第机构的结构分析PPT课件

4.研究机构的组成原理研究机构的组成原理 目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足运目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求。动确定性的要求。机构有简有繁，构件有多有少，而运动确定是它们的共同特征。研究的第1页/共69页名词术语解释名词术语解释:1.构件构件(Link) 独立的运动单元独立的运动单元 内燃机中的连杆12 机构的组成机构的组成作者：潘存云教授内燃机连杆套筒连杆体螺栓垫圈螺母轴瓦连杆盖零件(part) 独立的制造单元第2页/共69页2.运动副运动副a)两个构件、两个构件、b) 直接接触、直接接触、c) 有相对运动有相对运动运动副元素直接接触的部分（点、线、面）运动副元素直接接触的部分（点、线、面）例如例如：凸轮凸轮、齿轮齿廓齿轮齿廓、活塞与缸套活塞与缸套等。等。定义：定义：运动副两个构件直接接触组成的仍能产运动副两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。生某些相对运动的联接。三个条件，缺一不可作者：潘存云教授第3页/共69页 用运动副联结后，彼此的相对运动受到某些用运动副联结后，彼此的相对运动受到某些约束约束. 空间任一构件在用运动副联结前有六个独立的相对运动。空间任一构件在用运动副联结前有六个独立的相对运动。构件构件2xzy构件构件1O转动副第4页/共69页作者：潘存云教授运动副的分类：运动副的分类： 1)按引入的约束数分有：按引入的约束数分有： I级副II级副III级副I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。第5页/共69页 2)按相对运动范围分有：按相对运动范围分有： 平面运动副平面运动副平面运动平面运动(Plannar kinematic pair)平面机构平面机构全部由平面运动副组成的机构。全部由平面运动副组成的机构。IV级副例如例如：球铰链球铰链、拉杆天线、拉杆天线、螺旋螺旋、生物关节。、生物关节。空间运动副空间运动副空间运动空间运动(Spatial kinematic pair )V级副1V级副2IV级副两者关联空间机构空间机构至少含有一个空间运动副的机构。至少含有一个空间运动副的机构。第6页/共69页 3)按运动副元素分有：按运动副元素分有： 高副高副(high pair)点、线接触，应力高。点、线接触，应力高。低副低副(lower pair)面接触，应力低。面接触，应力低。例如例如：滚动滚动副副、凸轮副凸轮副、齿轮副齿轮副等。等。例如：转动副（回转副）、移动副 。第7页/共69页121212212121运动副表示方法运动副表示方法转动副移动副用规定符号代表运动副第8页/共69页常用运动副的符号常用运动副的符号运动副运动副名称名称运动副符号运动副符号两运动构件构成的运动副两运动构件构成的运动副转转动动副副移移动动副副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副两构件之一为固定时的运动副122121平平面面运运动动副副第9页/共69页平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球销销副副121212空空间间运运动动副副121212第10页/共69页一般构件的表示方法一般构件的表示方法 杆、轴构件杆、轴构件固定构件固定构件同一构件同一构件用线条和简单图形代表构件第11页/共69页三副构件三副构件 两副构件两副构件 一般构件的表示方法一般构件的表示方法 第12页/共69页运动链两个以上的构件通过运动副运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的可动系统。的联接而构成的可动系统。注意事项注意事项:作者：潘存云教授 画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质副的性质。闭式链闭式链(Close chain) 3. 运动链运动链 (Kinematic chain) 作者：潘存云教授开式链开式链(Open chain)第13页/共69页若干1个或几个1个4. 机构机构定义定义：具有确定运动的运动链称为具有确定运动的运动链称为 机构机构 。机架机架作为参考系的构件作为参考系的构件，如机床如机床床身、车辆底盘、飞机机身。床身、车辆底盘、飞机机身。机构的组成：机构的组成：机构机构机架原动件从动件机架原动件从动件机构是由若干构件经运动副联接而成的，很显然，机构归属于运动链，那么，运动链在什么条件下就能称为机构呢？即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论：在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系，当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系按给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确定的运动，那么，该运动链便成为机构。 原（主）动件原（主）动件按给定运动规律运动的构件按给定运动规律运动的构件。从动件从动件其余可动构件。其余可动构件。12341 1第14页/共69页2 23 平面机构运动简图平面机构运动简图机构运动简图机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。运动关系的简单图形。(用线条和简单图形代表构件，用用线条和简单图形代表构件，用规定符号代表运动副，按比例作出的图形。规定符号代表运动副，按比例作出的图形。)作用：作用： 1.表示机构的结构和运动情况。表示机构的结构和运动情况。机构示意图不按比例绘制的简图机构示意图不按比例绘制的简图现摘录了部分现摘录了部分GB446084机构运动简图如下表机构运动简图如下表。2.作为运动分析和动力分析的依据。作为运动分析和动力分析的依据。第15页/共69页常用机构运动简图符号常用机构运动简图符号 在在机机架架上上的的电电机机齿齿轮轮齿齿条条传传动动带带传传动动圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动第16页/共69页链链传传动动圆柱圆柱蜗杆蜗杆蜗轮蜗轮传动传动凸凸轮轮传传动动外啮外啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动第17页/共69页机构运动简图机构运动简图应满足的应满足的条件条件： 1.构件数目与实际相同构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。成比例。棘棘轮轮机机构构内啮内啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动第18页/共69页绘制机构运动简图绘制机构运动简图顺口溜：顺口溜：先两头，后中间，先两头，后中间， 从头至尾走一遍，从头至尾走一遍， 数数构件是多少，数数构件是多少， 再看它们怎相联。再看它们怎相联。步骤：步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；4.检验机构是否满足运动确定的条件。检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）。测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）。3.按比例绘制运动简图。按比例绘制运动简图。 简图比例尺：简图比例尺： l = =实际尺寸实际尺寸 m / m / 图上长度图上长度mmmm思路：思路：先定先定原动部分和工作部分原动部分和工作部分（一般位于传动线（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。动副的类型，并用符号表示出来。举例：举例：绘制绘制破碎机破碎机和和偏心泵偏心泵的机构运动简图。的机构运动简图。第19页/共69页鳄式破碎机等同第20页/共69页作者：潘存云教授1234绘制图示绘制图示偏心泵偏心泵的运动简图的运动简图偏心泵第21页/共69页作者：潘存云教授24 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件给定给定1 11 1（t t）一个独立参一个独立参数数S S3 3S S3 3(t)(t)，唯一确定，该机唯一确定，该机构仅需要一个独立参数。构仅需要一个独立参数。 若仅给定若仅给定1 11 1（t t）, ,则则2 2 3 3 4 4 均不能唯一确定。若同均不能唯一确定。若同时给定时给定1 1和和4 4 ，则，则3 3 2 2 能能唯一确定，该机构需要两个独立唯一确定，该机构需要两个独立参数参数 。4 4S3123S31 112341 1曲柄滑块机构曲柄滑块机构五杆机构五杆机构第22页/共69页1个原动件个原动件2个原动件个原动件有无确定运动？有无确定运动？第23页/共69页定义：定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数称为独立运动参数称为机构的自由度机构的自由度 ( (FreedomFreedom，F)F) 。原动件原动件能独立运动的构件。能独立运动的构件。 一个原动件只能提供一个独立参数一个原动件只能提供一个独立参数机构具有确定运动的条件为：机构具有确定运动的条件为：自由度原动件数自由度原动件数0第24页/共69页25 平面机构自由度的计算作平面运动的刚体在平面上的位置需要三个独立的参数（x，y, ）才能唯一确定。yx(x , y)F = 3单个自由构件的自由度为单个自由构件的自由度为 第25页/共69页自由构件的自由度数运动副运动副 自由度数自由度数 约束数约束数回转副回转副 1（） + 2（x，y） = 3yx12Syx12xy12R=2, F=1R=2, F=1R=1, F=2结论：结论：构件自由度构件自由度3约束数约束数移动副移动副 1（x） + 2（y，）= 3高高 副副 2（x,） + 1（y） = 3构件经运动副相联后，由于有约束（R R），自由度会变化：自由构件的自由度数约束数第26页/共69页活动构件数活动构件数 n n 计算公式：计算公式： F=3n(2PL +Ph )要求：记住上述公式，并能熟练应用。要求：记住上述公式，并能熟练应用。构件总自由度构件总自由度 低副约束数低副约束数 高副约束数高副约束数 3n 2 PL1 Ph推广到一般：推广到一般： PL=4,PH=1,F=0n=3,n=2,PL=3,F=0231123ACB4Dn=3,PL=5,F= =-1B2C4ADE13结论：结论： 机构可能运动的条件是机构可能运动的条件是: : 机构自由度数机构自由度数F1F1。 第27页/共69页例题例题计算曲柄滑块机构的自由度。计算曲柄滑块机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 3低副数低副数PL= 4F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副数高副数PH=0S31234具有确定原动条件：原动件数具有确定原动条件：原动件数=1机构机构可能运动可能运动且且具有确定运动具有确定运动的条件为：的条件为： 2 2、自由度原动件数、自由度原动件数1 1、机构自由度数、机构自由度数F1F1。 第28页/共69页例题例题计算五杆铰链机构的自由度计算五杆铰链机构的自由度解：活动构件数解：活动构件数n= 4低副数低副数PL=5F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副数高副数PH=012341 1具有确定原动条件：原动件数具有确定原动条件：原动件数=2第29页/共69页例题例题计算图示凸轮机构的自由度。计算图示凸轮机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 2低副数低副数PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副数高副数PH=1123具有确定原动条件：原动件数具有确定原动条件：原动件数=1第30页/共69页26 自由度计算中的特殊问题作者：潘存云教授12345678ABCDEF例题例题计算图示计算图示圆盘锯机构圆盘锯机构的自由度。的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 7低副数低副数PL=6F=3n 2PL PH 高副数高副数PH=0=37 26 0=9计算结果肯定不对！计算结果肯定不对！构件数不会错，肯定是低副数目搞错了！第31页/共69页1.复合铰链复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动两个以上的构件在同一处以转动副相联。副相联。计算：计算：m个构件个构件, 有有m1转动副。转动副。两个低副第32页/共69页上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。例题例题重新计算图示圆盘锯机构的自由度。重新计算图示圆盘锯机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n=7低副数低副数PL=10F=3n 2PL PH =37 2100 =1可以证明：可以证明：F点的轨迹为一直线。点的轨迹为一直线。12345678ABCDEF作者：潘存云教授圆盘锯机构具有确定原动条件：原动件数具有确定原动条件：原动件数=1第33页/共69页计算图示两种凸轮机构的自由度。计算图示两种凸轮机构的自由度。解：解：n=3， PL=3，F=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1对于右边的机构，有：对于右边的机构，有： F=32 22 1=1事实上，两个机构的运动相同，且事实上，两个机构的运动相同，且F=1123123第34页/共69页2.局部自由度局部自由度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 FP=1或计算时去掉滚子和铰链：或计算时去掉滚子和铰链： F=32 22 1 =1定义：定义：构件局部运动所产生的自由度。构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，出现在加装滚子的场合，计算时应去掉计算时应去掉Fp。滚子的作用：滚子的作用： 滑动摩擦滑动摩擦滚动摩擦。滚动摩擦。123123第35页/共69页作者：潘存云教授解：解：n=4， PL=6，F=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.虚约束虚约束( redundant constraint)对机构的运动实际不起作用的约束。对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。计算自由度时应去掉虚约束。 FEAB CD 且互相平行，且互相平行，故增加构故增加构件件4前后前后E点的轨迹都是以点的轨迹都是以F为圆心的圆。为圆心的圆。增加的约束不起作用，应去掉构件增加的约束不起作用，应去掉构件4。已知：已知：ABCDEF，计算图示，计算图示平行四边形平行四边形 机构的自由度。机构的自由度。 1234ABCDEF第36页/共69页作者：潘存云教授重新计算：重新计算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：1234ABCDEF4F已知：已知：ABCDEF，计算图示平行四边形，计算图示平行四边形 机构的自由度。机构的自由度。 ABCDEF虚约束第37页/共69页平面机构运动简图平面机构运动简图步骤：步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；4.检验机构是否满足运动确定的条件。检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）。测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）。3.按比例绘制运动简图。按比例绘制运动简图。 简图比例尺：简图比例尺： l = =实际尺寸实际尺寸 m / m / 图上长度图上长度mmmm机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件机构机构可能运动可能运动且且具有确定运动具有确定运动的条件为：的条件为： 2 2、自由度原动件数、自由度原动件数1 1、机构自由度数、机构自由度数F=1F=1。 第38页/共69页活动构件数活动构件数 n n 计算公式：计算公式： F=3n(2PL +Ph )构件总自由度构件总自由度 低副约束数低副约束数 高副约束数高副约束数 3n 2 PL1 Ph 自由度计算中的特殊问题第39页/共69页1.复合铰链复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动两个以上的构件在同一处以转动副相联。副相联。计算：计算：m个构件个构件, 有有m1转动副。转动副。两个低副第40页/共69页2.局部自由度局部自由度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 FP=1或计算时去掉滚子和铰链：或计算时去掉滚子和铰链： F=32 22 1 =1定义：定义：构件局部运动所产生的自由度。构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，出现在加装滚子的场合，计算时应去掉计算时应去掉Fp。滚子的作用：滚子的作用： 滑动摩擦滑动摩擦滚动摩擦。滚动摩擦。123123第41页/共69页3.虚约束虚约束( redundant constraint)对机构的运动实际不起作用的约束。对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。计算自由度时应去掉虚约束。第42页/共69页作者：潘存云教授出现虚约束的场合：出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2.两构件构成多个移动副，且两构件构成多个移动副，且导路平行。导路平行。 如如平行四边形机构平行四边形机构，火车轮火车轮椭圆仪椭圆仪等。等。(需要证明)ABCDAD=BD=DC2CAB134F=33 24 =1第43页/共69页作者：潘存云教授4.运动时，两构件上的运动时，两构件上的两点距离始终不变。两点距离始终不变。3.两构件构成多个转动副，两构件构成多个转动副，且同轴。且同轴。5.对运动不起作用的对称对运动不起作用的对称部分部分。如多个行星轮如多个行星轮。EF作者：潘存云教授第44页/共69页作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。两构件构成高副，两处接触，且法线重合。如等宽凸轮W注意：法线不重合时，变成实际约束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA第45页/共69页虚约束的作用：虚约束的作用：改善构件的受力情况，如多个行星轮。改善构件的受力情况，如多个行星轮。增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。注意：注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的各种出现虚约束的场合都是有条件的 !第46页/共69页作者：潘存云教授作者：潘存云教授B2I9C 3A1J6H87DE4FG5计算图示包装机送纸机构的自由度。计算图示包装机送纸机构的自由度。分析：分析：活动构件数活动构件数n：A1B2I9C 3J6H87DE4FG59复合铰链复合铰链:局部自由度局部自由度 2个个虚约束虚约束: 1处处I8去掉局部自由度去掉局部自由度和虚约束后：和虚约束后： n =6PL = 7F=3n 2PL PH =36 27 3 =1PH =3第47页/共69页27 机构的组成原理及其结构分类机构的组成原理及其结构分类一、机构的组成原理一、机构的组成原理 a)原动件作移动原动件作移动 (如直线电机、如直线电机、 流体压力作动筒流体压力作动筒)。 b)原动件作转动原动件作转动 (如电动机如电动机)。1.1.基本机构基本机构基本机构基本机构：由一个原动件和由一个原动件和机架组成的双杆机构。机架组成的双杆机构。F=1F=02121第48页/共69页2.2.基本杆组基本杆组机构具有确定运动的条件是机构具有确定运动的条件是原动件数自由度原动件数自由度。F=1F=0 现设想将机构中的原动件和机架拆分出来，则原动现设想将机构中的原动件和机架拆分出来，则原动件与机架构成了基本机构，其件与机架构成了基本机构，其F1。剩下的构件组必有。剩下的构件组必有F0。将构件组继续拆分成更简单。将构件组继续拆分成更简单F0的构件组，直到的构件组，直到不能再拆为止。不能再拆为止。第49页/共69页2134ABCDEF561A6F=1F=0F=0234BCDEF5F=35-27=1F=023BCDE4F5杆组定义：杆组定义： 不可再分解的自由度为不可再分解的自由度为零的构件组称为基本杆零的构件组称为基本杆组，简称杆组。组，简称杆组。内端副内端副杆组内部相联。杆组内部相联。外端副外端副与组外构件相联。与组外构件相联。第50页/共69页推论：推论：任何一个平面机构都可以认为是在基本机构的任何一个平面机构都可以认为是在基本机构的 基础上，依次添加若干个杆组所形成的。基础上，依次添加若干个杆组所形成的。机构的组成原理：机构的组成原理： 机构基本机构基本杆组机构基本机构基本杆组结论：结论：该机构包含一个基本机构和两个基本杆组，换该机构包含一个基本机构和两个基本杆组，换 句话说，将两个基本杆组添加到基本机构上，句话说，将两个基本杆组添加到基本机构上， 构成了该六杆机构。构成了该六杆机构。第51页/共69页二、结构分类二、结构分类设基本杆组中有设基本杆组中有n个构件，则由条件个构件，则由条件F0有：有： F3n2PLPh0 低副机构中低副机构中Ph0 ，如果机构中含有高副，要将高，如果机构中含有高副，要将高副低代，使副低代，使Ph0 ，故，故 PL3n/2 PL 为整数，为整数， n n只能取偶数。只能取偶数。 n n 2 4 n42 4 n4 已无实例了已无实例了! ! PL 3 6 n=2 的杆组称为的杆组称为级组级组应用最广而又最简单应用最广而又最简单的基本杆组。共有的基本杆组。共有 5 5 种类型种类型第52页/共69页 n=4 （PL6 6）的杆组有以下四种类型的杆组有以下四种类型: :以上三种形式称为以上三种形式称为级组级组。结构特点：其中一个构件。结构特点：其中一个构件有三个运动副。有三个运动副。典型典型级组：级组：第53页/共69页结构特点：结构特点： 有两个三副杆，且有两个三副杆，且4个构件构成四边形结构。个构件构成四边形结构。第四第四种形式称为种形式称为IVIV级组级组。机构命名方式：机构命名方式：按所含最高杆组级别命名，如按所含最高杆组级别命名，如级机构级机构，级机构级机构等。等。 n=4 （PL6 6）的杆组的杆组第54页/共69页必须强调指出：必须强调指出： 1.杆组的各个外端副不可以同时加在同一个构件上，杆组的各个外端副不可以同时加在同一个构件上，否则将成为刚体。如：否则将成为刚体。如： 2.机构的级别与原动件的选择有关。机构的级别与原动件的选择有关。第55页/共69页举例：举例：将图示八杆机构拆分成基本机构和基本杆组。将图示八杆机构拆分成基本机构和基本杆组。71324568级机构35第56页/共69页或或级机构级机构级机构级机构7132456853第57页/共69页本章重点：本章重点： 机构运动简图的测绘方法。机构运动简图的测绘方法。 自由度的计算。自由度的计算。 机构的组成原理。机构的组成原理。作业：作业：1-1，1-4，1-51-9（计算机构自由度，（计算机构自由度，指出复合铰链、虚约束、局部自由度的位置，指出复合铰链、虚约束、局部自由度的位置，并判定机构是否有确定的运动。）并判定机构是否有确定的运动。）第58页/共69页A 例例 计算机构自由度：计算机构自由度：2CB13DE5647110273FHLppnF23局部自由度局部自由度118263F 机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F 。EABCDO FGHn=7PL=10, PH=0PL=8, PH=1n=6 虚约束虚约束 第59页/共69页1) HD为虚约束为虚约束 F=39-2 13=1 REDUNDANTREDUNDANTACBDHIJ为虚约束为虚约束 F=37-210=1 2) JG，GC为虚约束为虚约束 F=39-213=1CGHFIJK为虚约束为虚约束 F=35-27=1 精密压床精密压床（1）（2）第60页/共69页ECAB1DFG2345678HI作业：作业：小型压力机机小型压力机机运动简图运动简图第61页/共69页11 机构结构分析的内容及目的1.研究机构的组成及其具有确定运动的条件研究机构的组成及其具有确定运动的条件目的是2.按结构特点对机构进行分类按结构特点对机构进行分类3.绘制机构运动简图绘制机构运动简图4.研究机构的组成原理研究机构的组成原理名词术语解释名词术语解释:1.构件构件(Link) 独立的运动单元独立的运动单元 12 机构的组成机构的组成零件(part) 独立的制造单元2.运动副运动副a)两个构件、两个构件、b) 直接接触、直接接触、c) 有相对运动有相对运动运动副元素直接接触的部分（点、线、面）运动副元素直接接触的部分（点、线、面）定义：定义：运动副两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联运动副两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。接。第62页/共69页平面机构运动简图平面机构运动简图步骤：步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；4.检验机构是否满足运动确定的条件。检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）。测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）。3.按比例绘制运动简图。按比例绘制运动简图。 简图比例尺：简图比例尺： l = =实际尺寸实际尺寸 m / m / 图上长度图上长度mmmm机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件机构机构可能运动可能运动且且具有确定运动具有确定运动的条件为：的条件为： 2 2、自由度原动件数、自由度原动件数1 1、机构自由度数、机构自由度数F=1F=1。 第63页/共69页活动构件数活动构件数 n n 计算公式：计算公式： F=3n(2PL +Ph )构件总自由度构件总自由度 低副约束数低副约束数 高副约束数高副约束数 3n 2 PL1 Ph 自由度计算中的特殊问题第64页/共69页1.复合铰链复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动两个以上的构件在同一处以转动副相联。副相联。计算：计算：m个构件个构件, 有有m1转动副。转动副。两个低副第65页/共69页2.局部自由度局部自由度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 FP=1或计算时去掉滚子和铰链：或计算时去掉滚子和铰链： F=32 22 1 =1定义：定义：构件局部运动所产生的自由度。构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，出现在加装滚子的场合，计算时应去掉计算时应去掉Fp。滚子的作用：滚子的作用： 滑动摩擦滑动摩擦滚动摩擦。滚动摩擦。123123第66页/共69页3.虚约束虚约束( redundant constraint)对机构的运动实际不起作用的约束。对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。计算自由度时应去掉虚约束。出现虚约束的场合：出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2.两构件构成多个移动副，且导路平行。两构件构成多个移动副，且导路平行。 4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。运动时，两构件上的两点距离始终不变。3.两构件构成多个转动副，且同轴。两构件构成多个转动副，且同轴。5.对运动不起作用的对称部分对运动不起作用的对称部分。6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。两构件构成高副，两处接触，且法线重合。第67页/共69页11 机构结构分析的内容及目的1.研究机构的组成及其具有确定运动的条件研究机构的组成及其具有确定运动的条件目的是2.按结构特点对机构进行分类按结构特点对机构进行分类3.绘制机构运动简图绘制机构运动简图4.研究机构的组成原理研究机构的组成原理名词术语解释名词术语解释:1.构件构件(Link) 独立的运动单元独立的运动单元 12 机构的组成机构的组成零件(part) 独立的制造单元2.运动副运动副a)两个构件、两个构件、b) 直接接触、直接接触、c) 有相对运动有相对运动运动副元素直接接触的部分（点、线、面）运动副元素直接接触的部分（点、线、面）定义：定义：运动副两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联运动副两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。接。第68页/共69页感谢您的观看！第69页/共69页