《机械设计基础》-第1章

1.1平面机构的组成

1.1.1平面运动副的组成和类型1.高副高副是由两个构件通过点或线接触组成的运动副，如图1.1所示。2.低副低副是由两个构件通过面接触组成的运动副。平面低副按其相对运动形式可分为移动副和转动副两种。１）移动副移动副是指组成运动副的两构件通过面接触只能作相对移动的低副，如图1.2所示。下一页返回1.1平面机构的组成

２）转动副转动副也称为铰链，是指组成运动副的两构件通过铰链相连，只能在一个平面内作相对转动的低副，如图1.3所示。1.1.2平面机构的组成1.运动链运动链是由两个以上运动副连接而成的系统。运动链分为闭链和开链两种。若组成运动链的各构件首尾相连所构成的系统，则称为封闭式运动链，简称为闭链，如图1.4（a）、（b）所示。上一页下一页返回1.1平面机构的组成

若组成运动链的各构件未构成首尾封闭的系统，则称为开式运动链，简称为开链，如图1.4（ｃ）所示。2.运动链和机构的关系在运动链中将某一构件固定，让另外一个或几个构件按照给定的运动规律相对于该固定构件运动，若运动链中其余各构件都有确定的相对运动，这种运动链便成了机构，否则就构不成机构。机构中固定不动的构件称为机架。按照给定的运动规律相对于该固定构件运动的构件称为原动件或主动件，其余各活动构件称为从动件。说上一页返回1.2平面机构简图的绘制1.2.1平面运动副和构件的表示在平面机构运动简图中，运动副的表示方法如下：（１）常见构件的表示方法和代表符号如图1.5所示。图1.5（ａ）表示参与组成两个转动副的构件。图1.5（ｂ）、（ｃ）表示参与组成一个转动副和一个移动副的构件。图1.5（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）表示参与组成三个转动副的构件。图1.5（ｄ）、（ｅ）用三角形表示组成三个转动副的构件。下一页返回1.2平面机构简图的绘制

为了表明三角形是一个单一的构件，常在三角形内加剖面线或在三角形三内角上涂以焊缝标记。图1.5（ｆ）表示三个转动副中心在一条直线上。（２）常见平面高副的表示方法和代表符号如图1.6所示。图1.6（ａ）表示凸轮副，图1.6（ｂ）表示齿轮副。（３）常见平面低副的表示方法和代表符号如图1.7所示。图1.7（a）、（ｂ）、（ｃ）为两构件１、２组成移动副的表示方法和代表符号，移动副的导路必须与相对移动方向一致。上一页下一页返回1.2平面机构简图的绘制

图1.7（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）为两构件１、２组成转动副的表示方法和代表符号，圆圈表示转动副，其圆心表示相对转动的轴线，带阴影斜线的为机架。1.2.2平面机构简图的绘制绘制平面机构运动简图的步骤如下：（１）分析机构运动，找出机架、原动件和从动件。（２）从原动件开始，按照运动传递的顺序，逐一分析各构件之间的相对运动的性质，确定各运动副的类型和数目。上一页下一页返回1.2平面机构简图的绘制

（３）选择适当的视图平面和机构运动的瞬时位置。一般选择与各构件平面相互平行的平面作为绘制机构运动简图的视图平面。（４）选择合适的比例尺μl（），按照选定比例定出的各运动副的相对位置，用规定符号绘出平面机构运动简图。最后还要注意在原动件上标出表示运动方向的箭头，在机架上画上斜线。上一页返回1.3平面机构自由度的计算1.3.1平面运动副对构件的约束如图1.9所示，一个做平面运动的自由构件有三个独立的运动，即沿x轴和y轴的移动以及在xOy平面内的转动，构件所具有的独立运动的数目称为自由度。显然一个做平面运动的自由构件有三个自由度。两个构件直接接触构成运动副后，构件的某些独立运动将受到限制，自由度就随之减少。运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。下一页返回1.3平面机构自由度的计算

运动副的类型不同，引入的约束数目就不同，如图1.1（ｂ）所示的两个齿轮呈线接触状组成的高副只约束了沿接触处公法线方向的移动，保留了绕接触处的转动和沿接触处公切线方向的移动；而如图1.2所示的移动副约束了沿一轴线方向的移动和在平面内的转动，只保留了沿另一轴线方向的移动；如图1.3所示的转动副约束了两个移动，只保留了一个转动。由此可知，在平面机构中，一个平面高副引入一个约束，一个平面低副引入两个约束。上一页下一页返回1.3平面机构自由度的计算

1.3.2平面机构自由度的计算公式设平面机构中共有K个构件，其中一个构件是固定不动的机架，则活动构件的数目为ｎ＝Ｋ－１。这ｎ个活动构件在没有通过运动副连接时，应有３ｎ个自由度。当用PL个低副、PH个高副连接成为运动链后，因为一个平面低副引入两个约束，一个平面高副引入一个约束，所以这些运动副共引入了（２PL＋PH）个约束。若用Ｆ表示平面机构的自由度数，则该平面机构的自由度数为全体活动构件在自由状态时自由度的总数与全部运动副引入的约束条件总数之差，即Ｆ＝３ｎ－２PL－PH（1.1）上一页返回图1.1平面高副返回图1.2移动副返回图1.3转动副返