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1、第4单元元学时数数：学时时教学目的的与要求求：理解运动动链的可可动性及及运动确确定性的的条件；能正确计计算平面面机构的的自由度度。教学重点点与难点点：重点：平平面机构构自由度度的计算算难点：自自由度计计算时应应注意的的特殊结结构教学手段段与方式式：课堂讲授授，教学内容容：第一章机机械传动动系统的的运动分分析第三节平平面机构构的自由由度一、平面面机构自自由度的的计算二、机构构具有确确定运动动的条件件三、计算算平面机机构的自自由度时时应注意意的特殊殊结构第四节机机械传动动系统的的运动分分析实例例第一章机机械传动动系统的的运动分分析第三节平平面机构构的自由由度一、平面面机构自自由度的的计算1平面面机
2、构自自由度机构中各各构件相相对于机机架所能能有的独独立运动动的数目目。构件的自自由度两构件用用运动副副联接后后，彼此此的相对对运动受受到某些些约束。低副引入入两个约约束！（图图形见课课件）高副引入入一个约约束！（图图形见课课件）2机构构自由度度计算的的一般公公式F3nn2PLPHn活动动构件数数；PL低副数数；PH高副数数例1：计计算曲柄柄滑块机机构的自自由度（动动画见课课件）S3123解：活动动构件数数n=3低副数PPL=44高副数PPH=0F3nn 2PPL PHH 333 241 例123412：计计算五杆杆铰链机机构的自自由度解：活动动构件数数n4低副数PPL5F3nn 2PPL PH
3、H 344 252 123例3：计计算图示示凸轮机机构的自自由度（动动画见课课件）解：活动动构件数数n2低副数PPL2高副数PPH1F3nn 2PPL PHH 322 22 1 11 F = 32 23= 0 (桁架)F = 33 25 = -11(超静静定桁架架)二、机构构具有确确定运动动的条件件1机构构自由度度数F1。2原动动件数目目等于机机构自由由度数FF。三、计算算平面机机构的自自由度时时应注意意的特殊殊结构1复合合铰链两个以上上的构件件在同一一处以转转动副相相联。计算：mm个构件，有m1转动副副。例：计算算图示圆圆盘锯机机构的自自由度解：活动构件件数n=7低副数PPL=110F3nn
4、 2PPL PHH377 210012局部部自由度度ABC321ABC321机构中与与机构的的输出运运动无关关的自由由度称局局部自由由度。事实上，两两个机构构的运动动相同，且且F = 1（动动画见课课件）计算时去去掉滚子子和铰链链，滚子子的作用用：滑动动摩擦滚滚动摩擦擦。3虚约约束（1）定定义在特殊的的几何条条件下，有有些约束束所起的的限制作作用是重重复的，这这种不起起独立限限制作用用的约束束称为虚虚约束。（2）处处理办法法将具有虚虚约束运运动副的的构件连连同它所所带入的的与机构构运动无无关的运运动副一一并不计计。（3）常常见的虚虚约束机构中中某两构构件用转转动副相相联的联联结点，在在未组成成
5、运动副副之前，其各自的轨迹已重合为一，则此联结带入的约束为虚约束。（动画见课件）虚约束一一虚约束束二两构件件组成的的若干个个导路中中心线互互相平行行或重合合的移动动副。ABC1234x1x2两构件件组成若若干个轴轴线互相相重合的的转动副副。C2ABDFE3415AB在机构构整个运运动过程程中，如如果其中中某两构构件上两两点之间间的距离离始终不不变，则则联接此此两点的的两个转转动副和和一个构构件形成成的约束束为虚约约束。机构中中对运动动不起作作用的自自由度FF-1的对对称部分分存在虚虚约束。行星轮（动动画见课课件）两构件件构成高高副，两两处接触触，且法法线重合合。W如等宽凸凸轮注意：法法线不重重
6、合时，变变成实际际约束！n1n1n2n2AAAAn1n1n2注意：各各种出现现虚约束束的场合合都是有有条件的的!虚约束的的作用：改善构件件的受力力情况，如如多个行行星轮；增加机构构的刚度度，如轴轴与轴承承、机床床导轨；使机构运运动顺利利，避免免运动不不确定，如如车轮。例：计算算图示大大筛机构构的自由由度。复合铰链链：位置置C，2个低副副CDABGFoEECDABGFo局部自由由度 11个虚约束EEn=7PL =9PH =1F3nn 2PPL PHH 377 29 122第四节机机械传动动系统的的运动分分析实例例实例1：电动玩玩具马主主体运动动机构运动分析析：电动玩具具马主体体运动机机构，模模仿
7、马飞飞奔前进进的运动动形态。它它由曲柄柄摇块机机构（1、2、3、4）中的的导杆22的摇摆和升升降使其其上点点的模型型马获得得俯仰和和升降的的奔驰势态；由由两杆机机构（44、5）中的的转动构构件4绕O轴转动动，使模型马马作前进进运动。两两种运动动合成为为马飞奔奔前进的的运动形态。实例2：刻字、成成型机构构传动原理理：刻字、成成型机构构中的双双槽凸轮轮的转动动推动两两移动构件22、3，其运运动合成成的结果果使滑块块4的M点描绘出一一条复杂杂的轨迹迹。实例3：齿轮加加工机床床的误差差校正机机构传动原理理：它是由蜗蜗杆蜗轮轮机构11、2和凸轮轮机构22 ? 、3组成。在在此机构构中，蜗蜗杆1为原动动件
8、，蜗蜗轮2为从动动件，如如果由于于制造误误差等原原因，使使蜗轮22的实际际转动达达不到要要求时，则则根据所所测得的的误差设设计出与与蜗轮22固装在在同一轴轴上的凸凸轮2 ?的轮轮廓曲线线，当此此凸轮22 ?与蜗蜗轮2一起转转动时，将将蜗轮的的运动反反馈至蜗蜗杆1，使蜗蜗杆沿轴轴向移动动并导致致蜗轮产产生附加加转动，从从而使蜗蜗轮2的输出出运动得得到校正正。实例4：车床切切制螺纹纹的传动动系统（图图形见课课件）功能要求求：电机通过过传动系系统把运运动分解解为主轴轴和进给给系统的的两部分分运动，而而且要求求控制两两运动之之间的传传动比和和转向。传动方案案：车床在切切制螺纹纹时，电电动机通通过变速速
9、传动机机构A使机床床主轴得得到几种种转速，同同时又通通过传动动机构BB，使主主轴每转转一转，丝丝杆2带动车车刀4移动的的距离等等于被加加工螺纹纹的导程程S1，若若丝杆22导程为为S2，则则主轴与与丝杆传传动比必必须为：当丝杆转转向与主主轴一致致时，切切制螺纹纹的旋向向与丝杆杆相同，否否则相反反。实例5：绕线机机传动系系统功能要求求：一台原动动机要满满足绕线线和布线线两种互互相有协协调关系系的运动动。线轴回转转电机传传动系统统导线叉匀匀速往复复运动传动方案案：（1）电电机与线线轴间采用用一级齿齿轮传动动来实现现。（2）电电机与布布线机构构间有降降速和回回转变往往复运动动（移动动或摆动动）两个个分功能能。回转变往往复运动动采用用凸轮机机构来实实现。降速采用齿齿轮传动动与蜗杆杆传动组组合来实实现。实训一：平面机机构运动动简图的的绘制与与分析作业布置置
