平面机构的组成原理与结构分析

,第二章 机构的组成 原理与结构分析,2.3,平面机构的自由度,主要内容,2.4,平面机构的组成原理与结构分析,平面机构的自由度,机构所具有的独立运动的数目,公式：,n,活动构件数（总构件数,-1,）,p,l,低副数目,p,h,高副数目,机构具有确定运动的条件,主动件数,自由度,机构被破坏,F, 0,主动件数,自由度,机构无规则运动,主动件数,=,自由度,机构有确定运动,机构的主动件数机构的自由度数,机构具有确定运动的条件就是,F,0,桁架,构件间无相对运动,计算机构自由度时应注意的问题,1.,复合铰链,1,2,3,1,2,3,复合铰链,数,=,构件数,-1,两个以上构件同时在一处以转动副相联接就构成了复合铰链,n,=5,p,l,=7,p,h,=0,F,=3,n,- 2,p,l,-,p,h,=1,2.,局部自由度,2,1,A,B,n,=3,p,l,=3,p,h,=1,F,=3,n,- 2,p,l,-,p,h,=2,?,个别构件所具有的，不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度,去掉,局部自由度,n,=2,p,l,=2,p,h,=1,F,=3,n,- 2,p,l,-,p,h,=1,3.,虚约束,n,=4,p,l,=6,p,h,=0,F,=3,n,-2,p,l,-,p,h,=0,?,不起独立限制作用的约束称为虚约束,去掉,虚约束,n,=3,p,l,=4,p,h,=0,F,=3,n,- 2,p,l,-,p,h,=1,轨迹重合,不同构件上两点距离恒定,两构件组成多个转动副，且轴线重合,两构件组成多个移动副，且导路平行,两构件组成多个,高,副，且,接触点之间距离为常数,对运动不起作用的对称部分,公共约束,F,=(3-1),n,-(2-1),p,l,由于运动副的特殊组合和特殊布置，使得机构中所有构件同时受到某些约束而丧失了一些独立运动的可能性，一般就把这类约束称为,公共约束,。,例题：计算机构的自由度,=37- 29 -1,=2,F,=3,n,- 2,p,l,-,p,h,2.4,平面机构的组成原理和结构分析,2.4.1,机构的组成原理,机构,=,机架,+,主动件,+,从动件组,F,机构,=,主动件数,F,从动件组,=0,F,机构,=,F,机架,+,F,主动件,+,F,从动件组,=0,F=3527=1,F=1,F=3426=0,机构的组成原理,F=3527=1,F=1,F=3223=0,基本杆组,基本杆组,基本杆组：,不能再拆分的自由度为零的构件组称为机构的,基本杆组。,任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于主动件和机架上而构成的。,机构的组成原理：,机架,+,主动件,基本,杆组,+,机构,机构,基本,杆组,+,新机构,全部由低副组成的基本杆组满足的条件：,n,p,l,2 4 6 ,3 6 9 ,关系：,级杆组：,n,=2,p,l,=3,2.4.2,机构的结构分析,F,3,n,-,2,p,l,=0,即,p,l,= 3,n,/2,、,级杆组：,n,=4,p,l,=6,级杆组的形式,（五种）,R,-revolute pair,P,-prismatic pair,P,R,P,R,P,P,R,R,R,外,内,外,R,R,P,R,P,R,级杆组的形式,:,n,=4,p,l,=6,特点,: 1.,有,3,个内副，,3,个外副；,3+3=6,1+3=4,2.,中间是,1,个三副构件，外部是,3,个双副构件,。,级杆组的形式：,特点：有,4,个内副,n,=4,p,l,=6,机构的级别,机构中杆组的最高级别即为机构的级别,级机构：全部是,级杆组,级机构：最高杆组是,级杆组,除去机构中的虚约束和局部自由度，算出机构自由度并指出主动件；,拆去主动件和机架；,从与主动件相连接的运动副开始，向与机架相连接的运动副方向搜索，找出外运动副已知的,级或,级,杆组；,从与已拆下的前一级杆组相连接的运动副开始，重复上步过程，直至拆出全部基本杆组；,根据所拆分出的基本杆组的最高级别，确定该机构的级别。,拆杆组的步骤,级,机构,例题：分析牛头刨床的结构并确定该机构的级别,R,P,R,R,R,P,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,例题：,拆分杆组，确定机构的级别,A,1,I,10,H,F,G,9,E,8,H,C,E,K,2,3,4,7,J,B,D,级,机构,M,N,5,6,L,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,练习题,A,B,C,D,E,B,A,C,E,D,A,B,C,D,F=34-26=0,F=33-24=1,A,B,C,D,A,B,C,D,F=33-24-1=0,F=34-25-1=1,F=34-25-1=1,F=34-25-1=1,F=34-25-1=1,F=34-25-1=1,?,F=33-24-1=1,A,B,C,D,E,F,A,B,C,D,E,F,F=35-27=1,F=34-26=0,A,B,C,D,E,F,F=36-28=2,A,B,C,D,E,F,F=36-28=2,A,B,C,D,E,F,F=35-26-2=1,A, B,有复合铰链,F=35-25-2=3,F=33-23-2=1,其中有两个局部自由度。,如果,3,，,4,构件为摩擦轮，可以处理将其分别与,2,，,5,构件固结在一起：,