zyp专第1章平面机构的自由度和速度分析

1、第第1章章 平面机构的自由度和速度分析平面机构的自由度和速度分析11 运动副及其分类运动副及其分类12 平面机构的运动简图平面机构的运动简图13 平面机构的自由度平面机构的自由度1.运动副运动副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并能产生一定运动副两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。相对运动的连接。11 运动副及其分类运动副及其分类 1)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平面机构平面机构全部由平面运动副

2、组成的机构。全部由平面运动副组成的机构。空间运动副空间运动副空间运动空间运动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。球铰链球铰链 2)按运动副元素分有：按运动副元素分有： 低副面接触，应力低低副面接触，应力低例如：例如：转动副转动副（回转副）、（回转副）、移动副移动副 。高副高副点、线接触，应力高。点、线接触，应力高。例如：例如：滚动滚动副副、凸轮副凸轮副、齿轮副齿轮副等。等。常见运动副符号的表示常见运动副符号的表示: 国标国标GB446084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

3、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构件的表示方法构件的表示方法:两个转动副一个转动副一个移动副三个转动副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 构件分类：1 固定构件（机架）2原动件（主动件）3从动件活动构件中必须有一个或几个原动件，其余为从动件。12 平面机构运动简图平面机构运动简图机构运动简图

4、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。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。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。绘制机构运动简图绘制机构运动简图步骤：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）， 绘制示意图。绘制示意图。3.按比例绘制运动简图

5、。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：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线先定原动部分和工作部分（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的机构运动简图。的机构运动简图。DCBA1432绘制图示绘制图示鳄式破碎机鳄式破碎机的运动简图。的运动简图。1机架 2偏心轴 3动颚 4肘板绘制图示绘制图示活塞泵活塞泵的运动简图的运动简图1曲柄 2 连杆 3齿扇

6、4齿条活塞 5机架一、一、 平面机构自由度的计算公式平面机构自由度的计算公式作平面运动的刚体在空间的位置需作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数要三个独立的参数（x，y, ）才能唯一确定。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 3 313 平面机构的自由度平面机构的自由度自由构自由构件的自件的自由度数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） +

7、 2（y，）= 3高高 副副 2（x,） + 1（y） = 3经运动副相联后，构件自由度会有变化：经运动副相联后，构件自由度会有变化： 自由构件的自由度数约束数自由构件的自由度数约束数活动活动构件数构件数 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=0S3123推广到一般：推广到一般： 原动件是能独立运动的构件。一个原动件只

8、能提供一个独原动件是能独立运动的构件。一个原动件只能提供一个独立参数立参数,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不具有确定的独立运动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练习1 计算颚式破碎机的自由度2 计算活塞泵的自由度3 计算图1-1

9、1，1-12的自由度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：K个构件个构件, 有有K1转动副。转动副。两个低副两个低副二、二、计算平面机构自由度的注意事项计算平面机构自由度的注意事项计算图示圆盘锯机构的自由度。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。圆盘锯机构圆盘锯机构2.局部自由度局部自由度计算时去掉滚子和铰链：计算时去掉滚子和铰链： F=32 22 1 =1定义：定义：构件局部运

10、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.。滚子的作用：滑动摩擦滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。滚动摩擦。123123出现虚约束的场合：出现虚约束的场合： 1.两构件构成多个导路平行的移动副，且只有一个移动副起两构件构成多个导路平行的移动副，且只有一个移动副起作用时。作用时。2.两构件构成多个同轴的转动副，且只有一个转动副起作用时两构件构成多个同轴的转动副，且只有一个转动副起作用时.3.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。3.虚约束虚约束 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。1234ABCDEFEF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