一章.运动简图及自由度.doc

1.机器定义：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量.物料.信息。

2.原动机：凡将其他形式的能变换为机械能的机器称为原动机。

举例：内燃机、电动机。

3.工作机：凡利用机械能去变换或传递能量.物料.信息的机器称为工作机。

举例：发电机、起重机、金属切削机床、录音机等都属于工作机。

机构定义：机器的主体部分是由许多个运动构建组成的。

用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统成为机构。

机器主体部分由机构组成。

4.机器中最常用的机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系和间歇运动机构等。

5.一般机器由四个基本部分组成：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。

6.机构与机器的区别：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外，还包含电器、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换和传递能量、物料信息的功能。

但是在研究构件的受力和运动情况时，机器与机构无差别。

因此，习惯上用“机械”一词作为机器和机构的总称。

7.构件：是运动的单元。

它可以是一个单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。

第一章：平面机构自由度和速度分析
1.平面机构定义：所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构，否则称为：空间机构。

工作中常用机构多属于平面机构。

2.自由度定义：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。

一个做平面运动的构件有3个自由度。

3.运动副定义：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。

构件组成运动副后自由度随之减少。

4.运动副分类：低副和高副。

（两构件接触不外乎为：点、线、面。

）
5.低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。

平面机构中的低副：转动副、移动副。

（1）转动副：若组成运动副的两构件只能在平面内相对转动，这种运动副称为转动副或称铰链。

（2）移动副：若组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副。

6.高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

7.机构运动简图：这种表明机构各构件间相对运动关系的简化图形，称为机构运动简图。

8.机构运动简图中运动副表示如下：
（1）a、b、c为两构件组成转动副的表示。

圆圈表示转动副。

（2）d、e 、f为移动副的表示。

移动副导路必须与相对移动方向一致。

9.构件表示方法：
（1）a表示：参与组成两个转动副的构件。

（2）b表示：组成一个移动副和一个转动副的构件。

（3）c表示：参与组成三个转动副的构件用三角形表示。

（4）d表示：三个转动副中心在一条直线上。

10.机构中的构件分三类：
（1）固定构件（机架）：用来支持活动构件（运动构件）的构件。

（2）原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。

它的运动是由外界输入的。

故又称：输入构件。

（3）从动件：机构中随原动件运动而运动的其余活动构件。

其中输出预期运动的从动件称为输出构件，其他从动件则其传递运动的作用。

11.机构运动简图绘制方法例题：
A: ：
如图所示:颚式破碎机主体机构中有3个活动构件。

n=3；包含4个转动副没有高副。

则
如图所示：活塞棒具有4个活动构件数，n =4。

5个低副（4个转动副和1个移动副）
一个高副，则自由度：
机构的自由度与原动件（曲柄1）相等
11.平面机构自由度计算公式：
n:活动构件数（设平面共有K个构件。

除去固定构件，则活动构件数n=K-1）
12:自由度定义：活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是机构自由度。

13.机构具有确定运动的条件：机构自由度F>0，且F=原动件数。

14.计算平面自由度的主意事项：
（1）复合铰链：两个以上构件同时在一处用转动副相连接就构成复合铰链。

图a所示为三个构件汇交成的复合铰链。

由图b可以看出这3个构件组成2个转动副。

因此类推：K个构件汇交而成的复合铰链有（K-1）个转动副。

15.
解：机构中共有7个活动构件，n =7。

A、B、C、D四处都是三个构件汇交的复合铰链。

各有2个转动副，E、F处各有1个转动副，故。

故： F=机构原动件数。

8转动圆盘E沿EE`运动。

16：局部自由度：机构中常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度（或称多余自由度），在计算机构自由度时应排除。

例题：计算如图所示的滚子从动件凸轮机构的自由度。

解：如图a所示，当原动件凸轮1转动时，通过滚子3驱使从动件2以一定规律在机架4中往复移动。

从动件2是输出构件。

不难看出，在这个机构中，无论滚子3绕其轴线C转动与否，都不影响输出构件2的运动。

因此，滚子绕其中心的转动是个局部自由度。

为了在计算中排除这种自由度，可假想滚子与从动件焊成一整体。

化成图b所示。

则从图中可以看出活动构件数n=2，1个转动副（凸轮转动），一个移动副（从动件上下移动），和1个高副。

即：
，故。

17．虚约束定义：在运动副引入的约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的，对机构运动不起任何限制作用。

这种重复而不对机构起限制作用的约束称为虚约束或消极约束。

在计算自由度时应除去不计。

18.平面机构中虚约束常出现的场合：
（1）:两构件之间组成多个导路平行的移动副时，只有一个移动副起作用，其余都是虚约束。

（2）两构件之间组成多个轴线重合的转动副时，只有一个转动副起作用，其余都是虚约束。

例如：两个轴承支撑一根轴，只能看做一个转动副。

（3）：机构中传递运动不起独立作用的对称部分
19：计算如图所示的大筛机构的自由度：
解：机构中的滚子有1个局部自由度；顶杆与机架在E和E`组成两个导路平行的移动副，其中之一为虚约束；C处是复合铰链。

今将滚子与顶杆焊成一整体，去掉移动副E’并在C
点注明转动副个数。

如图（ｂ）所示。

由图（b）得n=7，=9（7个转动副，2个移动副），
，则：机构自由度等于2，具有2个原动件。

20：练习题
1—1至1—4绘出图示机构的机构运动简图：
算各机构自由度。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。