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1、2.1 2.1 机构的组成机构的组成2.2 2.2 平面机构的运动简图平面机构的运动简图2.3 2.3 平面机构的自由度平面机构的自由度第第2 2章章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确构件：构件：机器中的独立运动单元。机器中的独立运动单元。（构件可能是构件可能是一个零件，也可能是由多个零件共同组成的不一个零件，也可能是由多个零件共同组成的不产生任何相对运动的刚性联接。）产生任何相对运动的刚性联接。）2.1 2.1 机构的组成机构的组成3.1.1 3.1.1 运动副运动副 运动副：运动
2、副：两个构件直接接触两个构件直接接触并能产生一定的并能产生一定的相对相对 运动运动的连接。的连接。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确运动副元素：运动副元素：两构件上直接参加接触构成运动两构件上直接参加接触构成运动副的部分。副的部分。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.1.2 2.1.2 自由度和运动副约束自由度和运动副约束自由度自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度数目称为自由度移动移
3、动移动移动转动转动在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确按两构件接触情况，常分为按两构件接触情况，常分为低副、高副低副、高副两大类。两大类。1.1.低副低副 两构件以面接触而形成的运动副。两构件以面接触而形成的运动副。(1)(1)转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。a)a)固定铰链固定铰链 约束：约束：当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运动受到限制，对于相对运动所加的限制称为运动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束约束。在整
4、堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确b)b)活动铰链转动副活动铰链转动副在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(2)(2)移动副：只允许两构件作相对移动。移动副：只允许两构件作相对移动。移动副移动副在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.2.高副高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副凸轮副在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的
5、设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确齿轮副齿轮副在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.1.3 2.1.3 运动链和机构运动链和机构运动链：运动链：指两个以上的构件以运动副连接而构成指两个以上的构件以运动副连接而构成的系统的系统开链开链闭链闭链在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 平面机构运动简图的概念平面机构运动简图的概念 用规定的符号和线条按用规定的符号和线条按一定的比例一定的比例表示构件表示构件和运动副的和运动副的相对位置相对位置，
6、并能完全反映机构特征的，并能完全反映机构特征的简图。简图。机构运动简图应包括内容：机构运动简图应包括内容：(1)(1)构件数目；构件数目；(2)(2)运动副的数目和类型；运动副的数目和类型；(3)(3)构件之间的连接构件之间的连接关系；关系；(4)(4)与运动变换相关的构件尺寸参数；与运动变换相关的构件尺寸参数；(5)(5)主动件及运动特性。主动件及运动特性。2.2 2.2 平面机构的运动简图平面机构的运动简图 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.2.转动副转动副2.2.1 2.2.1 运动副及构件的表示方法运动副及构
7、件的表示方法1.1.构件构件2.2.构件均用线段或小方块来表示，画有斜构件均用线段或小方块来表示，画有斜线的表示机架线的表示机架在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3.3.移动副移动副在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确4.4.平面高副平面高副在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.2.2 2.2.2 绘制机构运动简图的步骤绘制机构运动简图的步骤 1)分析机构，观察相对运动，确定机
8、架、原动件分析机构，观察相对运动，确定机架、原动件和从动件；和从动件；2)确定所有运动副的类型和数目；确定所有运动副的类型和数目；3)选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；4)确定比例尺确定比例尺5)用规定的符号和线条绘制成简图。用规定的符号和线条绘制成简图。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确例例2.1 2.1 试绘制内燃机的机构运动简图试绘制内燃机的机构运动简图在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确气缸体
9、气缸体1活塞活塞2进气阀进气阀3排气阀排气阀4连杆连杆5曲轴曲轴6凸轮凸轮7顶杆顶杆8齿轮齿轮10解：1）分析运动，确定构件的类型和数量 2）确定运动副的类型和数目 3）选择视图平面 4）选取比例尺，根据机构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置 5）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确4444332211ABo2在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定
10、的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.3 2.3 平面机构的自由度平面机构的自由度1.1.实例分析实例分析 2.3.12.3.1 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件五杆铰链机构五杆铰链机构 不能产生运动不能产生运动 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.2.结论结论 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称机构的自由度。数目称机构的自由度。平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由度数目。于机
11、构的自由度数目。原动件数自由度数，机构无确定运动原动件数自由度数，机构无确定运动 原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.3.2 2.3.2 平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算 1.1.构件自由度的计算构件自由度的计算 n n：机构中活动构件数；：机构中活动构件数；P Pl l：机构中低副数；：机构中低副数；P Ph h：机构中高副数：机构中高副数 F F：机构的自由度数；：机构的自由度数；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的
12、设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确n=3,Pn=3,Pl l=4,P=4,Ph h=0 =0 F=3n-2PF=3n-2Pl l-P-Ph h =33-2P=33-2Pl l-P-Ph h =33-24-0=33-24-0=1=1 计算实例：计算实例：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.3.3 2.3.3 自由度计算时应注意的几种情况自由度计算时应注意的几种情况 1.1.复合铰链复合铰链两个以上的构件在同一处以同轴线的转动副相联。两个以上的构件在同一处以同轴线的转动副相联。三个构件在同一轴线处，两个转动
13、副。三个构件在同一轴线处，两个转动副。推理：推理：m m个构件时，有个构件时，有 m 1 m 1个转动副。个转动副。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确惯性筛机构C C处为复合铰链处为复合铰链n=5,Pl=7,Ph=0=35-27 0=1F=3n-2Pl Ph例例:在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.2.局部自由度局部自由度与输出构件运动无关的自由度称局部自由度。与输出构件运动无关的自由度称局部自由度。F=33-23-1=2F=32-22 1=1凸
14、凸轮轮机机构构在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3.3.虚约束虚约束 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。约束。平面机构的虚约束常出现于下列情况：平面机构的虚约束常出现于下列情况：两相连接构件在连接点上的运动轨迹相重合两相连接构件在连接点上的运动轨迹相重合 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确机构运动时，如果两构件
15、上两点的距离始终保持机构运动时，如果两构件上两点的距离始终保持不变，将此两点用构件和运动副连接，则会带入不变，将此两点用构件和运动副连接，则会带入虚约束。虚约束。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确如果两个构件组成多个移动方向一致的移动副，如果两个构件组成多个移动方向一致的移动副，或两个构件组成多个轴线重合的转动副时，只或两个构件组成多个轴线重合的转动副时，只需考虑其中一处的约束，其余各处带进的约束需考虑其中一处的约束，其余各处带进的约束均为虚约束。均为虚约束。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置
16、具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确机构中对运动不起作用的对称部分引入的约束为机构中对运动不起作用的对称部分引入的约束为 虚约束虚约束 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确例：试计算如图所示大筛机构的自由度。例：试计算如图所示大筛机构的自由度。复合铰链复合铰链局部自由度局部自由度虚约束虚约束在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确n=7,Pl=9,Ph=1F=3n-2Pl Ph=37-29 1=2在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确