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1、第三章 平面机构的结构分析,3.1 基本概念 3.2 机构运动简图 3.3 平面机构的自由度计算,学习重点,1. 搞清运动副、运动链、约束和自由度等基本概念 2. 能读懂常用机构的机构运动简图 3. 能掌握平面机构的自由度计算 学习难点 复合铰链、局部自由度和虚约束的识别和处理,3.1 基本概念,构件：运动单元体,零件：制造单元体,构件可由一个或几个零件组成。,机架：机构中相对不动的构件,原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。输入构件,从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。输出构件,一、机构的组成,二、运动副,运动副 构件之间的可动联接,运动副元素 两构件上参与接触而构成运动副的部分,点,面
2、,线,三、自由度、约束,对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。,在平面内作自由运动的构件具有3个自由度；在三维空间作自由运动的构件具有6个自由度。,自由度 构件具有独立运动参数的数目 （相对于参考系）,约 束 运动副对构件间相对运动的限制作用,1. 低副 两构件以面接触而形成的运动副。 A.转动副：两构件只能作相对转动，又称作铰链。 自由度数 1， 只能转动； 约 束 数 2， 失去了沿X、Y方向的移动。,四、运动副类型及其代表符号,B.移动副：两构件只能作相对移动。,自由度数 1， 只能X方向移动； 约 束 数 2， 失去Y方向移动和转动。,2. 高副 两构件以点或线接触而构 成的运动
3、副。,自由度数 2， 保持切线方向的移动和转动 约 束 数 1， 失去法线方向的移动。,3. 空间运动副,五、运动链,运动链:若干个构件通过运动副联接而成的相互间可作相 对运动的系统。 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,（a） （b） (c),(a)、(b)平面闭链; (c)平面开链；,定义：用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构 件之间运动关系的简图。,3.2 机构运动简图,构件均用形象、简洁的直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。,实 例,F=3n- 2PL-PH=35-27-0=1,为什么要计算机构自由度？,3.3 平面机构的自
4、由度计算,一、机构自由度计算公式,式中， 为活动构件个数; 为低副个数; 为高副个数。,机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关）,计算实例,(a)双曲线画规机构,(b) 牛头刨床机构,F=3n- 2PL-PH=35-27-0=1,F=3n- 2PL-PH=36-28-1=1,机构要能运动，它的自由度必须大于零。,二、平面机构具有确定相对运动的条件,F0，构件间无相对运动，不成为机构。,F0,原动件数W=F，运动确定,原动件数WF，运动不确定,原动件数WF，机构破坏,故机构具有确定运动的条件是： 原动件数目应等于机构的自由度数目。 W=
5、F 且 F0,三、 注意事项,1.复合铰链：两个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副。由M个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应为（M-1）个,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*6-0 =3W,F=3n- 2PL-PH =3*5-2*7-0 =1=W,2.局部自由度,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。,F=3n- 2PL-PH =3*3-2*3-1 =2与实际不符,除去局部自由度 F=3n- 2PL-PH =3*2-2*2-1 =1与实际相符,计入局部自由度时,既然滚子不影响从动件运动，那为什么要采用滚子呢？,重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。 计算大筛机构的自由度,3. 虚约束,解：F =37-29-12 F=W,计算机构的自由度,解： F=3n-2PL-PH n=7, PL=10, PH=0； 其中B、C、D、E为复合铰链。 F=37-210=1。,
