平面机构的结构分析1

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1、第二章平面机构的结构分析(StructureAnalysisofPlanarMechanisms)一、基本要求二、重点与难点重点:机构运动简图、自由度计算、机构的结构分析难点:机构的结构分析1、了解机构的组成，熟练掌握机构运动简图的绘制方法。2、熟练掌握机构自由度的计算方法，能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。3、掌握机构具有确定运动的条件。4、掌握机构的组成原理和结构分析的方法。了解高副低代的方法；会判断杆组、杆组的级别和机构的级别。第一节机构的组成一、构件(Link)组成机构的每一个具有独立运动的单元体称为构件。连杆体

2、1连杆盖2轴瓦3、4和5螺栓6螺母7开口销8二、运动副（kinematicpair）两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的连接称为运动副。1、定义2、运动副的分类1）平面运动副和空间运动副构成运动副的两构件之间的相对运动为平面运动的称为平面运动副。相对运动为空间运动的称为空间运动副，如螺纹副。2）高副和低副高副：两构件通过点或线的接触而构成的运动副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。转动副：两构件之间的相对运动为转动的低副，也称为铰链。移动副：两构件之间的相对运动为移动的低副。螺旋副球销副3）按组成运动副两构件的相对运动形式分类还

3、有螺旋副、球销副等。三、运动链(Kinematicchain)若干构件通过运动副连接而成的可动系统。机构中构件的分类：1、机架(frame):描述运动的参考系，机构中相对不动的构件2、原动件(drivinglink):运动规律已知的构件输入构件3、从动件(drivenlink)输出构件开式链(openchain)闭式链(closechain)四、机构(Mechanism)若将运动链中的一个构件相对固定，运动链则成为机构。一、机构运动简图及其意义机构运动简图：用简单线条和规定的符号表示构件和运动副，并按照一定的比例尺确定运动副的相对位置及与运

4、动有关的尺寸，这种表明机构的组成和各构件间真实运动关系的简单图形。意义：机构运动简图不仅可以简明的描述一部机器或机械系统的组成情况，而且运动特性与其实际完全等价。人们发现，机构在运动时，各部分的运动是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的类型、数目及相对位置来决定的，而与构件和运动副的实际结构无关。第二节机构运动简图二、运动副和构件的表示1、移动副的表示2、转动副的表示3、高副的表示齿轮副凸轮副4、构件的表示三、绘制平面机构运动简图的方法和步骤1、分析机构运动，找出机架、原动件和从动件。2、从原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间

5、的相对运动的性质；确定活动构件的数目、运动副的类型和数目。3、选择适当的视图平面和适当的机构运动瞬时位置。4、选择比例尺μl＝构件实际尺寸/构件图样尺寸（单位：m/mm或mm/mm），定出各运动副之间的相对位置，用规定符号绘制机构运动简图。例1：试绘制内燃机的机构运动简图1、内燃机由机架（汽缸体）、活塞（原动件）、连杆、曲柄、齿轮、凸轮、推杆（进气阀、排气阀）组成。2、活塞与机架间构成移动副；活塞与连杆、连杆与曲柄、曲柄与机架、齿轮（凸轮）与机架间构成转动副；齿轮与齿轮、凸轮与推杆间构成高副。3、选择适当的视图平面和适当的机构运动瞬时位置。

6、4、选择合适的比例尺，绘制机构运动简图。四、举例例2：如图所示为一偏心轮机构模型图，试绘制其运动简图。例3：试绘制图示颚式破碎机的机构运动简图。第三节平面机构的自由度计算一、平面机构自由度定义机构中各构件相对于机架的所能有的独立运动的数目。二、约束对独立运动的限制。一个低副引入2个约束。F＝3n－2PL－PH三、平面机构自由度F计算一个高副引入1个约束。n—活动构件数PL—低副数PH—高副数例4：求下图所示机构的自由度。1）构件总数N＝42）活动构件数n＝33）低副数PL＝4（3个转动副，1个移动副）4）高副数PH＝05）F＝3n-2PL-

7、PH＝3×3－2×4=11234例5：求下图所示航空照相快门机构的自由度。1）构件总数N＝62）活动构件数n＝53）低副数PL＝7（6个转动副，1个移动副）4）高副数PH＝05）F＝3n-2PL-PH＝3×5-2×7＝1123456例6：求下图所示内燃机组成机构的自由度。1）活动构件数n＝73）低副数PL＝8（5个转动副，3个移动副）4）高副数PH＝45）F＝3n-2PL-PH＝3×7-2×8-4＝11234567四、机构具有确定运动的条件所谓机构具有确定的运动，是指该机构中所有的构件在任一瞬时的运动都是完全确定的。这就意味着该机构的自由度

8、大于零，即满足F>0，否则该构件系统就不是机构。若F＝0，则各构件间不可能产生相对运动。12345那F>0运动就确定吗？AECDBD'C'1）原动件数<机构自由度数，机构运动不确