1、1 1 运动副及其分类运动副及其分类 第三章第三章 平面机构的运动简图平面机构的运动简图 与自由度计算与自由度计算2 2平面机构的运动简图平面机构的运动简图3 平面机构的自由度平面机构的自由度重重 点点运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。 概述概述研究机构结构的目的：研究机构结构的目的：（1 1）探讨机构运动的可能性及其具有确定运）探讨机构运动的可能性及其具有确定运动的条件动的条件（2 2）对复杂机构进行结构分析，以便较透彻）对复杂机构进行结构分析，以便较透彻地了
2、解机构的结构特点地了解机构的结构特点平面机构平面机构所有构件都在相互平行的平面内所有构件都在相互平行的平面内运动的机构运动的机构xyo 运动副运动副: 两构件直接接触并能产生一定相对两构件直接接触并能产生一定相对 运动的可动联接运动的可动联接 接触形式接触形式: 点、线、面点、线、面1 1 运动副及其分类运动副及其分类 运动副的分类：高副运动副的分类：高副 低副低副回转副：回转副：组成运动副的两构件只能在组成运动副的两构件只能在一个平面内一个平面内转动转动。（铰链）（铰链）移动副：移动副：组成运动副的两构件只能组成运动副的两构件只能沿某一轴线沿某一轴线相对移动。相对移动。1.低副低副 特点：面
3、接触、特点：面接触、 相对转动或相对移动相对转动或相对移动 回转副（转动副）回转副（转动副） 移动副移动副 c)齿轮齿轮副副凸轮副凸轮副2 2 高副高副 两构件通过两构件通过点或线接触点或线接触组成的运动副组成的运动副 高副高副运动链运动链: 若干构件通过运动副联接而成的可动系统若干构件通过运动副联接而成的可动系统机构中构件的分类：机构中构件的分类： 1 1、机架（描述运动的参考系）、机架（描述运动的参考系） 2 2、原动件（运动规律已知的构件）、原动件（运动规律已知的构件） 3 3、从动件、从动件若将运动链中的一个构件相对固定，运动链则成为机构。若将运动链中的一个构件相对固定，运动链则成为机
4、构。 机构各部分的运动，取决于：机构各部分的运动，取决于：原动件的运动规律、各运动副的类型、机构的运动尺寸原动件的运动规律、各运动副的类型、机构的运动尺寸( (确定各运动副相对位置的尺寸确定各运动副相对位置的尺寸) ) 机构运动简图机构运动简图: :（表示机构（表示机构运动特征运动特征的一种工程用图）的一种工程用图）用简单线条表示构件用简单线条表示构件规定符号代表运动副规定符号代表运动副按比例定出运动副的相对位置按比例定出运动副的相对位置与原机械具有完全相同的运动特性与原机械具有完全相同的运动特性一一. . 概述概述 2 平面机构的运动简图二二. .构件的表示方法构件的表示方法 杆、轴类构件杆
5、、轴类构件 机架机架 同一构件同一构件 两副构件两副构件 三副构件三副构件三、运动副的表示方法三、运动副的表示方法 转动副转动副 移动副移动副 高副（齿轮副、高副（齿轮副、凸轮副）凸轮副）四、机构运动简图的绘制方法四、机构运动简图的绘制方法 步骤：步骤：分析机构的运动分析机构的运动( (确定构件数目及原动件、输出构确定构件数目及原动件、输出构件件) )各构件间构成何种运动副？各构件间构成何种运动副？选定比例尺选定比例尺、投影面，确定原动件某一位置，、投影面，确定原动件某一位置，按规按规 定符号绘制运动简图定符号绘制运动简图标明机架、原动件和作图比例尺标明机架、原动件和作图比例尺 绘制路线：绘制
6、路线：原动件原动件中间传动件中间传动件 输出构件输出构件 观察重点：观察重点：各构件间构成的运动副类型各构件间构成的运动副类型五五. . 例题：例题： 内燃机内燃机一、平面机构自由度的计算一、平面机构自由度的计算1.1.平面运动构件的自由度平面运动构件的自由度( (构件可能出现的独立运动构件可能出现的独立运动) ) 与其它构件未用运动副连接之前：与其它构件未用运动副连接之前：F=3F=3 用运动副与其它构件连接后用运动副与其它构件连接后, 运动副引入约束运动副引入约束, 原自由度减少原自由度减少3 3 平面机构的自由度平面机构的自由度2. 2. 平面运动副引入的约束平面运动副引入的约束R R(
7、 (对独立的运动所加的限制对独立的运动所加的限制) )xyoxyoR=2R=2R=2R=2R=1R=1结论结论平面低副引入平面低副引入2 2个约束个约束平面高副引入平面高副引入1 1个约束个约束3 .3 .平面机构自由度计算公式平面机构自由度计算公式 设：机构共有设：机构共有N N个构件个构件 活动构件数：活动构件数：n=N-1n=N-1 低副数：低副数： P PL L 高副数：高副数： P PH H未连接前总自由度：未连接前总自由度：3n连接后引入的总约束数：连接后引入的总约束数：2P2PL L+P+PH H 机构自由度机构自由度F F：F=3n-(2PL+PH) 机构的自由度取决于机构的自
8、由度取决于该机构的该机构的活动构件数目活动构件数目，低副低副的数目的数目和和高副的数目高副的数目。机构具有确定运动机构具有确定运动的的条件：条件： 1. 1. F0F0，F F为原动件数为原动件数 2. F= 2. F= 原动件数目原动件数目 即机构的自由度等于原动件数目即机构的自由度等于原动件数目二二. .机构具有确定运动的条件的自由度：机构具有确定运动的条件的自由度：F=3n-2PL-PH 三三. .计算平面机构自由度的注意事项计算平面机构自由度的注意事项m m个构件个构件(m(m 3)3)在同一处构成共轴线的转动副在同一处构成共轴线的转动副，形成形成(m-1)(m-1)个低副个低副。52
9、3要正确计算运动副数目要正确计算运动副数目1 1复合铰链：复合铰链： (3-1)(3-1)个铰链个铰链 2 2 局部自由度：局部自由度：应去掉！应去掉！机构中会出现这样一类的自由度，它的存在与否机构中会出现这样一类的自由度，它的存在与否都不影响整个机构的运动规律。都不影响整个机构的运动规律。3.3.虚约束虚约束 应去掉！应去掉！ 目的：目的：为了改善构件的受力情况为了改善构件的受力情况机构中对传递运动不起独立作用的对称部分机构中对传递运动不起独立作用的对称部分 在该机构中，齿轮在该机构中，齿轮3 3是齿是齿轮轮2 2的对称部分，为虚约的对称部分，为虚约束束 计算时应将齿轮计算时应将齿轮3 3及
10、其引及其引入的约束去掉来计算入的约束去掉来计算 同理，将齿轮同理，将齿轮2 2当作虚约当作虚约束去掉，完全一样束去掉，完全一样 目的：为了改善构件的受目的：为了改善构件的受力情况力情况12345两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时应用实例应用实例123两个构件在多处接触构成平面高副两个构件在多处接触构成平面高副, ,且各接触点且各接触点 处公法线彼此重合处公法线彼此重合, ,只有一个平面高副起作用只有一个平面高副起作用, , 其余是虚约束。其余是虚约束。 AA例题分析 例例: : 计算图示机构的自由度，计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 197HL ppn、2) 192(73)2(3HL ppnF
