机械原理第一章(杨家军版)

1、第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析2-1 机构结构分析的内容及目的机构结构分析的内容及目的2-2 机构的组成机构的组成2-3 机构运动简图机构运动简图2-4 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件2-5 机构自由度的计算机构自由度的计算2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项计算平面机构自由度时应注意的事项2-7 虚约束对机构工作性能的影响及虚约束对机构工作性能的影响及机机构结构的构结构的 合理设计合理设计2-8 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析平面机构的组成原理、结构分类及结构分析2-9 平面机构中的高副低代平面机构中的高副低代2-1 机构结构分析的内容及目的机构结构分析

2、的内容及目的主要内容及目的是：主要内容及目的是： 研究机构的组成及机构运动简图的画法； 了解机构具有确定运动的条件； 研究机构的组成原理及结构分类。2-1 概概 述述平面机构平面机构：机构中所有构件均在一个或几个平面运动。机构中所有构件均在一个或几个平面运动。12341234另有另有空间机构空间机构概念。概念。 (avi)2-2 机构的组成机构的组成1.构件零件是机器中的一个独立制造单元体；构件是机器中的一个独立运动单元体。 从运动来看，任何机器都是由若干个构件组合而成的。 任何机器都是由许多零件组合而成的。气缸体连杆体连杆头曲轴齿轮活塞 构件往往是由若干零件刚性地联接在一起的独立运动的整体真

3、实连杆连杆体连杆头螺栓螺母垫圈1-连杆体连杆体2-螺栓螺栓3-螺母螺母4-连杆盖连杆盖由若干零件组成的构件连杆1234一、机构的组成要素一、机构的组成要素 1. 构件构件(Component，Link) 定义：定义：机器中每个独立的运动单元体机器中每个独立的运动单元体 特点：特点：一个构件，可以是一个零件，也可能是由一个构件，可以是一个零件，也可能是由若干个不同零件组装起来的刚性体。若干个不同零件组装起来的刚性体。 从运动角度看：从运动角度看：任何机器都是由若干个构件组合任何机器都是由若干个构件组合而成而成由三个零件组成的构件由三个零件组成的构件构件构件零件零件1零件零件2零件零件3 为两构件

4、参与接触而构成运动副的表面。 是两构件直接接触而构成的可动联接。2.运动副运动副运动副元素例轴与轴承、 圆柱面与圆孔面棱柱面与棱孔面两轮轮齿曲面 空间两构件构成的运动副，其自由度 f 和约束数 s 满足 f + s = 6滑块与导轨、两轮齿啮合。 特点：特点： () 运动副是一种联接；运动副是一种联接； () 运动副由两个构件组成；运动副由两个构件组成； () 组成运动副的两个构件之组成运动副的两个构件之间有相对运动。间有相对运动。运动副元素运动副元素：两构件上能够参加接：两构件上能够参加接触而构成运动副的部分触而构成运动副的部分运动副元素运动副元素(avi)机构机构是由运动副逐一联接各个构件

5、组成的。是由运动副逐一联接各个构件组成的。(avi)(avi)二、运动副的分类二、运动副的分类 机构的运动副的类型决定机构的运动形式。机构的运动副的类型决定机构的运动形式。1. 根据运动副所引入的约束数分类根据运动副所引入的约束数分类表2-1 常用运动副及其简图名名称称图图 形形简图符号简图符号副级副级自由度自由度名名称称图 形形简图符号简图符号副级副级自由度自由度球球面面高高副副I5圆圆柱柱套套筒筒副副IV2柱柱面面高高副副II4转转动动副副V1球球面面低低副副III3移移动动副副V1球球销销副副IV2螺螺旋旋副副V12. 根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类根据组成运动副的两个运动

6、副元素的接触情况分类 运动副元素以点或线接触的运动副称为高副。运动副元素以点或线接触的运动副称为高副。球面高副球面高副(avi)柱面高副柱面高副(avi) 运动副元素以面接触的运动副称为低副。运动副元素以面接触的运动副称为低副。球面副球面副转动副转动副移动副移动副3. 根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类 空间运动副空间运动副圆柱套筒副圆柱套筒副(avi)球销副球销副(avi)螺旋副螺旋副 根据运动副的接触形式，运动副归为两类根据运动副的接触形式，运动副归为两类1）低副：面接触的运动副。）低副：面接触的运动副。如如 :移动副移动副转动副转动副4.

7、 平面运动副平面运动副 2）高副：点或线接触的运动副。）高副：点或线接触的运动副。 如如 :齿轮副齿轮副凸轮副凸轮副三、运动链三、运动链(Kinematical Chain)与机构与机构开式运动链开式运动链(avi)机构机构(avi)闭式运动链闭式运动链(avi)3）按其相对运动形式分转动副（回转副或铰链）移动副螺旋副球面副还可分为平面运动副与空间运动副两类。2）按其接触形式分高副： 点、线接触的运动副低副： 面接触的运动副（1）运动副的分类1）按其引入的约束数目分： 级副、 级副、 级副。机构的组成机构的组成(2/4)3.运动链构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统。闭式运动链 （简称闭

8、链）开式运动链 （简称开链）1234平面闭式运动链1234空间闭式运动链1234平面开式运动链12345空间开式运动链（2）运动副符号运动副常用规定的简单符号来表达（GB446084）。各种常用运动副模型常用运动副的符号表机构的组成机构的组成(3/4)1234 但当机构安装在运动的机械上时则是运动的。 按给定已知运动规律独立运动的构件；4.机构具有固定构件的运动链称为机构。机 架原动件从动件机构中的固定构件；机构中其余活动构件。1234平面铰链四杆机构 机构常分为平面机构和空间机构两类，其中平面机构应用最为广泛。空间铰链四杆机构 一般机架相对地面固定不动，常以转向箭头表示。其运动规律决定于原动

9、件的运动规律和机构的结构及构件的尺寸。机架原动件从动件机架从动件原动件机构的组成机构的组成(4/4) 不严格按比例绘出的，只表示机械结构状况的简图。 根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，2-3 机构运动简图机构运动简图 在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构运动简图。1.何谓机构运动简图？ 例 内燃机机构运动简图。机构运动简图 采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。机构示意图常用机构构件、运动副代表符号常用机构构件、运动副代表符号举例：（2）选定视图平面； （3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出各运动

10、副和机构的符号，最后用简单线条连接，即得机构运动简图。机构运动简图机构运动简图(2/2)2.机构运动简图的绘制绘制方法及步骤： （1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线，查明组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置；常用符号常用符号凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构1212移动副移动副转动副转动副运动简图的绘制运动简图的绘制1 确定原动件确定原动件2 确定输出件确定输出件3 确定传动件确定传动件4 确定构件数量及各构件间的运动副确定构件数量及各构件间的运动副5 选择投影面选择投影面6 选择比例尺选择比例尺7 以线条和运动副规定符号表示构件和运动副以线条和运动副规定符号表示构件和运动副 机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示机构的运动特性，并根据运动学尺件的线条来表示机构的运动特性，并根据运动学尺寸，按一定的比例画成的简单图形。寸，按一定的比例画成的简单图形。内