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1、第二章第二章 平面机构的运动简图及自由度平面机构的运动简图及自由度学习要求：学习要求：1）了解机构的组成，掌握各种平面运动副的一般表示方法，能看懂平面机构运动简图。初步掌握将实际机构绘制成机构运动简图的技能。2）能识别平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，会运用公式计算平面机构的自由度并判断其运动是否确定。重点：重点：1）平面机构自由度的计算。(什么是复合铰链、局部自由度和虚约束？如何判断？）2）机构具有确定运动的条件。当不满足此条件时，会出现什么情况？2-1 2-1 运动副及其分类运动副及其分类平面机构所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。一、运动副及分类一、运动副及
2、分类运动副使两构件直接接触并产生一定相对运动的连接称为运动副。运动副的类型：运动副的类型：按接触方式，运动副分为：1.低副 两构件通过面接触组成的运动副。（1）转动副（回转副、铰链）：组成运动副的两构件只能在一个平面内作相对转动。固定铰链其中一个构件是固定的。活动铰链两构件都是活动的。（2）移动副：组成运动副的两构件只能沿某一直线作相对移动。2.高副 两构件通过点、线接触组成的运动副。高副的承载能力差，但能传递较复杂的运动。空间运动副：球面副 螺旋副二、构件的分类二、构件的分类按运动性质，构件分为：1.固定件（机架）用来支乘活动构件的构件，相对于参考系是静止不动的2.原动件（主动件）动力所作用
3、的构件，其运动规律已知的活动构件。3.从动件（输出构件）随主动件运动而运动的其余构件。一、平面机构运动简图的概念一、平面机构运动简图的概念不考虑那些与运动无关的因素（构件的形状、具体构造、组成构件的零件数目等），只说明机构中各构件的相对运动关系的简单图形，称为机构运动简图。2-2 2-2 平面机构的运动简图平面机构的运动简图二、平面机构运动简图的绘制二、平面机构运动简图的绘制1.构件和运动副的表示1）转动副 小圆的圆心必须与回转轴线重合2）移动副 滑块、导槽、导杆的导路必须与相对移动方向一致3）高副 表示出接触处的曲线形状，其曲率中心须与实际轮廓相同4）组合表示一个构件，两个回转副。一个构件，
4、一个回转副、一个移动副一个构件，三个转动副一个构件，两个移动副2.运动简图的绘制方法和步骤1）根据机械的功能分析机械的组成和运动情况，认清固定件、主动件和从动件。2）从主动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质，从而确定构件的数目及运动副的种类和数目。3）选择适当的比例，定出各运动副的相对位置，用构件和运动副的规定符号绘制出机构运动简图。例：例：绘制冲床的机构运动简图。例：例：绘制内燃机的机构运动简图。例：例：绘制机构运动简图。例：例：绘制机构运动简图。例：例：绘制机构运动简图。例：绘制冲床机构的运动简图。一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。2-3 2-3 平面机构的自由
5、度平面机构的自由度一、机构的自由度一、机构的自由度1.自由度及约束 自由度机构或构件所具有的独立运动参数的数目。约束对独立运动的限制。2.平面机构自由度计算构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度将减少。移动副：引入两个约束（一个移动、一个转动）转动副：引入两个约束（两个移动）高副：引入一个约束，有两个自由度，转动+移动。自由度计算公式：F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H式中：n活动构件的数目。PL 低副的数目。PH 高副数。例例：计算图中机构的自由度。解：n=5，PL=7，PH=0F=3n-2PLPH=35-27-0=1二、机构具有确定运动的条件 F=0（或F0），是静定（
6、超静定）桁架。F0，当F主动件数目时，运动不确定。当F主动件数目时，不能运动。机构具有确定运动的条件：F0且当F=主动件数目。三、计算自由度时应注意的问题1.复合铰链两个以上的构件在同一处用转动副连接。k个构件用复合铰链连接，则转动副数目为:（k-1)例：例：计算圆盘锯主体机构的自由度。解：n=7,A、B、C、D处有复合铰链，处有复合铰链，PL=10F=3n-2 PL-PH=37-210-0=12.局部自由度与整个机构运动无关的自由度（即多余的）。计算时，应排除局部自由度。常见于凸轮机构滚子从动件以及类似将滑动摩擦变为滚动摩擦的情况中。3.虚约束对机构的运动不产生实际约束效果的重复约束。计算时
7、，应除取虚约束（包括有关的构件及运动副）虚约束常见于以下情况：（1）两构件之间形成多个导路平行的移动副。H G（2）两构件间形成多个轴线重合的转动副。（3）两构件间形成多个高副。带虚约束的曲轴（4）轨迹重合（平行四边形机构）（5）机构中对运动不起独立作用的对称部分。带虚约束的行星轮系例：例：计算自由度。解：有两处虚约束、C处存在局部自由度。n=4，PL=4，PH=2 F=3n-2PLPH=34-24-2=2局部自由度局部自由度虚约束虚约束解：解：例：求图示机构的自由度。例：求图示机构的自由度。并判断机构有无确定的运动。解：n=7，PL=9，PH=1 F=3n-2PLPH=37-29-1=2F=
8、主动件数目，所以，有确定运动。例：例：图示为简易冲床设计方案，画出机构运动简图并分析其能否运动，设法改正错误。解：绘制简图计算自由度 n=3，PL=4，PH=1。F=3n2PLPH=33241=0该构件组合不能运动.修改，使F=1方案1：在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，增加一个自由度（3-2=1）。方案2：在机构的适当位置用一个高副代替一个低副，减少一个约束。例:图示牛头刨床设计方案草图。设计思路为：动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆 3 作往复摆动，并带动滑枕4作往复移动，已达到刨削加工目的。试问图示的构件组合是否能达到此目的？如果不能，该如何修改？方案1方案2方案3方案4方案5方案6图 1-7图 1-8