第三章平面机构运动简图

第三章平面机构运动简图和自由度【基本要求】：1）运动副的概念及其区别。

2）能够读懂机构运动简图3）平面机构自由度的计算。

【教学重点及难点】：重点：1)运动副的概念及其区别。

2)平面机构自由度的计算。

难点：1）机构运动简图授课内容在设计新机器或分析已有机器时，要判断所设计机器是否运动，在什么条件下才会实现确定的运动，并对其中的机构进行结构分析，确定机构的自由度，都是十分必要的。

实际机械的结构和外形比较复杂，为了便于分析研究，经常使用运动简图，以便进一步对机械进行分析。

所有构件运动平面都相互平行的机构称为平面机构，否则称为空间机构。

生活中常见的机构大多属于平面机构，因此，本章限于讨论平面机构。

3.1 平面机构的组成3.1.1构件及其自由度1.概述机构定义：机构是具有确定运动的构件组合。

确定运动——各构件间具有确定的相对运动。

构件组合——构件，构件之间的联接组合（运动副）。

１机构分类：平面机构——组成机构的所有构件都在同一平面或平行平面内运动空间机构——组成机构的所有构件在空间运动2．构件分类1）固定件（机架）：用于支承活动构件的构件（图中带斜线的构件），研究机构运动时，常为参考坐标系。

2）原动件：运动规律已知的活动构件（图中用箭头表示的构件）输入构件：运动规律由外界给定，如内燃机中的活塞。

3）从动件：机构中随原动件而运动的其它活动构件，其运动规律取决于原动件的运动规律和机构的组成情况。

输出构件：输出机构预期的运动规律，如内燃机中的曲柄。

其它从动件起传递运动的作用（如连杆）注意：任何一部机器都存在机架(固定件)，一个或几个原动件3. 构件自由度：构件在未组成机构之前可能出现的独立的自由运动。

自由度：构件相对于参考系所具有的独立运动参数的数目称为自由度注意：一个平面构件有三个自由度3.1.2 运动副约束运动副：两构件间直接接触，并保持一定相对运动的联接。

作用：限制构件的运动——约束约束：对独立运动所加的限制运动副元素：两构件上直接参加接触构成运动副的部分。

平面机构的运动简图及自由度平面机构的组成运动副及其分类运动副机构：是由两个以上的构件以一定的方式连接而成。

在连接处保持一定的相对运动。

运动副：由两个构件直接接触并产生一定相对运动的连接。

运动副的分类接触方式包括点，线，面三种。

分为低副和高副。

低副：两构件通过面接触所构成的运动副。

又分为转动副和移动副。

转动副：组成运动副的两个构件之间只能绕同一轴线作相对转动。

移动副：组成运动副的两个构件之间只能沿着某一轴线方向相对移动。

高副：两构件之间以点或线相接触所组成的运动副。

组成高副的两个构件间的相对运动为转动兼移动，即绕接触点（线）的转动和沿着接触处切线方向的移动。

自由度与约束自由度：构件可能出现独立运动的数目。

在一个平面内自由运动的构件具有三个自由度。

约束：对物体运动的限制条件。

引一个约束条件，构件将减少一个自由度。

组成转动副的构件只能绕同一轴线作相对运动，引入了两个约束，保留一个自由度；组成移动副的构件只能沿某一轴线作相对运动，也引入两个约束，保留了一个自由度；组成高副的构件的相对运动是转动兼移动，引入一个约束，保留了两个自由度。

机构中构件的分类和组成原动件：机构中接受外部给定运动规律的构件。

从动件：机构中除了原动件以外，随着原动件的运动而运动的其余可动构件。

机架：在机构中固定不动的构件。

用于支承可动构架。

平面机构的运动简图机构运动简图：在分析现有的机构或设计新机构时，为了使问题简化，常常略去机构中构件的复杂外形和运动副的具体结构，仅用简单的线条和符号表示构件的运动副，并按一定的比例定出个运动副的相对位置，而绘制出能表示构件运动特性的简单图形。

机构示意图：仅表明机构的结构状况，也不可按严格比例绘制的简图。

构件和运动副的表示方法构件用线段或小方块表示，有时也画成支架的形式。

运动副（1）转动副转动轴线垂直于图面，小圆圆心处为两构件相对转动轴线的位置，轴线垂直于图面；有的转动轴线与图面平行，画有阴影线的构件为机架。

第三章平面机构的运动分析十字滑块联轴器运动简图第三章平面监管机构的运动分析§3-1 研究机构运动分析最终目标的目的和方法1、运动分析：已知各构件尺寸和原动件的运动规律→从动件各点或构件的（角）位移、（角）速度、（角）加速度。

2、目的：来判断运动参数是否满足设计要求？为后继设计提供原始参数3．方法：图解法：形象直观、概念清晰。

精度不高？（速度瞬心法，相对运动图解法）解析法：高的精度。

工作量大？实验法：§3-2 速度瞬心法及其在机构速度建模上的应用1、速度瞬心：两构件作平面相对运动时，在任意瞬间总能找到这样的点：两构件的相对运动可以认为是绕该点后的转动。

深入概括速度瞬心：1）两构件上相对速度为零的重合点，即同速点； 2）瞬时具有瞬时性（时刻不同，位置不同）；3）平行线两构件的速度瞬心位于无穷远，表明两构件的表明角速度相同或仅作相对移动；4）相对速度瞬心：两构件都是运动的；绝对速度瞬心：两构件之一是相对运动的（绝对速度为零的点后；并非接触点的变化速度快）；2、咨询机构中瞬心的数目年K：K=n(n-1)n ——构件数(包括机架) 23、瞬心位置的确定1）直接观察法（定义法，由于直接形成运动副的呈现出两构件）；2N=P23设：Vk13、1K3）曲柄滑块机构N=4⨯(4-1)=624）直动平底从动件轮轴机构5）图示机构，已知M点的速度，用速度瞬心法求出所有的瞬心，并求出VC，VD，i12。

解：直接观察：P12、P23、P34；P14=（n_-n）. × VM ; P13= P12P23. × P14P34P24= P12P14 × C·P24P34 ; ω1= VM/ P14M ; VB= P14B·ω1 ω2=VB/ P12P24 ; VC= P24C·ω2ω1/ω2=( VM/ P14M)/( VB/ P12P24); VD= P24D·ω2速度瞬心法小结：1）速度瞬心法仅用于求解速度问题，不能用于求解加速度环境问题。