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1、第第1 1章章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析1.1 1.1 平面机构的组成平面机构的组成平面机构平面机构：组成机构的所有构件都在一个平面或相互平行的几个平面内运动的机构。 自由度自由度：构件相对于其它构件的独立运动的可能。例： 一个作平面运动的自由构件 ，有三个独立运动的可能：x xy ySO O沿x向 移动沿y 向移动绕z 轴转动约束约束：指对独立运动所加的限制一、构件的自由度和约束一、构件的自由度和约束机构由构件和运动副组成机构由构件和运动副组成转动副移动副凸轮高副齿轮高副高副二、运动副的分类及其表示方法二、运动副的分类及其表示方法1 1、运动副运动副 两个构件直接接触而又能作相对
2、运动的可动联接。 （ 关键点：两个 可动的 联接）2 2、平面运动副平面运动副构成运动副的两构件间的相对运动为平面运动。3 3、 运动副的分类：运动副的分类：（按接触情况分）低副低副：面接触高副高副：点、线接触转动副（回转副；铰链）移动副凸轮高副齿轮高副转动副112122移动副212121 导路5 5、运动副的表示方法、运动副的表示方法转动副移动副凸轮高副齿轮高副4 4、运动副的作用、运动副的作用： 引入约束， 限制构件的自由度。引入一个低副：限制了两个自由度；引入一个高副：限制了一个自由度。一、机构运动简图一、机构运动简图用简单的线条和符号表示各构件之间相对运动关系、并按一定的比例确定各运动
3、副的相对位置的简单图形。它能反映出它能反映出：运动规律 运动副形式、数目 构件的数目、尺寸 传力情况1.2 1.2 平面机构的运动简图平面机构的运动简图1 1、构件的分类、构件的分类（按运动性质分）二、构件的分类及其表示方法二、构件的分类及其表示方法固定件固定件（机架）相对固定不动，支承活动构件的构件。原动件原动件（主动件）运动规律已知的活动构件（输入构件）从动件从动件随原动件运动的其他活动构件。2 2、构件的表示方法、构件的表示方法部分常用机构运动简图符号见 P8 表1-1（摘自GB/T 4460-1984)双副构件三副构件两个转动副一个转动副 一个移动副偏距ee=0一个转动副 一个高副跨越
4、符号112 机构运动简图的绘制举例机构运动简图的绘制举例 (1) 分析机构的运动，判断固定件、 原动件、从动件、构件的数目、 运动副的类型和数目；（2）合理选择投影面；（3）选择适当的比例尺（实长/图长 ）；（4）按顺序绘图。4ACB123气缸活塞连杆曲轴小齿轮大齿轮凸轮顶杆一、一、 平面机构自由度平面机构自由度设有：N 个构件；n（ = N 1）个活动构件；PL个低副；PH个高副；则自由度为： F = 3 n - 2 PL - PH 确定机构中各构件相对于机架（位置）运动时，所需 要的独立运动的数目。1.3 1.3 平面机构具有确定运动的条件平面机构具有确定运动的条件二、二、 机构具有确定运
5、动的条件机构具有确定运动的条件F0F=原动件数 F = 3 n - 2 PL - PH= 3 2 2 3 = 0( a )( d )( c)( b )F = 3 n - 2 PL - PH= 3 3 2 4 = 1F = 3 n - 2 PL - PH= 3 4 2 5 = 2F = 3 n - 2 PL - PH= 32 22 1= 1例题：例题：先计算其自由度：先计算其自由度：F = 3n - 2 PL - PH三、计算平面机构自由度时应注意的事项三、计算平面机构自由度时应注意的事项1. 1. 复合铰链复合铰链处理方法：处理方法：m个构件组成复合铰链时，其转动副数应为(m-1)个。（显然是
6、错误的)原因？原因？铰链C324C 234复合铰链复合铰链这种两个以上的构件在同 一处用转动副联接在一起的组合。正确计算应为：正确计算应为：F = 35 27 = 1= 35 26 = 3F1234ABCDE52. 2. 局部自由度局部自由度正确计算应为正确计算应为: :F = 3n - 2 PL - PH = 32 221 = 1计算其自由度：计算其自由度： F = 3n - 2 PL - PH = 33 2 3 1 = 2 （显然是错误的） 原因？原因？小滚子的运动并不影响整个机构的运动规律，但引 入了一个自由度（F= 3 1 2 1 = 1），这种不影响 其他构件运动的自由度 局部局部自
7、由度自由度 其作用：其作用：改善受力情况, 减少磨损。 处理方法：处理方法：假想 2、3 构件焊接 在一起，成为一个构件。 3. 3. 虚约束虚约束先计算其自由度：先计算其自由度：F = 3n - 2 PL - PH = 33 25 = -1（显然是错误的)原因？原因？构件3和 4在D、E处同时组成移 动副，且两移动副导路重合，则两移 动副的作用相同，其中之一是重复的 、虚的约束。象这种不产生实际约束 作用的重复的约束虚约束虚约束124ABCDE3虚约束的作用：虚约束的作用：虽不影响机构 的运动，但有工程意义加强 构件的强度、刚度，改善构件的 受力情况。 虚约束的处理：虚约束的处理：在计算自由
8、 度时，应将起重复约束（虚约 束）作用的部分去掉，然后再 进行计算。正确计算应为：正确计算应为： F = 3n - 2 PL - PH = 33 24 = 1 两个构件之间形两个构件之间形成多个转动副且其轴成多个转动副且其轴线重合线重合 虚约束通常有下列几种情况：虚约束通常有下列几种情况：两个构件之间形成两个构件之间形成多个移动副且导路重多个移动副且导路重合或互相平行合或互相平行 不影响机构运动不影响机构运动 的对称部分的对称部分F = 31 21= 1F= 32 221 = 1F= 33 232 = 1如果两构件相连接，而该两构件上连接点的运动轨迹在 连接前后互相重合时，则此连接引入的约束必
9、为虚约束。 例：例：计算机构的自由度F = 3 n - 2 PL - PH = 37 291 = 2C 处为复合铰链；E处为虚约束；F 处为局部自由度;先看是否有特殊情况：先看是否有特殊情况：处理后见左下图：处理后见左下图：计算自由度：计算自由度：练习：练习：计算下列各机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度、 虚约束，请指出。并说明需几个原动件）2)3)4)1）ABCDEFABCDE FGHIABCDEFGABCDEF练习：练习：计算下列各机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度、 虚约束，请指出。并说明需几个原动件）5)6)7)计算机构自由度三个注意事项v复合铰链v局部自由度v虚约束（a）（b）（c）（d）（e）（f）
