1平面机构的运动简图及自由度

立运动的数目。 构件 的空 间自 由度 构件 的平 面自 由度
电子工程系
平面机构自由度的计算 设n个活动构件，PL个低副，PH个高副
低副： 2个约束，1个自由度
高副： 1个约束，2个自由度 机构的自由度：
W 3n 2PL PH
电子工程系
铰链四杆机构
电子工程系
差动式真空压力计
电子工程系
电子工程系
2 从动件
4
1原动件
机架
2.运动副：构件间的可动联接。两构件直接接触而又能产 生一定形式的相对运动的连接（既保持直接接 触，又能产生一定的相对运动）。 运动副中的接触面称为运动副元素。
平面机构的运动副分为：低副和高副 a低副：
面接触
电子工程系
①转动副： 两个构件间只能作相对旋转运动的运动副。
铰链五杆机构
二、机构具有确定运动的条件
电子工程系
W 3 3 2 4 0 1
原动件数=机构自由度 W
铰链五杆机构：
C 3 2 B 1 A 5 E 1 C' D 4 D'
电子工程系
4
W 3 4 2 5 0 2
原动件数<机构自由度数，机构运动不确定
W 3 4 2 6 0 0
机构定义，机构分类，机构的运动简图。 机 构： 由若干构件组成，各构件之间有确定
的相对运动关系的组合。作用：传递和变 换运动
电子工程系
独立的运动单元（有若干零件 刚性组合）
机器
机构
构件 运动副
零件
独立的制造单元
内燃机
仪表机构
构件－连杆
电子工程系
零件－连杆体1、连杆头2、轴套3、轴瓦4和5、螺杆6、螺母7、开口销8
电子工程系
局部自由度 复合铰链
复合铰链
1个虚约束
电子工程系
本章难点

电子工程系



机构自由度计算中有关虚约束的识别。 首先要正确掌握虚约束的概念。 两个构件形成运动副将引入约束，会对构件的 自由度产生限制。如果引入的约束所限制的自由度， 已被其它约束限制，则该约束就是虚约束。 掌握机构中虚约束常出现的几种情况。 当两个构件形成多个移动副，导路又互相平行， 或两构件构成多个转动副。而轴线互相重合时，将 出现虚约束的情况。要注意是两个构件形成的。
2
3 4 1 2'
2''
习题1：计算自由度
（先看有无注意事项，复合铰链……，再看有 几个构件）
电子工程系
B 4 2 A D 6 1 3 5 C
齿轮
转动副：1和6，1和2，2和3，3和4，4和5，5和6 齿轮副：1和3，3和5 活动构件：1，2，3，4，5
习题2、3、4：计算自由度
电子工程系
综合例题：计算自由度
三、计算机构自由度时注意事项
电子工程系
（1）复合铰链
在同一轴线上，有两个以上构件转动副连接
2 1
3 2 1
m
3
m-1
W 3 7 2 10 0 1
注意：复合铰链只存在于转动副中！
（2）局部自由度 （与输出件运动无关的自由度称局部自由度）
4 2 C 3 D 4 D 2
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第一章 平面机构的运动简图及自由度 电子工程系
§1-1 §1-2 §1-3
概述 运动副及其分类 平面机构运动简图
§1-4
平面机构的自由度
本章重点

电子工程系
构件、运动副、机构、自由度、约束等概念。 机构具有确定运动的条件。 平面机构自由度的计算。 注：本章只研究平面机构的结构分析。
§1-1 概述
构件间没有相对运动 机构→刚性桁架
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W 3 3 2 5 0 1
多一个约束）超静定桁架
自由度和原动件的关系
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W≤0，构件间无相对运动，不成为机构。
W>0, 原动件数<W，运动不确定
原动件数>W，机构破坏
原动件数=W，运动确定 ------机构具有确定运动的条件
B 1 A A
B 1
错误：W 3 3 2 3 1 2
正确：W 3 2 2 2 1 1
（3）虚约束：
电子工程系
在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是 重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。
A M B
1 A 2 3 4 N O3 M B
O1
l
图上尺寸(mm) 实际尺寸m
5）用规定的符号和线条把所有机构绘制成简图。
注意：机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性！
例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 构件 4机架
B 1 A
电子工程系
2
3
C 4
例题一
例题二
§1-4 平面机构的自由度
一、平面机构的自由度
电子工程系
机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独
N
O3
O1
W 3 3 2 4 0 1
W 3 4 2 6 0 0
轨迹重合形成的虚约束
导路平行形成的虚约束
电子工程系
对称结构虚约束
联动平行四边形机构
平面机构的虚约束常出现于下列情况：
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（1）不同构件上两点间的距离保持恒定…… （2）两构件构成多个移动副且导路互相平行 （3）两构件构成多个转动副且轴线互相重合…… （4）在输入件与输出件之间用多组完全 相同的运动链来传递运动
②移动副：两个构件间只能作相对移动运动的
运动副。
b高副： 点、线接触
①齿轮副；②凸轮副。
§1-3 平面机构运动简图
电子工程系
用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和 一、定义： 运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的 简图。
二、绘制：
1、运动副的符号
2 2 2 2 2 1 1 1 1
转动副：
1
1 2
1 2 1 2 2
移动副：
2 1 2
1
齿轮副： 凸轮副：
2 2
电子工程系
1
1
2、构件（杆）：
3、机构运动简图的绘制步骤（模型）
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1）分析机构的结构，观察构件间的相对运动，数清所有 构件的数目； 2）找到运动件，循着运动传递的路线，分析其传动部分，即 分清机械运动部分的运动是怎样传到执行部分的，从而搞清楚 该机械是由多少构件组成，各构件之间组成了何种运动副，以 便正确地绘制机构运动简图； 3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）， 选择合理的投影面（多数机构的运动面的平行面）； 4）确定比例尺；
机构的分类：空间机构和平面机构。
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空间机构： 至少有两个构件能在三维空间中相对运动。
组成机构的各构件都在相互平行的平 平面机构： 面内运动的机构。即，各构件的相对 运动平面互相平行（常用的机构大多 数为平面机构）。
§1-2 运动副及其分类
1.机构是由构件和构件间的运动副组成的。 机 架： 固定构件；一般相对地面 固定不动。 原动件：按给定已知运动规律独 3 立运动的构件；常以转向箭 头表示。 从动件：其余活动构件；其运动规律 决定于原动件的运动规律和 机构结构和构件尺寸