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1、设计工程研究所,第一章 机构的组成和结构,机构的组成 运动链成为机构的条件 机构的组成原理和结构分析 机构的运动简图,设计工程研究所,一、 机构的组成,零件和构件 运动副 运动链 机构,设计工程研究所,1-1 零件和构件,零件 制造的单元 任何机械都由许多零件组合而成的。,构件 运动的单元 构件可以一个零件，也可以是由多个零件组成的刚性系统,设计工程研究所,1-2 运动副,运动副：两构件直接接触所形成的可动联接 运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的部分 对于平面机构： 低 副：约束两个自由度 。移动副、转动副 高 副：约束一个自由度 。,设计工程研究所,运动副,设计工程研究所,运动副（接触
2、形式）,高副,设计工程研究所,低副,运动副（接触形式）,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,引入n个约束的运动副，称为n级副,级副,P = 1,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P = 2,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P = 2,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P = 3,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P = 4,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P = 5,设计工程研究所,1-3 运动链,闭式运动链（闭链） 运动链的各构件构成首末封闭的系统,开式运动链（开链） 运动链的各构件未构成首末封闭的系
3、统,两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统,设计工程研究所,开式运动链和闭式运动链,开式运动链机构,设计工程研究所,闭式运动链机构,设计工程研究所,闭式运动链机构,设计工程研究所,1-4 机构,在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一个或几个构件按给定运动规律相固定构件运动时，如果运动链中其余各构件都有确定的相对运动，则此运动链成为机构。 机构：具有确定运动的运动链,设计工程研究所,二、 运动链成为机构的条件,运动链的自由度计算 运动链成为机构的条件 计算机构自由度时应注意的问题,设计工程研究所,21 运动链的自由度计算,非常重要之公式！ 平面运动链的自由度计算公式 空间运动链自
4、由度公式公共约束如何处理？,设计工程研究所,22 运动链成为机构的条件,运动链的自由度必须大于零 原动件的数目等于运动链的自由度数 运动链中取一个构件相对固定作为机架,运动链相对于机架的自由度必须大于零,且原动件的数目等于运动链的自由度数。,设计工程研究所,23 计算机构自由度时应注意的问题,复合铰链： 局部自由度： 虚约束：,设计工程研究所,复合铰链：,两个以上构件在同一处以转动副相连接，所构成的运动副称为复合铰链。 解决问题的方法 ：若有K个构件在同一处组成复合铰链，则其构成的转动副数目应为（K-1）个。,设计工程研究所,局部自由度,若机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运动有关，
5、并不影响其他构件的运动，则称这种自由度为局部自由度。 局部自由度经常发生的场合: 滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子；轴承中的滚珠。 解决的方法： 计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视为一个构件。,设计工程研究所,虚约束,在特定几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其他运动副所起的限制作用一致，这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。 虚约束经常发生的场合： 两构件之间构成多个运动副时； 两构件上某两点间的距离在运动过程中始终保持不变时； 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时； 机构中对运动不起作用的对称部分。,设计工程研究所,虚约束,机构中的虚约束都是在
6、一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成有效约束，而使机构不能运动。 采用虚约束是为了改善构件的受力情况；传递较大功率；或满足某种特殊需要。,设计工程研究所,机构自由度计算时的问题,虚约束的应用例（改善受力）,设计工程研究所,虚约束的应用例（改善受力）,机构自由度计算时的问题,设计工程研究所,虚约束的应用例（改善受力）,机构自由度计算时的问题,设计工程研究所,虚约束的应用例（改善受力）,机构自由度计算时的问题,设计工程研究所,虚约束的应用例（改善运动）,机构自由度计算时的问题,设计工程研究所,三、 机构组成原理及结构分析,机构的组成原理 机构的结构分析,设计工程研究所,3
7、1 机构的组成原理,高副低代 机构由原动件、机架、从动件系统三部分组成 基本杆组： 不可再分的自由度为零的构件组合称为基本杆组，简称杆组。 若杆组中有n个活动构件、pL 个低副，则有3n-2pL=0, n及pL 均为整数。,设计工程研究所,二级杆组: n=2, pL=3,设计工程研究所,三级杆组: n=4, pL=6,设计工程研究所,把若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，就可组成新的机构，其自由度数目与原动件的数目相等。,机构的组成原理,设计工程研究所,32 机构的结构分析,拆杆组时应遵循的原则 从传动关系离原动件最远的部分开始试拆； 每拆除一个杆组后，机构的剩余部分仍应是一个
8、完整的机构； 试拆时，按二级组试拆，若无法拆除，再试拆高一级别的杆组。 机构中以包含的基本杆组的最高级别来命名机构的级别 同一个运动链，当原动件更换时，机构的级别也有可能改变,设计工程研究所,四、机构运动简图,运动简图及其功用 运动简图的绘制,设计工程研究所,41 运动简图及其功用,机构运动简图：用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。它与原机械具有完全相同运动特性。 功用： 现有机械分析 新机械总体方案的设计,设计工程研究所,42 运动简图的绘制,分析机械的动作原理、组成情况和运动情况； 沿着运动传递路线，分析两构件间相对运动的
9、性质，以确定运动副的类型和数目； 适当地选择运动简图的视图平面。 选择适当比例尺，绘制机构运动简图。,设计工程研究所,小结,机构的组成 构件 运动副 运动链 机构,机构的运动简图 概念 绘制方法,运动链成为机构的条件 自由度的计算 运动链成为机构的条件 自由度计算时要注意的问题,机构的组成原理和结构分析 平面机构的高副低代 杆组、机构与杆组的关系 机构的结构分析时的方法,设计工程研究所,重要知识点,运动链（机构）自由度计算 运动链成为机构的判断 基本杆组 机构运动简图的绘制,设计工程研究所,第一章 作 业,运动链成为机构的判断1.3 b, c 若不是机构，请改进，使其成为机构。 运动链（机构）
10、自由度计算1.4 c, e 注意复合铰链、局部自由度、虚约束 拆杆组 1.6(f)不允许抄作业，若发现，以0分记。 要求按时交作业，每次作业满分10分。未按时交作业（补交），最高分不超过6分。,设计工程研究所,第一次机械原理试验（第三周） 机构运动简图绘制,上课时自带直尺、橡皮、铅笔和画草图用的白纸。 实验指导材料下载地址：ftp: 166.111.52.145user: yansz password: jxsj 时间安排：按课表规定 地点: 精密仪器系3310室 实验指导教师：权英华、王老师,设计工程研究所,英文参考书：Theory Of Machines And Mechanisms / Joseph Edward Shigley & John Joseph Uicker. 1980每班可借3本，精仪系馆3307李爱莲老师处借。答疑时间：每周四下午3:00-5:30 答疑地点: 精仪系馆(9003) 3307或3308,设计工程研究所,关于课外科技活动,自行车立体停放架的设计与制作 室外地下型（单2层）停车库的设计与模型制作 其他,
