華科大機械原理課件第1章 平面機構的自由度和速度分析

第一章第一章1—1

運動副、運動鏈、機構

1—2

機構運動簡圖（機構圖）1—3

平面機構自由度計算1—4

速度瞬心及其在機構速度分析上的應用平面機構：各構件在相互平行的平面內運動

空間機構：運動平面不完全平行（如錐齒輪傳動）錐齒輪傳動錐齒輪傳動1—1運動副、運動鏈、機構

一.運動副及其分類運動副：二個構件相互接觸且有相對運動的聯接.球銷副分類：低副

高副面接觸——低副

點、線接觸——高副轉動副：兩構件只能作相對轉動移動副：兩構件只能作相對移動構件通過運動副聯接形成的系統.

閉鏈：特點是每個構件至少有兩個運動副。運動鏈

開鏈：特點是有的構件只有一個運動副。2134閉鏈123開鏈13452

開鏈二.運動鏈:機械手把運動鏈固定一構件為機架，同時給定一個或幾個構件運動，如其他構件運動隨之確定便形成機構。21344—機架1—原動件2、3—從動件三.機構

機構運動簡圖：

在保證機構運動特性和組成不變的前提下，用國標規定的簡單符號和線條表示構件和運動副，繪制成的機構圖。121221121—2機構運動簡圖（機構圖）

運動副、構件表示方法運動副及運動副聯接的表示方法一：運動副及運動副聯接的表示方法二：方法三：方法四：方法五：方法六：方法七：常用機構的簡圖符號一：符號二：符號三：符號四：符號五：主體機構：內燃機汽缸活塞連桿曲柄組成的曲柄滑塊機構4移動副256導路內燃機機構運動簡圖：保證運動副類型、相對位置不變，保證移動副導路不變，保證構件數不變.注意：小型壓力機組成：6‘、6為一個構件1‘、1為一個構件共有9個構件9為機架1‘—1原動件8—工作部分其余為傳動部分小型壓力機運動簡圖：1—3平面機構自由度計算

轉動副有兩個約束移動副有兩個約束高副有一個約束平面構件自由度為3一.構件的自由度及運動副的約束

構件自由度：平面構件所具有的獨立運動數約束：運動副對獨立運動所加的限制稱為約束設機構中共有K個構件，活動構件n=K-1（除去機架），共有PL個低副，PH個高副，機構自由度：

F=3n-2PL-PH機構的自由度：機構所具有的獨立運動數例：2134（a）123（b）(c)1234二、機構具有確定運動的條件：2電動機轉子1油缸（汽缸）活塞機構具有確定運動的條件： 原動件數=機構自由度給定F個獨立運動（F個自由度），依靠給定原動件的運動來給定，通常一個原動件只能給定一個獨立運動原動件數>機構自由度原動件=2桿2被拉斷例：四桿機構F=12134原動件=1機構運動確定機構發生破壞四桿機構原動件數<機構自由度原動件=2運動確定原動件=1運動不確定例：五桿機構21345F=2運動不確定五桿機構三、計算自由度應注意的幾個問題1.復合鉸鏈復合鉸鏈：三個構件在一點形成若干個轉動副。123123轉動副數=構件數—1例：計算機構自由度2212121112112.局部自由度某構件某自由度不影響整個機構的運動，此自由度為局部自由度。1234例：計算自由度：局部自由度F=3ㄨ3–2ㄨ3–1ㄨ1=2當機構有高副，高副地方出現滾子，滾子處聯接為局部自由度。計算機構自由度時，應將局部自由度去除不計。重新計算自由度：F=3ㄨ2–2ㄨ2–1ㄨ1=13.虛約束某運動副某約束對獨立運動不起限制作用。計算機構自由度時應去除ABCDEFAB//CD//EFAB=CD=EF例：計算自由度：F=3ㄨ4–2ㄨ6=0F=3ㄨ3–2ㄨ4=1平面機構的虛約束常見于下列情況中：（1）二構件某二點間的距離始終不變，若在二點間加上一個構件和二個轉動副，雖不改變機構運動，但引入一個虛約束。ABCD12EFABCDEFAB=CD=EFEF在機構運動中距離始終不變（2）二構件形成若干個移動副，其導路一致或平

行，只有一個移動副起約束作用，其余移動

副是虛約束（只算一個移動副）。去掉此運動副構件的運動不變（3）兩個構件形成若干個轉動副時，其軸線

一致（只算一個）去掉它不影響轉動（4）在輸出構件與輸入構件間有幾組相同的運動鏈

（只算一個）25141、2、4—齒輪1——輸入4——輸出計算自由度:F=3ㄨ4–2ㄨ4–1ㄨ2=24（5）二構件組成若干個平面高副，但接觸點間

的距離為常數。123去掉一個高副計算自由度:F=3ㄨ2–2ㄨ2–1ㄨ2=0F=3ㄨ2–2ㄨ2–1ㄨ1=1虛約束對機構的運動沒有影響，算自由度時去掉。但對受力有好處，即改善受力。例1：計算機構的自由度例2：ABCDEFABCDEFAB=CD=EF局部自由度虛約束虛約束計算自由度1相對運動的兩構件相對速度為零的瞬時重合點。在瞬心處二構件絕對速度必相等。一、速度瞬心的概念:1—4

速度瞬心及其在機構速度

分析上的應用二、速度瞬心的求法：①二構件形成高副（滑動兼滾動）時，瞬心在過接觸點的法線上。④二構件不形成運動副時，根據三心定理求二構件的瞬心。②二構件形成轉動副時，轉動副中心既是它們的瞬心。③二構件形成移動副時，相對速度瞬心位于導路垂直方向的無窮遠處。例1.求瞬心。ω1134P13P24三心定理：機構中任取三個構件，其三個瞬心必在同一直線上。2ω1P12P23P34P141324P14P12P23P34(∞）P