第2章 机构运动简图讲课教案

重合的转动副；
3）两构件之间构成多个导路平行 的移动副；
虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构 2）两构件之间构成多个转动轴线重合的转动副； 3）两构件之间构成多个导路平行的移动副；
4）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分
5）两构件多点接触形成平面高副，
若接触点的公法线彼此重合，按一个高副计算
pH为机构的高副数目。
F＝3n－2pL －pH
=3*3-2*4-0 =1
n＝3 pL =4
pH=0
二、机构具有确定运动的条件
1、自由度计算举例
n＝1）2 三p角L =架3 p超刚H=静性0定桁桁架架
F＝3n－2pL － pH ＝3×2－2×3 －0＝0
nF＝＝233）n－铰p2链Lp=L四－4杆pp机HH=构0
5、给各构件和运动副编号，并在 原动件上用箭头表示其运动形式和 方向
工作原理
JX1A
第二节 平面机构的自由度
要使机构具有确定的运动，需满足一定的条件，此条件就是有 关自由度的问题
一、平面机构的自由度F
一个作平面运动的自由构件具有3个自由度 自由度：构件具有独立运动的数目
两个构件形成运动副之前有3个相对运动
2、机构原动件数目应等于机构的自由度的 数目。
三、计算平面机构自由度时应注意的问题
1.复合铰链 A点，由两个以上构件在 同一轴线上组成的转动副
由K个构件组成的复合铰链，
共有(K-1)个转动副。
2. 局部自由度
：是指机构中不影响其他 构件运动的独立运动。
高副中为减少磨损，借 助滚子将滑动摩擦变滚 动摩擦，滚子中心与其
JX1A
三、机构的运动简图
用构件和运动副的特定图形符号按比例绘制的表示各 构件间的相对运动关系的简单图形
JX1A
三、机构的运动简图
绘制步骤（以液压泵为例）
1、分析构件数目和运动副的类型及数目 （4个构件、3个转动副和1个移动副）
2、选择构件运动的平面作绘图平面
3、确定比例尺
4、按比例确定各运动副的位置，用规 定符号表示各构件和运动副
低副限制2个自由度
高副限制1个自由度
（公法线方向的相对移动）
第二节 平面机构的自由度
要使机构具有确定的运动，需满足一定的条件，此条件就是有 关自由度的问题
一、平面机构的自由度
一个平面机构由N个构件组成 , 活动构件数n=N-1
则平面机构的自由度计算公式为：
F＝3n－2pL － pH
n为机构的活动构件数目； pL 为机构的低副数目；
2）复合铰链：在一处形成两个以上的转动副，这点则构成复合铰链 3）局部自由度：某些构件所产生的不影响整个机构运动的局部运动的自由度， 常见的为滚子。
F＝3n－2pL － pH
1个原动件小于自由 它构件组成的转动副
＝3×3－2×3 －1 ＝2 度2，无确定运动
图中，滚子绕其轴线的转动为一个局部自由度。
在计算机构自由度时，认为将滚子和从动件 焊成一体，如右图
故机构的自由度为：
F＝3n－2pL － pH
=3×2－2×2 －1 ＝1
三、计算平面机构自由度时应注意的问题
C: 复合铰链 M 和 N 、 E 虚约束 和F: G: 局部自由度
小结：
1、运动副的定义和分类 运动副：由两构件直接接触形成的可动联接
分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副)
2、能绘制机构运动简图 3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链 局部自由度、虚约束等
1）平面机构自由度的计算公式： F3n2P LP H
注意：机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现 的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成实际有效的 约束，从而使机构不能运动，因此要保证加工精度。
【例】 求图示机构的自由度，若含有复合铰链、局 部自由度、虚约束等特殊情况时，请一一指出，并 判断此机构是否具有确定的运动。
F3n2P LP H 37 29 1 2
3）＝铰3×链3五－杆2×机4构－0 ＝1
n＝F＝＝433n×－p4L2－=pL25×－p5pH－H=00＝2
2
3 4
3
4 5
1 2
1
如果原动件数<=F, 如F =果12原动件数>F,
则机构的运动确定； 则会导致机构最薄弱环节的损坏。 则机构的运动不确定；
机构具有确定运动的条件
1、机构的自由度F>0。
3 从动件 ——机构中其余活动构件
2 从动件
4
1原动件
机架
2、构件的表示符号
偏心轮机构
板状
撇开外形，仅把与运 动有关的尺寸用简单 的线条表示出来
先画运动副，再连线
机架
两副构件
三副构件
表示构件的常用图形符号
杆状
注：阴影线表示固定 注：涂黑是焊缝标记，表示的是一个构件 注：涂剖面线表示的是一个构件 注：绕过转动副的圆弧相连直线表示的是一个构件
在输入件和输出件间用多组完全相同的结构传递运动时，只
有一组起独立传递运动的作用，其余为虚约束。
2B
3
4
1
A
DC
B
3 2
4
1
A
2 2
虚约束的作用 ⑴ 改善构件的受力情况，分担载荷或平衡惯性力，如:
多个行星轮。 ⑵ 增加结构刚度，如:轴与轴承、机床导轨。 ⑶ 提高运动可靠性和工作的稳定性，如:机车车轮联动 机构。
第2章 机构运动简图
第一节 平面机构的运动简图
一．运动副 ：两构件直接接触形成的
可动连接。
平面运动副 ：运动副中两构件的相对运动为平面运动。动颚与轴
平面机构中均为平面运动副
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空间运动副 平面运动副
球面副、螺母与螺杆 低副 ：两构件通过面接触 高副
转动副 ：用小圆表示 移动副 ：用矩形表示
平面运 低副：两构件通过面接触 动副 高副 ：两构件通过点、线接触，如齿轮、凸轮
3. 虚约束 ：对构件的运动不产生实际约束效果的重复约束
例 平行四边形机构
F＝3n － 2pL － pH ＝3×4 －2×6 －0 ＝0
虚约束！
计算自由度时，应将引入虚约束的构件和运动副去掉。
F＝3n － 2pL － pH ＝3×3－2×4－0＝1 虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构
A
2）两构件之间构成多个转动轴线
用图形符号表示高副时，一 般需把两构件在接触点处的 曲线轮廓画出(图a)，但对于 齿轮机构，习惯上只画出两 齿轮的节圆(见表1-1)。
二、 构件的分类及其表示符号
1. 构件的分类
机 架 —机构中的固定构件； 支撑活动件，只有一个
原动件 主动件
—按给定已知运动规律独立运 动的构件；一般机构有一个
常在其上给出表示其运动形式 的箭头。