第2章-机构的结构分析

2023/11/24机构的结构分析2023/11/24

机构结构分析的内容和目的机构的组成及分类机构运动简图机构自由度的计算计算平面机构自由度时应注意的问题机构具有确定运动的条件平面机构的组成原理、结构分类及结构分析机构的结构分析2023/11/24

机构结构分析的内容和目的

机构的组成及分类机构运动简图机构自由度的计算计算平面机构自由度时应注意的问题机构具有确定运动的条件平面机构的组成原理、结构分类及结构分析机构的结构分析2023/11/24构结构分析的内容和目的一、研究机构的组成及机构运动简图的画法二、了解机构具有确定运动的条件三、研究机构的组成原理及机构分类与设计2023/11/24

机构结构分析的内容和目的机构的组成及分类机构运动简图机构自由度的计算计算平面机构自由度时应注意的问题机构具有确定运动的条件平面机构的组成原理、结构分类及结构分析机构的结构分析2023/11/24机构的组成及分类一、机构的组成1.构件构件a2023/11/24机构的组成及分类一、机构的组成1.构件2023/11/24机构的组成及分类一、机构的组成2.运动副2023/11/24转动副（铰链）移动副机构的组成及分类一、机构的组成2.运动副2023/11/24凸轮副齿轮副机构的组成及分类一、机构的组成2.运动副2023/11/24机构的组成及分类一、机构的组成2.运动副按照运动副相对运动情况分类：

转动副、移动副、螺旋副按照运动副接触情况分类：

高副：点线接触

低副：面接触

按照相对运动是平面运动还是空间运动：

平面运动副：移动副、转动副、平面高副；空间运动副：螺旋副，胡克铰链等几何封闭力封闭

2023/11/24机构的组成及分类一、机构的组成3.运动链2023/11/24机构的组成及分类一、机构的组成4.机构2023/11/24机构的组成及分类二、机构的分类根据运动副组成情况分类：

低副机构

高副机构根据机构运动情况分类：

平面机构

空间机构根据机构的构件情况、工作原理：

连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，

棘轮机构，槽轮机构等2023/11/24机构的组成及分类2023/11/24

机构结构分析的内容和目的

机构的组成及分类

机构运动简图机构自由度的计算计算平面机构自由度时应注意的问题机构具有确定运动的条件平面机构的组成原理、结构分类及结构分析机构的结构分析2023/11/24机构运动简图根据机构的运动尺寸，按照一定的比例尺，采用运动副的代表符号、常用机构运动简图符号、一般构件的表示方法以及一些简单的线条。一、意义：分析现有机构，设计新机构无需考虑外形、断面尺寸，组成构件的零件数目，固联方式二、如何绘制：能表明机械运动特征及运动传递情况的图。三、关键：运动传递与真实机构相同！2023/11/24机构运动简图转动副移动副常用运动副的模型及符号2023/11/24机构运动简图平面高副槽销副常用运动副的模型及符号2023/11/24机构运动简图复合铰链常用运动副的模型及符号2023/11/24机构运动简图常用机构运动简图符号凸轮机构齿轮传动外啮合圆柱2023/11/24机构运动简图常用机构运动简图符号一般构件的表示方法固定构件(机架)齿轮传动内啮合圆柱2023/11/24机构运动简图一般构件的表示方法同一构件两副构件2023/11/24机构运动简图一般构件的表示方法连架构件多副构件2023/11/24机构运动简图2023/11/24机构运动简图2023/11/24机构运动简图5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画）1）分析机构，搞清构造，观察相对运动，运动传递情况；

通常需要找出原动件及执行构件（最后输出运动的构件），循着

传递路线步骤：2）找出所有的构件与运动副及其相对位置；3）选择合理的位置，选择视平面（多数构件的运动平面），如机构

很复杂，可展开，或将较难表示清楚的部分，另外绘制一个局部

的机构简图。充分反映机构的运动传递特点；4）确定比例尺，2023/11/24

机构结构分析的内容和目的

机构的组成及分类机构运动简图机构自由度的计算计算平面机构自由度时应注意的问题机构具有确定运动的条件平面机构的组成原理、结构分类及结构分析机构的结构分析2023/11/24机构自由度的计算ABC自由度：构件的独立运动的数目yxo2023/11/24yxoBC机构自由度的计算约束：对独立运动的限制高副：1个约束，2个自由度低副：2个约束，1个自由度2023/11/24机构自由度的计算

机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目。通常用F表示设n个活动构件，PL个低副，PH个高副平面→空间：引申至空间机构例题1：F=3×1-2×1=12023/11/24机构自由度的计算例题2：F=3×2-2×3=02023/11/24机构自由度的计算例题3：例题4：F=3×4-2×5=2F=3×3-2×4=12023/11/24机构自由度的计算例题5：例题6：F=3×2-(2×2+1×1)=1F=3×4-(2×6+0×1)=02023/11/24

机构结构分析的内容和目的

机构的组成及分类机构运动简图机构自由度的计算

计算平面机构自由度时应注意的问题机构具有确定运动的条件平面机构的组成原理、结构分类及结构分析机构的结构分析2023/11/24计算自由度时应注意的问题F=3×4-2×6

=0？F=3×3-2×4

=1F=3×5-2×6

=3？F=3×5-2×7

=1F=3×3-2×3

-1×1=2？F=3×2-2×2

-1×1=12023/11/24计算自由度时应注意的问题一、正确计算运动副的数目F=3×5-2×7=1F=3×5-2×6=3？？错误2023/11/24计算自由度时应注意的问题一、正确计算运动副的数目1.复合铰链

两个以上的构件在一处以转动副相联接，就构成了所谓的复合铰链。m个构件，m-1个转动副。F=3×5-2×7=1正确2023/11/24计算自由度时应注意的问题一、正确计算运动副的数目2.导路平行、重合、共线的特例F=3×5-2×7=1F=3×2-(2×2+1×1)=12023/11/24计算自由度时应注意的问题一、正确计算运动副的数目2.导路平行、重合、共线的特例转动副轴线重合移动副方向平行高副公法线重合避免悬臂支撑，增加刚度两接触点力不同时作用力封闭→形封闭2023/11/24计算自由度时应注意的问题一、正确计算运动副的数目3.复合高副两构件，在两处形成高副，各接触点公法线不重合转动副移动副2023/11/24计算自由度时应注意的问题二、局部自由度F=3×3-(2×3+1×1)-1=1正确F=3n-(2PL+PH)-F'与输出件运动无关的自由度称局部自由度F=3×3-2×3-1×1=2错误2023/11/24计算自由度时应注意的问题三、虚约束在特殊的几何条件下，引入某些构件所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。多一个FE构件，F+3，多两个转动副，F-4多引入一个约束，虚约束平行四边形机构F=3n-(2PL+PH-p')-F'p’=2P'L+P'H-3n'F=3×4-(2×6-1)

=12023/11/24计算自由度时应注意的问题三、虚约束F=3×5-2×5-1×6=-1 ×轮

系F=3×3-2×3-1×2=1 √F=3×5-(2×5-1×6-2)=1 √2023/11/24计算自由度时应注意的问题F=3×4-2×6

=0？F=3×3-2×4

=1F=3×5-2×6

=3？F=3×5-2×7

=1F=3×3-2×3

-1×1=2？F=3×2-2×2

-1×1=12023/11/24计算自由度时应注意的问题自由度计算方法总结n=4①看懂机构运动简图②判断有无注意事项，如复合铰链、局部自由度、虚约束等。③确定活动构件数目、高低副数目④代入公式进行计算。F=3×4-(2×5+1×1)=1 pL=5pH=12023/11/24计算自由度时应注意的问题自由度计算方法总结①看懂机构运动简图②判断有无注意事项，如复合铰链、局部自由度、虚约束等。③确定活动构件数目、高低副数目④代入公式进行计算。2023/11/24

机构结构分析的内容和目的

机构的组成及分类机构运动简图机构自由度的计算计算平面机构自由度时应注意的问题机构具有确定运动的条件平面机构的组成原理、结构分类及结构分析机构的结构分析2023/11/24机构具有确定运动的条件结论：使机构中的原动件数等于机构的自由度，此即机构具有确定运动的条件。2023/11/24

机构结构分析的内容和目的

机构的组成及分类机构运动简图机构自由度的计算计算平面机构自由度时应注意的问题机构具有确定运动的条件平面机构的组成原理、结构分类及结构分析机构的结构分析2023/11/24组成原理、结构分类及结构分析一、平面机构的组成原理机构确定运动条件

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原动件数等于自由度

因此，将机架与原动件（与机架相连）拆分出来，则剩下的构件组自由度为零原动件自由度?+2023/11/24组成原理、结构分类及结构分析一、平面机构的组成原理+基本杆组：最后不能再拆的最简单的自由度为零的构件组。组成原理：任何机构都可以看作是若干个基本杆组依次连接于原动件与机架上而构成。2023/11/24组成原理、结构分类及结构分析二、平面机构的结构分类机构的结构分类是根据机构中基本杆组的不同组成形态进行的符合条件：自由度公式→3n-2pl-ph=0 基本杆组条件假设机构中无高副： 3n-2pl=0 →n/2=pl/3，

给出n，pl组合 n=2，pl=3；n=4，pl=6；n=6，pl=9……2023/11/24组成原理、结构分类及结构分析二、平面机构的结构分类Ⅱ级组

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应用最多的基本杆组

最高级别为Ⅱ级组的基本杆组构成的机构→Ⅱ级机构

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应用最多的机构Ⅱ级组，Ⅲ级组原动件＋机架