自由度及机构运动简

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1、第二章平面机构的运动简图及自由度运动副概念运动副元素——直接接触的部分（点、线、面）例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。运动副——两构件间直接接触，并能产生一定相对运动的连接。1.1运动副及其分类1按按两构件间的接触特性分有：高副——点、线接触，应力高。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。运动副的分类：2、按相对运动范围分有：平面运动副——两构件只能在同一平面相对运动的运动副。例如：球铰链、螺旋。空间运动副——两构件作空间运动的运动副。3常见运动副符号的表示:GB4460－844构件的表示方法:若干1个或几个1个构件分类机架——作为参考系的

2、构件，如机床床身、车辆底盘、飞机机身。（其余相对于机架运动的构件都称为活动构件）(注意：无论机构中形式上有多少个机架，每个机构只有一个机架。机构的组成：机构＝机架＋原动件＋从动件原（主）动件——运动输入构件。从动件——其余活动构件。机架原动件从动件1.2平面机构的运动简图机构运动简图——忽略构件的外形和运动副的具体构造，用简单线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及尺寸，表明机构的组成和各构件间真实运动关系的简单图形。作用：1.表示机构的组成和运动情况。机构示意图——定性地表示机构的组成及运动原理而不严格按比例绘制的机构运动简图。2.作为运动分析和动力分析的依

3、据。机构运动简图概念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。二、机构运动简图的绘制步骤1.分析机构的组成，确定机架、原动件和从动件；2.由原动件开始，依次分析构件间的相对运动形式，确定运动副的性质、数目和构件数目；3.选择适当的视图平面和原动件位置，以便清楚地表达各构件间的运动关系。平面机构通常选择与构件运动平行的平面作为投影面；4.选择适当的比例，按照各运动副间的相对位置，以规定的比例绘制运动简图；简图比例尺：μl=实际尺寸m（或mm）/图上长度mm5.从机架开始，依次标示各构件与运动副，运动副

4、用大写英文字母表示，构件用阿拉伯字母表示；6.用箭头表示出原动件的运动方向。鳄式破碎机典型机构运动简图绘制：1234绘制图示偏心泵的运动简图偏心泵1.3平面机构的自由度平面机构的自由度计算自由度：保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动的个数称为机构的自由度。单个自由构件的自由度为F=32、约束：当两构件组成运动副后，某些相对运动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。运动副自由度数约束数回转副1+2=3Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2结论：构件自由度＝3－约束数＝自由构件的自由度数－约束数移动副1+2=3高副2+1=3经运动副相联后，构件自由度的变化：yx

5、12θn计算公式：F=3n－(2PL+Ph)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×=1高副数PH=0S3123推广到一般：活动构件数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=01234θ1③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计算平面机构自由度的注意事项B12345678ACDEF④计算图示圆盘锯机构的自由度。解：活动

6、构件数n=7低副数PL=6F=3n－2PL－PH高副数PH=0=3×7－2×6－0=9计算结果肯定不对！1.复合铰链——两个以上的构件在同一回转中心处以转动副相联。计算：m个构件,有m－1转动副。两个低副上例：在B、C、D、E四处应各有2个运动副。④计算图示圆盘锯机构的自由度。解：活动构件数n=7低副数PL=10F=3n－2PL－PH=3×7－2×10－0=1可以证明：F点的轨迹为一直线。81234567ABCDEF圆盘锯机构⑥计算图示两种凸轮机构的自由度。解：n=3，PL=3，F=3n－2PL－PH=3×3－2×3－1=2PH=1对于右边的机构，有：F=3×2－2×2－1=1事实上，两个

7、机构的运动相同，且F=11231232.局部自由度F=3n－2PL－PH－FP=3×3－2×3－1－1=1本例中局部自由度FP=1或计算时去掉滚子和铰链：F=3×2－2×2－1=1定义：构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时应去掉。滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。123123解：n=4，PL=6，F=3n－2PL－PH=3×4－2×6=0PH=03.虚约束对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去