机构的结构分析 机械原理_图文

1.2.2
局部自由度
定义——在某些机构中，
不影响其他构件运动的自
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由度称为局部自由度。
处理办法——把滚子固化
在支承滚子的构件上。
复合铰链
定义——两个以上的构件在同一处以转动副联接，则构成
复合铰链。
处理办法——n个构件在同一处构成转动副，实际转动副
数目为（n-1）个。
N-1个转动副
并非任何一个运动链都具有确定的运动, 图中的铰链就因为无法满足两个运动轨迹 而被卡住.
可能的情况
具有确定的相对运动
机构 桁架 运动链
运动链
无相对运动
相对运动不确定
1.2.1机构 具有确定运动的条件
自由度：构件所具有的独立运动的数目，或确定构件位置所
需的独立变量的数目 约束：运动副对构件独立运动所加的限制
计算可采用运动链自由度的计算公式。
运动链成为机构的条件
F<=0 运动链不能动,成为机架
F = 3× 4 - 2× 5 = 2
1 个原动件 F > 0，但原动件数目小 于自由度数目，运动链 运动不确定，不能成为 机构。
F = 3× 3 - 2× 4 = 1
2 个原动件 F > 0，但原动件数目大 于自由度数目，运动链 被破坏，不能成为机构。
看一下哪里是复合铰链?
8 2 3 C 6 m 7
E
1
A
1
4
D m E'
5 F
几种典型复合铰链
虚约束
定义——对机构运动实际上不起限制作用的重复约束。 处理办法——将机构中构成虚约束的构件连同其所附带的
运动副去掉不计 。
自由度为何相同??
虚约束
真实约束
虚约束
在特定的几何条件或结构条件下，某些运动副所引入 的约束可能与其它运动副所起的限制作用是一致的。这 种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。
平行移动副和同轴转动副
重复传动
机构中存在不起作用的对称部分
为了传递较大功率，保持机构受 力平衡，在机构中增加对称部分
公法线平行的高副
等宽凸轮机构
等径凸轮机构
存在一构件同两个以上
构件组成运动副，而其
中任意两个都使该构件
运动规迹相同。
虚约束问题小结：
虚约束的引入，一般是为了改善机构受力，增大传递功率
运动副：两个构件之间直接接触所形成的可 动联接
两个相邻构件直接接触
两者之间允许一定的相对运动
每个构件至少和另外一个构件通过运动副联接
机构简图：用简单的符号和线条表示机构的 组成情况和运动情况
运动副与构件
构件间直接接触的点，线，面称运动 副元素。
低副：面接触
{ 转动副
移动副
高副：点，线接触。
运动简图： 1.必要性 为简明地表达机构的运动特性 和工作原理，要去掉与运动无关的尺寸， 外性等因素。 2。用规定的符号表达构件和运动副的相 对位置和性质。
F 3n - 2Pl - Ph
活动构件数目 低副数目 高副数目
机构的自由度数F 应等于机构的原动件数
F 3n - 2 Pl - Ph
活动构件数目 低副数目 高副数目
运动链中取一个构件相对固定作为机架，运动链
相对于机架的自由度必须大于零，且原动件数目
等于运动链自由度数。
满足此条件的运动链即成为机构，机构自由度的
构件表达中去除与运动传递无关的因素：
A A (a) (a) A A (b) (b)
B B
B B
常 用 平 面 运 动 副 表 示 法
v
运 动 轨 迹 为 直 线
移动副
转 动 副
平面高副
齿轮副
用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按
一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图
或者其它特殊需求；
计算机构自由度时，不考虑虚约束的作用； 虚约束的成立，要满足一定的几何条件或者结构条件，如果 这些条件被破坏，将转化了实约束，影响机构运动； 机械设计中如果需要采用虚约束，必须保证设计、加工、装 配精度，以确保满足虚约束存在的条件。
b
1
a
2 3 4
c
动画按钮
b
1
a
2 3 4
c
b
1
1
a
2
4
2 3
3
c 4
例1：已知一机构如图所示，试绘制 该机构的运动简图
b
1
b 2 3 4
a
a
c
c
例1：已知一机构如图所示，试绘制该机构 的运动简图
A 3
1
动画按钮
A C
B A B
C
动画按钮
2 1
3 4
移动副的演化
机构具有确定运动的条件 自由度数------构件所具有的独立运动 的数目称自由度。 B yA
作平面运动的刚 体有三个自由度
（三个坐标参数 才能确定其位 置,X.Y. q ）
A xA
q
低副的引入减 少两个自由度
x
q
高副的引入减少 一个自由度
y f ( x)
沿法线方向不能运动
机构的自由度数F(需要F个坐标参数才 能确定机构中所有构件的位置)。
（一）
第1章 机构的组成和结构
机构：具有确定运动的实物组合体
1.1 机构的组成及机构运动简图 1.2 机构具有确定运动的条件
1.3 机构的组成原理和结构分析
1.1 机构的组成及运动简图
在组成机构的构件中，必有且仅 有一个构件是用于支持和安装其它构 件的，称之为机架。由于在分析机构 运动时取机架为静参考系，常称之为 固定杆。每个机构必有且仅有一个机 架。 输入运动的构件称原动件。每个 机构至少一件。 其余的构件为从动件。
包容面与被包容 面可互换
移动副可平移
转动副演化
2 1 2
R
1 3
3
动画按钮
动画按钮
运动链：若干个构件和运动副所连 接成的可动系统。
机构是具有确定运动的运动链。
在运动链中，将某一个构件加以固定， 而让另一个或几个构件按给定运动规律 相对固定构件运动时，如果运动链中其 余各构件都有确定的相对运动，则此运 动链成为机构。
并非任何一个运动链都具有确定的运动
如何修改？
并非任何一个运动链都具有确定的运动
如何修改？
增加一个构件和一个低副使自由度加1，但 应注意：不要形成固定机架
低副改为高副可增加一个自由度
例 题
F 3n - 2 Pl - Ph 3 5 - 2 7 - 0 1
F 3n - 2 Pl - Ph 3 6 - 2 8 - 1 1
形。机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。
例题
规定符号
构件的表达：用简单线条连接运动副
运动简图的绘制 1. 分析整个机构的工作原理
2. 沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动
关系，确定运动副的类型和数目 3. 选择适当的视图平面
例1：已知一机构如图所示，试绘制该机构 的运动简图