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第二章,平面连杆机构,内容：,1）机构的组成 2）平面机构运动简图 3）机构的自由度,目的：,研究机构在何种条件下可动，具 备何种条件时具有确定的相对运 动。,本章内容及目的,1、构件：,组成：,2、构件的自由度：,独立运动的单元体。,由单个或多个零件刚性构成。,构件所具有的独 立运动的数目。,一、机构的组成,3、约束：,4、运动副：,构件的约束数=构件失去的自由度,对独立运动的限制。,两个构件直接接触，并能产生 一定相对运动的联接。,1）、按约束类型分：,2）、根据构件间接触形式分：,点、线接触的 运动副。,高副：,面接触的 运动副。,低副：,低副：,转动副：自由度为1 约束数: 平面内为2 空间为5,移动副：自由度为1 约束数: 平面内为2 空间为5,平面高副：,自由度为2 约束数： 平面内为1 空间为4,在平面内： 低副：自由度为1，约束数为2 高副：自由度为2，约束数为1,齿轮副：,1、 机构运动简图,去掉构件的结构外 形，按一定比例将构件 用简单线条表示，运动 副用特殊符号表示，能 说明各构件间相对运动 关系的简单图形。,二、平面机构运动简图,2、运动副及构件的表示方法,1）、运动副:,移动副:,转动副:,凸轮副:,齿轮副:,2）、构件:,固定件:,同一构件:,两副构件:,三副构件:,3、 机构运动简图的画法,步骤：,1、将机构动起来，确定原动件,从 动件,固定件，运动副和构件数。,2、选择多数构件的运动平面为投 影面。,3、选择比例尺，从原动件出发， 按规定符号依次画出运动副及 构件。,4、标尺寸，算自由度。,1、平面机构的自由度公式,机构相对与机架所具有的独立运 动的数目。,若机构中有K个构件，其中活动构件数为 n=K-1，机构的总自由度为：3n,若机构中有PL个低副，失去自由度为：2PL,若机构中有PH个高副，失去自由度为：PH,则平面机构自由度为：,F=3n-2PL-PH,机构的自由度,三、平面机构自由度,若F=1，则机构独立运动数目为1，需要一个原动 件带动，其他构件就具有确定运动；,2、 机构具有确定运动的条件,若F=0，此机构相当于机架，不能动。,若F0，此机构具有的独立运动数目大于零，可动。,若F=2，则机构独立运动数目为2，需要两个原动 件带动，其他构件就具有确定运动。,同理：若F=m,需m个原动件,其他构件有确定运动。,机构的自由度数=机构的原动件数,3、平面机构自由度的计算,例1：,n=3,PL=4,PH=0,例2：,n=4, PL=5, PH=0,例3：,n=3, PL=4, PH=0,例4：,n=7,PL=6,PH=0,显然，错误！,四、计算平面机构自由度时应注意的事项,1、复合铰链：,两个以上的构件在同一点铰接, 所形成的转动副称为复合铰链.,若有m个构件在同一点连接，则低副数为(m-1)。,如：,PL=2,PL=3,再看上述例4：,n=7,PL=10,PH=0,2、 局部自由度：,对整个机构的输入输出无影响的自由度。,n=3, PL=3, PH=1,不对！,n=2,PL=2,PH=1,是,不是,3. 虚约束：,对机构的运动不起作用的约束。,n=3, PL=4, PH=0,若加上5杆，使,n=4, PL=6, PH=0,1）、若两构件在多处接触形成移动副 或转动副，且移动（转动）方向一致， 则只考虑一处约束，其它看作虚约束； 若两构件在多处形成高副, 也只考虑一 处接触。如下图所示：,2）、对机构运动不起作用的结构对称部分所带来的约束，也是虚约束。,2）、对机构运动不起作用的结构对称部分所带来的约束，也是虚约束。,n=3,PL=3,PH=2,例题1：计算下列机构的自由度。,1.,n=8,PL=11,PH=1,2.,n=6,PL=8,PH=1,3.,n=4,PL=4,PH=2,例题2：计算说明下列机构运动是否确定， 若不确定，如何改正。,1.,n=5,PL=7,PH=1,即：机构不能运动。,将D点改成如图：,n=6,PL=8,PH=1,2.,n=3,PL=4,PH=1,即：机构不能运动。,将D点改为如左图：,n=4,PL=5,PH=1,连杆机构低副机构,1.面接触，耐磨损,承 受载荷大。 2.制造简便，易于获得 较高的制造精度。,1.低副间的间隙易产生 积累误差。 2.设计复杂，不易精确实现复杂的运动规律。,2-2 平面四杆机构的类型,一、铰链四杆机构的基本型式,组成：,构件1，3 -连架杆 构件 2 - 连杆 构件 4 - 机架,曲柄：能作整周转动的连架杆。 摇杆：只能在一定角度范围内摆动的 连架杆.,摆转副：组成转动副的两构件不能整周 对转动的转动副称为摆转副。,基本型式：,3.双摇杆机构,1.曲柄摇杆机构,2.双曲柄机构,1、曲柄摇杆机构,雷达天线俯仰机构,缝纫机的脚踏板机构,2、双曲柄机构,惯性筛,平行四边形机构： 有运动不确定因素。,机车车轮的联动机构,反平行四边形机构： 车门开闭机构。,3、双摇杆机构,等腰梯形机构: 用于汽车，拖拉机 的转向机构。,铸造用的翻箱机构,*急回特性,平面四杆机构的基本知识,曲柄匀速转动，摆杆变速摇动，急回运动如下：,*死点位置,基本形式的应用,二、曲柄滑块机构,改变构件形状和相对尺寸,对心曲柄 滑块机构,偏心曲柄 滑块机构,双滑块机构,双滑块机构种类：,双滑块机构种类：,双滑块机构种类：,扩大转动副,三、偏心轮机构,选用不同构件为机架所得机构,四、导杆机构,摆动导杆机构,转动导杆机构,设计的基本问题,1.按照给定从动件的运动规律（位置、速度、加速度）设计四杆机构。 2.按照给定点的运动轨迹设计四杆机构。,按给定连杆位置设计四杆机构,1)已知：连杆的两位置B1C1和B2C2，设 计满足该两位置的四杆机构。,解：,b12,A,c12,D,1)已知：连杆的两位置B1C1和B2C2，设 计满足该两位置的四杆机构。,解：,连接 ，作 其垂直平分线b12 A点在b12上任找。,连接 ，作 其垂直平分线c12 D点在c12上任找。,二、按给定连杆位置设计四杆机构,解：,步骤同上类似。（但有唯一解。）,
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