1机构的结构综合

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1、1.3机构的结构综合机构的结构综合包括两个方面的基本问题：一是为了实现某种运动转换，所采用的机构应该由多少构件和哪些类型的运动副组成，叫做型综合；二是由一定数量的构件和一定类型的运动副，能组成的具有某一自由度的运动链共有多少种，叫做数综合。我们首先讨论数综合。1.3.1开式链机构的结构综合开式链机构的自由度数就等于各运动副的自由度之和，即对上式变形可得：式中，Pj表示第j类运动副的数目。1.3.1开式链机构的结构综合当机构自由度已给定时，便可直接按上式求得其结构简图的可能型式。对于只含有转动副、圆柱副和球销副的开式链机构的自由度可简写为当机构自由度W为1时，其结构简图的可能型式只有一种

2、。1.3.1开式链机构的结构综合当机构自由度W为2时，其结构简图的可能型式有三种。1.3.1开式链机构的结构综合当机构自由度W为3时，其结构简图的可能型式有三种。随着机构自由度的增大及所含运动副类型的增加，其结构简图的可能型式将大大增加。1.3.1开式链机构的结构综合某些机械手结构的结构简图。在这类机构中很少采用自由度大于2的运动副。1.3.1开式链机构的结构综合1.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合一、单自由度平面机构中构件数与运动副数的配置。为了说明问题起见，现只限于讨论仅含转动副且自由度为1的平面闭式链机构，而且不包含复合铰链和虚约束。1.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综

3、合该机构的构件总数N与转动副数P之间的关系为：式中N为运动链中的构件总数，P为其中的运动副总数。N必为偶数。常见的运动链有：1.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合环路数L与构件总数N的关系为由上式可见，环数只与杆数有关。若运动链的环数记为L，则ABCD1.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合ABCD1.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合单自由度机构，开式运动链。单环机构，闭式运动链，四杆机构。其余为复环闭式运动链。环数L运动副数P构件数N1.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合四杆运动链只有1个环，故其可能的构型只有1种。六杆运动链应有2个环，故其可能的构型有两种，瓦特(W

4、att)型和斯蒂芬森(Stephenson)型三副件相邻三副件被二副件隔开1.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合八杆运动链应有3个环，其可能的构型有16种1.3.2单自由度平面闭式链机构的结构综合十杆运动链应有四个环，其可能的构型有230种。运动链如此众多的型式是按什么规律组合出来的，这一问题可用图论的方法加以研究。1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合二、图论的基本知识图：由直线段和小圆圈组成的网络状连通系统节点：小圆圈，直线段的端点边：直线段，连接两个节点的直线段1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合子图：若一图的节点集合、边集合分别是另一图的节点集合、边集合的子集，则

5、成该图为另一图的子图。1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合完全连接图：任一节点和其他所有节点都有边相连接的图。平面图：各边除在节点相交外，没有其他相交边的图。1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合支路：图中一系列边的集合，其每两个相继的边联接于一个节点。环路：从某一个节点开始又回到该节点的支，此支路通过各节点不超过一次，又称封闭环。长度：构成支路或环路的边数。1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合同构：若两图的节点集合和边集合的元素分别有一一对应关系，且对应边与对应节点相关联，则成该两图同构。（换言之，由一幅图演化后可以得到另一幅图，可以认为是同一个机构的不同表现形式。）

6、1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合联接矩阵：表示图中边-节点或边-边或节点-节点之间联接关系的矩阵。1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合变换图：若一图的节点-节点矩阵是另外一图的边-边矩阵，则称后者为前者的变换图。1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合三、图与运动链的变换运用图论中的方法，可把研究运动链种类的问题转化为研究一定数量的节点与边能够连接成多少种不同构的图的问题。（原）图中的节点代表构件，边代表转动副。在原图的变换图中，节点就代表了转动副，边代表了构件，变换图实际上已成为运动链的图形了。1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合在构（原）图时，需注意以下三点

7、：(1)节点数、边数、环数按公式(1)节点数、边数、环数按公式确定，但应将式中的N视为节点数V，P视为边数E。例如运动链原图（√）（×）1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合(1)节点数、边数、环数按公式(2)两节点间不能用一个以上的边联接。（×）一方面因为图中的必须均为直线；另一方面因两构件间不能构成多于一个的转动副。1.3.3单自由度平面闭式链机构的结构综合(1)节点数、边数、环数按公式(3)原图中不能含有变换图为固定桁架的子图。即不能