第2章 平面機構的組成與結構分析

第一節(jié)基本概念

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

按兩構件的接觸方式分類

按兩構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件之間的相對運動方式分類轉動副——兩構件之間的相對運動為轉動移動副——兩構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——構件在空間中具有的獨立運動的數(shù)目約束——運動副對構件運動的限制作用

I類運動副

II類運動副

III類運動副

IV類運動副

V類運動副兩構件間的運動副所起的作用是限制構件間的相對運動，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的結構分析HIGHEDUCATIONPRESS三、運動鏈閉式運動鏈簡稱閉鏈：運動鏈的各構件首尾封閉開式運動鏈簡稱開鏈：未構成首尾封閉的系統(tǒng)定義——若干個構件通過運動副連接起來組成的相互間可作相對運動的構件系統(tǒng)。分類閉鏈開鏈注意不是運動鏈第二章平面機構的結構分析HIGHEDUCATIONPRESS四、機構平面機構：機構中各構件的運動平面互相平行空間機構：機構中至少有一構件不在相互平行的平面上運動，或至少有一構件能在三維空間中運動

低副機構：完全由低副連接而成的機構

高副機構：只要含有一個高副的機構定義——選定某構件為機架后的運動鏈分類平面低副開鏈機構高副機構第二章平面機構的結構分析HIGHEDUCATIONPRESS平面低副閉鏈機構一、機構運動簡圖去掉構件的結構外形，按一定比例將構件用簡單線條表式，運動副用特殊符號表示，能說明各構件間相對運動關系的簡單圖形。2-2機構運動簡圖

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

例題2－2二、計算機構自由度的注意事項

局部自由度

復合鉸鏈

虛約束局部自由度定義——在某些機構中，不影響其他構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件上。復合鉸鏈定義——兩個以上的構件在同一處以轉動副聯(lián)接，則構成

復合鉸鏈。處理辦法——m個構件在同一處構成轉動副，實際轉動副數(shù)目為（m-1）個。幾種典型復合鉸鏈

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

。(a)轉動副的虛約束(b)移動副的虛約束(c)高副機構的虛約束(d)不起限制作用的虛約束(e)等距點產生的虛約束幾種常見的虛約束第二章平面機構的結構分析HIGHEDUCATIONPRESS例題2－3例題2－478°°°°°°°°°第五節(jié)平面機構的組成原理與結構分析一、桿組分析二、機構的組成原理三、高副低代四、平面機構的結構分析一、桿組分析最簡機構——由一個原動件和機架所組成的機構桿組——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（F=1）第二章平面機構的結構分析HIGHEDUCATIONPRESS桿組基本桿組桿組應該滿足的條件:運動副數(shù)構件數(shù)Ⅱ級桿組內接副——

連接桿組內部構件的運動副外接副——

與桿組外部構件連接的運動副Ⅱ級桿組1個內接副2個外接副Ⅲ級桿組——含有3個內接副Ⅳ級桿組——含有4個內接副二、機構的組成原理平面機構的組成原理任意復雜的平面機構都可看作是在最簡機構的基礎上連接一些基本桿組所構成的。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.代換前后保持機構的自由度不變2.代換前后保持機構的運動關系不變要點——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的結構分析HIGHEDUCATIONPRESS四、平面機構的結構分析主要任務——判定機構的級別，而機構的級別取決于機構中的基本桿組的最高級別1.計算機構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，該機構為II級機構。例題2－55E4DC32B1KAA’B’C