第1章 平面机构的组成与结构分析
第一节 基本概念,一、构件 二、运动副 三、运动链 四、机构,第一章 平面机构的结构分析,一、构件,定义 组成机械系统的最小运动单元,加工制造的最小单元,内燃机连杆,组成 可由一个零件构成，也可由若干零件刚性联接而成。,零件,二、运动副,按两构件的接触方式分类 按两构件之间的相对运动方式分类 按运动副的自由度进行分类,运动副代表符号,定义两构件相互连接并能保持一定形式的相对运动，把这种可动连接称为运动副。把形成运动副的点、线、面部分称为运动副元素。,分类,按两构件的接触方式分类,高副点或线接触的运动副 低副面接触的运动副,按两构件之间的相对运动方式分类,转动副两构件之间的相对运动为转动 移动副两构件之间的相对运动为移动,按运动副的自由度进行分类,自由度 构件在空间中具有的独立运动的数目约 束 运动副对构件运动的限制作用,I类运动副 II类运动副 III类运动副 IV类运动副 V类运动副,两构件间的运动副所起的作用是限制构件间的相对运动，使相对运动自由度的数目减少，这种限制作用称为约束，而仍具有的相对运动叫做自由度。,I类运动副（f =1，c =5),II类运动副（f =2， c =4),III类运动副（f =3， c =3),IV类运动副（f =4， c =2),V类运动副（f =5， c =1),移动副,平面高副,转动副,运动副代表符号,球面副,圆柱副,螺旋副,第二章 平面机构的结构分析,HIGH EDUCATION PRESS,三、运动链,闭式运动链简称闭链：运动链的各构件首尾封闭 开式运动链简称开链：未构成首尾封闭的系统,定义若干个构件通过运动副连接起来组成的相互间可作 相对运动的构件系统。,分类,闭链,开链,注意,不是运动链,第二章 平面机构的结构分析,HIGH EDUCATION PRESS,四、机构,平面机构：机构中各构件的运动平面互相平行空间机构：机构中至少有一构件不在相互平行的平面上运 动，或至少有一构件能在三维空间中运动,低副机构：完全由低副连接而成的机构 高副机构：只要含有一个高副的机构,定义选定某构件为机架后的运动链,分类,平面低副开链机构,高副机构,第二章 平面机构的结构分析,HIGH EDUCATION PRESS,平面低副闭链机构,一、 机构运动简图,去掉构件的结构外形，按一定比例将构件用简单线条表式，运动副用特殊符号表示，能说明各构件间相对运动关系的简单图形。,第二节 机构运动简图,二、运动副及构件的表示方法,1、运动副:,移动副:,转动副:,凸轮副:,齿轮副:,2、构件:,固定件:,同一构件:,两副构件:,三副构件:,1.找出原动件和从动件；2.使机构缓缓运动，观察其组成情况和运动情况；3.沿原动件到从动件的传递路线找出构件数目和运动副的 数目与种类；4.选择大多数构件所在平面为投影面；5.测量各运动副之间的尺寸，用运动副表示各构件的连接， 选择比例尺画出各构件。,具体绘制步骤,例 题 21,第三节 机构具有确定运动的条件,条件,给定的原动件数机构的自由度数目,第四节 平面机构的自由度计算,一、平面机构自由度的计算公式二、计算机构自由度的注意事项三、例 题,一、平面机构自由度的计算公式,活动构件数目,低副数目,高副数目,双曲线画规机构,牛头刨床机构,计算实例,例 题 22,二、计算机构自由度的注意事项,局部自由度 复合铰链 虚约束,局部自由度,定义在某些机构中，不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度。,处理办法把滚子固化在支承滚子的构件上。,复合铰链,定义两个以上的构件在同一处以转动副联接，则构成 复合铰链。,处理办法m个构件在同一处构成转动副，实际转动副 数目为（m-1）个。,几种典型复合铰链,虚约束,定义对机构运动实际上不起限制作用的约束。,处理办法将机构中构成虚约束的构件连同其所附带的 运动副去掉不计 。,(a)转动副的虚约束 (b)移动副的虚约束(c)高副机构的虚约束(d)不起限制作用的虚约束 (e)等距点产生的虚约束,几种常见的虚约束,第二章 平面机构的结构分析,HIGH EDUCATION PRESS,例 题 23,例 题 24,（一）图解法 （二）解析法 （三）实验法,速度瞬心法 相对运动图解法,复数法 矩阵法 矢量法,运动分析的方法,第五节 用速度瞬心法进行速度分析,瞬心的基本概念,在任一瞬时，两个作平面相对运动的构件都可以看成是围绕一个瞬时重合点作相对转动。,等速重合点或同速点,瞬时回转中心,瞬心,A1(A2),B1(B2),1,2,P12,（一）瞬心,（二）平面机构瞬心的数目,假设机构中含有k个构件。每两个构件之间有一个瞬心，则全部瞬心的数目,瞬心数N,（三）瞬心位置的确定,2）两个构件之间没有用运动副连接的瞬心位置,1）两个构件之间用运动副连接的瞬心位置,1）两个构件之间用运动副连接的瞬心位置,（1）两个构件用转动副连接时的瞬心位置,（2）两个构件用移动副连接时的瞬心位置,（3）两构件用平面高副连接时的瞬心位置,1,2,P12,P12,P12,1,1,2,2,（1）两个构件用转动副连接时的瞬心位置,P12,1,2,（2）两个构件用移动副连接时的瞬心位置,P12,P12,1,1,2,2,n,21,（3）两个构件用平面高副连接时的瞬心位置,2）两构件之间没有用运动副连接时的瞬心位置,三心定理,瞬心多边形法的步骤,三心定理,作平面运动的三个构件有三个瞬心，且位于同一直线上。,3,1）计算瞬心数目。2）按构件数目画出正k边形的k个顶点，每个顶点 代表一个构件，并按顺序标注阿拉伯数字，每 两个顶点连线代表一个瞬心。3）三个顶点连线构成的三角形的三条边表示 三瞬心共线。4）利用两个三角形的公共边可找出未知瞬心。,瞬心多边形法的步骤,例 题,1,2,3,4,P12,P14,P43,P13,P24,1,1,2,2,3,3,4,4,P12,P12,P14,P23,P23,P43,P43,P13,P24,P14,P23,二、用瞬心法进行机构的速度分析,1. 选择一个适当的比例尺画出机构运动简图; 2. 找出机构的全部瞬心并标注在机构简图上; 3. 利用瞬心是两构件重合点处的同速点和瞬时 转动中心的概念，由已知构件的速度求出 待求构件的速度,例 题,1,2,3,4,P12,P14,P23,P43,P13,P24,1,2,1,3,3,P12,P13,
