华科大机械原理课件第1章 平面机构的自由度和速度分析

第一章第一章1—1

运动副、运动链、机构

1—2

机构运动简图（机构图）1—3

平面机构自由度计算1—4

速度瞬心及其在机构速度分析上的应用平面机构：各构件在相互平行的平面内运动

空间机构：运动平面不完全平行（如锥齿轮传动）锥齿轮传动锥齿轮传动1—1运动副、运动链、机构

一.运动副及其分类运动副：二个构件相互接触且有相对运动的联接.球销副分类：低副

高副面接触——低副

点、线接触——高副转动副：两构件只能作相对转动移动副：两构件只能作相对移动构件通过运动副联接形成的系统.

闭链：特点是每个构件至少有两个运动副。运动链

开链：特点是有的构件只有一个运动副。2134闭链123开链13452

开链二.运动链:机械手把运动链固定一构件为机架，同时给定一个或几个构件运动，如其他构件运动随之确定便形成机构。21344—机架1—原动件2、3—从动件三.机构

机构运动简图：

在保证机构运动特性和组成不变的前提下，用国标规定的简单符号和线条表示构件和运动副，绘制成的机构图。121221121—2机构运动简图（机构图）

运动副、构件表示方法运动副及运动副联接的表示方法一：运动副及运动副联接的表示方法二：方法三：方法四：方法五：方法六：方法七：常用机构的简图符号一：符号二：符号三：符号四：符号五：主体机构：内燃机汽缸活塞连杆曲柄组成的曲柄滑块机构4移动副256导路内燃机机构运动简图：保证运动副类型、相对位置不变，保证移动副导路不变，保证构件数不变.注意：小型压力机组成：6‘、6为一个构件1‘、1为一个构件共有9个构件9为机架1‘—1原动件8—工作部分其余为传动部分小型压力机运动简图：1—3平面机构自由度计算

转动副有两个约束移动副有两个约束高副有一个约束平面构件自由度为3一.构件的自由度及运动副的约束

构件自由度：平面构件所具有的独立运动数约束：运动副对独立运动所加的限制称为约束设机构中共有K个构件，活动构件n=K-1（除去机架），共有PL个低副，PH个高副，机构自由度：

F=3n-2PL-PH机构的自由度：机构所具有的独立运动数例：2134（a）123（b）(c)1234二、机构具有确定运动的条件：2电动机转子1油缸（汽缸）活塞机构具有确定运动的条件： 原动件数=机构自由度给定F个独立运动（F个自由度），依靠给定原动件的运动来给定，通常一个原动件只能给定一个独立运动原动件数>机构自由度原动件=2杆2被拉断例：四杆机构F=12134原动件=1机构运动确定机构发生破坏四杆机构原动件数<机构自由度原动件=2运动确定原动件=1运动不确定例：五杆机构21345F=2运动不确定五杆机构三、计算自由度应注意的几个问题1.复合铰链复合铰链：三个构件在一点形成若干个转动副。123123转动副数=构件数—1例：计算机构自由度2212121112112.局部自由度某构件某自由度不影响整个机构的运动，此自由度为局部自由度。1234例：计算自由度：局部自由度F=3ㄨ3–2ㄨ3–1ㄨ1=2当机构有高副，高副地方出现滚子，滚子处联接为局部自由度。计算机构自由度时，应将局部自由度去除不计。重新计算自由度：F=3ㄨ2–2ㄨ2–1ㄨ1=13.虚约束某运动副某约束对独立运动不起限制作用。计算机构自由度时应去除ABCDEFAB//CD//EFAB=CD=EF例：计算自由度：F=3ㄨ4–2ㄨ6=0F=3ㄨ3–2ㄨ4=1平面机构的虚约束常见于下列情况中：（1）二构件某二点间的距离始终不变，若在二点间加上一个构件和二个转动副，虽不改变机构运动，但引入一个虚约束。ABCD12EFABCDEFAB=CD=EFEF在机构运动中距离始终不变（2）二构件形成若干个移动副，其导路一致或平

行，只有一个移动副起约束作用，其余移动

副是虚约束（只算一个移动副）。去掉此运动副构件的运动不变（3）两个构件形成若干个转动副时，其轴线

一致（只算一个）去掉它不影响转动（4）在输出构件与输入构件间有几组相同的运动链

（只算一个）25141、2、4—齿轮1——输入4——输出计算自由度:F=3ㄨ4–2ㄨ4–1ㄨ2=24（5）二构件组成若干个平面高副，但接触点间

的距离为常数。123去掉一个高副计算自由度:F=3ㄨ2–2ㄨ2–1ㄨ2=0F=3ㄨ2–2ㄨ2–1ㄨ1=1虚约束对机构的运动没有影响，算自由度时去掉。但对受力有好处，即改善受力。例1：计算机构的自由度例2：ABCDEFABCDEFAB=CD=EF局部自由度虚约束虚约束计算自由度1相对运动的两构件相对速度为零的瞬时重合点。在瞬心处二构件绝对速度必相等。一、速度瞬心的概念:1—4

速度瞬心及其在机构速度

分析上的应用二、速度瞬心的求法：①二构件形成高副（滑动兼滚动）时，瞬心在过接触点的法线上。④二构件不形成运动副时，根据三心定理求二构件的瞬心。②二构件形成转动副时，转动副中心既是它们的瞬心。③二构件形成移动副时，相对速度瞬心位于导路垂直方向的无穷远处。例1.求瞬心。ω1134P13P24三心定理：机构中任取三个构件，其三个瞬心必在同一直线上。2ω1P12P23P34P141324P14P12P23P34(∞）P