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1、第3章 机构结构的分析和设计 机构的表示方法：机构的表示方法：机构运动简图、数机构运动简图、数字存储字存储机构确定运动条件：机构确定运动条件：自由度及其计算自由度及其计算机构的结构设计：机构的结构设计：机构的组成原理机构的组成原理3.1 3.1 运动链、机构运动链、机构机构机构 将运动链中的一个构件或运动副与机将运动链中的一个构件或运动副与机架连接在一起。架连接在一起。平面闭链平面闭链平面开链空间闭链空间闭链动画3.2 机构运动简图17世纪俄国工程师画的机构图机构运动简图机构运动简图 按照国家标准中规定按照国家标准中规定的符号和线条、并按比例表达出来，的符号和线条、并按比例表达出来，从而反映出
2、机构的运动特性。从而反映出机构的运动特性。机构示意图机构示意图动画 移动副表示方法移动副表示方法动画 转动副表示方法转动副表示方法动画 球面副球面副表示表示方法方法动画 高高副副表示方法表示方法动画 螺旋副表示方法螺旋副表示方法动画 齿轮齿条机构的表示方法动画 蜗杆蜗轮传动的表示方法蜗杆蜗轮传动的表示方法动画 构件表示方法构件表示方法 电动机表示方法电动机表示方法 构件和机架的表示方法构件和机架的表示方法 液压泵机构的机构运动简图液压泵机构的机构运动简图 动画 机构运动简图的画法机构运动简图的画法 1.1.确定构件的作用和类型确定构件的作用和类型；2.2.沿运动和动力传递的路线逐一分沿运动和动
3、力传递的路线逐一分 析析 相邻两构件间的相对运动关系，确定相邻两构件间的相对运动关系，确定 各运动副类型及各构件的运动尺寸；各运动副类型及各构件的运动尺寸；3.3.选择恰当的视图选择恰当的视图；4.4.选择合适的比例尺，用规定的符号选择合适的比例尺，用规定的符号 5.5.绘图绘图 简易冲床的机构运动简图简易冲床的机构运动简图 动画动画3.3 3.3 机构的数字存储机构的数字存储 机构与机构的拓扑图机构与机构的拓扑图 通常采用将构件表示为顶点、运动副表示为边的方法。通常采用将构件表示为顶点、运动副表示为边的方法。关联关联：边上的顶点与该边关联：边上的顶点与该边关联邻接邻接：与同一条边关联的两个顶
4、点邻接：与同一条边关联的两个顶点邻接关联矩阵关联矩阵邻接矩阵邻接矩阵3.4 3.4 机构的自由度机构的自由度机构自由度的概念机构自由度的概念确定机构相对机架位置的独立广义坐标数。结构：F=0；机构：F1输入机构中的独立运动的数目与机构的自由度相等，机构才能有确定的运动。动画动画动画动画3.4.2 机构自由度计算公式机构自由度计算公式1 平面机构自由度计算公式平面机构自由度计算公式 例1.平面复合铰链：m12.局部自由度：去掉局部自由度，再计算机构的自由度动画3.虚约束：先去掉虚约束，再计算机构自由度。移动副和转动副出现虚约束 轨迹重合产生虚约束动画 轨迹重合产生虚约束动画 距离不变产生虚约束
5、高副出现虚约束动画 对称结构产生虚约束动画 机构的并列部分产生虚约束动画例 计算机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请予以指出。2 空间机构自由度的计算公式空间机构自由度的计算公式 公共约束：公共约束：在机构中由于运动副的特性及布置的特殊性，使得机构中所有的活动构件共同失去了某些自由度，即对机构中所有活动构件同时施加的约束。平面机构：平面机构：q=3,q=3,转动副、移动副转动副、移动副k=5,k=5,高副高副k=4k=4，则，则“过约束过约束”3.5 机构的组成原理机构的组成原理 F=1F=-1F=0F=1F=0F=1F=2杆组杆组:由运动副和构件组成的运动链。将杆由运动副和构件
6、组成的运动链。将杆组加在机构中，可能改变机构的自由度，或组加在机构中，可能改变机构的自由度，或机构的输出运动。机构的输出运动。动画动画（a)级杆组(b)级杆组 (C)级杆组 基本杆组基本杆组由最少的构件和运动副组成、自由度为0的杆组就称为机构的基本杆组。机构可以看作是由若干基本杆组依次连接于原动件和机架上构成的。机构的组成原理机构的组成原理动画2自由度机构的设计自由度机构的设计机构的级机构的级所含基本杆组的最高级作为机构的级机构为级机构 机构设计鉴赏机构设计鉴赏机构自由度的变化机构自由度的变化机构的变形与同构机构的变形与同构 本田本田(Honda)CR250R pro-link(Honda)CR250R pro-link摩托车的悬挂机构摩托车的悬挂机构 再生运动链法再生运动链法 1.机构的一般化2.连杆类配 单自由度平面六杆机构连杆类配 机构的变形方法有：机构的变形方法有：改变主动件在运动链中的位置;改变机架在运动链中的位置;改变运动链中运动副的形式（将转动副变换为移动副）;改变运动链中二副构件的形式，即可以根据需要将某一二副构件转化为齿轮副、凸轮副;力作用构件;选择运动链中不同构件上的点作为轨迹实现点等 机构同构与创新机构同构与创新 在构件和运动副数量、构件之间相互联接顺序等方面结构相同的机构就称为同构机构。