机械原理2机构的组成和结构

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1、第2章机构的结构分析本章内容：2.1机构的组成2.2机构运动简图绘制2.3机构具有确定运动的条件及自由度计算2.4机构组成原理和结构分析2.1机构的组成2.1.1构件●构件的自由度●构件的定义：独立运动单元──自由度的定义：独立运动参数的个数或描述构件位置和姿态所需的独立坐标数。xyzox0y0o0y0sysxszzyxyxoy0x0o0sxsy──构件自由度数目平面运动构件：3个自由度。空间运动构件：6个自由度。2.1.2运动副●运动副定义两个构件直接接触组成的可动联接。●运动副元素构件上参与接触的几何元素。●运动副作用提供约束。yxz球面副例如：球面副保留

2、3个相对运动：x、y、z提供3个约束：sx、sy、szyxz球面副●约束的定义对运动所加的限制。●运动副的分类（2）按相对运动形式：（1）按接触形式：平面副：保留的相对运动为平面运动。空间副：保留的相对运动为空间运动。高副：点、线接触。低副：面接触接触。转动副：只保留的1个相对转动自由度。移动副：只保留的1个相对移动自由度。（3）按提供的约束数：1级副、2级副、3级副、4级副、5级副。（4）按运动副元素：圆柱副、球面副、球销副、螺旋副球面与平面副、球面与圆柱副、圆柱与平面副。●平面运动副的分类（1）平面低副：转动副、移动副，空间5级副。（2）平面高副：例如齿轮副

3、、凸轮副，空间4级副。提示：1个平面运动构件有3个自由度。──1个平面低副引入2个约束。──1个平面高副引入1个。2.1.3运动链●运动链的定义：两个以上构件用运动副联接而成的系统。●运动链的分类──闭式运动链(闭链)：运动链是封闭图形。──开式运动链(开链)：运动链是开放图形。闭链开链2.1.4机构（1）选定某一构件为机架；（2）选定1个或几个构件为原动件，使运动确定。从动件─其余可动构件。输出构件─运动、动力输出的构件。机架─相对固定的构件。原动件─运动规律已知的构件。术语连架杆─与机架相联的构件。●运动链成为机构的2个条件2.2.1机构运动简图机构运动简图：用以说明机

4、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。2.2机构运动简图的绘制画构件时应忽略构件的实际外形，只考虑构件尺寸(即运动副之间的尺寸)和运动副的性质。机构示意图：不按比例绘制的简图；术语机构运动简图：按精确比例绘制的简图。●构件的表示方法──简单线条和几何图形●常见运动副符号的表示:国标GB4460－84●常用机构运动简图符号在机架上的电机齿轮齿条传动圆锥齿轮传动带传动链传动凸轮传动外啮合圆柱齿轮传动圆柱蜗杆蜗轮传动内啮合圆柱齿轮传动棘轮机构【例2-1】绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。1.颚式破碎机2.2.

5、2机构运动简图的绘制ABEDCFG123456【例2-2】绘制图示偏心泵的运动简图。偏心泵1234【解】2.3机构具有确定运动的条件及自由度计算(重点)知识回顾1个平面运动构件有3个自由度。1个低副(转动副移动副)引入2个约束。1个高副引入1个约束。2.3.1机构的自由度计算F==13×3－2×41234F=11243【引例】设：●平面机构自由度的计算公式F=3n-2PL-PH有n个活动构件，PL个低副，PH个高副，则【例2-3】计算铰链五杆机构的自由度。【解】n=4PL=5F=3n-2PL-PHPH=0F=2=3×4-2×5-0=241235123F=0：静定桁架1234

6、F=-1：超静定桁架结论：F>0，机构可动。F=11234ACBDF=1运动链给定1个原动件:F=1运动链给定2个原动件:运动确定。损坏构件。CF=212345BADEF=2机构给定1个原动件:F=2机构给定2个原动件:运动不确定。运动确定。1.3.2机构具有确定运动的条件原动件数=F>014【例2-4】计算火车轮机构的自由度【解】n=6PL=PH=08F=3n-2PL-PH=3×6-2×8-0=2154326AGFEDCB71.复合铰链若有m个构件,2.3.3计算自由度时应注意的问题二个以上构件(含机架)在同一轴线上构成的多个转动副，称为复合铰链。123123则有m－

7、1个转动副。【例2-4】重新计算火车轮机构的自由度【解】n=6PL=PH=08F=3n-2PL-PH=3×6-2×8-0=2154326AGFEDCB7099对机构的运动不起独立限制作用的重复约束。计算自由度时要去除掉。2.虚约束(消极约束)154326AGFEDCB7D4D3154326AGFECB72.虚约束(消极约束)对机构的运动不起独立限制作用的重复约束。计算自由度时要去除掉。BFD15326AGEC74【解】n=5PL=7F=3n-2PL-PH=1PH=0=3×5-2×7-0（1）两构件构成多个运动副12