平面机构的自由度和速度分析(I)

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1、郑大工学院专用第1章平面机构的自由度和速度分析§1－1运动副及其分类§1－2平面机构的运动简图§1－3平面机构的自由度§1－4速度瞬心及其在机构速度分析中的应用郑大工学院专用作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x，y,θ）才能唯一确定。yxθ(x,y)F=3单个自由构件的自由度为3§1－1运动副及其分类郑大工学院专用2.运动副a)两个构件、b)直接接触、c)有相对运动运动副元素－直接接触的部分（点、线、面）例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。定义：运动副－－两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。三个条件，缺一不可郑大工学院专用3、运动副的分类①

2、高副：点、线接触，应力高。②低副：面接触，应力低。例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。例如：转动副（回转副）、移动副。郑大工学院专用常见运动副符号的表示:国标GB4460－84郑大工学院专用常用运动副的符号运动副名称运动副符号两运动构件构成的运动副转动副移动副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副122121平面运动副郑大工学院专用平面高副螺旋副21121221211212球面副球销副121212空间运动副121212郑大工学院专用构件的表示方法:郑大工学院专用一般构件的表示方法杆、轴构件固定构件同一构件郑大工学院专用三副构件两副

3、构件一般构件的表示方法郑大工学院专用注意事项:画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。郑大工学院专用若干1个或几个1个4.机构定义：具有确定运动的运动链称为机构。机架－作为参考系的构件，如机床床身、车辆底盘、飞机机身。机构的组成：机构＝机架＋原动件＋从动件机构是由若干构件经运动副联接而成的，很显然，机构归属于运动链，那么，运动链在什么条件下就能称为机构呢？即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论：在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系，当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系按给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确定

4、的运动，那么，该运动链便成为机构。原（主）动件－按给定运动规律运动的构件。从动件－其余可动构件。郑大工学院专用§1－2平面机构运动简图机构运动简图－用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。作用：1.表示机构的结构和运动情况。2.作为运动分析和动力分析的依据。郑大工学院专用机构运动简图应满足的条件：1.构件数目与实际相同2.运动副的性质、数目与实际相符3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。郑大工学院专用绘制机构运动简图顺口溜：先两头，后中间，从头至尾走一遍，数数构件是多少，再看它们怎相联。步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目

5、；4.检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制示意图。3.按比例绘制运动简图。简图比例尺：μl=实际尺寸m/图上长度mm思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。郑大工学院专用DCBA1432绘制图示鳄式破碎机的运动简图。郑大工学院专用1234绘制图示偏心泵的运动简图偏心泵郑大工学院专用定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数称为机构的自由度。原动件：能独立运动的构件。∵一个原动件只能提供一个独

6、立参数∴机构具有确定运动的条件为：自由度＝原动件数§1－3平面机构的自由度郑大工学院专用一、平面机构自由度的计算公式作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x，y,θ）才能唯一确定。yxθ(x,y)F=3单个自由构件的自由度为3郑大工学院专用自由构件的自由度数运动副自由度数约束数回转副1（θ）+2（x，y）=3yx12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2结论：构件自由度＝3－约束数移动副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）=3θ经运动副相联后，构件自由度会有变化：＝自由构件的自由度数－约束数郑大工学院专用活动构件数n计

7、算公式：F=3n－(2PL+Ph)要求：记住上述公式，并能熟练应用。构件总自由度低副约束数高副约束数3×n2×PL1×Ph①计算曲柄滑块机构的自由度。解：活动构件数n=3低副数PL=4F=3n－2PL－PH=3×3－2×4=1高副数PH=0S3123推广到一般：郑大工学院专用②计算五杆铰链机构的自由度解：活动构件数n=4低副数PL=5F=3n－2PL－PH=3×4－2×5=2高副数PH=01234θ1郑大工学院专用③计算图示凸轮机构的自由度。解：活动构件数n=2低副数PL=2F=3n－2PL－PH=3×2－2×2－1=1高副数PH=1123郑大工学院专用二、计算