1、1.1 運動副及其分類1.2 平面機構的運動簡圖1.3 平面機構的自由度1.4 速度瞬心及其應用1 平面機構的結構分析1 平面機構的結構分析1 平面機構的結構分析1.1 運動副及其分類構件和構件之間既要相互連接（接觸）在一起，又要有相對運動。而兩構件之間這種可動的連接（接觸）就稱為運動副。運動副元素：兩構件上直接參加接觸構成運動副的部分（點、線、面） 1.1.1 運動副運動副：點接觸點接觸面接觸面接觸線接觸線接觸1.1 運動副及其分類1.1.2 運動副分類根據運動副元素不同根據運動副元素不同平面運動副：低副（面接觸）高副（點、線接觸）轉動副移動副空間運動副：螺旋副、球面副1.低副 兩構件以面接

2、觸而形成的運動副。 (1) 轉動副：只允許兩構件作相對轉動，又稱作鉸鏈。 a)固定鉸鏈1.1 運動副及其分類b)活動鉸鏈轉動副1.1 運動副及其分類(2) 移動副：只允許兩構件作相對移動。移動副1.1 運動副及其分類2.高副 兩構件以點或線接觸而構成的運動副。凸輪副1.1 運動副及其分類齒輪副1.1 運動副及其分類二、空間運動副若兩構件之間的相對運動均為空間運動，則稱為空間運動副。螺旋副球面副1.1 運動副及其分類1.2 平面機構的運動簡圖 1.2.2 運動副及構件的表示方法1.構件構件均用直線或小方塊等來表示，畫有斜線的表示機架。1.2.1 機構運動簡圖概念用規(guī)定的符號和線條按一定的比例表示

3、構件和運動副的相對位置，并能完全反映機構運動特征的簡圖。1.2 平面機構的運動簡圖 2.轉動副構件組成轉動副時，如下圖表示。圖垂直于回轉軸線時用圖a表示；圖面不垂直于回轉軸線時用圖b表示。表示轉動副的圓圈，其圓心必須與回轉軸線重合。一個構件具有多個轉動副時，則應在兩條交叉處涂黑，或在其內畫上斜線。1.2 平面機構的運動簡圖 3. 移動副兩構件組成移動副，其導路必須與相對移動方向一致。1.2 平面機構的運動簡圖 4. 平面高副 兩構件組成平面高副時，其運動簡圖中應畫出兩構件接觸處的曲線輪廓，對于凸輪、滾子，習慣劃出其全部輪廓；對于齒輪，常用點劃線劃出其節(jié)圓。1.2 平面機構的運動簡圖 1.2.3

4、 繪制機構運動簡圖的步驟1）功能分析。確定機械系統(tǒng)的總功能和進行功能分解。2）繪制機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖。3）執(zhí)行（工作）機構選型。4）繪制機械系統(tǒng)的運動方案圖。5）機構的尺度綜合。6）繪制機械系統(tǒng)運動簡圖。1.2 平面機構的運動簡圖 例題1 繪制如圖所示的顎式破碎機主體機構的運動簡圖1.2 平面機構的運動簡圖 1.3.1 自由度定義自由度：把構件相對于參考系具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。 作平面運動的自由構件有三個自由度。1.3 平面機構的自由度約束：對獨立運動的限制，即運動副對成副的兩構件間的相對運動所加的限制稱為約束。引入一個約束條件將減少一個自由度。注意：平面機構只平面機構只有三個自由度：兩有

5、三個自由度：兩個移動自由度，一個移動自由度，一個轉動自由度。個轉動自由度。 1.3 平面機構的自由度低副： 引入2個約束， 只有1個自由度高副： 引入1個約束， 有2個自由度1.3 平面機構的自由度1.3 平面機構的自由度1.3.2 平面機構自由度計算公式設： N：機構中構件數(shù)； n=N-1：機構中活動構件數(shù)； Pl ：低副數(shù)； Ph ：高副數(shù)； F ：自由度數(shù)；則平面機構自由度為： F = 3n - 2Pl - Ph 解：活動構件數(shù)n=3低副數(shù) Pl =4高副數(shù) Ph =0F=3n-2Pl -Ph =3*3-2*4=1 例：計算典型機構自由度1）曲柄滑塊機構的自由度。曲柄滑塊機構 解：活動構

6、件數(shù)n=2低副數(shù) PL=2高副數(shù) PH=1F=3n -2PL PH =32 -22-1 =11.3 平面機構的自由度凸輪機構五桿鉸鏈機構2）計算五桿鉸鏈機構的自由度。解：活動構件數(shù)n=4低副數(shù) PL=5高副數(shù) PH=0F=3n -2PL -PH =34 -24 =2 3）計算凸輪機構的自由度1.3.3 平面機構具有確定運動的條件1.3 平面機構的自由度F = 3n-2PF = 3n-2Pl l-P-Ph h =3 =33-23-24-0=14-0=1當原動件數(shù)1，機構中最弱環(huán)節(jié)遭破壞 ， 如2被拉斷，1、3被折斷。當原動件數(shù)=1 平面機構具有確定運動。1.3 平面機構的自由度F = 3n-2P

7、F = 3n-2Pl l-P-Ph h =3 =34-24-25-0=25-0=2原動件數(shù)0 原動件數(shù)F，機構破壞計算實例 解：n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0= 1 1.3 平面機構的自由度例1 顎式破碎機主體機構簡圖自由度計算n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n 2Pl Ph = 35 27 0= 1解：1.3 平面機構的自由度例2 牛頭刨床主體機構簡圖自由度計算1.3 平面機構的自由度例3 求內燃機機構簡圖自由度n =6, Pl = 7, Ph =3 F = 3n 2P

8、l Ph = 36 27 3= 1解：1.3.4 自由度計算時應注意的幾種情況 1.復合鉸鏈2.局部自由度 3.虛約束 兩個以上構件在同一軸線處用轉動副連接，就形成了復合鉸鏈。 個別構件所具有的，不影響整個機構運動的自由度稱為局部自由度。 重復出現(xiàn)的，對機構運動不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。 4.虛約束常見情況及處理方法 5.虛約束對機構的影響 1.3 平面機構的自由度1.3 平面機構的自由度1.復合鉸鏈復合鉸鏈三個或三個以上構件在同一處構成共軸線轉動副的鉸鏈，我們稱為復合鉸鏈。處理方法：若有m個構件組成復合鉸鏈，則復合鉸鏈處的轉動副數(shù)應為（m1）個1.3.4 自由度計算時應注意的幾種情況

9、 1.3 平面機構的自由度1.3 平面機構的自由度慣性篩機構例：計算慣性篩機構自由度 計算中注意觀察是否有復合鉸鏈，以免漏算轉動副數(shù)目，出現(xiàn)計算錯誤。n = 5, Pl = 7, Ph = 0= 35 -27 0 = 1F = 3n - 2Pl PhC處為復合鉸鏈1.3 平面機構的自由度2.局部自由度局部自由度 與機構運動無關的構件獨立運動稱為局部自由度。處理方法對于含有局部自由度的機構在計算自由度時，不考慮局部自由度（如圖2）注意：實際結構中采用局部自由度是為了減小摩擦力，“除去”指計算中不計入，并非實際拆除223A113121.3 平面機構的自由度例：計算凸輪機構自由度 計入局部自由度時

10、n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =33 - 2- 1 = 2 是否正確？ 應除去局部自由度，即把滾子和從動件看作一個構件， 圖2。處理方法處理方法 N = 2, Pl = 2, Ph = 1, F = 32 - 22 1 = 11.3 平面機構的自由度3.虛約束虛約束 對機構運動實際上不起限制作用 （1）不同構件上兩點間的距離保持恒定（2）兩構件構成多個移動副且導路互相平行（3）兩構件構成多個轉動副且軸線互相重合（4）在輸入件與輸出件之間用多組完全相同的運動鏈來傳遞運動5435(C)(b)(a)21FEDCBAB234CDAE1FF1EA5DC432BnnAnnCBBCAADD

11、CBA(C)(a)(b)22132Hn = 4, Pl =6, Ph = 0 構件5給機構引入三個自由度，四個約束。多出的一個約束對機構的運動不起獨立的限制作用，是虛約束。 與實際不符 F = 34 -26 0 = 01.3 平面機構的自由度n = 3, Pl =4, Ph =0F = 33 - 24 0 = 1處理方法與實際相符 應除去虛約束，即將產生虛約束的構件5及運動副除去不計。1.3 平面機構的自由度“去除”虛約束常見情況及處理 計算中只計入一個移動副。 1.兩構件組成多個移動副，且導路相互平行或重合時，只有一個移動副起約束作用，其余為虛約束。1.3 平面機構的自由度 2.兩構件組成多

12、個轉動副，且軸線重合，只有一個轉動副起約束作用，其余為約束。 虛約束常見情況及處理 計算中只計入一個轉動副。1.3 平面機構的自由度虛約束常見情況及處理計算中應將產生虛約束的構件及運動副一起除去不計。3.兩構件兩點間未組成運動副前距離保持不變，兩點間用另一構件連接時，將產生虛約束。1.3 平面機構的自由度虛約束常見情況及處理計算中應將對稱部分除去不計。 4.機構中對運動不起獨立作用的對稱部分（結構重復），將產生虛約束。1.3 平面機構的自由度虛約束對機構的影響機構中虛約束是實際存在的，計算中所謂“除去不計”是從運動觀點分析做的假想處理，并非實際拆除。 虛約束是在一些特定的幾何條件下引入的，如“平行”、“重合”、“距離不變”等。如果幾何條件不滿足，虛約束會轉化為有效約束。機構中引入虛約束是為了受力均衡，增大剛度等，同時也提高了對制造和裝配精度的要求。1.3 平面機構的自由度習題習題習題習題1.4 速度瞬心及其應用1.4.1 速度瞬心的概念1.4 速度瞬心及其應用1.