平面机构的结构分析

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
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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
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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

1.1 试画出图1.1（a）所示泵机构的机构运动简图，并计算其自由度。

【分析】在绘制机构运动简图时，首先必须搞清机构的组成及运动传递情况。

在图示机构中，偏心盘1为原动件，其与机架4构成转动副A；构件1与带环的柱塞2构成转动副B（不管转动副外形尺寸大小如何，均系绕着它的转动中心回转，故均用在转动中心处的小圆圈来表示）；构件2则在摆动盘3的槽中来回移动，构成移动副，其相对移动方向沿BC方向；构件3与机架4组成转动副C，其在摆动盘3的中心处。

解：根据上述分析，再选定一适当的比例尺和视图平面，并依次定出各转动副的位置和移动副导路的方位。

就不难画出其机构运动简图，如图b 所示。

由于该机构具有三个活动构件、三个转动副和一个移动副，没有高副，没有局部自由度和虚约束，故机构的自由度为F=3n-（2p l-p h）=3×3-（2×4） =1【评注】绘制机构运动简图时,不管机构多么复杂，从原动件开始循着运动的传递路径，搞清相接触的构件之间构成什么运动副及运动副的位置最为关键。

1.2 图1.2示为一简易冲床的初拟设计方案。

设计者的思路是：动力由齿轮1输人，使轴A连续回转，而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上、下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图（尺寸按结构图画出即可），分析其运动是否能实现设计意图，并提出修改措施。

(a) (b)图1.1 图1.2【分析】该机构的机构运动简图如图1.3(a)所示。

要分析其运动是否能实现设计意图，就要计算机构自由度，不难求出该机构自由度为零，即机构不能动。

要使该机构具有确定的运动，就要设法使其再增加一个自由度。

解：机构运动简图见图1.3（a）自由度F=3n-（2p l+p h）=3×3-（2×4+1）=0图1.3该简易机床设计方案的机构不能运动。

修改措施：（1）在构件3、4之间加一连杆及一个转动副（图（b）示）；（2）在构件3、4之间加一滑块及一个移动副（图（c）示）；（3）在构件3、4之间加一局部自由度滚子及一个平面高副（图（d）示）；修改措施还可以提出几种，如3杆可利用凸轮轮廓与推杆4接触推动4杆等。

平⾯机构结构分析思考题与习题
平⾯机构结构分析思考题与习题
1、⾼副低代的特殊形式
试画出⾼副低代后的低副机构。

图中N1为凸轮廓线在C点接触时的曲率中⼼。

平底摆动从动件凸轮机构尖端移动从动件凸轮机构
2、思考题
机构究竟是怎样组成的？按照该组成原理为什么机构的运动⼀定是确定的？
什么是杆组？如何确定杆组的级别？III级杆组有何特点？III级杆组能分解成两个Ⅱ级杆组吗？试举例说明。

试叙述在进⾏机构组成分析时拆杆组的原则和步骤。

如何确定机构的级别？当图⽰的机构选择不同的构件（分别为AB和DE）作原动件时，对机构的级别有何影响？
⾼副低代必须满⾜的条件是什么？
怎样保证⾼副低代前后机构瞬时速度和加速度不变？
为何说⾼副低代具有瞬时性？⾼副低代的⽬的和意义何在？
3、习题
计算下列各题中机构的⾃由度，并在⾼副低代后进⾏机构组成分析，拆出（画出）各杆组，确定杆组和机构的级别。

（A）(B)
4、答案
1）⾼副低代
平底摆动从动件凸轮机构尖端移动从动件凸轮机构
3）
（A）⾃由度：n=4, P L=5, P H=1,F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1×1=1。

⾼副低代拆出1个Ⅲ级组，故机构为Ⅲ级机构（B）n=3, PL=3, PH=2, F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-1×2=1。

⾼副低代拆出2个Ⅱ级组，故机构为Ⅱ级机构。

第三章平面机构的结构分析机构是机器的主要组成部分。

机构的组成以及机构在什么条件下才具有确定的运动都将在本章中讨论。

另外，为了分析旧机械以及设计新机械，都需要将具体的机械抽象成简单的运动学模型，绘制出机构运动简图，本章也将就这一内容进行介绍。

一、教学要求1. 熟练掌握机构运动简图的绘制，能看懂各种机构运动简图，能根据具体的机械熟练绘制出机构运动简图。

2. 掌握平面机构自由度的计算方法，能正确区分复合铰链、局部自由度和虚约束。

3. 掌握机构具有确定运动的条件。

二、教学重点与难点1•机构运动简图的绘制，是难点之一。

2•机构具有确定运动的条件。

3•平面机构自由度的计算，这是本章的难点之二。

3.1机构的组成3.1.1运动副使两个构件直接接触并能产生相对运动的连接，称为运动副。

如轴承中的滚动体与内、外圈的滚道、啮合中的一对齿廓、滑块与导槽，均能保持直接接触，并能产生一定的相对运动，因此都构成运动副。

构件上参与接触的点、线、面，称为运动副元素。

根据运动副各构件之间的相对运动是平面运动还是空间运动，可将运动副分为平面运动副和空间运动副。

所有构件都只能在相互平行的平面上运动的机构称为平面机构。

本章仅就平面运动副和平面机构进行讨论。

3.1.2自由度和运动副约束对于一个作平面运动的构件而言，仅有3个独立运动的参数，即沿x轴、y轴的移动和绕垂直于xOy平面的轴的转动，可用3个独立的参数x、y、a来描述如下图。

人们把构件相对于参考系所具有的独立运动参数的数目称为构件的自由度。

y两个构件通过运动副连接以后，相对运动受到限制。

运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制成为约束。

引入1个约束将减少1个自由度，而约束的多少及约束的特点取决于运动副的形式。

两构件组成的运动副，不外乎通过点、线或面的接触来实现。

按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两大类。

1. 低副两构件通过面接触组成的运动副称为低副。

低副引入两个约束，保留一个自由度。