机械原理第二章 高等教育出版社

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1、10/7/2021第二章机构的结构分析§2-1机构结构分析的内容及目的§2-2机构的组成§2-3机构运动简图§2-4机构具有确定运动的条件§2-5机构自由度的计算§2-6计算平面机构自由度时应注意的事项§2-7虚约束对机构工作性能的影响及机构结构的合理设计§2-8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析§2-9平面机构中的高副低代返回§2-1机构结构分析的内容及目的主要内容及目的是：研究机构的组成及机构运动简图的画法；了解机构具有确定运动的条件；研究机构的组成原理及结构分类。§2-2机构的组成1.构件零件是机器中的一个独立制造单元体；构件是机器中的一个独立运动单元体。从运动来

2、看，任何机器都是由若干个构件组合而成的。任何机器都是由许多零件组合而成的。气缸体连杆体连杆头曲轴齿轮活塞构件往往是由若干零件刚性地联接在一起的独立运动的整体真实连杆连杆体连杆头螺栓螺母垫圈为两构件参与接触而构成运动副的表面。是两构件直接接触而构成的可动联接。§2-2机构的组成2.运动副运动副运动副元素例轴与轴承、圆柱面与圆孔面棱柱面与棱孔面两轮轮齿曲面空间两构件构成的运动副，其自由度f和约束数s满足f+s=6滑块与导轨、两轮齿啮合。3）按其相对运动形式分转动副（回转副或铰链）移动副螺旋副球面副还可分为平面运动副与空间运动副两类。2）按其接触形式分高副：点、线接触的运动副低副

3、：面接触的运动副（1）运动副的分类1）按其引入的约束数目分：Ⅰ级副、Ⅱ级副、……Ⅴ级副。机构的组成(2/4)3.运动链构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统。闭式运动链（简称闭链）开式运动链（简称开链）平面闭式运动链空间闭式运动链平面开式运动链空间开式运动链（2）运动副符号运动副常用规定的简单符号来表达（GB4460－84）。各种常用运动副模型常用运动副的符号表机构的组成(3/4)但当机构安装在运动的机械上时则是运动的。——按给定已知运动规律独立运动的构件；4.机构具有固定构件的运动链称为机构。机架原动件从动件——机构中的固定构件；——机构中其余活动构件。平面铰链四杆机

4、构机构常分为平面机构和空间机构两类，其中平面机构应用最为广泛。空间铰链四杆机构一般机架相对地面固定不动，常以转向箭头表示。其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的结构及构件的尺寸。机架原动件从动件机架从动件原动件机构的组成(4/4)不严格按比例绘出的，只表示机械结构状况的简图。根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，§2-3机构运动简图在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构运动简图。1.何谓机构运动简图？例内燃机机构运动简图。机构运动简图采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。机构示意图举例：（2）

5、选定视图平面；（3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出各运动副和机构的符号，最后用简单线条连接，即得机构运动简图。机构运动简图(2/2)2.机构运动简图的绘制绘制方法及步骤：（1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线，查明组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置；内燃机机构运动简图绘制颚式破碎机机构运动简图绘制§2-4机构具有确定运动的条件一个机构在什么条件下才能实现确定的运动呢？先来看两个例子：例1铰链四杆机构例2铰链五杆机构若给定机构一个独立运动，则机构的运动完全确定；若给定机构两个独立运动，则机构的最薄弱环节损坏。若给定机构一个独立运动，则机构的运动不

6、确定；若给定机构两个独立运动，则机构的运动完全确定。机构的自由度结论机构具有确定运动的条件是：机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，其数目用F表示。机构的原动件数目应等于机构的自由度数目。如果原动件数F,则机构的运动将不完全确定；则会导致机构最薄弱环节的损坏。机构具有确定运动的条件(2/2)结论：机构具有确定运动的条件是：机构原动件数目应等于机构的自由度的数目。§2-5机构自由度的计算1.平面机构自由度的计算（1）计算公式F＝3n式中：n为机构的活动构件数目；pl为机构的低副数目；ph为机构的高副数目。(2)举例1）铰链四杆机构F＝3n－(2

7、pl＋ph)＝3×3－2×4－0＝12）铰链五杆机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×4－2×5－0＝2(2pl＋ph)－其约束数为i(i=1,2,~5)，则2.空间机构自由度的计算（1）一般空间机构自由度的计算设一空间机构共有n个活动构件，pi个i级运动副，F＝6n－(5p5＋4p4＋3p3＋2p2＋p1)＝6n－Σipii=15例1空间四杆机构解F＝6n－5p5－4p4－3p3＝6×3－5×2＋3×1＝13）内燃机机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×6－2×7－3＝1机构自由度的计算(2/4)例2楔形滑块机构解因