【機械設計】平面機構自由度及簡圖

1、（一）教學要求,運動副、自由度基本概念，機構具有確定運動的條件。,（二）教學的重點與難點,（三）教學內容,3-2 平面機構的運動簡圖,3-3 平面機構的自由度及其具有確定運動的條件,3-1 運動副及其分類,小結:,第三章 平面機構的自由度及機構運動簡圖,理解平面機構、運動副、自由度等基本概念，掌握機構運動簡圖，繪制的基本方法和自由度的計算，掌握機構具有確定運動的條件,2、運動副的類型 (1)低副 (2)高副,3-1運動副及其分類,一、運動副及其分類 1、運動副 使兩構件直接接觸并能產生一定相對運動的聯接，稱為運動副。軸承中的滾動體與內、外圈的滾道、嚙合中的一對齒廓、滑塊與導槽，均保持直接接觸，

2、并能產生一定的相對運動，因而它們都構成了運動副。,低副,兩構件通過面接觸而構成的運動副稱為低副。根據兩構件間的相對運動形式，低副又可分為轉動副和移動副。 1）轉動副 兩構件只能組成在一個平面內作相對轉動的運動副稱為轉動副（或鉸鏈）。 2）移動副 兩構件只能沿某一方向線作相對移動的運動副稱為移動副。,齒輪副,運動副用符號小結,在研究機構運動時，為了便于分析，常常瞥開它們因強度等原因形成的復雜外形及具體構造，僅用簡單的符號和線條表示，并按一定的比例定出各運動副及構件的位置，這種簡明表示機構各構件之間相對運動關系的圖形稱為機構運動簡圖，常用的運動副代表符號見下表。,機構分為：空間機構和平面機構。 如

3、果組成機構的所有構件都在同一平面或在彼此相互平行的平面內運動，該機構稱為平面機構，否則稱為空間機構。工程中大多數常用機構屬于平面機構。,3-2 平面機構的運動簡圖,機構是由若干構件通過若干運動副組合在一起的。 機構是用來傳遞或變換運動的構件系統(tǒng)，條件是：既要保證構件組合能夠運動，又要能夠保證運動是確定的。,構件：獨立影響機構功能并能獨立運動的單元體 （實物、剛體、運動的整體） 機架、原動構件、從動構件 零件：單獨加工的制造單元體 通用零件、專用零件,構件可以由一個零件組成 也可以由幾個零件組成,原動件,機架,（一）構件,平面低副: 轉動副、移動副 （面接觸） 平面高副: 齒輪副、凸輪副 （點、

4、線接觸） 空間低副: 螺旋副、球面副、圓柱副 （面接觸） 空間高副: 球和圓柱與平面、球與圓柱副 (點、線接觸) 運動副特性:運動副一經形成, 組成它的兩個構件間的可能的相對運動就確定。而且這種可能的相對運動, 只與運動副類型有關, 而與運動副的具體結構無關。 工程上常用一些規(guī)定的符號代表運動副,（二）運動副類型小結,機構是由構件通過運動副連接而成的 原動件：按給定運動規(guī)律獨立運動的構件 從動件：其余的活動構件 機 架：固定不動的構件,機構,（三）機構,二、機構運動簡圖的繪制,步驟： 1）分析機構，觀察相對運動； 2）找出所有的構件與運動副； 3）選擇合理的位置，即能充分反映機構的特性； 4）

5、確定比例尺， 5）用規(guī)定的符號和線條繪制成間圖。（從原動件開始畫）,例5,例3-2： 試求右圖平面四桿機構的自由度。 解：機構中共有3個活動構件，4個低副（轉動副）， 即n=3，PL=4，PH=0，根據式（3-1）求得機構的自由度 F=3n-2PL-PH =33-24-0=1 原動件數=機構自由度,一、 平面機構的自由度的計算,當原動件的數目機構有確定運動 (F=0不動；多于不確定;少于破壞）,計算機構自由度（設n個活動構件，PL個低副，PH個高副）： F=3n-2PL-PH （3-1） 說明：n個活動構件（不包括機架）共有3n個自由度，當用PL個低副和機架相聯組成機構后，便受到2PL個約束（

6、每個低副提供兩個約束，1個自由度）； PH個高副受到PH個約束（提供一個約束，2個自由度）。,3-3 平面機構的自由度及其具有確定運動的條件,試求右圖平面五桿機構的自由度。 解：鉸鏈五桿機構： F=34250=2 原動件數0, 原動件數=F，運動確定。 原動件數F，機構破壞。,n=2,PL=3 F=0,n=3,PL=4, F=1,減少一個約束 增加一個自由度,例:修改手動沖床的設計,三、計算自由度F時應注意的問題,（1）復合鉸鏈 （2）局部自由度 （3）虛約束,兩個以上構件同時在一處用轉動副相連接 就構成了復合鉸鏈。 由右圖可知，三個構件共組成了兩個轉動副，依次類推，m個構件組合而成的復合鉸鏈

7、共有（m-1）個轉動副。,例3-5： 試求右圖圓盤鋸機構的自由度。 解：,（1）復合鉸鏈,F= 33231=2 F= 32221=1,與輸出件運動無關的自由度稱局部自由度。 （無論“滾子3”轉與不轉，都不影響“推桿2”的運動）。,（2）局部自由度,例3-7：試求下圖大篩子機構的自由度。 （分析：活動構件n=7，7個轉動副和兩個移動副，一個高副） 解： F=37-29-1=2此機構的自由度為2，有兩個原動件。,在特殊的幾何條件下，有些約束所起的限制作用是重復的，這種不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。 (虛約束雖然對運動不起作用，但可以增加構件的剛性),（3）虛約束：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,一、基本