机械设计平面机构自由度及简图

（一）教学要求运动副、自由度基本概念，机构具有确定运动的条件。（二）教学的重点与难点（三）教学内容§3-2平面机构的运动简图§3-3平面机构的自由度及其具有确定运动的条件§3-1 运动副及其分类小结:第三章平面机构的自由度及机构运动简图理解平面机构、运动副、自由度等基本概念，掌握机构运动简图，绘制的基本方法和自由度的计算，掌握机构具有确定运动的条件2、运动副的类型(1)低副

(2)高副

§3-1运动副及其分类

一、运动副及其分类1、运动副使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接，称为运动副。轴承中的滚动体与内、外圈的滚道、啮合中的一对齿廓、滑块与导槽，均保持直接接触，并能产生一定的相对运动，因而它们都构成了运动副。低副两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。根据两构件间的相对运动形式，低副又可分为转动副和移动副。1）转动副

两构件只能组成在一个平面内作相对转动的运动副称为转动副（或铰链）。2）移动副

两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。转动副机架移动副凸轮副齿轮副运动副用符号小结

在研究机构运动时，为了便于分析，常常瞥开它们因强度等原因形成的复杂外形及具体构造，仅用简单的符号和线条表示，并按一定的比例定出各运动副及构件的位置，这种简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形称为机构运动简图，常用的运动副代表符号见下表。机构分为：空间机构和平面机构。如果组成机构的所有构件都在同一平面或在彼此相互平行的平面内运动，该机构称为平面机构，否则称为空间机构。工程中大多数常用机构属于平面机构。§3-2平面机构的运动简图机构是由若干构件通过若干运动副组合在一起的。机构是用来传递或变换运动的构件系统，条件是：既要保证构件组合能够运动，又要能够保证运动是确定的。构件：独立影响机构功能并能独立运动的单元体（实物、刚体、运动的整体）机架、原动构件、从动构件零件：单独加工的制造单元体通用零件、专用零件构件可以由一个零件组成也可以由几个零件组成原动件1234从动件机架（一）构件平面低副:转动副、移动副（面接触）平面高副:齿轮副、凸轮副（点、线接触）空间低副:螺旋副、球面副、圆柱副（面接触）空间高副:球和圆柱与平面、球与圆柱副(点、线接触)运动副特性:运动副一经形成,组成它的两个构件间的可能的相对运动就确定。而且这种可能的相对运动,只与运动副类型有关,而与运动副的具体结构无关。工程上常用一些规定的符号代表运动副（二）运动副类型小结机构是由构件通过运动副连接而成的原动件：按给定运动规律独立运动的构件从动件：其余的活动构件机架：固定不动的构件1234机构原动件从动件机架（三）机构二、机构运动简图的绘制步骤：

1）分析机构，观察相对运动；

2）找出所有的构件与运动副；

3）选择合理的位置，即能充分反映机构的特性；

4）确定比例尺，

5）用规定的符号和线条绘制成间图。（从原动件开始画）例5例3-2：试试求右图图平面四四杆机构构的自由由度。解：机构构中共有有3个活活动构件件，4个个低副（（转动副副），即n=3，PL=4，PH=0，根根据式（（3-1）求得得机构的的自由度度F=3n-2PL-PH=3×3-2××4-0=1原动件数数=机构构自由度度一、平平面机构构的自由由度的计计算当Ｆ＝原原动件的的数目→→机构有有确定运运动(F=0不不动动；；多多于于不不确确定定;少少于于破破坏坏））计算算机机构构自自由由度度（设设n个个活活动动构构件件，，PL个低低副副，，PH个高高副副））：：F=3n-2PL-PH（3-1））说明明：：n个个活活动动构构件件（（不不包包括括机机架架））共共有有3n个个自自由由度度，，当当用用PL个低低副副和和机机架架相相联联组组成成机机构构后后，，便便受受到到2PL个约约束束（（每每个个低低副副提提供供两两个个约约束束，，1个个自自由由度度））；；PH个高高副副受受到到PH个约约束束（（提提供供一一个个约约束束，，2个个自自由由度度））。。§3-3平平面面机机构构的的自自由由度度及及其其具具有有确确定定运运动动的的条条件件试求求右右图图平平面面五五杆杆机机构构的的自自由由度度。。解：：铰铰链链五五杆杆机机构构：：F=3××4−2××5−0=2原动动件件数数<机机构构自自由由度度数数，，机机构构运运动动不不确确定定（（任任意意乱乱动动））例2：：试求求右右图图平平面面机机构构的的自自由由度度。。解：：（a））F=3××2−−2××3−−0=0（b））F=3××3−−2××5−−0=−−1（（多多一一个个约约束束））超超静静定定桁桁架架例1：二、、平平面面机机构构具具有有确确定定运运动动的的条条件件由上上面面实实例例可可知知：：F≤≤0，，构构件件间间无无相相对对运运动动，，不不成成为为机机构构。。F>0,原原动动件件数数=F，，运运动动确确定定。。原动动件件数数<F，，运运动动不不确确定定。。原动动件件数数>F，，机机构构破破坏坏。。n=2,PL=3F=0n=3,PL=4,F=1减少少一一个个约约束束增加加一一个个自自由由度度例:修修改改手手动动冲冲床床的的设设计计三、、计计算算自自由由度度F时时应应注注意意的的问问题题（1））复复合合铰铰链链（2））局局部部自自由由度度（3））虚虚约约束束两个个以以上上构构件件同同时时在在一一处处用用转转动动副副相相连连接接就就构构成成了了复合合铰铰链链。由由右右图图可可知知，，三三个个构构件件共共组组成成了了两两个个转转动动副副，，依依次次类类推推，，m个个构构件件组组合合而而成成的的复复合合铰铰链链共共有有（（m-1））个个转转动动副副。。例3-5：：试试求求右右图图圆圆盘盘锯锯机机构构的的自自由由度度。。解解：：（1））复复合合铰铰链链F=3××3−2××3−1=2F=3××2−2××2−1=1与输输出出件件运运动动无无关关的的自自由由度度称称局部部自自由由度度。（（无无论论““滚滚子子3””转转与与不不转转，，都都不不影影响响““推推杆杆2””的的运运动动））。。（2）局部部自由度例3-7：：试求下图图大筛子机机构的自由由度。（分析：活活动构件n=7，7个转动副副和两个移移动副，一一个高副））解：F=3×7-2×9-1=2此此机构的自自由度为2，有两个个原动件。。在特殊的几几何条件下下，有些约约束所起的的限制作用用是重复的的，这种不不起独立限限制作用的的约束称为为虚约束。(虚约束虽然然对运动不不起作用，，但可以增增加构件的的刚性)（3）虚约约束：123456789123456789一、基本概概念:机器器、机构、、构件、零零件、运动动副(定义义,判断)二、基本内内容:1.自由度度计算2.计算自自由度应注注意事项3.绘制