第2章机构的结构分析 (一)教学要求 1、了解课程的性质与内容，能根据实物绘制机构运动简图 2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理 (二)教学的重点与难点 1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图 2、自由度计算，虚约束，高副低代 (三)教学内容 §2-】机构结构分析的内容及方法目 研究机构的组成原理和机构运动的可能性以及运动确定的条件 §2-2机构的组成 机构是由构件组成的。 一、运动副： 构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动） 高刷：点线接触 低刷：面接触 运动副元素 自由度：构件含有独立运动的数目 约束：对独立运动的限制 低副：2个约束，1个自由度 高副：1个约束，2个自由度 低副： ①转动副：两个构件间不能作旋转运动的运动副： ②移动副：两个构件间不能作移动运动的运动副。 高副：①齿轮副：②凸轮副
1 2 (c) y x y x x y x y y x x 第 2 章 机构的结构分析 （一）教学要求 1、了解课程的性质与内容，能根据实物绘制机构运动简图 2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理 （二）教学的重点与难点 1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图 2、自由度计算，虚约束，高副低代 （三）教学内容 §2-1 机构结构分析的内容及方法目 研究机构的组成原理和机构运动的可能性以及运动确定的条件 §2-2 机构的组成 机构是由构件组成的。 一、运动副： 构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动） 高副：点线接触 低副：面接触 运动副元素 自由度：构件含有独立运动的数目 约束：对独立运动的限制 低副：2 个约束，1 个自由度 高副：1 个约束，2 个自由度 低副： ①转动副：两个构件间不能作旋转运动的运动副； ②移动副：两个构件间不能作移动运动的运动副。 高副：①齿轮副；②凸轮副。 O y A x y A' x y x
二、运动链、机构 1、运动链：两个以上构件通过运动剧联接而成的系统 ①平面运动链：②空间运动链 (根据各构件间的相对运动为平面运动还是空何运动分类) 2、机构（从运动链角度）： 1、对一个运动链 2、选一构件为机 3、确定原动件（一个或数个） 4、原动件运动时，从动件有确定的运动。 §2-3机构运动简图 一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全 反映机构特征的简图。 二、绘制： 1、运动副的符号 转动副： 2 移动副： 齿轮副 凸轮副：
1 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 x 4 1 z 2 y 3 二、运动链、机构 1、运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统 ①平面运动链；②空间运动链 （根据各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动分类） 2、机构（从运动链角度）： 1、对一个运动链 2、选一构件为机架 3、确定原动件（一个或数个） 4、原动件运动时，从动件有确定的运动。 §2-3 机构运动简图 一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全 反映机构特征的简图。 二、绘制： 1、运动副的符号 转动副： 移动副： 齿轮副： 凸轮副： (a) (b) 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 1 2 2
2、构件（杆） 3、机构运动简图的绘制，（模型，鄂式破碎机） 1)分析机构，观察相对运动： 2)找出所有的构件与运动副 3)选择合理的位置，即能充分反映机构的特性 4)确定比例尺，4=图上尺寸(m网 实际尺寸(m) 5)用规定的符号和线条绘制成间图。（从原动件开始画） s2-4 平面机构的自由度 机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目 一、计算机构自由度（设n个活动构件，P个低副，P个高副） F=3n-2P-Puy 二、机构具有确定运动的条件 (原动件数>F,机构破坏) F=3×3-2×4-0=1 原动件数=机构自由度 铰链五杆机构： F=3×4-2×5-0=2 原动件数<机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动）
1 4 1 3 2 2、构件（杆）： 3、机构运动简图的绘制，（模型，鄂式破碎机） 1）分析机构，观察相对运动； 2）找出所有的构件与运动副； 3）选择合理的位置，即能充分反映机构的特性； 4）确定比例尺， ( ) (mm) m l 图上尺寸 实际尺寸 = 5）用规定的符号和线条绘制成间图。（从原动件开始画） §2-4 平面机构的自由度 机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目。 一、计算机构自由度（设 n 个活动构件，PL 个低副，PH 个高副） F = 3n − 2PL − PH 二、机构具有确定运动的条件 （原动件数>F，机构破坏） F = 33− 24−0 =1 原动件数=机构自由度 铰链五杆机构： F = 34− 25−0 = 2 原动件数<机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动） 2 1 A 5 B 1 4 E 4 C D' C' D 3
F=3×4-2×5-0=2 构件间没有相对运动机构→刚性桁架 0=- F≤，构件间无相对运动，不成为机构。 F>0,原动件数=F,运动确定 原动件数F 机构破 三、计算F时注意问 (1)复合铰链 m-I 例：F=3×7-2×10-0=1 2)局部自由度 (与输出件运动无关的自由度称局部自由度 F=3×3-2×3-1=21 F=3×2-2×2-1=1 (3)虚约束： 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的 约束称为虚约束。 F=3×3-2×4-0=1 F=3×4-2×6-0=0 平面机构的虚约束常出现于下列情况： (1)不同构件上两点间的距离保持恒定. (2)两构件构成各个移动副且导路互相平行 (3)两构件构成各个转动副日轴线互相重合 (4)在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来 传递运动. 例：计算自由度 (先看有无注意事项，复合较链.，再看有几个构件) F=3×7-2×9-1=2 1、F=3×5-2×7-0=1 2、F=3x5-2x6-2=1,其中B、C为复合较链
3 1 2 1 A C B 4 3 2 D F = 34− 25−0 = 2 构件间没有相对运动机构→刚性桁架 F = 33− 25−0 = −1 （多一个约束）超静定桁架 F≤，构件间无相对运动，不成为机构。 F>0, 原动件数=F，运动确定 原动件数F，机构破坏 三、计算 F 时注意问题 （1）复合铰链 m-1 例： F = 37 − 210−0 =1 （2）局部自由度 （与输出件运动无关的自由度称局部自由度） F = 33− 23−1= 2? F = 32− 22−1=1 （3）虚约束： 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的 约束称为虚约束。 F = 33− 24−0 =1 F = 34− 26−0 = 0 平面机构的虚约束常出现于下列情况： （1）不同构件上两点间的距离保持恒定. （2）两构件构成各个移动副且导路互相平行 （3）两构件构成各个转动副且轴线互相重合. （4）在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来 传递运动. 例：计算自由度 （先看有无注意事项，复合铰链.，再看有几个构件） F = 37 − 29−1= 2 1、 F = 35− 27 −0 =1 2、 F = 35− 26− 2 =1 ，其中 B、C 为复合铰链。 3 2 1 2 1 A 5 B 1 4 E 4 C D' C' D 3 1 A 4 B 2 D 3 D m F E' 5 6 C 4 m 7 2 8 1 A E 1