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第二章第二章平面连杆机构平面连杆机构 内容：内容：1 1）机构的组成）机构的组成2 2）平面机构运动简图）平面机构运动简图3 3）机构的自由度）机构的自由度目的：目的：研究机构在何种条件下可动，具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备何种条件时具有确定的相对运动。动。本章内容及目的本章内容及目的 1 1、构件：、构件：组成：组成：2 2、构件的自由度：、构件的自由度：AxAyAzAXYZO S2-12-1平面机构的自由度平面机构的自由度 独立运动的单元体。独立运动的单元体。由单个或多个零件刚性构成。由单个或多个零件刚性构成。构件所具有的独构件所具有的独立运动的数目。立运动的数目。AXYOyAxA S一、机构的组成一、机构的组成3 3、约束：、约束： 4 4、运动副：、运动副：构件的约束数构件的约束数= =构件失去的自由度构件失去的自由度对独立运动的限制。对独立运动的限制。两个构件直接接触，并能产生两个构件直接接触，并能产生一定相对运动的联接一定相对运动的联接。12XY(a)OYXO12(b)nn 12(c)运动副分类：运动副分类： 引入引入n个约束的运动个约束的运动 副称为副称为n级副。级副。 (n0F0，此机构具有的独立运动数目大于，此机构具有的独立运动数目大于零，可动。零，可动。机构可动的条件为：机构可动的条件为：F0F0若若F=2F=2，则机构独立运动数目为，则机构独立运动数目为2 2，需要两个原动，需要两个原动 件带动，其他构件就具有确定运动。件带动，其他构件就具有确定运动。同理：若同理：若F=m,F=m,需需m m个原动件个原动件, ,其他构件有确定运动。其他构件有确定运动。机构具有确定运动的条件为：机构具有确定运动的条件为：3、平面机构自由度的计算、平面机构自由度的计算例例1：n=3,PL=4, PH=0,F 3 3 2 4 01DCAB4312例例2：n=4, PL=5, PH=0205243F 例例3：n=3, PL=4, PH=0104233F DCABE43125CAB1234例例4：n=7, PL=6, PH=0906273F 显然，错误！显然，错误！四、计算平面机构自由度时应注意的事项四、计算平面机构自由度时应注意的事项1、复合铰链复合铰链： 两个以上的构件在同一点铰两个以上的构件在同一点铰接接, , 所形成的转动副称为复所形成的转动副称为复合铰链合铰链. .AEDCBF12543687若有若有m m个构件在同一点连接，则低副数为个构件在同一点连接，则低副数为( (m-1)m-1)。注：注：“m m个构件个构件”中的构件包括机架。中的构件包括机架。如：如：PL=2PL=32 21 13 3A A向向1 12 23 34 41 12 23 33 31 12再看上述例再看上述例4 4：n=7, PL=10, PH=012021010273F 2、 局部自由度局部自由度：对整个机构的输入输出无影响的自由度。对整个机构的输入输出无影响的自由度。AEDCBF12543687n=3, PL=3, PH=1213233F 不对！不对！n=2, PL=2, PH=1112223F 若有局部自由度的地方，应将其去若有局部自由度的地方，应将其去掉，看作将滚子与从动件焊在一起。掉，看作将滚子与从动件焊在一起。3 32 21 1 13 32 21 1 14 43. 虚约束虚约束：对机构的运动不起作用的约束。对机构的运动不起作用的约束。4 42 23 31 1C CD DB BA A= =ABABCDCD4 43 31 1C CD DB BA AE EF FABABCDCDEFEF2 2= = = 1 1）、若两构件在多处接触形成移动副）、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，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；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若两构件在多处形成高副, , 也只考虑一也只考虑一处接触。如下图所示：处接触。如下图所示：2 2）、对机构运动不起作用的结构对）、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。称部分所带来的约束，也是虚约束。2 2）、对机构运动不起作用的结构对）、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。称部分所带来的约束，也是虚约束。n=3, PL=3, PH=2F 3 3 2 3 21例题例题1 1：计算下列机构的自由度。：计算下列机构的自由度。1.n=8,PL=11, PH=1F 3 8 2 11 1 1C CD DB BA AE EF FABABCDCDEFEF= = =B BA AD DC C1 15 54 43 32 26 67 78 89 9局局复复复复虚虚AB CDAB CD= =A AB BC CD D2.n=6,PL=8,PH=1F 3 6 2 8 1 11 16 65 54 43 32 27 7虚虚局局3.n=4,PL=4,PH=2F 3 4 2 4 2 25 54 43 32 21 1局局例题例题2 2：计算说明下列机构运动是否确定，：计算说明下列机构运动是否确定， 若不确定，如何改正。若不确定，如何改正。1.n=5,PL=7,PH=1A AB BC CD DE EF FG G1 12 25 56 64 43 3将将D D点改成如图：点改成如图：n=6,PL=8,PH=1F 3 6 2 8 1 1A AB BC CD DE EF FG G1 12 25 56 64 43 37 72.n=3, PL=4, PH=1F 3 3 2 4 1 0即：机构不能运动。即：机构不能运动。将将D D点改为如左图：点改为如左图：n=4, PL=5, PH=1F 3 42 5 11A AD DC CB BF FE E5 54 43 32 21 1A AD DC CB BF FE E4 43 32 21 11.1.面接触，耐磨损面接触，耐磨损, ,承承 受载荷大。受载荷大。2.2.制造简便，易于获得制造简便，易于获得 较高的制造精度。较高的制造精度。 1. 1.低副间的间隙易产生低副间的间隙易产生 积累误差。积累误差。 2.2.设计复杂，不易精确实现复杂的运动规律。设计复杂，不易精确实现复杂的运动规律。构件构件1 1，3 -3 -构件构件 2 -2 -构件构件 4 - 4 - 能作整周转动的连架杆。能作整周转动的连架杆。只能在一定角度范围内摆动的只能在一定角度范围内摆动的 连架杆连架杆. .1432组成转动副的两构件能整周相对组成转动副的两构件能整周相对( () ) 转动，该转动副称为整转副。转动，该转动副称为整转副。组成转动副的两构件不能整周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。对转动的转动副称为摆转副。1 1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构4 41 12 23 3雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构4 41 12 23 3缝纫机的脚踏板机构缝纫机的脚踏板机构2 2、双曲柄机构、双曲柄机构4 41 15 53 32 26 6惯性筛惯性筛1 14 43 32 2平行四边形机构：平行四边形机构： 有运动不确定因素。有运动不确定因素。A AE EF FC CD DB B机车车轮的联动机构机车车轮的联动机构1 14 43 32 2反平行四边形机构：反平行四边形机构：车门开闭机构。车门开闭机构。E ED DC CB BA A等腰梯形机构等腰梯形机构: :用于汽车，拖拉机用于汽车，拖拉机的转向机构。的转向机构。铸造用的翻箱机构铸造用的翻箱机构DABCC1C2B2B1当摇杆处在左，右两极端位置时当摇杆处在左，右两极端位置时，对应整个机构所处的位置，即，对应整个机构所处的位置，即 和和 称为极位。称为极位。AB C D11AB C D22当机构处在极位时对应当机构处在极位时对应曲柄两位置之间所夹锐角，称为极位夹曲柄两位置之间所夹锐角，称为极位夹角。用角。用 表示。表示。 为摇杆在两极限位置的为摇杆在两极限位置的摆角。摆角。 y y DABCC1C2B2B1 y y 1 2 曲柄匀速转动，摆杆变速摇动，急回曲柄匀速转动，摆杆变速摇动，急回运动如下：运动如下：曲柄：曲柄：2122121121ttt ,180,ABABt ,180,ABAB 摇杆摇杆: :21tcc212tcc121vvv,DCDCv,DCDC221121 y y y yABCDabcdB1B2C1C2 PV* *死点位置死点位置 死点位置：死点位置：在有往复运动构件的在有往复运动构件的机构中，从动件与连杆共线的位置即机构中，从动件与连杆共线的位置即为死点位置。为死点位置。C C4 41 12 23 3A AD DB B当当 时时Lcd的曲率的曲率4 41 12 23 3A AD DC CB BLcd 当当 时时 直线。直线。C C4 41 12 2A AB B3 3对心曲柄对心曲柄滑块机构滑块机构偏心曲柄偏心曲柄滑块机构滑块机构C C4 41 12 2A AB B3 3当当LBC 直线直线C C4 41 12 2A AB B3 3C C4 41 12 2A AB B3 31 14 43 32 2C C4 41 12 2A AB B3 34 4C C1 12 2A AB B3 3将将B B点转动副扩大点转动副扩大4 4C C1 12 2A AB B3 34 4C C1 12 2A AB B3 34 41 12 2B BA A3 3C C取取1 1构件为机架构件为机架: : 当当 时，称为时，称为 摆动导杆机构摆动导杆机构。 当当 时，称为时，称为 转动导杆机构转动导杆机构。LL12LL121 14 4C C2 2A AB B3 3摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构B B取取2 2构件为机架构件为机架: : 称为称为摇块机构摇块机构 或或翻斗车机构。翻斗车机构。 4 41 12 2A A3 3C C1 14 4C C2 2A AB B3 3取取3 3构件为机架构件为机架: : 称为称为压水井机构压水井机构 或或定块机构。定块机构。 B B2 23 3C C4 41 1A A1 14 4C C2 2A AB B3 3B1B2C1C2B1B2C1C2b12Ac12D12B B12C CB1C1C2B2ADb b1212c c1212B1B2B3C1C2C3B1B2B3C1C2C3b12b23Ac12c23D
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