机械原理第三讲

上一讲内容回顾1平面机构的运动简图绘制2平面机构自由度的计算

F=3n–(2pl+ph)第三讲2-4机构具有确定运动的条件2-6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2-8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析重点是：1计算机构自由度时的注意事项2机构具有确定运动的条件学习提示：难点是：

虚约束的识别与处理2-6计算平面机构自由度时应注意的事项复合铰链两个以上的构件在同一处以转动副（铰链）相联接局部自由度（F′）与机构主要运动无关的自由度——除去注意事项复合铰链

m个构件(m3)在同一处构成共轴线的转动副412356F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－560＝

3F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－570＝

1m-1个低副复

—计算在内523要正确计算运动副数目F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－760＝

9F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－7100＝

1?复复复复例4圆盘锯机构F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－123F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－231＝-1两构件间构成多个运动副注意事项（续）错221＝1对移动副导路平行转动副轴线重合平面高副接触点共法线“转动副”“移动副”F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－331＝

2注意事项（续）

机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响机构运动的自由度。局部自由度F’

—除去F＝3n－2Pl－Ph-F

＝3

－2

－-331＝

11这时

F＝3n－2Pl－Ph-F

式中F

为局部自由度数目

412351234F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－340＝

1F＝3n－2Pl－Ph

＝3

－2

－460＝

0？对虚约束不产生实际约束效果的重复约束—除去注意事项（续）应用实例F＝3n－2Pl－Ph+P

＝3

－2

－+460＝

111.轨迹重合转动副联接的两构件上联接点的轨迹重合虚约束常发生在下列情况n＝4，Pl＝4，Ph＝0，P

＝1F一个构件两个运动副去联接则构成虚约束2.两构件上某两点间的距离在运动过程中始终不变虚F＝3n－2Pl－Ph+P

＝3

－2

－+460＝

113.对传递运动不起独立作用的重复部分1232虚F＝3n－2Pl－Ph+P

＝3

－2

－+444＝

11P

＝2P

l+P

h

－3n

＝2

+－

2432＝

2F＝3n－2Pl－Ph+P

＝3

－2

－+556＝

12虚虚约束（P′）

对机构运动不起独立限制作用的约束——除去

虚约束产生于：A机构中的对称部分（轮系）B两构件上轨迹重合的点（椭圆仪）C在机构的两个构件之间，以长度相等、相互平行的构件相联，构成m个平行四边形，则存在m-1个虚约束.平面机构自由度计算公式F＝3n-(2Pl+Ph

-P)-F

F

局部自由度数Ph

高副数n

活动构件数P

虚约束数Pl

低副数F

局部自由度数F＝3n－2Pl－Ph+

P

-F

＝3

－2

－+-791＝

1局复局F＝3n－2Pl－Ph+P

-F

＝3

－2

－+-8101＝

2例5例6412356781234567901801F＝3n－2Pl－Ph-F’

＝3

－2

－-19121＝

1例72-7虚约束对机构工作性能的影响虚约束虽不影响机构运动，但能起到改善机构受力状况，使动力平衡，增加机构刚度和稳定性，克服机构的运动不确定性等作用。不论哪种虚约束，都对几何尺寸提出严格的要求，否则虚约束将变成实际约束。例如：在平行四边形机构中增加的5构件不与两边的构件平行且相等；在椭圆仪机构中BD≠BC412352-4机构具有确定运动的条件F=3n-2Pl-Ph=3

2-2

3-0=0F=3n-2Pl-Ph=3

3-2

5-0=-1

三个构件通过三个转动副相连,相当于一个构件。机构具有确定相对运动的条件自由度大于零（F>0）原动件数=自由度数（通常，原动件为含低副构件且与机架相连,只有一个自由度。）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

不可再拆的自由度为零的运动链称为机构的基本杆组（阿苏尔杆组）任何机构都是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机架上而构成的——机构的组成原理2.平面机构的结构分类

基本杆组自由度为零

3n-2pl-ph=0

设机构中没有高副

3n-2pl=02pl=3n

构件数n和低副数pl必须为整数

n246…

pl369…

n=2pl=3是最简单的杆组——Ⅱ级组

n=4pl=6且有一个构件包含三个低副——Ⅲ级组在同一个机构中可以包含不同级别的基本杆组最高级别为Ⅱ级组的基本杆组所构成的机构

——Ⅱ级机构最高级别为Ⅲ级组的基本杆组所构成的机构

——Ⅲ级机构平面机构的结构分析判断机构由哪些基本杆组组成确定机构的级别

小结机器和机构的概念机器——机构——构件——零件机构中的构件可分为固定件、原动件、从动件运动副的三要素两个构件、直接接触、有相对运动绘制平面机构运动简图

a确定构件之间的联接状况

b选择恰当的投影面

c定出各运动副之间的位置，选择适当的比例尺

μ=实际长度/图示长度（m/mm，mm/mm)平面机构自由度

F=3n–(2pl+ph－p′)－F′5机构具有确定运动的条件

机构的自由度数=机构的原动件数6平面机构的组成原理、结构分析

任何机构都是由机架、原动件、基本杆组按一定规律相互联接而成。