当前位置：文档之家 › 平面机构的组成原理、结构分类与结构分析PPT(17张)

平面机构的组成原理、结构分类与结构分析PPT(17张)

  • 格式：ppt
  • 大小：406.50 KB
  • 文档页数：17

下载文档原格式

  / 17

合集下载

机械原理自由度课件(1)

机械原理自由度课件(1)

高副：点或线接触的运动副。接触面压强(yāqiáng)较高，易
磨损。 常见(chánɡ jiàn)低幅
常见高副
第六页，共61页。
（2）按相对运动形式分平面(píngmiàn)副和空间副
平面 (píngmiàn)副
空间(kōngjiān) 副
第七页，共61页。
运动(yùndòng)链
• 由两个或两个以上构件通过运动(yùndòng) 副联接而构成的系统。分两类：闭式和开 式。
第四十七页，共61页。
（2）非圆形曲线(qūxiàn)
由于曲线各处曲率中心的位置不同，故在机构运动中随着接 触点的改变(gǎibiàn)，曲率中心OO1相对于构件1、2的位置及 OO1间的距离也会随之改变(gǎibiàn)。因此对于一般的高副机 构，在不同的位置有不同的瞬时替代机构。实例
如果(rúguǒ)是一对齿轮，如何替
第十七页，共61页。
第十八页，共61页。

第十九页，共61页。
第二十页，共61页。
第二十一页，共61页。
第二十二页，共61页。
第二十三页，共61页。
第二十四页，共61页。
其他零部件的表示(biǎoshì)方法可参看GB4460— 84“机构运动简图符号”。
第二十五页，共61页。
• 绘制小型(xiǎoxíng)压力机机构运动简图
拆成4个二级杆组
第五十七页，共61页。
实例(shílì)2
第五十八页，共61页。
机构(jīgòu)的级别：
第五十九页，共61页。
第六十页，共61页。
第六十一页，共61页。
F 3n 2PL PH
第三十一页，共61页。
1.3.2 机构具有确定相对运动(xiānɡ duì yùn dònɡ)的条件

平面机构的组成原理、结构分类与结构分析

平面机构的组成原理、结构分类与结构分析

步骤及注意事项
1。 除去机构中 的虚约束和局部自 由度。计算自由度， 2 明确原动件。
3 4
1
6 5
8 9
7
2。 拆杆组。一 般是从远离原动件 处开始拆，应首先 试拆Ⅱ级组，若不 成再试拆高一级杆 组。重复进行直至 原动件。
3 4
F = 38- 211 =2
6 5
8
7
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
❖ 选择基本杆组搭接新机构 。 ❖（自由度数始终等于原动件数）
要领
杆组的外 接副参与搭接， 但必须搭在运 动已确定处。
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
二、平面机构的组成原理
1、基本机构
3
（原动件 + 机架）
4
2、机构的组成 2
（基本机构 + 杆组）
5 6
1
要领
❖ 按机构实际所需的自由度和
杆组的级别按其中所含最大封闭形边数确定。 概念：杆组的外接副、内接副。
外接副
内接副
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
一、基本杆组的概念
3、杆组的演化
杆组的演化途径
转动副变移动副 杆长的变化
n =2 ；
1
B
A
PL =3
2
Ⅱ级组的基本型 C
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
一、基本杆组的概念
1
B A
O2
2
O1 C
1 O2
思考题：
P38 2-6、2-7
作业：
P45 2-20、2-21
O1O2 = R1+ R2
故可作图 b 的等效替代
o1

第二章 平面机构的结构分析

第二章 平面机构的结构分析

同一运动链可以生成的不同机构
B
1
2
3
A
4
C
B
1
2
3
A 4
B
1
C 2
3
A
4
B
C
2
1 A
曲柄滑块机构 摇块机构 导杆机构
4
3
运动链的生成是创造、获取新机构的重要手段。运动链的设计只关
注构件数和联接这些构件的运动副的数量和类型，所以又称为机构的型
数综合(Type and number synthesis)。
球面高副
柱面高副
齿轮副
凸轮副
★ 运动副元素以面接触的运动副称为低副(lower pair)。
球面低副 回转副
移动副
3. 根据组成运动副两个构件的相对运动形式分类 ★ 空间运动副
球销副
螺旋副
圆柱套筒副
★ 平面运动副 A. 低副
B. 高副
移动副
凸轮副
转动副 齿轮副
三、运动链(Kinematical Chain)与机构 构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统称为运动链。
4. 运动简图绘制举例
1) 绘制牛头刨床主运动机构的运动简图
选取比例尺l = m/mm
2) 绘制破碎机的机构运动简图
选取比例尺l
3) 绘制图示机构的运动简图
§2-3 机构自由度(Degrees of Freedom)的计算
一、平面机构自由度的计算公式 1. 构件的自由度与约束
构件具有确定运动时所必须给定的独立运动参 数的数目称为机构的自由度。F
由两个以上构件（包括活动构件与机架）在同一处 构成的重合转动副称为复合铰链。
7
46

平面机构自由度的计算PPT课件

平面机构自由度的计算PPT课件

§3.2 平面机构的运动简图
机架
A B
机架和活动构件通过转动副联接 机架和活动构件通过移动副联接
§3.2 平面机构的运动简图
两个活动构件联接
§3.2 平面机构的运动简图
〔二〕绘机构运动简图的步骤
1〕分析机构，观察相对运动，数清所有构件的 数目；
2〕确定所有运动副的类型和数目； 3〕选择合理的位置〔即能充分反映机构的特性〕；
注意：实际结构上为减小摩擦采用局部自由度， “除去〞指计算中不计入，并非实际撤除。
F3n2P LP H
预习：机构具有确定运动的条件。
假设两构件之间的相对运动均为空间运动，那 么称为空间运动副。
螺旋副
球面副
§3.1 机构的组成
〔二〕、平面运动副
按两构件接触特性，常分为低副、高副两大类。 1、低副：两构件以面接触而形成的运动副。按运动 特性可分为转动副和移动副
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作 铰链。
自用盘编号JJ321002
自用盘编号JJ321002
§3.2 平面机构的运动简图
3. 移动副 •两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方 向一致。
§3.2 平面机构的运动简图
4. 平面高副 • 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构 件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其 全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。
构件之间的可动连接。 运动副分为低副和高副。 低副引入2个约束。 高副引入1个约束。
平面上运动的自由构件具有3个自由度； 低副引入2个约束； 高副引入1个约束。
平面机构自由度的计算方法：
构件的自由度之和减去运动副的约束 。
设机构有n个活动构件，用PL个低副、PH个高副连接。

第五章机构的组成及平面连杆机构

第五章机构的组成及平面连杆机构

2
1
4
3
5
E
F
未去掉虚约束时
2 1
3
E 5
F 4
F3n2pLpH34260 ?
附加的构件5和其两端的转动副E、F提供的自由度
F3122 1 即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际 约束作用，为虚约束。去掉虚约束后
F3n2pLpH33241
⑶ 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合
B2
E
C
第五章 机构的组成及平面连杆
机构
平面机构运动简图 自由度 铰链四杆机构的基本形式 平面连杆机构曲面存在的条件 急回特性 死点 平面连杆机构的设计 三心定理及应用 平面机构的组成原理及结构分析
组成机构的所有构件都在一个或几个相 互平行平面中运动的机构称平面机构，否 则称空间机构。工程中常见的机构一般都 是平面机构。
31
2
4
1 2
3
1
2 3
两个转动副
4
两个转动副
两个转动副
平面机构自由度计算（4）
构件2、3、4在铰链 C处构成复合铰链， 组成两个同轴回转副 而不是一个回转副， 所以，总的回转副数 是PL=7，而不是PL=6，
F 35 27 0 1
（2） 局部自由度
定义：
不影响整个机构运动的局部独立运动。 对整个机构其他构件运动无关的自由度。
D4 E
B3
1
2
5 F
6
7 G
8 K 9
A C
H
I
局部自由度
D4 E
B3
1
2
5 F
6
7 G
A C
H
I
复合铰链

第二章 机构的组成-1 (1)

第二章 机构的组成-1 (1)
机 构 的 自 由 度 —— 是 指 机 构 可 能 实 现 独 立 运 动 的 数 目 （保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数 〈独立的广义坐标〉的数目）。
机构的自由度通常用F表示。
机构是可动的，所以机构的自由度必须大于或等于1。
P39
1
2
θ1
3
S’3 S3
2 1 θ2
θ1
3
θ3 4 θ4
1）按引入约束数分，有：
I 级副（class I pairs）、II 级副、III 级副、IV 级副、V 级副。
引入1个约束
引入2个约束
引入3个约束 引入4个约束 引入5个约束
x
I 级副
球面高副
II 级副
球与方槽接触
II 级副
柱面副
Ⅳ 级副
球销副
P15
III级副
球面低副
IV级副
圆柱套筒副
V级副1
V级副2
④了解平面机构的组成原理，能正确判断机构结构合理性。
2. 本章重点、难点
重点: 机构运动简图绘制，机构结构分析，机构的自由
度计算；
难点: 机构结构分析及虚约束的判断。
§2－1 平面机构的组成
P5
机构是由具有确定 相对运动的“实物”— —一些相对独立运动的 单元体（构件）组成。
各构件组成机构时是按照一定的方式联接而 成的。由两构件直接接触并能产生相对运动的活 动连接，称为运动副。
从动件(driven link、follower) ——机构中随原动件运动的其他活 动构件。
例如：在连杆机构中，汽缸11为机架， 活塞10为原动件，而连杆3和曲轴4为 从动件。
P8
说明：
机构中各构件可以是刚性的，某些构件也可以是挠 性或弹性的，或是由液压、气动、电磁件构成的。即 机构不一定是由纯刚性构件组成的。

精密机械基础-第5章平面机构的结构分析

精密机械基础-第5章平面机构的结构分析

高副低代的替代条件
替代前后机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度保持不变.
高n 副 两 元 素 均 为 圆 弧
构件1和2为绕A和B回转的两圆盘, 其
圆心分别为K1, K2,半径为r1, r2, 在C点
4
构成高副. 当机构运动时, 两构件将通
过圆弧的接触来传递运动, 故K1, K2两
n 点连线为两圆弧在接触点处的公法线,
3）机构中对运动不起作用的对称部分出现虚约束。
行星轮系
在实际机构中，经常会有虚约束的存在。从机构的运动 观点来看，虚约束是多余的；但从改善某些构件的受力情况, 增加机构的刚度而言，有时则是必要的。
例题：计算图示机构自由度。
6
1
2 5
4
3
分析：该机构具有5个 活动构件，有7个转动 副，即低副，没有高副。 于是机构自由度为
动的联接。
转动副
齿轮副
构件之间的接触不外乎点、线、面三种。
移动副
构成运动副的点、线、面称为运动副要素。
运动副分类 根据构件间相对运动是平面的还是空间的，可
分为平面运动副和空间运动副。本课程研究平面副。
构件作任意平面运动时，其运动可分解为三个独立运动: 沿x轴的移动、沿y轴的移动和绕垂直于xOy平面的轴转动. 这 三个独立运动可用三个独立参变量(任一点A的坐标x和y，以
引入构件2 （x2，y2，2）
2
引入构件1 （x1，y1，1）
1 1
与机架4铰接形成转动副引入两个约 束，构件1相对于机架4的独立运动
数只剩一个1 。则F=3-2。
3 4
最后构件3与机 架4铰接形成转 动副再引入两个
约束，此时机构 的F=(3-2)+(32)+(3-2)-2＝1。

平面机构结构分析

平面机构结构分析
F=3n － 2PL－ PH =3×6 －2×7 －3 =1
甘肃工业大学专用
三、 机构具有确定运动的条件
1 θ1 2
3
S’3 S3
2 1 θ1
3 4 θ4
给定S3＝S3(t)，一个独立参数 θ1＝θ1（t）唯一确定，该机 构仅需要一个独立参数。
若 仅 给 定 θ1 ＝ θ1 （ t ） , 则 θ2 θ3 θ4 均不能唯一确定。若同 时给定θ1和θ4 ，则θ3 θ2 能 唯一确定，该机构需要两个独立
§2－1 机构结构分析的内容及目的
1.研究机构的组成及其具有确定运动的条件 目的是弄清机构包含哪几个部分，各部分如何相
联？以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？ 这对于设计新的机构显得尤其重要。
2.按结构特点对机构进行分类 不同的机构都有各自的特点，把各种机构按结构
加以分类，其目的是按其分类建立运动分析和动力 分析的一般方法。
甘肃工业大学专用
运动副的分类： 1)按引入的约束数分有： I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。
I级副
甘肃工业大学专用
II级副
III级副
IV级副
V级副1
V级副2
V级副3
2)按相对运动范围分有： 平面运动副－平面运动(Plannar kinematic pair)
空间运动副－空间运动(Spatial kinematic pair ) 例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。 平面机构－全部由平面运动副组成的机构。
=2
甘肃工业大学专用
③计算图示凸轮机构的自由度。
解：活动构件数n= 2
3
2
低副数PL= 2
高副数PH= 1
1
F=3n － 2PL － PH =3×2 －2×2－1

01-05 平面机构的组成原理和结构分析

01-05 平面机构的组成原理和结构分析

由图可见，当机构运动时，距离 AO1 、O1O2 均保持不变，因 而此机构可用铰链四杆机构来替代，如1-26b所示。其时，高副C
在这用构件4和位于的两个低副代替了。
1.5 平面机构的组成原理和结构分析
图1-26 高副机构
1.5 平面机构的组成原理和结构分析
上述方法可推广到各种平面高副。例如图2-27a中的具有任 意曲线轮廓的高副机构，可通过接触点C作公法线n－n，在公法 线上找出两轮廓曲线在接触处的曲率中心 O1 和 O2 ，并作为 替代构件的两个转动副，再联接 AO1 和 BO 2 便可得到高副低代
级杆组；依次类推。一般机构中，Ⅱ、Ⅲ级杆最为普遍，其结
构型式如图1-20和1-21所示。
1.5 平面机构的组成原理和结构分析
b
c
d
e a
f
g
h 图1-21 Ⅱ级杆组
i
1.5 平面机构的组成原理和结构分析
a
b
c
d 图1-21 Ⅲ级杆组
e
1.5 平面机构的组成原理和结构分析
2．机构的组成原理 把若干个基本杆组依次联接到原动件和机架上，就可组成 一个新的机构，其自由度数与原动件数目相等。这就是机构的 组成原理。
径为零，所以曲率中心与两构件的
接触点C重合，其瞬时代替机构如 图1-28b所示。
图1-28 尖底从动件盘型凸轮
1.5 平面机构的组成原理和结构分析
（2）若高副两元素之一为一直线，如图1-29a所示，则因 直线的曲率中心在无穷远处，所以这一端的转动副将转化为移 动副。其瞬时代替机构如图1-29b或1-29c所示。
如图1-22中，将图b所示的Ⅱ级组2－3并接在图a所示原动
件1和机架4上便得到图c所示的四杆机构；再将图d所示Ⅲ级组5 －6－7－8并接在Ⅱ级组和机架上，即得图e所示八杆机构。

机械原理第一章

机械原理第一章

机构具有确定运动的条件： 机构自由度数目大于零并等于原动件数目。
若F >原动件数，则机构运动将不确定； 若F <原动件数，则导致最薄弱处损坏。
1.4.1 平面机构自由度的计算
每个自由构件的自由度：3 (x，y, q ) 设平面机构由N个构件、PL个低副和PH 个高副组成。 设N个构件中有一个构件为机架，则机 构中的活动构件数为：n=N – 1 O
例：计算颚式破碎机的自由度，并 判断机构是否有确定的运动。 解： n =5 PL=7 PH=0
6 F 5 4 C
O 1 A
2 3 B D E
F =3n –2PL –PH =3×5 –2×7 =1
机构原动件为1，∴ 机构运动确定。
例：判断牛头刨床主体机构是否 有确定的运动。 解： n =5 PL=7 PH=0
1 3
2
1
3
2
3
1
2
3 4
1
3 两个转动副
1 2
2
4 两个转动副
两个转动副
关键：分辨清楚哪几个构件在同一处形成了转动副。
2. 局部自由度
局部自由度：是指在机构中某些构件所产生的不影响其他构件 运动的局部运动的自由度。 F =3n–2PL–PH =3×3–2×3–1=2
B O

去除局部自由度后： F =3n–2PL–PH =3×2–2×2–1=1
C 5 D E 6
2 1
A
F
上图中C为复合铰链，由3个构件组成，转动副为2个，∴PL=7。 F =3n –2PL –PH =3×5 –2×7 =1 ， ∴ 机构运动确定。 若复合铰链由m个构件组成，则其转动副的数目为(m –1 )个。
正确识别复合铰链举例：

平面机构的组成原理、结构分类和结构分析

平面机构的组成原理、结构分类和结构分析

3）Ⅰ级机构：只由机架和原动件而构成的机构，如杠杆、 斜面机构。 注意：根据机构的组成原理，在进行新机械方案设计时， 就可以按设计要求把杆组加到原有机构上，进行创 新设计。但设计中必须遵循一个原则：在满足相同 工作要求的前提下，机构的结构越简单、杆组的级 别越低、构件数和运动副的数目越少越好。
三、结构分析 是把机构拆分成杆组，然后判断杆组的级别， 1、目的： 并确定机构的级别。 2、方法、步骤 1）计算机构的自由度（真正去除机构中的虚约束和局部自 由度），并确定原动件。如含有高副，用高副低代； 2）从远离原动件的构件开始拆杆组；
n= 10，PL=14 ，PH= 0 ，F′= 0 ，P′= 解： F= 3n-（2PL+PH- P′）- F′
0
= 3×10 - ( 2×14 + 0- 0 ) - 0 = 2 5、6组成Ⅱ级杆组；4、7组成Ⅱ级杆组； 8、9组成Ⅱ级杆组；2、3组成Ⅱ级杆组； ∴ 此机构是Ⅱ级机构
小 结：
通过本章的学习，要求： 1、会绘制机构的运动简图，应该表达出：构件的数目、 运动副的数目、运动副的类型、运动副间的相对位置、 原动件的运动规律等；而不需表达：构件的外形（高 副的轮廓形状除外）、断面尺寸、组成构件的零件数 目及固联方式、运动副的具体构造。 2、会计算平面机构的自由度，正确判断复合铰链、局部 自由度、虚约束。
III级杆组F=3*4-2*6=0 F E B C G D A D G 基本机构
B C A
E
F
Ⅲ级杆组有3种结构形式，如图2-33 所示 。
至于较Ⅲ级杆组更高级的基本杆组，因在实际机构中 很少遇到，此处就不再列举了。
3、机构的结构分类
机构的级别是根据所含杆组的最高级别来分类的。

机械原理第二章机构的结构分析

机械原理第二章机构的结构分析

运动链成为机构的条件
Fa = 3×2 - 2×3 = 0 Fb运= 3动×链3的- 2自×由5度= -F1= ?
F 0 运动链运不动能链的运运动动，情不况成如为何机? 构
F = 3×4 - 2×5 = 2 1 个原动件
F > 0，但原动件数目小 于自由度数目，运动链 运动不确定，不能成为 机构。
小滚子的运动并不影响整 个机构的运动 → 局部自由度
改善受力情况,减少磨损， 假想 2、3 件焊接在一起
F = 3*2 - 2*2 - 1 = 1
问题3：虚约束
在特定的几何条件或结构条件下，某些运动副所引入 的约束可能与其它运动副所起的限制作用是一致的。这 种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。
机构运动简图(2/2)
（1）步骤 1）搞清机械的构造及运动情况，原动件开始沿着运动传递路线
查明构件数、运动副的类别及其位置；
2）依据机构某个瞬时运动位置选定视图平面； 3）选适当比例尺作出各运动副的相对位置，再画出各运动 副和常用机构的符号，最后用简单线条或几何图形连接即成。
（2）举例
鄂式破碎机简图绘制 内燃机简图绘制
机构的组成(5/5)
4.机构
机 构 ——具有固定构件的运动链
组成：
3
机 架 —— 相对固定的构件
2 从动件
4
—1 原动件
原动件—— 已知独立运动的构件 （用转向箭头表示）
机架 平面铰链四杆运机动构链
从动件 ——其余从动运动的构件 原动件 2
分类： 平面机构与空间机构 平面机构的应用最为广泛
1
机架
3 从动件 4
(2) 举例
1）铰链四杆机构 F＝3n－(2pl＋ph)
＝3×3 －2×4 －0 ＝1

28平面机构的组成原理

28平面机构的组成原理

2 n = PL 3
n应是 ２的倍数， PL应是 ３的倍数。 的倍数， 的倍数。
这也就是说，在一个基本杆组中， 这也就是说，在一个基本杆组中，其构件数和低副数 有以下关系： 有以下关系：
n=2, n=4, n=6,
PL=3 PL=6 PL=9
最简单的平面基本杆组是由两个构件三个低副组成的杆组， 最简单的平面基本杆组是由两个构件三个低副组成的杆组， 称之为Ⅱ级杆组。 称之为Ⅱ级杆组。 Ⅱ级杆组是机构中最常见的一类基本杆组 Ⅱ级杆组有以下五种形式： 级杆组有以下五种形式： （１）RRR杆组 杆组
这样的从动件组已经不能进一步分解成更简单、 这样的从动件组已经不能进一步分解成更简单、自由度为零的 从动件组。 从动件组。
通常把这样的从动件组称为： 通常把这样的从动件组称为：
基本杆组
基本杆组的概念非常重要， 基本杆组的概念非常重要，它是机构分析 的重要的理论基础。 的重要的理论基础。
机构的组成原理: 机构的组成原理:
D B 1 2 A C H F 3 5
4
E 7 G I 8 K 9
6
局部自由度
复合铰链
D B 3 5 2 F
4
E 7 G I 8
虚约束
1
6
K 9
A C H
n = 8 ; PL = 11; PH = 1 F = 3n − 2PL − PH = 3×8 − 2 ×11−1 = 1
若存在局部自由度、 例 3 计算图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复 若存在局部自由度 合铰链、虚约束请标出）。 合铰链、虚约束请标出）。
D 4 C 5 F 6 G B 1 2 3 E I A 7 H
D
虚约束
5 F 6 G H

机械设计基础课件第一章平面机构及其自由度

机械设计基础课件第一章平面机构及其自由度
在平面四杆机构中，通过改变构件的 长度或者选取不同的构件作为机架， 可以得到不同的机构类型，从而实现 不同的运动输出。
平面机构的组成原理应用
平面机构在各种机械系统中得到了广 泛应用，如汽车、航空、轻工、农业 和食品机械等。
在实际应用中，需要考虑机构的运动 学和动力学特性，以及机构的效率和 可靠性等因素，以确保机构能够正常、 稳定地工作。
平面机构的基本组成
构件
运动副
构成机构的基本单元， 通过运动副连接在一起。
构件之间的连接方式， 能够使构件之间产生相
对运动。
运动链
由构件和运动副组成的 封闭回路。
机构
具有确定相对运动的运 动链。
02
平面机构的运动简图
机构运动简图的概念
机构运动简图是一种用简单线条 和符号表示实际机构的方法，用 于描述机构的运动特性和结构组
通过合理设计平面机构，可以实现各 种复杂的运动规律和功能，满足各种 实际需求。
THANKS
感谢观看
绘制出机构的整体结构， 并标注出各构件的名称。
机构运动简图的示例
平面连杆机构的运动简图
01
表示平面连杆机构的基本组成和运动特性，包括曲柄、连杆和
摇杆等构件。
凸轮机构的运动简图
02
表示凸轮机构的基本组成和运动特性，包括凸轮、从动件和机
架等构件。
齿轮机构的运动简图
03
表示齿轮机构的基本组成和运动特性，包括齿轮、齿条和机架
平面机构通常由输入构件、执行构件和传动构件三部分组成，各构件之间通过运动 副相连接。
运动副是机构中各构件之间的联接方式，它能够限制各构件之间的相对运动，从而 实现预定的运动规律。
平面机构的组成原理示例

1平面机构的结构分析

1平面机构的结构分析

假设平面机构有n个活动构件： 3n个自由度, 有Pl个低副和Ph 个高副：引入(2 Pl +Ph)约束
低副约束数 2 × PL
高副约束数
1 × Ph
平面机构的自由度计算公式：
F=3n-2 Pl - Ph
活动构件数 低副数 高副数
例题 计算曲柄滑块机构的自由度。 解：活动构件数n = 3 低副数PL= 4 高副数PH= 0 F=3n － 2PL － PH =3×3 － 2×4 =1 S3 1
1.1 机构的组成
1.运动副的概念——由两构件组成的可动联接。 (使两构件直接接触，又能产生一定的相对运动的联接)。
移动副
转动副
高副
2.运动副的分类 （1）按运动副接触形式分
运 动 副
低副 ——两构件通过面接触而构成的运动副。 高副 ——两构件通过点或线接触而构成的运动副。
（2） 按构成运动副的两构件的相对运动分
注意：复合铰链只存在于转动副中。
例:2： 试计算图示圆盘锯机构的自由度。
n=7
Pl = 10 Ph = 0
F=3n-2Pl-Ph =37-210–0 =1
★ 局部自由度F′（Passive DOF）
——构件所具有的与其他构件运动无关的局部运动。
n = 3、Pl = 3、Ph = 1 F=3n-2Pl-Ph =33-23–1
实际尺寸（m) 1 图示尺寸（m m)
4）画图。
现以颚式破碎机为例，具体说明机构运动简图的绘制步骤。
分析： 该机构有 6 个构件 和7个转动副。
1
实际尺寸（m) 图示尺寸（m m)
1 F O
A
2 5 6 4 C B 3 D E
练习
穿针机构 唧筒机构
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§2–8平面机构的组成原理、结构 分类及结构分析
本节将从新的视角，对平面低副机构进行分类。它对机构运 动分析、受力分析与综合具有很重要的意义。同时，可进一 步加深对自由度、虚约束等概念的理解。
一、基本杆组的概念
二、平面机构的组成原理
三、平面机构的结构分析
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
4 2
1
2。 拆杆组。一 般是从远离原动件 处开始拆，应首先 试拆Ⅱ级组，若不 成再试拆高一级杆 组。重复进行直至 原动件。
3 4
6 5
8 9
7
F = 38- 211 =2
6 5
8
7
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
三、平面机构的结构分析
机构的结构分析是机构组成的逆过程，也可称为机构的拆杆组。
选择基本杆组搭接新机构 。 （自由度数始终等于原动件数）
要领
杆组的外 接副参与搭接， 但必须搭在运 动已确定处。
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
二、平面机构的组成原理
1、基本机构
3
（原动件 + 机架）
2、机构的组成
4
2
（基本机构 + 杆组）
5 6
1
要领
按机构实际所需的自由度和 原动件类型选择基本机构。
杆组的外
不代入多余的约束接副参与搭接，
结论： 1）用杆组搭接机构
选择基本杆组搭接新机构
。不代入多余的自由但动度必已须 确机搭定构在处的运。自由度不变。
（自由度数2）始对终杆等组于概原念的动理件解数：）F= 0，不能理解为不能动。而是，杆组参与
搭接机构时不会引入多余的约束和自由度。
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
杆组的级别按其中所含最大封闭形边数确定。 概念：杆组的外接副、内接副。
外接副
内接副
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
一、基本杆组的概念
3、杆组的演化
杆组的演化途径
转动副变移动副 杆长的变化
n =2 ；
1
B
A
PL =3
2
Ⅱ级组的基本型 C
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
一、基本杆组的概念
O1O2 = R1+ R2
故可作图 b 的等效替代
o1
1 O1
o2
C 2
O2
n
o1R1
o2
R2
n
1
2
A （图 a ）
B
o1 o2
用一个双低副的构件来替代高副，将 转动副中心置于高副元素曲率中心处。
可以保证替代前后瞬时运动关系不变。
1 2
A （图 b ）
B
§2–9 平面机构中的高副低代
举例
O1
C 2
步骤及注意事项 3
31。注除意去：机构中
（的1虚）约拆束解和杆局组部前
4
后自。由自度由。度计不算应自
2
发由生度变，化明。确剩原余动
部件分。还应是机构。
1
2（。2）拆复杆合组铰。链一 般应是按从复远合离的原次动数件 处拆开多始次拆。，应首先 试（拆3）Ⅱ原级动组件，的若不不
成同再会试直拆接高影一响级机杆
•
4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
二、平面机构的组成原理
1、基本机构
（原动件 + 机架）
2、机构的组成
（基本机构 + 杆组）
3、平面机构的级别
机构的级别按其中所含杆组的最高级别确定。
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
三、平面机构的结构分析
机构的结构分析是机构组成的逆过程，也可称为机构的拆杆组。
步骤及注意事项 3
1。 除去机构中 的虚约束和局部 自由度。计算自 由度，明确原动 件。
3、杆组的演化
杆组的演化途径
转动副变移动副 杆长的变化
n =4 ； B
Pl =6
1
A
2 D
F
4
C
3 E
Ⅲ级组的基本型
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
二、平面机构的组成原理
1、基本机构
（原动件 + 机架）
2、机构的组成
（基本机构 + 杆组）
按机构实际所需的自由度和 原动件类型选择基本机构。
1
B A
O2
2
O1 C
1 O2
思考题：
P38 2-6、2-7
作业：
P45 2-20、2-21
•
1、有时候，我们活得累，并非生活过于刻薄，而是我们太容易被外界的氛围所感染，被他人的情绪所左右。
•
2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，只是不够努力的自己。
•
பைடு நூலகம்
3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。
F = 32- 23 = 0
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
一、基本杆组的概念
2、基本杆组的类型 由杆组的定义： F = 3 n –2 Pl = 0
3 n =2 Pl
名称 构件数、低副数
Ⅱ级组
n =2 ；Pl =3
Ⅲ级组
n =4 ；Pl =6
Ⅳ级组
n =4 ；Pl =6
杆组的基本型
一、基本杆组的概念
1、基本杆组
对具有确定相对运动的低副机构（原动件数=自由度数），将原动件和 机架拆下，剩余的从动件系统就是一个自由度为零的运动链。若将其进一步
拆为不可再拆的自由度为零的运动链，即得到基本杆组。简称“杆组”
O
A
A
F
F F = 35- 27 = 1

+
C
C
E DB
E F = 3D4- 26B = 0
组构。拆重解复次进序行和直结至 原果动。件。
3 4
6 5
8 9
7
F = 38- 211 =2
6 5
8
Ⅱ 级机
7
构
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
三、平面机构的结构分析
例题：分别以2、6构件为原动件，分析图示机构的组成。
F= 3 5 - 2 7 = 1
若以构件2为原动件
4 4
1、代替条件
代替前后机构的自由度不变。 代替前后机构的瞬时运动关系不变。
2、代方法
高副引入一个约束，故替代构件数 n及所带低副数 PL 应满足： F = 3n –2PL = -1
用一个双低副的构件来替代高副，可以保证替代前后自由度不变。
§2–9 平面机构中的高副低代
图示机构中，构件1，2构成高副。
Ⅱ 级机 构
5
3
6
3
5 6
2 1
2 1
§2–8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
三、平面机构的结构分析
例题：分别以2、6构件为原动件，分析图示机构的组成。
F= 3 5 - 2 7 = 1
若以构件6为原动件
4
4
5
3
6
2 1
5 3
2
Ⅲ 级机 构
6 1
§2–9 平面机构中的高副低代
为了便于对含有高副的平面机构进行分析和研究，根据低副与高副之 间的内在联系，虚拟地将高副用低副代替 — 高副低带