平面机构的自由度平面机构的自由度一、构件的自由度 构件独立运动的数目 一个作平面运动的自由构件3 3个自由度个

5、自由度BA(xA,yA)oxy二、运动副的约束对独立运动所加的限制oxy产生约束数：产生约束数：2 2自由度：自由度：1 1低副低副13nntt高副高副产生约束数：产生约束数：1 1自由度：自由度：2 2三、机构的自由度机构具有独立运动的数目设一平面机构有K个构件，通过Pl个低副，Ph个高副联接，则：活动构件数：通过运动副联接后，低副产生的约束数：高副产生的约束数：运动副联接前自由度：14例：n=3；Pl=4Ph=0F=3n-2 Pl-Ph=1n=2；Pl=3Ph=0F=3n-2 Pl-Ph=0机构具有确定运动条件是：机构具有确定运动条件是：F0，且，且F等于原动件数等于原动件数151234结

6、论：F 0，机构不能运动。uF0u原动件数=机构自由度数F机构具有确定运动的条件：16n=5；Pl=6Ph=0F=3n-2 Pl-Ph=3?17四、计算机构自由度时应注意的问题m个构件在同一处铰接,构成 m-1 个转动副1 12 23 31 12 231、复合铰链、复合铰链 两个以上的构件在同一处以回转副相联。两个以上的构件在同一处以回转副相联。18n=5；Pl=7Ph=0F=3n-2 Pl-Ph=119 2 21 1A AB Bn=3；Pl=3Ph=1F=3n-2 Pl-Ph=2?2、局部自由度、局部自由度机构中某一构件的运动不影响输出构件的运动，机构中某一构件的运动不影响输出构件的运动，该

7、构件的运动称为局部自由度。该构件的运动称为局部自由度。20 2 21 1A AB Bn去掉局部自由度n=2；Pl=2Ph=1F=3n-2 Pl-Ph=1计算前先将小滚轮焊接在推杆上计算前先将小滚轮焊接在推杆上处理的方法：处理的方法：21n=4；Pl=6Ph=0F=3n-2 Pl-Ph=0?平行四边形机构；平行四边形机构；两个构件之间组成多两个构件之间组成多个导路平行的移动副；个导路平行的移动副；两个构件之间组成多两个构件之间组成多个轴线重合的回转副；个轴线重合的回转副；机构中对传递运动不机构中对传递运动不起作用的对称部分；起作用的对称部分；3 3、虚约束、虚约束 ：在机构中不产生实际约束效果的

8、重复约束：在机构中不产生实际约束效果的重复约束22n=3；Pl=4Ph=0F=3n-2 Pl-Ph=1虚约束对机构作用虚约束对机构作用：增加机构的刚度、运动的稳定性和受力的均衡性增加机构的刚度、运动的稳定性和受力的均衡性 23运动副运动副低副：低副：高副：高副：回回转副转副（铰链）（铰链）移动副移动副凸轮副凸轮副齿轮副齿轮副按接触性质分：按接触性质分：运动副类型24运动副的约束及自由度n自由度 约束1 21 22 1回转副回转副移动副移动副凸轮副凸轮副齿轮副齿轮副25机构的自由度机构高副数目；-hP机构中低副的数目-l ;P 机构中活动构件数 ;-n机构自由度；-F-=23PPnFhluF0u

9、原动件数=机构自由度数F机构具有确定运动的条件：26计算机构自由度时应注意的问题计算机构自由度时应注意的问题复合铰链复合铰链 常出现在下列情况：1231231231231、复合铰链、复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副相联。两个以上的构件在同一处以转动副相联。两个低副m个构件在同一处铰接,构成 m-1 个转动副272、局部自由度、局部自由度机构中某一构件的运动不影响输出构件的运动，机构中某一构件的运动不影响输出构件的运动，该构件的运动称为局部自由度。该构件的运动称为局部自由度。12计算前先将小滚轮焊接在推杆上计算前先将小滚轮焊接在推杆上处理的方法：处理的方法：123283 3、虚约束、虚约

10、束 ：在机构中不产生实际约束效果的重复约束：在机构中不产生实际约束效果的重复约束 ABCDEFAEF5A1234BCDu平行四边形机构；平行四边形机构；u两构件之间组成多个导路平行的移动副ABCDD29u两个构件之间组成多个轴线重合的回转副两个构件之间组成多个轴线重合的回转副u机构中对传递运动不起作用的对称部分机构中对传递运动不起作用的对称部分计算机构自由度时，应将产生虚约束的构件计算机构自由度时，应将产生虚约束的构件连同它所带入的运动副一起除去不计连同它所带入的运动副一起除去不计处理的方法：处理的方法：30平面机构的运动简图及自由度码头吊车码头吊车31颚式破碎机32抽水机33例1：计算铰链五

11、杆机构的自由度解：活动构件数n=4低副数Pl=5高副数Ph=01234534例2：计算图示圆盘锯机构的自由度。12345678ABCDEF解：活动构件数解：活动构件数n=7低副数低副数 Pl =6(10)高副数高副数 Ph=0F=3n 2Pl Ph=3x726(10)0=9(1)B、C、D、E四处各含有两个回转副35例3：计算图示大筛机构的自由度。n=7Pl=9Ph=1复合铰链复合铰链局部自由度局部自由度虚约束虚约束CDABGFoEE36一、判断题（正确一、判断题（正确 T，错误，错误 F）1.两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。2.机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。3.两构件用平

12、面低副联接时相对自由度为1。4.将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。5.运动副是两构件之间具有相对运动的联接。6.对独立运动所加的限制称为约束。7.虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束 8.在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。二、单项选择题二、单项选择题1.两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线2.一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度3.平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。A 1 B 从动件 C

13、 主动件 D 04.所谓机架是指（）的构件。A 相对地面固定 B 运动规律确定C 绝对运动为零 D 作为描述其他构件运动的参考坐标点5.两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。A 相对转动或相对移动 B 都是运动副C 相对运动恒定不变 D 直接接触且保持一定的相对运动37三、填空题三、填空题1.机构是由若干构件以（运动副）相联接，并具有（确定相对运动）的组合体。2.两构件通过(点）或（线）接触组成的运动副为高副。3.m个构件组成同轴复合铰链时具有（m-1）个回转副。四、简答题四、简答题1.何为平面机构？2.试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？3.计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。38