第1章 平面机构具有确定运动的条件

答：速度瞬心是互作平面相对运动的两构件上瞬时相对速 度为零的重合点，也就是具有同一瞬时绝对速度的重合点 (即瞬时绝对速度速度相等的重合点)，简称瞬心。若瞬心 处的绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心，否则称为相 对瞬心。 3-2 何为三心定理？何种情况下的瞬心需用三心定理来确 定？ 答： 三心定理是指三个彼此作平面平行运动的构件的三 个瞬心必位于同一直线上。 对于不通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置，需用 三心定理来确定。
F
D
F 3n (2 p1 ph p) F 3 4 (2 5 1 0) 0 1
（b）B、E处为局部自由度，C和F只能各算一个移动副，所以：
解 （a）A处为复合铰链，自由度为：
F 3n (2 p1 ph p) F 3 7 (2 8 2 0) 2 1
3-15 图示机构中，已知lAE=70mm，lAB=40mm， lEF=60mm,lDE=35mm,lCD=75mm,lBC=50mm,原动件以等角 速度ω1=10rad/s回转。试以图解法求机构在1=50°位置 时,C点的速度vC和加速度aC。
解
（1）速度分析：以F为重合点，有：
vF 4 vF 5 vF1 vF 5F1
C(C2,C3,C4)
p' C '
' C2
3
'
以 a 作加速度多边形如图（c） 所示，由图可得：
k
e'
b'
' n2
aD a pd 2.64m / s2 aE a pe 2.8m / s2
2 a
t C 2B
/ lBC
c2 / lBC 8.36rad / s2 (顺时针) a n2

第一章平面机构及其运动简图案例导入：通过硬纸片是否钉在桌面上及常见的推拉门、活页等例子，引入自由度、铰链、铰接、约束条件和运动副、运动链、机构等概念，介绍运动副的分类；以牛头刨床为例子导入运动简图，介绍用简单的符号和图形表示机器的组成和传动原理。

第一节平面运动副一、平面运动构件的自由度平面机构是指组成机构的各个构件均平行于同一固定平面运动。

组成平面机构的构件称为平面运动构件。

两个构件用不同的方式联接起来，显然会得到不同形式的相对运动，如转动或移动。

为便于进一步分析两构件之间的相对运动关系，引入自由度和约束的概念。

如图1-1所示，假设有一个构件2，当它尚未与其它构件联接之前，我们称之为自由构件，它可以产生3个独立运动，即沿x方向的移动、沿y方向的移动以及绕任意点A的转动，构件的这种独立运动称为自由度。

可见，作平面运动的构件有3个自由度。

如果我们将硬纸片（构件2）用钉子钉在桌面（构件1）上，硬纸片就无法作独立的沿x或y方向的运动，只能绕钉子转动。

这种两构件只能作相对转动的联接称为铰接。

对构件某一个独立运动的限制称为约束条件，每加一个约束条件构件就失去一个自由度。

图1-1 自由构件二、运动副的概念机构是具有确定相对运动的若干构件组成的，组成机构的构件必然相互约束，相邻两构件之间必定以一定的方式联接起来并实现确定的相对运动。

这种两个构件之间的可动联接称为运动副。

例如两个构件铰接成运动副后，两构件就只能绕轴在同一平面内作相对转动，称为转动副，见图1-2a)、b)所示。

又如图1-2d)所示，一根四棱柱体1穿入另一构件2大小合适的方孔内，两构件就只能沿轴线X作相对移动，称之为移动副；图1-2c)所示为车床刀架与导轨构成的移动副。

我们日常所见的门窗活叶、折叠椅等均为转动副，推拉门、导轨式抽屉等为移动副。

图1-2 平面低副三、运动副的分类两构件只能在同一平面作相对运动的运动副称为平面运动副。

构成运动副的点、线或面称为运动副元素，根据运动副元素的不同，平面运动副可分为低副和高副。

移动副：
2 1
2 1
2 2
2 1 1
1 1
2
2
1
1
2
2
1 2
1 2
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齿轮副：
凸轮副：
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2
2
1
1
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（2）构件（杆）：
杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件
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3、绘制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；
(F=0,刚性桁架)
2
原动件数=F，运动确定
1 1
3 4
F>0,
原动件数<F，运动不确定
C 3
2 C'
D' D
B
1
1
4 4
A
5
E
原动件数>F，机构破坏
结论：机构具有确定运动的条件：
1 机构自由度 >0
2 原动件数 ＝ 机构自由度数
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试计算图示挖土机的自由度，并说明为什么要配置三个油缸。
第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
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§1-1 平面机构的组成
一、机构的组成与分类
1、概念： 机构：是具有确定相对运动的构件的组合 构件：机构中的（最小）运动单元 由一个或若干个零件刚性联接而成
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A、 两构件之间构成多个运动副时
两构件组合成多个转动副，且其轴线重合 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合 两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数

机械设计基础习题集及参考答案一、判断题(正确T,错误F)1、构件就是机械中独立制造的单元。

( )2、能实现确定的相对运动,又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。

( )3、机构就是由构件组成的,构件就是机构中每个作整体相对运动的单元体。

( )4、所有构件一定都就是由两个以上零件组成的。

( )二、单项选择题1、如图所示,内燃机连杆中的连杆体1就是( )。

A 机构B 零件C 部件D 构件2、一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成,本课程主要研究( )。

A 原动机B 传动部分C 工作机D 控制部分三、填空题1、构件就是机械的运动单元体,零件就是机械的______单元体。

2、机械就是______与______的总称。

参考答案一、判断题(正确T,错误F)1、F2、T3、T4、F二、单项选择题1、B2、B三、填空题1、制造2、机构机器第一章平面机构的自由度一、判断题(正确T,错误F)1、两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。

( )2、机械运动简图就是用来表示机械结构的简单图形。

( )3、两构件用平面低副联接时相对自由度为1。

( )4、将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件就是自由度数为1。

( )5、运动副就是两构件之间具有相对运动的联接。

( )6、对独立运动所加的限制称为约束。

( )7、由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉,故设计机构时应尽量避免出现虚约束( )8、在一个确定运动的机构中,计算自由度时主动件只能有一个。

( )二、单项选择题1、两构件通过( )接触组成的运动副称为高副。

A 面B 点或线C 点或面D 面或线2、一般情况下,门与门框之间存在两个铰链,这属于( )。

A 复合铰链B 局部自由度C 虚约束D 机构自由度3、平面机构具有确定运动的条件就是其自由度数等于( )数。

A 1B 从动件C 主动件D 04、所谓机架就是指( )的构件。

A 相对地面固定B 运动规律确定C 绝对运动为零D 作为描述其她构件运动的参考坐标点5、两构件组成运动副必须具备的条件就是两构件( )。