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第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析 第五节第五节 平面机构的组成原理和结构分析平面机构的组成原理和结构分析 n n平面机构的高副低代平面机构的高副低代 为了便于对含有高副的平面机构进行分析，为了便于对含有高副的平面机构进行分析，将机构中的高副根据一定的条件用一种虚拟将机构中的高副根据一定的条件用一种虚拟的低副和构件的适当组合来代替的低副和构件的适当组合来代替高副低代的替代条件高副低代的替代条件 替代前后机构的替代前后机构的自由度自由度、瞬时速度瞬时速度和和瞬时瞬时加速度加速度保持不变保持不变第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析高副低代的方法：用高副低代的方法：用一个含有两个低副的一个含有两个低副的虚拟构件来代替高副，且两低副位置分别虚拟构件来代替高副，且两低副位置分别在两高副两元素接触点处的曲率中心在两高副两元素接触点处的曲率中心高高副副两两元元素素均均为为圆圆弧弧nn4第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析 接触点的法线上找出两曲线接触处的曲率中心接触点的法线上找出两曲线接触处的曲率中心接触点的法线上找出两曲线接触处的曲率中心接触点的法线上找出两曲线接触处的曲率中心 K K1 1、K K2 2，用铰链四杆机构，用铰链四杆机构，用铰链四杆机构，用铰链四杆机构OO1 1K K1 1K K2 2OO2 2来来来来瞬时瞬时瞬时瞬时代替代替代替代替原高副机构。

原高副机构原高副机构原高副机构高高副副元元素素为为非非圆圆曲曲线线第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析 当两接触轮廓之一为直线时，直线的曲率当两接触轮廓之一为直线时，直线的曲率中心趋于无穷远，该转动副演化为移动副中心趋于无穷远，该转动副演化为移动副第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析 当两接触轮廓之一为一点时，其曲率半径当两接触轮廓之一为一点时，其曲率半径为零，该转动副就在该点处为零，该转动副就在该点处第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析两接触轮廓分别为直线和点两接触轮廓分别为直线和点第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析高副高副元素元素曲线和曲线曲线和曲线曲线和直线曲线和直线曲线和点曲线和点点和直线点和直线高副高副机构机构瞬时瞬时替代替代机构机构常见高副低代类型常见高副低代类型第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析n n基本杆组基本杆组 不能再拆的最简单的自由度为零的构件组不能再拆的最简单的自由度为零的构件组称为组成机构的基本杆组称为组成机构的基本杆组n n机构的组成原理机构的组成原理 任何机构都可以看做是由若干个基本杆任何机构都可以看做是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机架上而构成。

组依次联接于原动件和机架上而构成自由度为自由度为自由度为自由度为F F的机构的机构的机构的机构=F=F 个主动杆个主动杆个主动杆个主动杆 +1+1个自由度为个自由度为个自由度为个自由度为0 0的机架的机架的机架的机架 +若干个自由度为若干个自由度为若干个自由度为若干个自由度为0 0的基本杆组的基本杆组的基本杆组的基本杆组第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析n n杆组杆组 若基本杆组的构件数为若基本杆组的构件数为n，低副数为，低副数为PL 由由F3n2PL0，得，得3n2PL 故故 n 2 4 6 PL 3 6 9 级级杆杆组组级级杆杆组组机构的级别取机构的级别取决于其所含基决于其所含基本杆组中的最本杆组中的最高级别高级别 如如级机构级机构第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析八杆机构的组成八杆机构的组成 第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析n n注意：杆组的全部外接运动副不能都并接注意：杆组的全部外接运动副不能都并接到一个构件上，因为这种并接会使杆组与到一个构件上，因为这种并接会使杆组与被并接件形成桁架，如图所示，起不到增被并接件形成桁架，如图所示，起不到增加杆组的作用。

加杆组的作用第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析n n平面机构的结构分析平面机构的结构分析 将已知的机构分解为原动件、机架和基将已知的机构分解为原动件、机架和基本杆组，并确定机构的级别本杆组，并确定机构的级别机构分析的目的机构分析的目的 了解机构的组成，确定机构的级别了解机构的组成，确定机构的级别机构分析的过程机构分析的过程 把机构分解为基本杆组、机架和原动件把机构分解为基本杆组、机架和原动件第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析n n机构结构分析步骤：机构结构分析步骤：1）确定原动件，进行高副低代，计算自）确定原动件，进行高副低代，计算自由度（注意除去虚约束和局部自由度）由度（注意除去虚约束和局部自由度）2）从远离原动件的构件开始从远离原动件的构件开始，先试拆，先试拆级杆组，如不行再试拆级杆组，如不行再试拆级杆组当拆去级杆组当拆去一个杆组后，按上述顺序重复进行，直到一个杆组后，按上述顺序重复进行，直到只剩下机架和原动件为止只剩下机架和原动件为止3）确定机构的级别确定机构的级别注意：杆组的增减不应改变机构的自由度注意：杆组的增减不应改变机构的自由度举例举例第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析常见常见级杆组级杆组第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析常见常见级杆组级杆组第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析常见常见级杆组级杆组第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析试对图示机构进行结构分析。

试对图示机构进行结构分析第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析高副高副低代低代第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析拆拆级级杆组杆组 56cB第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析 56cBA拆拆级级杆组杆组3BG4第四章第四章 机构的结构分析机构的结构分析 56cBA3BG4拆拆级级杆组杆组原动件原动件与机架与机架此机构为此机构为级机构级机构。