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1、平面机构分析基础平面机构分析基础运动副高副（通过点或线接触）低副（通过面接触）转动副（铰链）移动副第1页/共33页2、运动链和机构、运动链和机构运动链闭式运动链开式运动链机构机架（固定构件）用来支承其他活动构件原动件（主动件）运动和动力由外界输入从动件随原动件而运动第2页/共33页二、平面机构的运动简图二、平面机构的运动简图机构运动简图：（简化、按比例）机构运动示意图：（简化、不按比例）见表2-1第3页/共33页第4页/共33页表2-1第5页/共33页机构运动简图符号机构运动简图符号第6页/共33页第7页/共33页绘制平面机构运动简图的步骤绘制平面机构运动简图的步骤1）分析机构及运动情况（确定
2、固定件、原动件、从动件怎怎么动么动）2）确定构件及运动副（怎么连接怎么连接）3）选择运动平面4）按比例画图（先确定运动副位先确定运动副位置，画出，再用直线连接置，画出，再用直线连接）例：图2-5第8页/共33页偏心轮第9页/共33页机构示意图绘制：鄂式破碎机机构示意图绘制：鄂式破碎机第10页/共33页第二节第二节 平面机构自由度平面机构自由度一、平面机构自由度计算一、平面机构自由度计算自由度：构件所具有的独立运自由度：构件所具有的独立运动数目（相对于平面坐标系）动数目（相对于平面坐标系）一个自由、不受约束的平面构一个自由、不受约束的平面构件，有件，有3个自由度（横移、竖移、个自由度（横移、竖移
3、、转动）转动）约束：对构件独立运动所加的约束：对构件独立运动所加的限制，构件组成运动副后，自限制，构件组成运动副后，自由度减少由度减少每个低副会引入每个低副会引入2个约束，失去个约束，失去2个自由度个自由度每个高副会引入每个高副会引入1个约束，失去个约束，失去1个自由度个自由度第11页/共33页机构自由度计算机构自由度计算F=3n2PLPHN活动构件数活动构件数PL低副个数低副个数PH高副个数高副个数例例2-1第12页/共33页例：偏心轮机构例：偏心轮机构自由度的计算：N=3PL=4PH=0F=33-24-0=1机构运动简图1机架2偏心轮3连杆4滑块第13页/共33页二、机构具有确定运动的条件
4、二、机构具有确定运动的条件 原动件数目等于自由度原动件数目等于自由度例：例：图图2-7图图2-8图图2-9图图2-102-8第14页/共33页结论F原动件数，不确定运动F原动件数，可能被扯坏第15页/共33页三、计算平面机构自由度的注意事项三、计算平面机构自由度的注意事项1、复合铰链复合铰链m个构件，转动个构件，转动副为副为m-1个个三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链复合铰链（如图所示）。若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动副数应为（m-1）个。例：复合铰链第16页/共33页2、局部自由度、局部自由度去除去除机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运机构
5、中某些构件具有局部的、不影响其它构件运机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度，同时与输出运动无关，我们称为动的自由度，同时与输出运动无关，我们称为动的自由度，同时与输出运动无关，我们称为动的自由度，同时与输出运动无关，我们称为局局局局部自由度部自由度部自由度部自由度。对于含有局部自由度的机构，在计算自由度时，对于含有局部自由度的机构，在计算自由度时，对于含有局部自由度的机构，在计算自由度时，对于含有局部自由度的机构，在计算自由度时，不考虑局部自由度。不考虑局部自由度。不考虑局部自由度。不考虑局部自由度。例：滚子从动件凸轮机构：例：滚子从动
6、件凸轮机构：如认为：如认为：F=3x3-2x3-1=2F=3x3-2x3-1=2 是错误的。是错误的。n=2n=2，P Pl l=2=2，P Ph h1 1，由公式得：由公式得：F=3x2-2x2-1=1F=3x2-2x2-1=1。第17页/共33页3、虚约束、虚约束去除去除在某些条件下，有些约束所起的限制作用重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。例：虚约束1虚约束2第18页/共33页第三节第三节 平面机构的运动分析平面机构的运动分析机构的运动分析机构的运动分析：根据原动件的已知运动规律，求该机构其他构件上某些点的位移、根据原动件的已知运动规律，求该机构其他构件上某些点的位移、轨迹、速
7、度、加速度，以及这些构件的角位移、角速度和角加速轨迹、速度、加速度，以及这些构件的角位移、角速度和角加速度。度。常用分析方法常用分析方法图解法（画图）解析法（受力分析、数学计算）第19页/共33页例：矢量方程解析法例：矢量方程解析法图2-19所示四杆机构，建立坐标系，列出矢量封闭方程（1）分析位置（角位移）（2）求速度（角位移对时间求导，得角速度）（3）求加速度（角速度对时间求导）消元方法第20页/共33页第四节第四节 平面机构动态静力分析平面机构动态静力分析一、机构力分析的目的方法一、机构力分析的目的方法目的：（1）确定运动副中的反力。（2）确定需加的平衡力或平衡力矩。静力分析：（低速）惯性
8、力忽略不计动态静力分析：（高速）将惯性力视为外力第21页/共33页二、构件惯性力的确定二、构件惯性力的确定惯性力 Pi=-mas惯性力偶距Mi=-Jsa总惯性力Pi第22页/共33页三、运动副反力的确定三、运动副反力的确定1 1、移动副的总反力、移动副的总反力、移动副的总反力、移动副的总反力受力分析：受力分析：载荷载荷F FQ Q推力推力F F支撑力支撑力F FN21N21（法向反力）（法向反力）摩擦力摩擦力F F2121f f摩擦因数摩擦因数 FN21=-FQF21=fFN21=fFQ总反力FR21FFQFN21FR21F2112FFQFN21F2112第23页/共33页f f摩擦因数摩擦因
9、数摩擦因数摩擦因数槽面时，用槽面时，用f fv v代替代替 摩擦角摩擦角摩擦角摩擦角也即是总反力与法向反力的夹角也即是总反力与法向反力的夹角FFQ总反力FR21载荷12驱动力FFQFN21FR21F2112第24页/共33页斜面上的滑块斜面上的滑块滑块滑块1 1要沿斜面要沿斜面2 2等速上行，驱等速上行，驱动力动力F=F=？FFQFN21F21FFQFN21F21FR21F2FQv1第25页/共33页反之反之 滑块沿斜面等速下滑所需的阻抗力滑块沿斜面等速下滑所需的阻抗力F F=？FFQFN21F21FFQFN21F21FR21F2FQv1阻抗力驱动力第26页/共33页2、矩形螺纹螺旋副中的摩擦
10、、矩形螺纹螺旋副中的摩擦把螺旋副中的摩擦，简化为滑块与斜平面的摩擦。螺母拧紧滑块上行螺母松脱滑块下行第27页/共33页四、用解析法作机构的动态静力分析四、用解析法作机构的动态静力分析先求各构件的受力（包括惯性力等）将所有力按大小、方向画在运动简图上，将力按坐标系分解，列方程求解第28页/共33页第五节第五节 机械的效率和自锁基础机械的效率和自锁基础一、机械的效率一、机械的效率一、机械的效率一、机械的效率理想驱动力 输出功实际驱动力 输入功=第29页/共33页精品课件！第30页/共33页精品课件！第31页/共33页二、自锁二、自锁二、自锁二、自锁 无论如何增加驱动力，物体仍然不动无论如何增加驱动
11、力，物体仍然不动无论如何增加驱动力，物体仍然不动无论如何增加驱动力，物体仍然不动 摩擦角摩擦角摩擦角摩擦角总反力与法线的夹角总反力与法线的夹角总反力与法线的夹角总反力与法线的夹角 传动角传动角传动角传动角驱动力与法线的夹角驱动力与法线的夹角驱动力与法线的夹角驱动力与法线的夹角传动角小于等于摩擦角，驱动力的有效分力传动角小于等于摩擦角，驱动力的有效分力传动角小于等于摩擦角，驱动力的有效分力传动角小于等于摩擦角，驱动力的有效分力F Ft t无法克服垂直分力无法克服垂直分力无法克服垂直分力无法克服垂直分力F Fn n带来的摩擦力，发生自锁。带来的摩擦力，发生自锁。带来的摩擦力，发生自锁。带来的摩擦力，发生自锁。第32页/共33页