C
B
D
B C 机 械 原 理 习 题 活 页
平面机构结构分析 专业——— 班级 ——— 学号 ——— 姓名 ——— 1.图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 输入，使轴 A
连续回转；而固装在轴 A 上的凸轮与杠杆 3 组成的凸轮机构将使冲头 4 上下运动以达到冲压目的。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
C B
3
5 A 2
4 1
解：1）取比例尺μ1＝1mm/mm 绘制机构运动简图
2） 分析是否能实现设计意图由图：n=3 pι=4 ph=1
因为:F=3n-2pι-ph =3x3-2x4-1=0
因此，此简易冲床不能运动。
因为由构件 3，4，5 及运动副 B，C，D 组成不能运动的刚性机架3）提出修改方案
为了使此机构能运动， 应增加机构的自由度。修改方案：
D
(1 (2 D G 7 D 64 C
E F
9 3
8 B
2
A
1 2 机 械 原 理 习 题 活 页
平面机构结构分析 专业——— 班级 ——— 学号 ——— 姓名 ———
2如图所示为一小型压力机。图中齿轮 1与偏心轮 1’为同一构件，绕固定轴心 o连续转动。在齿轮 5上开有凸轮凹槽，摆杆 4上的滚子 6嵌在凹槽中，从而使摆杆 4
绕 C轴上下摆动。同时，又通过偏心轮 1’、连杆 2、滑杆 3使 C轴上下移动。最后通过在摆杆 4的叉槽中的滑块 7和铰链 G使冲头 8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
b)
解：计算该机构的自由度n=7， pι=9， ph=2
F=3n-2pe-ph=3x7-2x8-2=1
3. 试计算下列二图所示齿轮连杆组合机构的自由度。图中相切的圆周表示一对齿轮传动的节圆；凡局部自由度、复合铰链和虚约束均需明确指出。
解：a）解
n=4 Pι=5 Ph=1
F=3x4-2x5-1=1 3 4 C A
第一章 平面机构的结构分析
本章主要内容：
１）平面机构运动简图的绘制
２）平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件
３）机构的组成原理及结构分析
1-1. 研究机构结构的目的
(1) 探讨机构运动的可能性及其具有确定运动的条件
(2) 将各种机构按结构加以分类，并按分类建立运动分析和动力分析的一般方法
(3) 了解机构的组成原理
(4) 绘制机构运动简图
1-2. 运动副、运动链和机构
一、运动副
基本概念：
1运动副：两构件直接接触形成的可动联接运动副1 运动副2 运动副
2运动副元素：参与接触而构成运动副的点、线、面。
3自由度：构件所具有的独立运动的数目
4约束：对独立运动所加的限制
运动副的分类：
1根据运动副的接触形式，运动副归为两类:
1）低副：面接触的运动副。如转动副、移动副。
2）高副：点或线接触的运动副。如齿轮副、凸轮副。
2根据两构件的空间运动形式，可将运动副分为平面运动副和空间运动副。
1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。
2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空间运动。如螺旋副，球面副
运动副的约束特点：
具有两个约束而相对自由度等于一的平面运动副：转动副和移动副。
具有一个约束而相对自由度等于二的运动副：高副
约束一个相对转动而保留两个相对移动的运动副是不可能存在的。
二、运动链
•运动链：两个以上构件以运动副联接而成的系统。
•闭链：组成运动链的每个构件至少包括两个运动副元素，该运动链为封闭系统。
•开链：运动链中有的构件只包含一个运动副元素。
三、机构
从运动链的角度，机构需具有下列特点:
•1) 运动链中有机架 •2) 各构件间有确定的运动
1-3．平面机构运动简图
一、机构运动简图的定义及作用
说明机构各构件间相对运动关系的简单图形.
机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置.
1 第一讲 机构的结构分析
知识点归纳：
一 机构的组成
1．构件：机器中每一个独立的运动单元，任何机器都是由若干个（两个以上）构件组合而成。
2．零件：机器的独立制造单元。
二、运动副及分类
1.运动副：由两构件直接接触而组成的可动联接称为运动副。而把两构件上能够直接接触而构成运动副的表面称为运动副的元素。
2.运动副的分类
根据构成运动副的两构件的接触情况进行分类。
①高副：两构件通过点或线接触而构成的运动副。常见的高副：凸轮副 齿轮副
②低副：两构件通过面接触而构成的运动副。常见的低副有：回转副，移动副，球面副。
3. 约束：平面高副引入的1个约束，自由度为2，低副引入2个约束，自由度为1.
三、运动链
1．定义：若干个构件通过运动副的连接而构成的相对可动的系统称为运动链。
2．闭链：若运动链的各构件构成了首末封闭的系统，则称其为闭式运动链。
3．开链：若运动链的各构件未构成首末封闭的系统，则称其为开式运动链。
四、机构
1．机构：在运动链中，若将某一构件加以固定而成为机架，则这种运动链叫机构。
2．机架：机架是固定不动的构件
3．原动件：机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件。（一个工作着机构中，驱动机构的外力所作用的构件，又叫主动件）
4．从动件：运动链中除原动件外其余活动构件。
五、机构运动简图
思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。
注意事项：
1．首先要搞清楚实际构造和运动情况，弄清路线：原 传 执。
2．高副要绘制接触处的曲线轮廓。
3．选择机构的多数构件的运动平面为投影面。
4．比例尺表示方法。
5．机架间的相对位置很重要（如对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构）。
6．转动副的转动中心，和移动副的移动导路方向。为了准确地反映构件间原有的相对运动，表示转动副的小圆必须与相对回转轴线重合；表示移动副的滑块，导杆或导槽，其导路必须与相对移动方向一致；表示平面高副的曲线，其曲率中心的位置必须与构件的实际轮廓相等。
课程名称：《机械原理》 第 6 讲次
授课题目 第四章 平面机构的力分析、自锁和效率
4-1 机构力分析的任务、目的和方法
4-2 运动副中总反力的确定
本讲目的要求及重点难点：
目的要求] 本讲课要讲授移动副、转动副、滑动高副中的总反力的确定方法，为考虑摩擦的力分析打基础。斜面的受力，螺旋副的受力，为研究螺旋副的自锁打基础。
[重点] 移动副、转动副中的总反力的确定，斜面的受力分析
[难点] 考虑摩擦时机构的受力分析
内 容 [本讲课程的引入]
作用在机械上的力不仅影响机械的运动和动力性能，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以对机械进行受力分析是设计新机械和合理使用现有机械的重要步骤。
一般说来，运动副中的摩擦力是一种有害阻力，它可以降低机器的效率，使运动副元素受到磨损，削弱零件的强度，降低机器的运转精度等，因此对传动往往不利。但有时还要利用摩擦，如：带传动，摩擦轮传动等，若摩擦力不够大，很容易打滑而无法正常工作。
因此为了限制和利用摩擦，都必须对运动副中的摩擦加以研究。
[本讲课程的内容]
第四章 平面机构的力分析、自锁和效率
4-1 机构力分析的任务、目的和方法
作用在机械上的力不仅影响机械的运动和动力性能，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以对机械进行受力分析是设计新机械和合理使用现有机械的重要步骤。
1、 作用在机械上的力
作用在机械上的力有许多种，根据力对机械运动的影响的不同，分为：
驱动力——驱使机械运动的力，与运动方向相同或成锐角，作正功，称为输入功或驱动功dW。
阻抗力——阻止机械运动的力，与运动方向相反或成钝角，作负功，称为阻抗功。阻抗力包括有效阻力（工作阻力，如：机床中工件作用于刀具上的切削阻力）和有害阻力（机械在运转过程中所受到的非生产阻力，摩擦力等）。
