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1、第一章平面机构运动简图及其自由度第一章平面机构运动简图及其自由度教学要求、重点与难点教学要求、重点与难点第一节运动副及其分类第一节运动副及其分类第二节平面机构运动简图第二节平面机构运动简图第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度小小 结结作作 业业返回主目录教学要求、重点与难点 一、教学要求 了了解解平平面面运运动动副副，了了解解平平面面机机构构简简图图绘绘制制方方法法；掌掌握握平平面面运运动动链链的的自自由由度度计计算算；掌掌握握机机构构具具有有确确定定运运动动的的条件。条件。二、教学重点与难点 重点：重点：平面机构的自由度；平面机构具有确定运动的平面机构的自由度；平面机构具有确定运动的
2、 条件。条件。难点：难点：平面机构的运动简图；平面机构的自由度计算。平面机构的运动简图；平面机构的自由度计算。返回章目录返回章目录第一章平面机构运动简图及其自由度第一章平面机构运动简图及其自由度第一节运动副及其分类第一节运动副及其分类一、自由度、运动副、约束一、自由度、运动副、约束构件的自由度构件的自由度：构件具有的独立运动的数目。作平面运动的自由构件具有三个自由度。运动副定义运动副定义:两个构件直接接触形成的可动联接两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。称为运动副。图图1-1运动低副运动低副 约束：对构件独立运动所加的限制称为约束。运动副元素运动副元素:两构件上参加接触而构成两构件上参加
3、接触而构成运动副的点、线、面部分称为运动副元素。运动副的点、线、面部分称为运动副元素。二、二、运动副分类运动副分类按接触形式分：（1）低副：面接触的运动副。）低副：面接触的运动副。图图1-1运动低副运动低副（2）高副：点或线接触的运动副。）高副：点或线接触的运动副。图图1-2运动高副运动高副按相对运动形式分：（1）平面运动副(a)低副：转动副图图1-3 转动副 移动副图1-4 移动副 (b)高副图图1-2运动高副运动高副 （2）空间运动副：圆柱副、球面副、螺旋副等。图图1-5 空间运动副返回章目录返回章目录第二节平面机构运动简图第二节平面机构运动简图一、构件的分类一、构件的分类机构机构：具有确
4、定相对运动的构件的组合体。具有确定相对运动的构件的组合体。机架：机架：固定不动的构件。固定不动的构件。原动件：按给定的运动规律独立运动的构件。按给定的运动规律独立运动的构件。从动件：其余的活动构件。其余的活动构件。例如平面四杆机构的各类构件 图图1-6 平面机构 图图1-7空间机构 图1-8二、绘制机构运动简图的方法和步骤二、绘制机构运动简图的方法和步骤机构运动简图：用简单的线条和规定的符机构运动简图：用简单的线条和规定的符号来代表构件和运动副，并按一定比例表号来代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置。这种能够表示构示各运动副的相对位置。这种能够表示构件间相对运动关系的简单图形称
5、为机构运件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。动简图。运动副表示：运动副表示：图图1-9构件的表示：构件的表示：图图1-10常见机构表示：表表1-1常用机构的简图符号常用机构的简图符号 机构运动简图绘制1.分析机械的结构和动作原理，确定构件的数目。2.分析构件间的相对运动，确定运动副的数目和类型。3.选定视图投影面及比例尺L=实际尺寸/图上尺寸(m/mm)，顺序确定转动副和移动副导路的位置，根据原动件的位置及各杆长等绘出各构件，得到机构运动简图。例1-1：试绘制内燃机的机构运动简图气缸体气缸体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：
6、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，并表示出各构件返回章目录返回章目录第三节平面机构的自由度第三节平面机构的自由度一、机构的自由度计算公式一、机构的自由度计算公式 机构的自由度：机构中各构件相对与机架所具有的独立运动的数目。机构自由度计算公式:F=3n-2PL-PH 式中：n-运动构件数 PL-低副数 PH-高副数 二、机构具有确定运动的条件：二、机构具有确定运动的条件：实例分析实例分析 1、对于四杆机构，图1-11 如果只有一个原动件1，机构具有确定的运动。如
7、果有两个原动件2，构件破坏。2、对于五杆机构，图1-12 如果只有一个原动件1，机构运动不确定。如果有两个原动件 2，机构具有确定的运动。3、对于三杆构件，图1-13，没有相对运动。根据上述实例分析，可以得出：（1）F0时，机构蜕化成刚性桁架，构件间不可能产生相对运动。图1-13（2）F0时，原动件数大于机构自由度，机构遭到破坏；原动件数小于机构自由度，机构运动不确定，只有当原动件数等于机构自由度时机构才具有确定的运动。机构具有确定运动的条件：机构具有确定运动的条件：机构的自由度F0，且原动件数等于机构的自由度。例1-2：试判断下图构件组成的系统，是不是机构。经分析，该系统的自由度F=0，所以
8、是不是机构。三、计算平面机构的自由度时应注意的事项三、计算平面机构的自由度时应注意的事项1.复合铰链复合铰链:两个以上的构件同时在一处以转动副两个以上的构件同时在一处以转动副相联接相联接,就构成了复合铰链。若就构成了复合铰链。若m个构件以复合个构件以复合铰链相联接时铰链相联接时,其构成的转动副数应等于其构成的转动副数应等于(m-1)个。个。2.图图1-14 复合铰链复合铰链3.例例1-3：摇筛机构的自由度计算。4.图图1-15 摇筛机构摇筛机构2.局部自由度局部自由度:某些构件所产生的局部运动并某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动不影响其他构件的运动,这种局部运动的自这种局部运动的自
9、由度称为由度称为局部自由度局部自由度。在计算机构自由度。在计算机构自由度时时,应将机构中的局部自由度除去不计。应将机构中的局部自由度除去不计。图图1-16局部自由度局部自由度3.虚约束虚约束:对机构运动实际上不起约束作用的对机构运动实际上不起约束作用的约束称为虚约束。约束称为虚约束。（1）两构件间组成多个运动副）两构件间组成多个运动副 转动副：转动副：图图1-17 两构件形成多个转动副两构件形成多个转动副 移动副：移动副：图图1-18 两构件形成多个移动副两构件形成多个移动副（2）两点之间的距离始终保持不变）两点之间的距离始终保持不变图图1-19 两点距离不变两点距离不变（3）两构件上的联接点
10、的轨迹是互相重合）两构件上的联接点的轨迹是互相重合图图1-20 轨迹重合轨迹重合（4）对机构运动不起作用的对称部分）对机构运动不起作用的对称部分图图1-21机构中的对称部分机构中的对称部分四、计算平面机构的自由度举例四、计算平面机构的自由度举例例例1-4 计算图1-21(a)示的筛料机构的自由度。图1-21筛料机构解：解：（1）检查机构中有无上述三种注意情况 由图中可知，机构中滚子自转为局部自由度；顶杆DF与机架组成两导路重合的移动副E、E，故其中之一为虚约束；C处为复合铰链。去除局部自由度和虚约束以后，应按图b计算自由度。（2）计算机构自由度 机构中的可动构件数为n=7,PL=9，PH=1，
11、故该机构的自由度为 F=3n2PLPH=372911=2 返回章目录返回章目录本章小结1机构是具有确定运动的构件的组合体；2运动副是两构件之间的可动联接；3运动副分为：平面运动副 ：低副：转动副 移动副 高副 空间运动副4机构的独立运动称为机构的自由度，计算公式为F=3n2PLPH5计算自由度应注意的三个问题：（1）复合铰链；（2）局部自由度；（3）虚约束。6机构具有确定运动的条件是：自由度数等于主动构件数。返回章目录返回章目录作 业1-1 一个在平面内自由远东的构件有多少个自由度一个在平面内自由远东的构件有多少个自由度？1-2 在平面内运动副所产生的约束数与自由度有何在平面内运动副所产生的约
12、束数与自由度有何关系？关系？1-3 如何判别有构件和运动副组成的系统是否具有如何判别有构件和运动副组成的系统是否具有确定的相对运动？确定的相对运动？1-4 在计算机构的自由度时应注意哪几个问题？在计算机构的自由度时应注意哪几个问题？1-5 绘制机构运动简图时，用什么来表示机构和运绘制机构运动简图时，用什么来表示机构和运动副？动副？返回章目录返回章目录内燃机汽车洗衣机连杆机构空间运动副低副齿轮机构连杆平面凸轮机构平面凸轮机构空间机构空间机构压力机四杆机构一个原动件的四杆机构二个原动件的四杆机构五杆机构一个原动件五杆二个原动件刚性桁架摇筛机构凸轮机构油泵复合铰链复合铰链多个运动副两点距离不变对称部分轨迹重合轨迹重合判断机构1计算机构自由度计算机构的自由度计算机构的自由度两构件形成多个转动副两构件形成多个移动副高副计算自由度计算自由度计算机构的自由度五杆机构运动副表示法构件表示法转动副移动副