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1、第二章 机械零件设计概述第一章 机构自由度计算附、重点掌握的运动副 凸轮副凸轮副 级副级副 高副（约束数高副（约束数1）齿轮副齿轮副转动副转动副级副级副 低副（约束数低副（约束数2）移动副移动副自由度与约束定义自由度与约束定义构件独立运动的数目称为自由度构件独立运动的数目称为自由度对构件运动的限制作用称为约束对构件运动的限制作用称为约束 对于具有对于具有n n个个活动活动构件的平面机构，若各构件之构件的平面机构，若各构件之间共构成了间共构成了P Pl l个低副和个低副和P Ph h个高副，则它们共引入个高副，则它们共引入 个约束个约束一、平面机构的自由度计算公式一、平面机构的自由度计算公式(2
2、Pl+Ph)机构的自由度机构的自由度F应为应为:F=3(n个个活动活动构件构件)(2 低副数低副数Pl l+高副数高副数Ph h)=3n（2 Pl l+Ph h）即即 总自由度数总自由度数 总约束数总约束数二、计算平面机构自由度注意事项二、计算平面机构自由度注意事项两个以上两个以上的构件在同一处同一处以转动副转动副相联接，请计算右图机构的自由度解决方法解决方法：若有若有m个构件在同一处形成复合铰链，个构件在同一处形成复合铰链，则它们构成的转动副的数目为（则它们构成的转动副的数目为（m-1)个。个。这样所构成的运动副称为复合铰链复合铰链1.复合铰链复合铰链F=3*5-2*6=3（实例）F=3*5
3、-2*7=11.复合铰链复合铰链例：例：特别要注意以下情况：特别要注意以下情况：注意有无焊接：注意有无焊接：非复合铰链情况非复合铰链情况 Ex.1:计算如下齿轮连杆机构的自由度.此机构中，有3个转动的齿轮(1,2,and 3)and 2根杆(4 and 5).C 是构件 2、4、5组成的复合铰链，D 是构件 3、5、6组成的复合铰链.F=3n-2PL-Ph=35-26-2=12.局部自由度局部自由度不影响机构整体运动的自由度，称为局部自由度。不影响机构整体运动的自由度，称为局部自由度。在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。F=3n-2PL-Ph
4、=33-23-1=2F=3n-2PL-Ph=32-22-1=13.虚约束虚约束应在计算结果中加上虚约束数，或先将产生虚约束应在计算结果中加上虚约束数，或先将产生虚约束的构件和运动副去掉，然后再进行计算。的构件和运动副去掉，然后再进行计算。在机构中，有些约束所起的限制作用可能是重复的，在机构中，有些约束所起的限制作用可能是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。常见的虚约束有以下几种情况常见的虚约束有以下几种情况:）当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行）当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用，其余都或重合时，则
5、只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。是虚约束。带虚约束的凸轮机构带虚约束的凸轮机构带虚约束的曲轴带虚约束的曲轴）当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，）当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。则只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。3）机构中对运动起重复限制作用的对称部分也往）机构中对运动起重复限制作用的对称部分也往往会引入虚约束。往会引入虚约束。带虚约束的行星轮系带虚约束的行星轮系(4)当两构件在多处接触并构成平面高副，且过各接触点的公法线方向彼此重合时 DOF=3N-2PL-Ph32-23-2=-2=32-22-1=1 但是，
6、当他们的公法线方向不重合时，必须各自计算其高副数。DOF=3N-2PL-Ph=34-26=0 34-26=0 F=3N-2PL-Ph=33-24=15）如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保）如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束。接这两个点，则将会引入一个虚约束。虚约束的本质是什么虚约束的本质是什么?从运动的角度看从运动的角度看,虚约束就是虚约束就是“重复的约束重复的约束”或者是或者是“多余的约束多余的约束”。机构中为什么要使用虚约束机构中为什么要使用虚约束?a.使受力状态更合理使受力状态更合理b.使机构平衡使机构平衡c.考虑机构在特殊位置的运动考虑机构在特殊位置的运动使用虚约束时要注意什么问题使用虚约束时要注意什么问题?保证满足虚约束存在的几何条件，在机械设计中保证满足虚约束存在的几何条件，在机械设计中使用虚约束时，机械制造的精度要提高。使用虚约束时，机械制造的精度要提高。三、平面机构具有确定运动的条件三、平面机构具有确定运动的条件1.F1或或F02.F=原动件数目原动件数目123ACB4D判断图示机构能否运动判断图示机构能否运动?