第一章 平面机构的自由度与速度分析

1、昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-181第1章 平面机构自由度和速度分析参考学时：课堂教学：参考学时：课堂教学：3 3学时；实验：机构运动简图测绘，学时；实验：机构运动简图测绘，2 2学时。学时。昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-182 机构的分类： 平面机构：所有的构件都在同一平面或相互平 行的平面内运动的机构。 空间机构：所有的构件不全在相互平行的平 面内运动的机构。 构件的自由度： 平面自由构件：平面内不 与其它任何构件相连接而 作自由运动的构件。 构件的自由度：构件可能 出现的独立运动。 约束：附加在构件上对构

2、件自由度的限制。xy21昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-183三要素1-1 运动副及其分类 运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对 动的联接。 有相对运动直接接触：点、线、面两构件运动副元素：构件上直接参与接触而构成运动副的表面。 昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-184 运动副的分类平面运动副 高副移动副回转副低副 回转副回转副 移动副 高副昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-185下一页空间运动副 球面副 螺旋副球面副 螺旋副昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技

3、术中心2021-10-1861、面接触接触比压低，承载能力大。 2、接触面为平面或柱面便于加工，成本 低，便于润滑。 3、每个平面低副引入二个约束。 运动副的特点 移动副移动副转动副转动副低副低副昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1871、点、线接触接触比压高， 承载能力小。高副高副 3、每个高副引入一个约束。2、接触面为曲面不便于加工和润滑。 昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-188常常 用用 运运 动动 副副 的的 符符 号号二运动构件构成的运动副一构件固定时的运动副转 动 副移 动 副平面高副平 面 运 动 副1

4、2222111122221111111222211122221u 运动副符号17昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-189常 用 运 动 副 的 符 号（续）二运动构件构成的运动副一构件固定时的运动副螺 旋 副球面副及球铰副空 间 运 动 副18昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1810一机构运动简图的作用一机构运动简图的作用二影响机构运动的因素二影响机构运动的因素 原动件的运动规律； 构件数； 运动副数及类型； 机构的运动尺寸；三机构运动简图三机构运动简图包含内容： 构件数； 各构件的作用（机架原动件中间传动构件运动输

5、出构件）； 构件间的连接关系（运动副数及类型）； 机构的运动尺寸（确定各运动副相对位置的尺寸）；根据机构运动尺寸，用国标规定的符号表示运动副，用国标规定的符号和简单线条表示构件，按一定比例绘的表示机构运动情况的简图，Kinematic scheme昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1811五机构运动简图的绘制五机构运动简图的绘制u 确定原动件中间传动件运动输出构件？u 搞清原动件的运动如何经过中间传动件传递到运动输出构件？u 多少构件？u 各构件间构成何种运动副？（注意微动部分）u 选择投影面，确定原动件某一位置，绘机构示意图；u 测量运动尺寸；u 定比例

6、尺，绘机构运动简图。u 绘制路线：原动件中间传动件最终从动件（输出构件）u 观察重点：各构件间构成的运动副类型；u 良好习惯：各种运动副和构件用规定的符号表达。u 误 区：构件外形。四机构示意图四机构示意图昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1812六常用机构运动简图符号及构件表示方法六常用机构运动简图符号及构件表示方法电 机带 传 动 机构运动简图符号外啮合圆柱齿轮机构内啮合圆柱齿轮机构昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1813机构运动简图符号(续二)链 传 动齿 轮 齿 条 传 动圆 锥 齿 轮 传 动圆 柱 蜗 杆

7、 蜗 轮 传 动昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1814机构运动简图符号(续三)凸 轮 机 构棘 轮 机 构杆轴类构件固定构件 构件表示方法见GB4460-84昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1815 构件表示方法（续）同一构件两 副 构 件三 副 构 件昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1816绘制步骤 1、分析机构运动 2、恰当选择投影面 3、适当选择比例尺 )1mmm图示尺寸（图示尺寸（实际尺寸（实际尺寸（ 4、审核 下一页例题例题1昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大

8、学现代教育技术中心2021-10-1817昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1818昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1819昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1820昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1821昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1822昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1823昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-182

9、4昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1825昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1826昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1827图 2-9b）昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1828 机构运动简图绘制练习机构运动简图绘制练习 根据模型或结构示意图。根据模型或结构示意图。昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-18291）先找首端原动件（带箭头者）2）确定机架（带斜线者）3）确定各构件之间的运动副种类 “两两分析

10、相对运动”4）代表回转副的小圆，其圆心必须与相对运动 回转中心重合。代表移动副的滑块，其导路 方向必须与相对运动方向一致。5）比例、符号、线条、标号绘制运动简图的方法及注意事项小结：昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1830)2(3HLPPnF 设某机构共有n个活动构件、PL个低副、PH个高副，则该机构的自由度应为 1. 平面机构的自由度：机构所具有的独立运动参 数的个数。2. 平面机构的自由度计算公式每引入一个低副带来每引入一个低副带来2 2个约束；个约束；每引入一个高副带来每引入一个高副带来1 1个约束；个约束；昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学

11、现代教育技术中心2021-10-1831例1-2 试计算下列机构的自由度例题分析昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1832例题分析043 hlppn、1)042(33)2(3 hlppnF例1-2 试计算下列机构的自由度昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1833例题分析032 hlppn、0)032(23)2(3 hlppnF例1-2 试计算下列机构的自由度昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1834122 hlppn、1)122(23)2(3 hlppnF054 hlppn、2)0

12、52(43)2(3 hlppnF032 hlppn、0)032(23)2(3 hlppnF昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-18352. 机构具有确定运动的条件 2.1 什么是确定运动 2.2 机构具有确定运动的条件 。原动件数目，运动确定原动件数目，不能动。运动不确定。原动件数目运动链不能运动。FFFFF,00 机构的原动件数应等于机构的自由度数。 昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1836例1-3 试计算下列机构的自由度，并判断其运动 是否确定。 例题分析154 hlppn、1)152(43)2(3 hlppnF0

13、75 hlppn、1)072(53)2(3 hlppnF昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1837065 hlppn、3)062(53)2(3 hlppnF133 hlppn、2)132(33)2(3 hlppnF昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-18384. 计算平面机构自由度应注意的问题4.1 复合铰链两个以上构件在同一轴线上用 回转副相联接。1lPN昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1839例题分析 例1-4 计算图示机构的自由度。 1)0102(73)2(3 hlppnF0

14、107 hlppn、昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-18404.2 局部自由度某些不影响机构运动的自由度。122HL ppn、1)122(23)2(3HL ppnF昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-18414.3 虚约束 在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响是重复的。 平面机构中的虚约束常出现要下列场合：1、两构件在多处构成移动副，且导路重合或平行。2、两构件在多处构成转动副，且轴线重合3、法线始终重合的高副昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-18424、两构件在相联接点的轨迹

15、 重合064HL ppn、0)062(43)2(3HL ppnF043HL ppn、1)042(33)2(3HL ppnF昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-18435、机构中对传递运动不起独 立作用的对称部分655HL ppn、1) 652(53)2(3HL ppnF233HL ppn、1) 232(33)2(3HL ppnF昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-1844例题分析 例1-5 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 197HL ppn、2) 192(73)2(3HL ppnF昆明理工大学现代教育技术中心昆明理工大学现代教育技术中心2021-10-18451. 速度瞬心 1.1 定义