平面機構(gòu)的組成原理及具有確定運動的條件

1、平面機構(gòu)的組成原理及具有確定運動的條件 機構(gòu)是用運動副連接起來的、有一個構(gòu)件為機架的構(gòu)件系統(tǒng)。機構(gòu)是用來傳遞 運動和動力的構(gòu)件的組合。然而，機構(gòu)中構(gòu)件的隨 意組合，不一定具有確定的運動，甚至構(gòu)件之間根本不能產(chǎn)生相對運動。符合什么條件其運動才是確定的，這顯然是研究現(xiàn)有機構(gòu)或創(chuàng) 新設計新機構(gòu)首先要解決的問題。如果組成機構(gòu)的各可動構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動，則這類機構(gòu)稱為平面機構(gòu)，否則就稱為空間機構(gòu)。機械中實際的機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)往往是較復雜的。在工程上常用規(guī)定的符號繪制機構(gòu)的運動簡圖，以表達機構(gòu)各構(gòu)件之間的運動關(guān)系。 借用機構(gòu)運動簡圖來分析機構(gòu)的運動和 特性，能使問題既簡單又明 了。因此，機

2、構(gòu)運動簡圖的繪制方法，是應該掌握的內(nèi)容。一、運動副機構(gòu)中使兩構(gòu)件相互接觸而又允許產(chǎn)生某些相對運動的活動連接稱為運動副，而兩構(gòu)件上直接參加接觸構(gòu)成運動副的部分稱為運動 副元素。兩個構(gòu)件組成運動副，其接觸部分不外乎是點、線或面，而構(gòu) 件之間允許產(chǎn)生的相對運動與它們的接觸情況有關(guān)。按照接觸情況, 通常把運動副分為低副和高副兩大類。低副兩構(gòu)件為面接觸的運動副稱為低副。低副又分為轉(zhuǎn)動副和移動副。轉(zhuǎn)動副若運動副只允許兩構(gòu)件作相對轉(zhuǎn)動，則稱為轉(zhuǎn)動副或回 轉(zhuǎn)副，又稱鉸鏈。如圖所示的軸與軸承軸 可繞軸線相對轉(zhuǎn)動而組成 轉(zhuǎn)動副，它有一個構(gòu)件是固定的，稱為固定鉸鏈。轉(zhuǎn)動副，由于它的 兩個構(gòu)件均未固定，故稱為活動鉸鏈

3、。移動副若運動副只允許兩構(gòu)件作相對移動，則稱為移動副咼副兩構(gòu)件為點或線接觸的運動副稱為高副。它們允許的相對運動是繞瞬時接觸的點或線轉(zhuǎn)動和沿瞬時接觸處的公切線111上述各運動副中，兩構(gòu)件之間的相對運動均為平面運動，統(tǒng)稱為平面運動副。若兩構(gòu)件之間的相對運動為空間運動， 則稱為空間運 動副。二、平面機構(gòu)運動簡圖用規(guī)定的符號，繪出能準確表達機構(gòu)各構(gòu)件之間的相對運動關(guān) 系及運動特征的 簡單圖形，稱為機構(gòu)運動簡圖。為了能清晰地表達 出與原機構(gòu)完全相同的運動特征，在機構(gòu)運動簡圖中，要求定出對機構(gòu)運動有影響的關(guān)鍵尺寸 （如 運動副之間的相對位置等），而對運動沒有影響的尺寸（如構(gòu)件的形 狀、截面尺寸等），可以忽

4、略。繪制機構(gòu)運動簡圖的一般步驟如下：分析機構(gòu)運動，找出固定件（機架）、原動件和從動件。從原動件開始，按照運動的傳遞順序，分析各構(gòu)件之間相對運動的性質(zhì)；確定活動構(gòu)件數(shù)目、運動副的類型和數(shù)目。選擇適當?shù)囊晥D平面和適當?shù)臋C構(gòu)運動瞬時位置。選擇比例尺，定出各運動副之間的相對位置，用規(guī)定符號繪制機 構(gòu)運動簡圖。三、平面機構(gòu)具有確定運動的條件如前所述，機構(gòu)是用運動副連接起來的、有一個構(gòu)件為機架的 構(gòu)件系統(tǒng)。而所謂 機構(gòu)具有確定運動，是指該機構(gòu)中所有構(gòu)件，在 任一瞬時的運動都是完全確定的。那 么，用運動副連接起來的構(gòu)件組合應具備什么條件，其運動才是確定的呢？為了回答這個問題,F面用幾個實例來討論三鉸接桿組合

5、三個構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副相連接的三鉸接桿組合。雖是若干構(gòu)件的組合，但卻是不能運動的構(gòu)件組合體（桁架），因而三鉸接桿組合不能成為機構(gòu)。四個構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副連接的鉸接四桿機構(gòu)。在此機構(gòu)中，不難看 出，構(gòu)件回轉(zhuǎn)，軌跡為圓和圓弧。由幾何關(guān)系可知，構(gòu)件位置確定， 則構(gòu)件位置也是確定的。即若給定一個獨立的運動參數(shù)，此時構(gòu)件的 運動便是完全確定的。使機構(gòu)具有確定運動所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目，稱為機構(gòu)的自由度。由上面的分析可知，鉸接四桿機構(gòu)的自由度為1,而鉸接五桿機構(gòu)的自由度為2可這樣來敘述，如果機構(gòu)的自由度為，則只要給定一個獨立的 運動參數(shù)，其所有構(gòu)件的運動便是完全確定的；如果機構(gòu)的自由度為2,則必須同時給定兩個獨立的運動參數(shù)，其所有構(gòu)件的運動才是完全確定的。其余依此類推。按照獨立的運動參數(shù)給定的運動規(guī)律運動的構(gòu)件，稱為原動件。一般而言，動力 源只能給予構(gòu)件一個獨立的運動參數(shù)（如回轉(zhuǎn)或