考研备考期末复习机械设计基础 第01章平面机构的自由度和速度分析

1、机械设计基础机械设计基础 平面机构的自由度平面机构的自由度v平面机构：平面机构：所有构件都在相互平行的平面内所有构件都在相互平行的平面内运动的机构运动的机构机械设计基础机械设计基础 平面机构的自由度平面机构的自由度v自由度：自由度：构件相对于参考系构件相对于参考系的独立运动。的独立运动。 做平面运动的自由构件具有做平面运动的自由构件具有三个自由度。三个自由度。v运动副：运动副：两构件直接接触并能产生一定相对两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。运动的连接。v运动副接触形式：运动副接触形式：点、线、面点、线、面v运动副的分类：运动副低副转动副(铰链)移动副高副v机构运动简图机构运动简图:（表

2、示机构运动特征的一种工程用图）（表示机构运动特征的一种工程用图）用简单线条表示构件用简单线条表示构件规定符号代表运动副规定符号代表运动副按比例定出运动副的相对位置按比例定出运动副的相对位置与原机械具有完全相同的运动特性与原机械具有完全相同的运动特性v机构示意图：机构示意图：没严格按照比例绘制的机构运没严格按照比例绘制的机构运动简图动简图机械设计基础机械设计基础 平面机构的自由度平面机构的自由度 1、构件的表示方法、构件的表示方法v杆、轴类构件杆、轴类构件机械设计基础机械设计基础 平面机构的自由度平面机构的自由度v机架机架v同一构件同一构件v两副构件两副构件v三副构件三副构件2、 运动副的表示方

3、法运动副的表示方法v转动副转动副机械设计基础机械设计基础 平面机构的自由度平面机构的自由度齿轮副齿轮副v移动副移动副v高副高副凸轮副凸轮副v机机 架：架：固定不动的构件固定不动的构件v原动件：原动件：按给定运动规律独立运动的构件按给定运动规律独立运动的构件v从动件：从动件：其余的活动构件其余的活动构件3、机构中构件的分类、机构中构件的分类机械设计基础机械设计基础 平面机构的自由度平面机构的自由度4 运动简图的绘制方法运动简图的绘制方法v步骤：步骤：确定构件数目及原动件、输出构件确定构件数目及原动件、输出构件各构件间构成何种运动副各构件间构成何种运动副选定比例尺选定比例尺、投影面，确定原动件某一

4、位置，、投影面，确定原动件某一位置，按规定按规定符号绘制运动简图符号绘制运动简图标明机架、原动件和作图比例尺标明机架、原动件和作图比例尺v绘制路线：绘制路线：原动件原动件中间传动件中间传动件 输出构件输出构件v观察重点：观察重点：各构件间构成的运动副类型各构件间构成的运动副类型v良好习惯：良好习惯：各种运动副和构件用规定符号表达各种运动副和构件用规定符号表达v误误 区：区：构件外形构件外形机械设计基础机械设计基础 平面机构的自由度平面机构的自由度例题例题1 内燃机内燃机DCBA1432例题例题2.颚式破碎机颚式破碎机活动构件数：通过运动副联接后，低副产生的约束数： 高副产生的约束数： 设一平面

5、机构有K个构件，通过Pl个低副，Ph个高副联接而成，则：运动副联接前自由度：计算公式：1 Knn3lP2hPhlPPnF23一、平面机构的自由度计算公式机构自由度=独立运动数=原动件数 活动构件数n=低副数Pl=高副数Ph=3401423323hlPPnF1、F原动件数原动件数=F 机构运动确定从动件运动不确定二、机构具有确定运动的条件123，2n，3lP0hP0322323hlPPnFF= 0，机构不能运动。3、F=0机构具有确定运动的条件：uF0,F=原动件数二、机构具有确定运动的条件1 1、虚约束、虚约束 ：EF5A1234BCD处理方法：处理方法：计算前计算前 ，先去掉产生虚约束的部分

6、。，先去掉产生虚约束的部分。 三、计算平面机构自由度的注意事项对机构的运动不起实际约束作用的约束。对机构的运动不起实际约束作用的约束。2）两构件组成多个导路平行的移动副。3）两构件组成多个轴线重合的转动副。1）机构运行中如某两构件之间存在距离不变的点，当加入一构件在该两点处分别组成转动副时。机构中的虚约束常发生在下列情况：机构中的虚约束常发生在下列情况： 三、计算平面机构自由度的注意事项4）对传递运动不起独立作用的对称部分。虚约束可以增加构件刚性，改善构件的受力情况。 三、计算平面机构自由度的注意事项2、复合铰链、复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副相联。两个以上的构件在同一处以转动副相联

7、。两个转动副m个构件在同一处通过转动副联接,构成 m-1 个转动副 三、计算平面机构自由度的注意事项3 3、局部自由度、局部自由度a)b)计算前先将小滚轮焊接在推杆上计算前先将小滚轮焊接在推杆上处理的方法：局部自由度能够提高传动效率，减少磨损。对其他构件的运动不产生影响的局部运动。对其他构件的运动不产生影响的局部运动。 三、计算平面机构自由度的注意事项CDABGFoEE例：计算图示大筛机构的自由度。n =7Pl =9Ph =1复合铰链复合铰链局部自由度局部自由度21927323hlPPnF虚约束虚约束 三、计算平面机构自由度的注意事项机构是否具有确定运动计算机构的自由度自由度计算公式计算自由度

8、的注意事项虚约束复合铰链局部自由度小结：小结：活动构件数：通过运动副联接后，低副产生的约束数 ： 高副产生的约束数： 设一平面机构有K个构件，通过Pl个低副，Ph个高副联接，则：运动副联接前自由度：一、自由度的计算公式一、自由度的计算公式机构自由度=独立运动数=原动件数例1、计算活塞泵机构的自由度。解：活动构件数n=4低副数Pl =5高副数Ph =1 活动构件数n=低副数Pl=高副数Ph=1、F原动件数原动件数=F 机构运动确定从动件运动不确定123F= 0，机构不能运动。3、F=0机构具有确定运动的条件：uF0,F=原动件数1、复合铰链、复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副相联。两个以上

9、的构件在同一处以转动副相联。两个低副m个构件在同一处铰接,构成 m-1 个转动副13 平面机构自由度的计算三、计算三、计算自由度自由度的注意事项的注意事项a)：事实上，两个机构的运动相同，且F=1b)：n= , Pl=22 2、局部自由度、局部自由度对其他构件的运动不产生影响的局部运动。对其他构件的运动不产生影响的局部运动。Ph=1,a)b)计算前先将小滚轮焊接在推杆上计算前先将小滚轮焊接在推杆上处理的方法：处理的方法：13 平面机构自由度的计算3 3、虚约束、虚约束 ：对机构的运动不起实际约束作用的约束。：对机构的运动不起实际约束作用的约束。EF513 平面机构自由度的计算A1234BCD处理方法：处理方法：计算前计算前 ，先去掉产生虚约束部分。，先去掉产生虚约束部分。 2、两构件组成多个导路平行的移动副。3、两构件组成多个轴线重合的转动副。13 平面机构自由度的计算1、机构运行中如某两构件之间存在距离不变的点，当加入一构件在该两点处分别组成回转副时。机构中的虚约束常发生在下列情况：机构中的虚约束常发生在下列情况：4、对传递运动不起独立作用的对称部分。13 平面机构自由度的