机械设计基础第二章平面连杆机构

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1、第二章平面连杆机构§2.1平面机构的运动简图和自由度为了便于在设计中描述和分析各种常用机构，先了解运动副、机构运动简图及自由度等内容。所有构件都在同一平面或互相平行的平面内运动的机构称为平面机构，否则称为空间机构。工程中平面机构用得最多。（一）运动副及其分类定义:两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。运动副的基本特征：（1）两个构件直接接触；（2）能产生一定形式的相对运动。运动副的分类：按其接触形式：高副（点和线接触的运动副）和低副（面接触的运动副）。按所能产生的相对运动的形式：转动副、

2、移动副、平面高副、螺旋副及球面副。转动副只允许两构件在平面内作相对转动的运动副称为转动副。两构件其中之一固定的铰链称为固定铰链；两构件均为活动构件的称为活动铰链。移动副只允许两构件沿某一直线做相对移动的运动副称为移动副。平面高副构成高副的两构件在同一平面内作相对运动称为平面高副。螺旋副球面副常用运动副的符号为了便于绘制机构运动简图，运动副常用如下符号来表示：运动链两个以上的构件通过运动副连接而构成的系统称运动链运动链中首尾两构件相连接的为闭式链，否则为开式链。机构在运动链中，将其中一个构件固定作为机架，其

3、余各构件相对机架有确定运动的运动链称为机构。机构中固定不动的构件称机架；给定运动规律独立运动的构件称原动件；其余活动构件为从动件。（二）平面机构的运动简图分析现有机器或设计新机器时，为清楚表达其运动状况和基本机构的组成关系，必须绘制机构运动简图。机构的运动状态由其原动件的运动规律、各运动副的类型和机构运动尺寸来确定；而与构件的外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、固连方式及运动副的具体结构无关。研究时，用机构运动简图对机构的结构、运动、动力进行分析。机构运动简图：用简单的线条和符号来代表构件和运动副，并按一

4、定的比例表示各运动副的相对位置，这种表明机构中各构件间相对运动关系的简单图形称~。机构示意图：定性表明机构的运动状况，不严格按比例来绘制机构简图。平面机构运动简图的绘制首先分析机构或机器的构造和运动状况；其次确定机构的原动件、机架和从动件；再沿着传动路线逐一分析每两个构件间的相对运动性质及各运动副的类型和数目；最后选择能表达构件运动关系的视图平面，用运动副的符号、机构运动简图符号和简单线条，以适当的比列绘出机构运动简图；标出各构件的编号和运动副的代号。构件的表示方法构件与运动副的基本画法P22表2－2：1

5、.两个活动构件组成转动副2.两个活动构件组成移动副3.两个活动构件组成高副4.三个转动副元素的构件两构件组成转动副两构件组成移动副三运动副构件偏心轮冲床1－偏心轮；2－连杆；3－冲头；4－机架。偏心轮冲床（三）平面机构的自由度计算1.构件的自由度和约束构件的自由度:构件自由运动的参数数目；平面运动的自由构件有3个自由度(x方向移动、y方向移动及绕垂直xoy平面的转动）约束：运动副对构件运动的限制作用。自由度转动副移动副高副a转动副：2个约束，x,y方向的移动；b移动副：2个约束，y方向的移动和绕垂直于xo

6、y平面的轴转动；c平面高副：1个约束，接触点公法线n-n方向的移动。结论：平面低副引入的约束：2个平面高副引入的约束：1个含有一个低副的1个构件的自由度：1含有一个高副的1个构件的自由度：22平面机构自由度及其计算公式设某平面机构由N个构件，PL个低副，PH个高副组成，则该机构的活动构件数n=N-1运动构件带入的自由度应为3n个整个机构就有（2PL+PH）个约束机构的自由度F应是F=3n-(2PL+PH)=3n-2PL-PH偏心轮冲床机构n=2(活动件个数,偏心轮1和冲头2)PL=2(1-3形成转

7、动副,2-3形成移动副)PH=1(1-2形成高副)F=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=13机构具有确定相对运动的条件机构的自由度：机构具有独立运动的数目称~机构具有确定相对运动的条件：(1)机构的原动件的数目等于机构的自由度(2)F>0当机构不满足该条件时，如果机构的自由度数大于原动件数，则机构的运动规律将不确定；若机构自由度数小于原动件数，则机构可能发生破坏。铰链四杆机构铰链五杆机构刚性桁架结构4计算平面机构自由度应注意的事项(1)复合铰链定义：两个以上的构件同时在一处以铰链相联接，此种铰

8、链称为复合铰链。方法：若有m个构件在同一回转轴上构成复合铰链，共构成的转动副数应等于(m-1)个。复合铰链(2)局部自由度定义：滚子绕自身轴线的转动丝毫不影响其他构件的运动称为局部运动。由局部运动所对应的自由度称为局部自由度。方法：使滚子与从动件焊为一体。局部自由度动画(3)虚约束定义：机构中有时需要增加一些构件，使得运动副的数目增加。但加入这些构件而产生的约束对机构的实际运动并没有产生任何影响，这类约束称为虚约束。方法：先