第1章+平面机构的结构分析

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1、机械原理第1章平面机构的结构分析●探讨机构运动的可能性和及其具有确定运动的条件;1.1研究机构结构的目的●对繁多的机构按结构分类，并按这种分类来建立分析运动和动力的一般方法;●正确绘制机构运动简图;●了解机构的组成原理，指导设计和创新。1.2.1机构的组成构件机构运动副1.2机构的组成及平面运动副机构的分类：——平面机构——空间机构运动副--两构件相接触而形成的可动联接高副面副元素类型线点1.2.2运动副运动副元素--参加接触形成运动副的点、线、面空间球面副空间二级副空间滚动副低副转动副移动副●两个以上构件以运动副联接而成的系统

2、称为运动链。1.2.3运动链●若组成运动链的每个构件至少包含两个运动副元素，则构件构成封闭系统，称为闭链。●若运动链中有的构件只包含一个运动副元素，便称为开链。运动链中出现称之为机架的固定件时，运动链被称为机构。用简单的符号、线条表示运动副和构件，按一定比例表示运动副的相对位置，能表明各构件间的相对运动关系的图形。1.3.2作用利用机构运动简图可以对机构进行结构、运动和动力分析。机构运动简图是从事机构研究的重要工具。1.3平面机构运动简图1.3.1机构运动简图1.转动副12121.3.3构件和运动副规定的符号212.移动副：21

3、213.高副——按实际轮廓画4.构件表示法确定运动副的位置后用线条连接1.3.4机构运动简图绘制步骤4.选择合适视图，绘图3.合理选择视图，定比例尺1.确定构件的数目，判别原动件、从动件和机架2.判别运动副类型，确定位置例1：曲柄摇杆机构例2：偏心轮机构例3：鄂式破碎机例4：缝纫机机头1CAB2344'D55'6例5：内燃机例6：小型压力机一个自由构件在平面内有X.Y.α三个相对独立运动的可能性，具有三个自由度,自由度用F表示。1.未形成运动副两构件相对运动1.4平面机构的自由度1.4.1运动副对构件运动的影响对自由度（独立运动

4、）的限制称为约束，用S表示。2.运动副对构件自由度的影响低副高副1.4.2平面机构的自由度设运动链中共有n个可活动的构件数，有PL个低副，有PH个高副，则机构的自由度为：1.4.3运动链成为机构的条件自由度为1原动件数为1——具有确定运动原动件数为2——机构将被破坏自由度为2原动件数为1——运动不确定原动件数为3——机构被破坏原动件数为2——具有确定运动原动件数=自由度——运动确定原动件数＞自由度——机构被破坏原动件数＜自由度——运动不确定—刚性桁架结论：机构的自由度数目与机构中原动件数目一致。—能运动机构具有确定运动的条件：例

5、：计算牛头刨床的自由度A2CB134DE561.4.4自由度计算注意事项1．复合铰链？324复合铰链:两个以上构件在同一轴线上用转动副相联，形成复合铰链。三构件组成两个转动副表示:由k个构件在一处组成轴线重合的转动副。实际有(k-1)个转动副。21ACB432.局部自由度机构中个别构件所具有的不影响其它构件运动，即与整个机构运动无关的自由度。?21ACB3123ADBCE4F53.虚约束虚约束——机构中那些对构件间的相对运动不起独立限制作用的重复约束。或称消极约束。ABCDEF？123ADBCE比较虚约束的判别：拆杆法——看联结

6、点的距离是否改变拆副法——看联结点的轨迹是否重合CAD=BD=DC2AB14D常见的虚约束：①机构中联结构件与被联结构件的轨迹重合？②两构件组成若干个导路中心线互相平行或重叠的移动副2CAB1343ACBD1232'④不同两构件上两点之间的距离保持恒定，若在两点间加上一个构件和两个转动副，引入一个虚约束。③两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。2132'2"O⑤在输入件和输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动时，只有一组起独立传递运动的作用，其余各组常引入虚约束。例：大筛机构B、C、D、E处复合铰链例：圆锯机构B,C,D处为

7、复合铰链例：某传动机构虚约束C处为复合铰链例：曲柄压力机图（a）F=3×5－2×6－1×2＝1图（b）F＝3×5－2×7－1×0＝1特殊：含有齿轮副平面机构的自由度计算齿轮中心被约束：计一个高副齿轮中心未被约束：计一个低副1.5平面机构的组成原理和结构分析1.高副低代把机构中的高副根据一定的条件用虚拟的低副来等效地代替。2.高副低代的条件（1）代替前后机构的自由度数不变；（2）代替前后机构的瞬时速度和加速度不变。3.高副低代的方法用两端各装有一个转动副的构件取代高副，其转动副的中心位于高副元素的曲率中心处。1.5.1平面机构的

8、低副代替高副法21①特殊情况，副元素曲线为圆②一般情况，副元素为一般曲线3曲线对曲线的高副低代法B21AC321ACB32O1nn曲线对直线的高副低代曲线对点的高副低代法1.5.2平面机构的组成原理平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目等于机构的自由度数，