平面机构自由度和速度分析

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1、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上的应用1.1运动副及其分类（1）平面机构：所有构件都在互相平行的平面内运动的机构。空间机构：除了平面机构以外的机构。一、运动副(KinematicPairorJoint)：两个构件直接接触并能产生一定相对运动的可动连接。二、运动副分类：低副(LowerPairs)：两构件通过面接触构成的运动副（引入两个约束）——回转副、转动副或铰链(RevoluteJoint)：组成运动副的两构件

2、只能在某一平面内相对转动。——移动副(SlidingJoint)：组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动。高副(HigherPairs)：两构件通过点、线接触构成的运动副（引入一个约束）。几种运动副图－空间低副图－低副和高副1.2机构运动简图（1）二、机构运动简图(MechanismSchematic)1.机构运动简图的概念用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按一定的比例定出各运动副之间的相对位置，这种用来说明机构中各构件相对运动关系的简化图形称为机构运动简图。机构示意图：不严格按照比例要求绘制的机构简图

3、。2.运动副、构件和常用机构的表示方法见表2.11。表常用运动副表构件表示法表2.11运动简图中的常用符号1.2机构运动简图（2）3.运动简图的绘制方法1）找出原动件和执行构件，确定构件数目。2）正确选择视图平面。3）选择适当的比例尺。l＝实际长度/图示长度（m/mm）4）确定运动副的性质、数目及位置。用构件、运动副和常用机构的代表符号画简图。5）给构件标注序号（1，2，3……），运动副标注位置（A,B,C……）,原动件标注运动方向。1.2机构运动简图（3）例2.1图2－8a)所示为一颚式破碎机，试绘制其机

4、构运动简图。例2.2试绘制如图1－1所示内燃机的机构运动简图。图颚式破碎机颚氏破碎机图内燃机1.3平面机构的自由度（1）1.平面机构自由度的计算公式一个作平面运动的自由构件具有3个自由度；一个平面低副（转动副和移动副）引入2个约束，一个平面高副引入1个约束。设一平面机构有n个活动构件，在未用运动副联结之前，机构共有3n个自由度。构成运动副之后，设有pl个低副和ph个高副，则引入（2pl＋ph）个约束，故机构的自由度为F＝3n－2pl－ph1.3平面机构的自由度（2）公式表明，机构自由度取决于活动构件数目以及运

5、动副的类型和数目。例2.2试计算如图所示颚式破碎机主体机构的自由度。解：F＝3n－2pl－ph＝3×5－2×7－0＝1图2.27构件的相对运动颚氏破碎机1.3平面机构的自由度（3）2.机构具有确定运动的条件F<原动件数目铰链四杆机构F＝3n－2pl－ph＝3×3－2×4－0＝1若给构件1一个独立的运动参数1(t)，则其余构件的运动便完全确定了；若再给构件4一个独立的运动参数4(t)，此时构件2将会被破坏。1.3平面机构的自由度（4）机构自由度和原动件定义机构自由度：为确定机构的运动所必须给定的独立运动参数

6、的数目（或为确定机构位置所必须给定的独立广义坐标数）。原动件：是按照给定的已知运动规律独立运动的构件，故原动件的数目取决于机构的自由度，因此机构具有确定运动的条件是原动件的数目应等于机构的自由度。四杆、五杆机构1.3平面机构的自由度（5）F>原动件数目铰链五杆机构F＝3n－2pl－ph＝3×4－2×5－0＝2若给构件1一个独立的运动参数1(t)，此时，其余构件2，3，4的运动并不确定；若再给构件4一个独立的运动参数4(t)，则其余构件的运动便完全确定了。F＝0F＝3n－2pl－ph＝3×4－2×6－0＝0

7、，不是机构是珩架。因此机构具有确定运动的条件是：F>0,且F＝原动件数目。图2.29F＝0的构件组合图2.30复合铰链1.3平面机构的自由度（6）计算平面机构自由度时应注意的事项1）复合铰链：两个以上构件同时在一处以转动副相联，就构成了复合铰链。若m个构件组成复合铰链，则有（m－1）个转动副。例2－7计算如图2－15所示直线机构的自由度。解：F＝3n－（2pl＋ph）＝3×7－（2×10＋0）＝1图2.31摇杆机构图复合铰链例题1.3平面机构的自由度（7）2）局部自由度：指不影响其他构件运动的局部运动。如图2

8、－20所示的滚子推杆凸轮机构中，滚子绕自身转动不影响其他构件的运动，因此是局部自由度。在计算自由度时应减去。试计算图示凸轮机构的自由度。F＝3×2－2×2－1＝1图2.32局部自由度1.3平面机构的自由度（8）3.虚约束：指对机构的运动起重复限制作用的约束。在计算自由度时应除去不计。虚约束常发生的场合：1）两构件相联接，当联接处拆开后，两构件上联接点的轨迹重合，则该联接引入的约束为虚约束。推论：如果