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1、第1章 平面机构的结构分析,1.1 平面机构的组成,平面机构：组成机构的所有构件都在一个平面或相互平行的几个平面内 运动的机构。,自由度：构件相对于其它构件的独立运动的可能。例：一个作平面运动的自由构件，有三个独立运动的可能：,沿x向 移动沿y 向移动绕z 轴转动,约束：指对独立运动所加的限制,一、构件的自由度和约束,机构由构件和运动副组成,二、运动副的分类及其表示方法1、运动副 两个构件直接接触而又能作相对运动的可动联接。（关键点：两个 可动的 联接）,2、平面运动副构成运动副的两构件间的相对运动为平面运动。,3、运动副的分类：（按接触情况分）,低副：面接触 高副：点、线接触,转动副,1,移
2、动副,5、运动副的表示方法,4、运动副的作用：引入约束，限制构件的自由度。,一、机构运动简图 用简单的线条和符号表示各构件之间相对运动关系、并按一定的比例确定各运动副的相对位置的简单图形。它能反映出：运动规律 运动副形式、数目 构件的数目、尺寸 传力情况,1.2 平面机构的运动简图,1、构件的分类（按运动性质分）,二、构件的分类及其表示方法,固定件（机架）相对固定不动，支承活动构件的构件。原动件（主动件）运动规律已知的活动构件（输入构件）从动件随原动件运动的其他活动构件。,2、构件的表示方法,部分常用机构运动简图符号见 P8 表1-1（摘自GB/T 4460-1984),双副构件,三副构件,两
3、个转动副,一个转动副一个移动副,e=0,一个转动副一个高副,跨越符号,1,1,2,机构运动简图的绘制举例,(1)分析机构的运动，判断固定件、原动件、从动件、构件的数目、运动副的类型和数目；（2）合理选择投影面；（3）选择适当的比例尺（实长/图长）；（4）按顺序绘图。,4,A,C,B,2,3,一、平面机构自由度 设有：N 个构件；n（=N 1）个活动构件；PL个低副；PH个高副；则自由度为：F=3 n-2 PL-PH,确定机构中各构件相对于机架（位置）运动时，所需 要的独立运动的数目。,1.3 平面机构具有确定运动的条件,二、机构具有确定运动的条件,F0F=原动件数,F=3 n-2 PL-PH=
4、3 2 2 3=0,F=3 n-2 PL-PH=3 3 2 4=1,F=3 n-2 PL-PH=3 4 2 5=2,F=3 n-2 PL-PH=32 22 1=1,例题：,先计算其自由度：F=3n-2 PL-PH,三、计算平面机构自由度时应注意的事项,1.复合铰链,处理方法：m个构件组成复合铰链时，其转动副数应为(m-1)个。,（显然是错误的),原因？铰链C,复合铰链这种两个以上的构件在同一处用转动副联接在一起的组合。,正确计算应为：F=35 27=1,=35 26=3,2.局部自由度,正确计算应为:F=3n-2 PL-PH=32 221=1,计算其自由度：F=3n-2 PL-PH=33 2
5、3 1=2（显然是错误的）原因？小滚子的运动并不影响整个机构的运动规律，但引入了一个自由度（F=3 1 2 1=1），这种不影响其他构件运动的自由度 局部自由度其作用：改善受力情况,减少磨损。处理方法：假想 2、3 构件焊接在一起，成为一个构件。,3.虚约束,先计算其自由度：F=3n-2 PL-PH=33 25=-1,（显然是错误的),原因？构件3和 4在D、E处同时组成移动副，且两移动副导路重合，则两移动副的作用相同，其中之一是重复的、虚的约束。象这种不产生实际约束作用的重复的约束虚约束,虚约束的作用：虽不影响机构的运动，但有工程意义加强构件的强度、刚度，改善构件的受力情况。,虚约束的处理：
6、在计算自由度时，应将起重复约束（虚约束）作用的部分去掉，然后再进行计算。,正确计算应为：F=3n-2 PL-PH=33 24=1,两个构件之间形成多个转动副且其轴线重合,虚约束通常有下列几种情况：,两个构件之间形成多个移动副且导路重合或互相平行,不影响机构运动的对称部分,F=31 21=1,F=32 221=1,F=33 232=1,如果两构件相连接，而该两构件上连接点的运动轨迹在连接前后互相重合时，则此连接引入的约束必为虚约束。,例：计算机构的自由度,F=3 n-2 PL-PH=37 291=2,C 处为复合铰链；E处为虚约束；F 处为局部自由度;,先看是否有特殊情况：,处理后见左下图：,计算自由度：,练习：计算下列各机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指出。并说明需几个原动件）,2),3),4),1）,练习：计算下列各机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指出。并说明需几个原动件）,5),6),7),计算机构自由度三个注意事项,复合铰链局部自由度虚约束,（a）,（b）,（c）,（d）,（e）,（f）,
