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1、第 1 页 共 7 页第二章第二章 机构的机构分析机构的机构分析一、机构的组成一、机构的组成二、机构运动简图二、机构运动简图三、确定运动条件三、确定运动条件四、自由度计算四、自由度计算五、自由度计算注意事项五、自由度计算注意事项1.1 构件：独立运动单元体；零件：独立制造单元体。构件：独立运动单元体；零件：独立制造单元体。1.2 运动副：两构件直接接触而构成的可动联接。运动副：两构件直接接触而构成的可动联接。1.2.1 约束数目：约束数目：I 级副、级副、II 级副、级副、V 级副。级副。1.2.2 接触形式：高副（点、线）接触形式：高副（点、线） 、低副（面）、低副（面） 。1.2.3 相对
2、运动形式：移动、转动、螺旋、球面。相对运动形式：移动、转动、螺旋、球面。1.3 运动链：构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统。运动链：构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统。开式、闭式。开式、闭式。1.4 机构：具有固定构件的运动链。机构：具有固定构件的运动链。1.4.1 机架：固定构件；机架：固定构件；1.4.2 原动件：已知运动规律。原动件：已知运动规律。1.4.3 从动件：其余活动构件。从动件：其余活动构件。2.机构运动简图：根据机构运动尺寸按一定比例尺定出各运动副位置，采用机构运动简图：根据机构运动尺寸按一定比例尺定出各运动副位置，采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示
3、方法，将机构运动传递情况表示出运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。来的简化图形。 （绘制时需注意线的连接问题）（绘制时需注意线的连接问题）2.1 绘图步骤：搞清机械构造及运动情况、传递路线，构件数目，运动副类绘图步骤：搞清机械构造及运动情况、传递路线，构件数目，运动副类别及位置，选择视图平面，选择比例尺，标上运动副符号，及各构件序号。别及位置，选择视图平面，选择比例尺，标上运动副符号，及各构件序号。3.确定运动条件：原动件数目等于机构自由度数目。确定运动条件：原动件数目等于机构自由度数目。第 2 页 共 7 页4.自由度计算：自由度计算：3(2)
4、lhFnppF=3*62*73=15.注意事项注意事项5.1 复合铰链：两个以上构件在同一处以转动副相连接。复合铰链：两个以上构件在同一处以转动副相连接。5.2 多处接触的转动副、轴线重合多处接触的转动副、轴线重合多处接触的移动副、方向平行多处接触的移动副、方向平行第 3 页 共 7 页两构件构成平面高副，各接触点公法线彼此重合两构件构成平面高副，各接触点公法线彼此重合5.3 局部自由度局部自由度F5.4 虚约束虚约束p3(2)lhFnpppFP139（考研）（考研）第三章第三章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析任务：根据机构尺寸、原动件运动规律，求从动件上某点轨迹、位移、任务：根据机构尺
5、寸、原动件运动规律，求从动件上某点轨迹、位移、速度、加速度，构件的角位移、角速度、加速度。速度、加速度，构件的角位移、角速度、加速度。方法：图解、解析。方法：图解、解析。1.瞬心：两构件等速重合点。瞬心：两构件等速重合点。 （相对、绝对瞬心）（相对、绝对瞬心）K=N（N-1）/2LI1.1 瞬心位置确定瞬心位置确定1.1.1 定义：转动副（铰点）定义：转动副（铰点） 、移动副（垂直导路、无穷远）高副（接触点，、移动副（垂直导路、无穷远）高副（接触点，接触点公法线上）接触点公法线上）1.1.2 三心定理：三构件三瞬心在同一直线上。三心定理：三构件三瞬心在同一直线上。例：平面铰链四杆机构（第三章例
6、：平面铰链四杆机构（第三章 PPT 第第 12 页）页）2.矢量方程图解法做速度、加速度分析矢量方程图解法做速度、加速度分析第 4 页 共 7 页2.1 同一构件上两点间的运动矢量关系同一构件上两点间的运动矢量关系2.2 两构件上重合点间的运动矢量关系两构件上重合点间的运动矢量关系3.解析法作机构的运动分析解析法作机构的运动分析全程导学（全程导学（P60）第四章第四章 平面机构力的分析平面机构力的分析驱动力：力的方向与速度方向相同或成锐角（做正功）驱动力：力的方向与速度方向相同或成锐角（做正功） 。阻抗力：力的方向与速度方向相反或成钝角（做负功）阻抗力：力的方向与速度方向相反或成钝角（做负功）
7、 。运动副中摩擦力的确定：运动副中摩擦力的确定：移动副：摩擦角；移动副：摩擦角；总反力确定：法向、摩擦角、相对速度相反。总反力确定：法向、摩擦角、相对速度相反。转动副：摩擦圆。转动副：摩擦圆。总反力确定：与摩擦圆相切、阻止相对运动方向。总反力确定：与摩擦圆相切、阻止相对运动方向。机构力分析的步骤：各构件受力状态分析（二力构件（受拉受压）机构力分析的步骤：各构件受力状态分析（二力构件（受拉受压） 、三力构、三力构件（三力汇交一点）件（三力汇交一点） 、力矩、力矩力偶构件）力偶构件） ，逐个分析二力构件，分析三力构件、力，逐个分析二力构件，分析三力构件、力矩矩力偶构件。力偶构件。二力：不考虑摩擦的
8、总反力（通过回转中心、垂直移动副运动方向）二力：不考虑摩擦的总反力（通过回转中心、垂直移动副运动方向） ，考虑，考虑摩擦力（切于摩擦圆、偏一个摩擦角）摩擦力（切于摩擦圆、偏一个摩擦角） 。三力构件：三力汇交一点，三力平衡。三力构件：三力汇交一点，三力平衡。力矩力矩力偶构件：根据力矩力偶构件：根据力矩力偶平衡条件求解。力偶平衡条件求解。P155（教学辅导）（教学辅导）第五章第五章 机械的效率和自锁机械的效率和自锁机械效率：输出（机械效率：输出（Wr）/输入（输入（Wd）第 5 页 共 7 页理想驱动力（力矩）理想驱动力（力矩）/实际驱动力（力矩）实际驱动力（力矩）机械效率计算：机械效率计算：串联
9、串联并联并联混联混联自锁：无论驱动力多大，机械无法运动。自锁：无论驱动力多大，机械无法运动。移动副：作用力在摩擦角内移动副：作用力在摩擦角内转动副：作用力在摩擦圆内转动副：作用力在摩擦圆内自锁条件的确定：自锁条件的确定：运动副发生了自锁（移动副、转动副自锁条件）运动副发生了自锁（移动副、转动副自锁条件）生产阻力生产阻力 G0效率小于效率小于 0 自锁概念（无论自锁概念（无论 F 多大）多大）P156（教学辅导）（教学辅导）第八章第八章 平面连杆机构及设计平面连杆机构及设计优点：低副、杆状、实现多种运动变换和规律、满足各种轨迹；优点：低副、杆状、实现多种运动变换和规律、满足各种轨迹；缺点：运动链
10、长缺点：运动链长误差大、效率低，惯性力难平衡不宜高速、各种轨迹（近似）误差大、效率低，惯性力难平衡不宜高速、各种轨迹（近似）。铰链四杆机构：曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆。铰链四杆机构：曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆。（周转副（周转副最短最短+最长最长其余两杆长度，连接周转副的两杆必有一杆为最短其余两杆长度，连接周转副的两杆必有一杆为最短杆、是否为机架或者连架杆）杆、是否为机架或者连架杆）演化形式：改变构件形状和运动尺寸、改变运动副尺寸、不同构件为机架、运动演化形式：改变构件形状和运动尺寸、改变运动副尺寸、不同构件为机架、运动副元素逆换。副元素逆换。第 6 页 共 7 页急回运动：曲柄等速，摇杆摆回速度大
11、与摆出速度。急回运动：曲柄等速，摇杆摆回速度大与摆出速度。行程速比系数行程速比系数 K= 00180 180 最小传动角确定：曲柄与机架工线的两位置之一。最小传动角确定：曲柄与机架工线的两位置之一。死点：连杆从动件共线。死点：连杆从动件共线。克服方法：安装飞轮加大惯性、两组以上同样机构错开排列。克服方法：安装飞轮加大惯性、两组以上同样机构错开排列。死点应用：飞机起落架、折叠桌。死点应用：飞机起落架、折叠桌。连杆机构运动连续性：错位不连续、错序不连续。连杆机构运动连续性：错位不连续、错序不连续。连杆设计：连杆位置（电炉炉门）连杆设计：连杆位置（电炉炉门） 、运动规律（流量计、牛头刨床）、运动规律
12、（流量计、牛头刨床） 、预定轨迹、预定轨迹（搅拌机构）（搅拌机构） 。做图法：做图法：按连杆预定位置设计：按连杆预定位置设计：已知活动铰链中心位置（连线垂线交点为固定铰链点）已知活动铰链中心位置（连线垂线交点为固定铰链点）已知固定铰链中心位置及连杆上标线已知固定铰链中心位置及连杆上标线 EF 的位置（的位置（AEFD 共有三个四边形，将共有三个四边形，将另外两个（按另外两个（按 EF 固定）平移到其中一个，固定）平移到其中一个，A1A2A3 垂线交点为垂线交点为 B，D1D2D3 垂垂线交点为线交点为 C） 。按两连架杆预定角位移设计：按两连架杆预定角位移设计：两对角位移：已知原动件角位移两对
13、角位移：已知原动件角位移 1、2，从动件角位移，从动件角位移 3、4（反转法，将（反转法，将 DB 反转反转3、4，B1B2B3 连线交点为连线交点为 C） 、三对（原动件初始角、三对（原动件初始角 14-13/2，从动件，从动件 14-13/2） 、多对（试凑法）多对（试凑法） 。全程导学（全程导学（P149）第九章第九章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计1.优缺点：各种预期运动规律、响应快速、结构简单，点线接触，制造困难。优缺点：各种预期运动规律、响应快速、结构简单，点线接触，制造困难。第 7 页 共 7 页2.分类：盘形、圆柱，尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆，直动、摆动，力封闭、分类：盘形
14、、圆柱，尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆，直动、摆动，力封闭、几何封闭。几何封闭。3.推杆运动规律：基圆、推程、远休、回程、近休。等速（刚性冲击、低速轻载）推杆运动规律：基圆、推程、远休、回程、近休。等速（刚性冲击、低速轻载） 、等加速等减速（柔性冲击、中速中载）等加速等减速（柔性冲击、中速中载） 、五次多项式（无冲击、高速中载）、五次多项式（无冲击、高速中载） 、余玄、余玄加速度（柔性冲击、中速重载）加速度（柔性冲击、中速重载） 、正玄加速度（无冲击、高速轻载）、正玄加速度（无冲击、高速轻载） 。4.凸轮廓线曲线的设计（反转法）凸轮廓线曲线的设计（反转法）图解法、解析法。图解法、解析法。图解法：图解法：PPT9。解析法：解析法：PPT11。5.凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定最大压力角小于许用压力角（不自锁）最大压力角小于许用压力角（不自锁） 。基圆半径：满足压力角条件下合理确定基圆半径。基圆半径：满足压力角条件下合理确定基圆半径。滚子半径：滚子半径：平底推杆尺寸：平底推杆尺寸：考研（考研（P249） 、全程导学（、全程导学（P179） 。
