平面机构的机构分析

第 二 章 平 面 机 构 的 结 构 分 析 目 标 规 划v知 识 目 标1.基 本 了 解 ： 平 面 机 构 的 运 动 简 图 及 自 由 度 2.重 点 掌 握 ： 机 构 及 运 动 副 的 概 念 ； 绘 制 机 构 运 动 简 图v技 能 目 标根 据 实 物 绘 制 平 面 机 构 运 动 简 图 ；熟 练 掌 握 机 构 自 由 度 的 计 算 方 法 ， 了 解 机 构 组 成 原 理 ， 判断 能 否 构 成 机 构 ， 如 不 能 ， 如 何 改 进 穿 针 引 线平 面 机 构 的 结 构 分 析 机 构 的 组 成 平 面 机 构 的 自 由 度 零 件构 件 平 面 机 构 运 动 简 图平 面 机 构 运 动 简 图 的 绘 制平 面 机 构 的 自 由 度 计 算 机 构 自 由 度 时 的 注 意 事 项平 面 机 构 的 运 动 简 图运 动 副运 动 副 的 类 型运 动 链机 构 第 一 节 机 构 的 组 成一 、 零 件零 件 ： 标 准 件 ； 非 标 准 件 二 、 构 件构 件 ： 机 器 中 每 一 个 独 立 的 运 动 单 元 体构 件 机 架原 动 件从 动 件 作 为 参 考 系 的 构 件 简 图 中 机 架打 斜 线给 定 运 动 规 律 的活 动 构 件 简 图 中 标 上箭 头随 原 动 件 运 动 而动 的 构 件 三 、 运 动 副运 动 副 ： 两 构 件 直 接 接 触 而 又 能 产 生 一 定 形 式 的 相 对 运 动 的 连 接 滚 动 轴 承 齿 轮 啮 合 三 、 运 动 副 的 类 型平 面 运 动 副 低 副高 副 面 接 触点 、 线 接 触 转 动 副移 动 副带 运 动 副 元 素 的 构 件 三 、 运 动 链运 动 链 ： 构 件 由 运 动 副 连 接 而 成 的 系 统运 动 链 闭 链开 链四 、 机 构 由 多 个 构 件 组 成 的 ， 各 构件 之 间 具 有 确 定 的 相 对 运 动 的连 接 方 式 组 成 的 构 件 系 统 第 二 节 平 面 机 构 的 运 动 简 图一 、 平 面 机 构 运 动 简 图 在 研 究 机 构 运 动 时 ， 为 了 便 于 分 析 ， 常 撇 开 机 构 的 复 杂 外形 和 构 造 ， 仅 用 简 单 的 符 号 和 线 条 表 示 ， 并 按 照 一 定 的 比 例 定出 各 运 动 副 及 构 件 的 位 置 。 这 种 简 明 表 示 机 构 各 构 件 之 间 相 对运 动 关 系 的 图 形 称 为 机 构 运 动 简 图 。二 、 平 面 机 构 运 动 简 图 的 绘 制1.分 析 机 械 的 动 作 原 理 ， 确 定 原 动 部 分 和 工 作 部 分2.沿 着 运 动 传 递 路 线 ， 确 定 运 动 部 件3. 选 择 适 当 地 的 投 影 平 面4.选 择 适 当 比 例 尺 ， 定 出 各 运 动 副 之 间 的 相 互 位 置 ， 用 简 单线 条 绘 制 机 构 运 动 简 图 。 AB C 26 78 53 14 D绘 制 图 示 发 动 机 机 构 运 动 简 图 。 第 三 节 平 面 机 构 的 自 由 度一 、 平 面 机 构 的 自 由 度自 由 度 ： 机 构 中 各 构 件 相 对 于 机 架 所 具 有 的 独 立 运 动 的 数 目1. 自 由 度 的 计 算 一 个 作 平 面 运 动 的 自 由构 件 有 三 种 独 立 运 动 的 可 能 性该 构 件 的 自 由 度 为 3 每 加 一 个 约 束 ， 自 由 机 构便 失 去 一 个 自 由 度 运 动 副 的 约 束 数 目 和 约 束特 点 ， 取 决 于 运 动 副 的 形 式 转 动 副 ： 两 个 约 束 一 个 自 由 度移 动 副 ： 两 个 约 束 一 个 自 由 度 高 副 ： 引 入 一 个 约 束 ， 两 个 自 由 度自 由 度 计 算 公 式 F=3n 2 P L PH 例 ： 计 算 活 塞 泵 机 构 的 自 由 度 分 析 ：其 活 动 构 件 数 n=4其 中 低 副 数 为 PL=5 高 副 数 为 PH=1解 ： F=3n 2P L PH =3 4 2 5 1 =1 2. 机 构 具 有 确 定 运 动 的 条 件1)原 动 件 数 大 于 机 构 自 由 度 若 原 动 件 和 3给 定 的 运 动 同时 满 足 ,势 必 将 杆 2拉 断 当 给 出 两 个 原 动 件 ， 使 1、 构 件 均 处 于 给 定 位 置 ， 才 能使 从 动 件 获 得 确 定 的 运 动 2)原 动 件 数 小 于 机 构 自 由 度原 动 机 数 目 等 于 机 构 自 由 度 数 目综 上 所 述 ， 机 构 具 有 确 定 运 动 的 条 件 是 ： 二 、 计 算 自 由 度 时 应 该 注 意 的 事 项1. 复 合 铰 链 复 合 铰 链 以 m个 构 件 构成 ， 则 连 接 处 就 有 m-1个 转动 副 当 转 动 副 的 轴 线 间 的 距 离缩 小 到 零 时 ， 两 轴 线 重 合 在 一起 ， 构 成 了 复 合 铰 链 两 个 以 上 的 构 件 同 时 在一 处 用 转 动 副 相 连 计 算 惯 性 筛 机 构 的 自 由 度 分 析 ： 该 机 构 一 共 有 个 构件 ， 低 副 有 个 （ c处 为复 合 铰 链 ， 含 有 3-1 2个转 动 副 ） ， 高 副 没 有 解 ： F 3n2PLPH 3x(61) 2x7- 0 2. 局 部 自 由 度如 右 图 ： F 3n2PLPH 3x(31)2x21 1 多 余 自 由 度 虽 然 不 影响 机 构 的 运 动 关 系 ,但 可 以减 少 高 副 接 触 处 的 摩 擦 和磨 损 定 义 :机 构 中 不 影 响 机 构运 动 规 律 的 自 由 度 。 计 算 机 构 自 由 度 的 时 候 ,应 该 将 多 余 自 由 度 除 去 . 3. 虚 约 束在 机 构 中 与 其 它 约 束 重 复 而 不 起 限 制 运 动 作 用 的 约 束 虚 约 束 的 存 在 必 须 满 足 一 定 的 条 件 ， 如 果 不 满 足 则 变 成 实际 约 束 。计 算 自 由 度 时 应 将 虚 约 束 给 去 掉1)不 同 构 件 上 两 点 间 的 距 离 始 终 保 持 不 变 。 2)两 构 件 构 成 的 多 个 移 动 副 导 路 相 互 平 行 。 3)两 构 件 构 成 多 个 转 动 副 且 轴 线 相 互 重 合 。 4)机 构 中 对 运 动 无 影 响 的 对 称 部 分 计 算 下 列 机 构 自 由 度 F=3n-2PL-PH =3 7-2 9-2 =1