第一章第2节_平面机构的结构分析

1、第第 2 节节 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 一、机构的组成一、机构的组成1. 运动副运动副两构件间的相对运动为平面运动时，则构成两构件间的相对运动为平面运动时，则构成平面运动副平面运动副。定义：定义：两构件直接接触，并能产生一定的相对两构件直接接触，并能产生一定的相对 运动的连接运动的连接 。注意注意 总总 论论平面运动副的类型平面运动副的类型低副低副高副高副转动副转动副移动副移动副 总总 论论（1）低副）低副 定义：定义： 两构件通过面与面接触组成运动副。两构件通过面与面接触组成运动副。接触形式：接触形式：面接触。面接触。特点：特点：承受载荷时压强较低，便于润滑，不易磨损。承受载荷

2、时压强较低，便于润滑，不易磨损。 总总 论论图图 1-2-1 平面低副平面低副 总总 论论1) 转动副转动副 总总 论论 典型的转动副结构典型的转动副结构图图 1-2-2 滑动轴承式转动副滑动轴承式转动副定义定义：两构件之间只作相对转动的运动副：两构件之间只作相对转动的运动副1) 转动副转动副 总总 论论典型的转动副结构典型的转动副结构图图 1-2-3 滑动轴承式转动副滑动轴承式转动副1) 转动副转动副 总总 论论典型的转动副结构典型的转动副结构图图 1-2-4 滚动轴承式转动副滚动轴承式转动副2) 移动副移动副移动副的结构比较复杂移动副的结构比较复杂定义：定义：两构件之间只作相对移动的运动副

3、。两构件之间只作相对移动的运动副。注意注意两构件间的接触面两构件间的接触面平面平面棱柱面棱柱面圆柱面圆柱面 总总 论论 总总 论论图图 1-2-5 平面移动副平面移动副 总总 论论图图 1-2-6 圆柱面移动副圆柱面移动副 总总 论论图图 1-2-7 棱柱面移动副棱柱面移动副（2）高副）高副 定义：定义：两构件以点或线的形式相接触而组成的运动副。两构件以点或线的形式相接触而组成的运动副。接触形式：接触形式：点或线相接触。点或线相接触。特点：特点：接触部分的压强较高，易磨损。接触部分的压强较高，易磨损。 总总 论论 总总 论论典型的高副结构典型的高副结构图图 1-2-8 高副结构高副结构2. 构

4、件构件机架机架固定的构件。固定的构件。原动件原动件按给定的已知运动规律独立运动的构件。按给定的已知运动规律独立运动的构件。从动件从动件其余活动构件。其余活动构件。 从动件的运动规律取决于原动件的运动规律和机构中运从动件的运动规律取决于原动件的运动规律和机构中运动副和构件的结构及尺寸。动副和构件的结构及尺寸。 构件的结构与受力状况、运动特点及相对尺寸等因素有构件的结构与受力状况、运动特点及相对尺寸等因素有关。关。 分类分类注意注意 总总 论论几种常见构件几种常见构件 具有转动副的构件具有转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有两个移动副的构件具有两个移动副的构件 总总 论

5、论几种常见构件几种常见构件 具有转动副的构件具有转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有两个移动副的构件具有两个移动副的构件 总总 论论图图 1-2-9 具有转动副的构件具有转动副的构件杆件杆件 图图a图图c为双副杆，图为双副杆，图d图图f为三副杆。杆状构件为三副杆。杆状构件应尽量制成直杆应尽量制成直杆(图图a、图、图d)，但有时要求构件与机械，但有时要求构件与机械的其他部分在运动时不发生干涉的其他部分在运动时不发生干涉(碰撞碰撞)，也可制成特，也可制成特殊的形式殊的形式(图图b、图、图c、图、图e、图、图f)。 总总 论论图图 1-2-10 具有不同横截面的杆状构件具

6、有不同横截面的杆状构件 总总 论论图图 1-2-11盘状构件盘状构件 总总 论论图图 1-2-12 偏心轮偏心轮 总总 论论图图 1-2-13 曲轴曲轴 总总 论论几种常见构件几种常见构件 具有转动副的构件具有转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有两个移动副的构件具有两个移动副的构件构件中转动副间距较大时，一般制成杆状。构件中转动副间距较大时，一般制成杆状。杆状构件的受力状况和功能有所差别，故有不同的横截面。杆状构件的受力状况和功能有所差别，故有不同的横截面。对于绕定轴转动的构件常制成盘状。对于绕定轴转动的构件常制成盘状。注意注意 总总 论论几种常见构件几种常见构件

7、具有转动副的构件具有转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有两个移动副的构件具有两个移动副的构件 总总 论论图图 1-2-14 单缸内燃机单缸内燃机 总总 论论几种常见构件几种常见构件 具有转动副的构件具有转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有两个移动副的构件具有两个移动副的构件典型机构：典型机构：单缸内燃机单缸内燃机 在燃烧气体的膨胀压力作用下，活塞犆被推动在燃烧气体的膨胀压力作用下，活塞犆被推动下移，并通过连杆犅犆使曲轴犃犅旋转而向外作功。这下移，并通过连杆犅犆使曲轴犃犅旋转而向外作功。这里的活塞既与缸体组成移动副，又与连杆组成转动副。里的

8、活塞既与缸体组成移动副，又与连杆组成转动副。这类构件多呈块状，故常称之为滑块。这类构件多呈块状，故常称之为滑块。注意注意 总总 论论注意注意几种常见构件几种常见构件 具有转动副的构件具有转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有移动副和转动副的构件具有两个移动副的构件具有两个移动副的构件 这种构件不多见，第三章第五节中介绍的滑块式联轴这种构件不多见，第三章第五节中介绍的滑块式联轴器的中间滑块即是。器的中间滑块即是。 总总 论论二、平面机构的运动简图二、平面机构的运动简图 机构运动简图：机构运动简图：用线条表示构件，用简单符号表示运用线条表示构件，用简单符号表示运动副的类型，按一定比例确定运动副的

9、相对位置及与运动动副的类型，按一定比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种简明表示机构各构件间运动关系的图形有关的尺寸，这种简明表示机构各构件间运动关系的图形称为机构运动简图。称为机构运动简图。 机构示意图：机构示意图：只为了表示机构的结构及运动情况，而只为了表示机构的结构及运动情况，而不严格按照比例绘制的简图。不严格按照比例绘制的简图。 总总 论论表表1-2-1 机构运动简图符号机构运动简图符号 总总 论论 从机器实物或机器装配图中绘制平面机构运动简从机器实物或机器装配图中绘制平面机构运动简图的步骤是图的步骤是： ） 观察机构的运动情况，找出原动件、工作构观察机构的运动情况，找出原动

10、件、工作构件和机架。件和机架。 ） 根据相连两构件间的相对运动性质和接触情根据相连两构件间的相对运动性质和接触情况，确定各个运动副的类型。况，确定各个运动副的类型。 ） 根据机构实际尺寸和图纸大小确定适当的长根据机构实际尺寸和图纸大小确定适当的长度比例尺度比例尺ll 实际长度（实际长度（m） 图示长度（图示长度（mm） ） 用直线或曲线将同一构件上的运动副连接起来，用直线或曲线将同一构件上的运动副连接起来，即为所要画的机构运动简图。即为所要画的机构运动简图。 总总 论论三、机构具有确定运动的条件三、机构具有确定运动的条件1. 自由度和约束自由度和约束自由度：自由度：构件所具有的独立运动的数目。

11、构件所具有的独立运动的数目。约束：约束：对独立运动所加的限制。对独立运动所加的限制。约束数目约束数目 = 被其限制的自由度被其限制的自由度 总总 论论2. 平面机构的自由度平面机构的自由度平面机构所具有的独立运动数，即平面机构的自由度应为：平面机构所具有的独立运动数，即平面机构的自由度应为： 全体活动构件在自由状态时自由度的总数与全部全体活动构件在自由状态时自由度的总数与全部运动副所引入的约束条件总数之差。运动副所引入的约束条件总数之差。F = 3n （2PL+PH）= 3n2PLPH（1-2-1）式中：式中：PL低副低副PH 高副高副 总总 论论3. 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的

12、条件条件：条件：原动件的数目原动件的数目=机构自由度的数目机构自由度的数目当：原动件的数目当：原动件的数目 机构的自由度数目机构的自由度数目机构中最薄弱构件的损坏机构中最薄弱构件的损坏导致导致当：原动件的数目当：原动件的数目 机构的自由度数目机构的自由度数目导致导致机构的运动不确定机构的运动不确定 总总 论论计算平面机构的自由度时，应注意的三种特殊情况：计算平面机构的自由度时，应注意的三种特殊情况：复合铰链复合铰链 凡由凡由m个构件组成的复合铰链，个构件组成的复合铰链，其转动副的个数为其转动副的个数为m1。 总总 论论图图 1-2-15 复合铰链复合铰链 总总 论论计算平面机构的自由度时，应注意的三种特殊情况：计算平面机构的自由度时，应注意的三种特殊情况：复合铰链复合铰链局部自由度局部自由度 凡由凡由m个构件组成的复合铰链，个构件组成的复合铰链，其转动副的个数为其转动副的个数为m1。 在计算自由度时，这种构件应在计算自由度时，这种构件应除去不计。除去不计。 总总 论论图图 1-2-16 凸轮机构凸轮机构 总总 论论计算平面机构的自由度时，应注意的三种特殊情况：计算平