机构的结构分析与综合

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1、第二章机构的结构分析与综合§2-1研究机构结构的目的§2-2机构的组成及其运动简图的绘制§2-3机构自由度的计算§2-4平面机构的组成原理和结构分析§2-5平面机构的结构综合本章要求了解机构的组成，运动副、运动链、约束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的机构运动简图；能计算平面机构的自由度。重点：运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。难点：机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。§2-1研究机构结构的目的1)研究组成机构的要素及机构具有确定运动的条件2）研究机构的组成原理，并根据结构特点对机构进行分类3）研究机构运动简图的绘制，即研究如何用

2、简单的图形表示机构的结构和运动状态。4）研究机构结构综合方法，即研究在满足预期运动及工作条件下，如何综合出机构可能的结构型式。§2-2机构的组成及其运动简图的绘制一、机构的组成要素二、运动副的分类三、机构运动简图的绘制一、机构的组成要素机构是具有确定相对运动的构件组合体，由构件和运动副两个要素组成。1、构件所谓构件是指作为一个整体参与机构运动的刚性单元。在机构中，每个构件都是以一定的方式与其它构件相互联接。2、运动副两构件之间的直接接触而又能产生一定相对运动的活动联接称为运动副。两构件参与接触而构成运动副的部分称为运动副元素。或组成运动副的点、线、面称为运动副元素。运动副元素（1）自由度一

3、个自由构件作平面运动时有三个独立运动的可能性，这种可能出现的独立运动称为自由度。（2）约束两构件间的运动副所起的作用是限制构件间的相对运动，这种限制作用称为约束。3、运动链若干个构件通过运动副联结组成的构件系统称为运动链。如果运动链中的各构件构成首末封闭的系统则称为闭式链,否则称为开式链。机架：支承活动构件的构件；原动件(主动件)：运动规律已知的构件，又称输入件；从动件：随原动件运动而运动的构件。机构要按一定的要求实现运动的传递与变换，各构件要具有确定的运动规律。为描述其传递和变换关系及各构件的位置，须选定一个构件作为参照体，将其视为与静止坐标固结，即取一个构件作为机架。4、机构二、运动副

4、的分类1)根据运动副所引入的约束数分类：把引入一个约束数的运动副称为I级副，引入两个约束数的运动副称为Ⅱ级副，依此类推，最末为V级副。2)根据构成运动副的两构件的接触情况进行分类：凡是以面接触的运动副称为低副，而以点或线相接触的运动副称为高副。平面低副平面低副的约束数为２，自由度为1。低副又分为转动副和移动副。转动副：允许构件作相对转动的运动副。移动副：允许构件作相对移动的运动副。平面高副平面高副的约束数为１，自由度为2。3)根据构成运动副的两元素间相对运动的空间形式进行分类：如果运动副元素间只能相互作平面平行运动，则称之为平面运动副，否则称为空间运动副。三机构运动简图的绘制（一）机构运动

5、简图的定义（二）机构运动简图的绘制（一）机构运动简图的定义用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。这样绘制出的简明图形就称为机构运动简图。为了表示机构的结构情况，不严格按比例绘制的机构简图，称为机构示意图。（二）机构运动简图的绘制1、运动副的表示方法：机架:低副高副2、构件的表示方法：轴、杆固定件常用机构运动简图符号3、机构运动简图绘制步骤1）确定机构中的原动部分和工作部分，然后再把两者之间的传动搞清楚，从而找出组成机构的所有构件并确定构件间的运动副类型。2）恰当地选择投影面。一般选择机构中与多数构件的运动平面相平行的面作为绘制机构运动简图的

6、投影面。3）选择适当的比例尺，确定各运动副之间的相对位置，用规定的符号画出各类运动副，并将同一构件上的运动副元素用简单线条连接起来，即为所绘的机构运动简图。例1：绘制油泵机构运动简图例2:绘制内燃机机构运动简图CAB12344'D55'6例3:绘制机构运动简图ECAB1DFG2345678HI插齿机§2-3机构自由度的计算一、平面机构自由度的计算公式二、机构自由度的意义及机构具有确定运动的条件三、计算机构自由度时应注意的事项四、空间机构自由度简述一、平面机构自由度的计算公式设一个平面机构有K个构件，其中必有一个构件为机架，机架的自由度为零，则活动件个数n=K-1；这些活动构件在未组成运动副

7、之前总共有3n个自由度，组成运动副后，自由度将减少。若机构中有PL个低副和PH个高副，则引入的约束数为(2PL+PH)，机构的自由度F为:F=3n-(2PL+PH)=3n-2PL-PH例1：计算油泵机构机构的自由度解：n=3,ＰL=4,ＰH=0Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×3－２×4－0＝1例2：计算牛头刨床机构的自由度解：Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×6－２×8－1＝1二、机构自由度的意义及机构具有确定运动的条件自由度：是