机械原理：平面机构运动简图

草图。设计思路为：动力由
曲柄1输入，通过滑块2使摆
动导杆 3 作往复摆动，并带
动滑枕4作往复移动 ，已达
到刨削加工目的。 试问图示
的构件组合是否能达到此目
1
的？ 如果不能，该如何修改？
4 2
3
方案1
方案2
方案3
方案4
方案5
方案6
图 1-7
图 1-8
• 作业 • P23-25: 2-15 2-19 2-20 • 附加：2-12
二、机构具有确定运动的条件 F=0（或F﹤0），是静定（超静定）桁架。 F＞0，当F＞主动件数目时，运动不确定。 当F﹤主动件数目时，不能运动。
机构具有确定运动的条件： F＞0且当F=主动件数目。
三、计算自由度时应注意的问题
1.复合铰链——两个以上的构件在同一处用转动副连接。
2 1
k个构件用复合铰链连接， 则转动副数目为:（k-1)
3.虚约束——对机构的运动不产生实际约束效果的重复约 束。
计算时，应除取虚约束（包括有关的构件及运动副）
虚约束常见于以下情况(：虚约束）1'
1
（1）两构件之间形成多个导路平行的移动副。
1'
( 虚约束）
H
G
（2）两构件间形成多个轴线重合的转动副。
带虚约束的曲轴
1'( 虚约束） （3）两构件间形成多个高副。
H
6
G
B
2
3
7
1 E
I A
解： n 6 ; PL 8 ; PH 1 F 3n 2PL PH 36 2811
虚约束
例：求图示机构的自由度。并判断机构有无确定的运动。
解：n=7，PL=9，PH=1 F=3n-2PL–PH=3×7-2×9-1=2 F=主动件数目，所以，有确定运动。
例：图示为简易冲床设计方案，画出机构运动简图并分析 其能否运动，设法改正错误。
§2-1 运动副及其分类
平面机构——所有构件都在同一平面或相互平行的平面内 运动的机构。
一、运动副及分类 运动副——使两构件直接接触并产生一定相对运动的连接 称为运动副。
运动副的类型： 按接触方式，运动副分为： 1.低副
——两构件通过面接触组成的运动副。
（1）转动副（回转副、铰链）：组成运动副的两构件只 能在一个平面内作相对转动。
构件组成运动副后，其 独立运动受到约束，自由度 将减少。
移动副：引入两个约束 （一个移动、一个转动）
高副：引入一个约束，有两个自由度，转动 + 移动。
自由度计算公式：
F=3n-2PL-PH
式中：n——活动构件的数目。 PL ——低副的数目。 PH ——高副数。
例：计算图中机构的自由度。
解：
n=5， PL=7 ，PH=0 F=3n-2PL–PH=3×5-2×7-0=1
图2.12 颚式破碎机构
图2.13 对应的机构运动简图
例：绘制机构运动简图。
例：绘制冲床机构的运动简图。
§2-3 平面机构的自由度
一、机构的自由度 1.自由度及约束
自由度——机构或构 件所具有的独立运动参数的 数目。
约束——对独立运动的 限制。 一个作平面运动的 自由构件具有三个 自由度。
2.平面机构自由度计算
解：绘制简图
a
b
计算自由度 n=3，PL=4，PH=1。 F=3n－2PL－PH =3×3－2×4－1 = 0
修改，使F=1
方案1：在机构的适当a 位置增加一个活动构件b 和一个低副
，增加一个自由度（3-2=1）。
bc
d
方案2：在机构的适当位置用一个高副代替一个低副，减
少一个约束。
a
b
c
d
例:图示牛头刨床设计方案
§2-2 平面机构的运动简图
一、平面机构运动简图的概念
不考虑那些与运动无关的因素（构件的形状、具体构造、 组成构件的零件数目等），只说明机构中各构件的相对运动 关系的简单图形，称为机构运动简图。
二、平面机构运动简图的绘制
1.构件和运动副的表示
1）转动副 1
1
1
2
2
2
小圆的圆心必须与回转轴线重合
2）移动副
例：绘制内燃机的机构运动简图。
例：绘制机构运动简图。
例：绘制机构运动简图。
以图2.10 所示，一偏心轮曲柄滑块机构为例，说明机 构运动简图的绘制方法。
图2.10 偏心轮曲柄滑块机构 图2.11 对应的机构运动简图
例题2.12：绘制图示颚式破碎机的运动简图 分析：该机构有6个构件和7个转动副。
1）根据机械的功能分析机械的组成和运动情况，认清固 定件、主动件和从动件。
2）从主动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之 间相对运动的性质，从而确定构件的数目及运动副的种类和 数目。
3）选择适当的比例，定出各运动副的相对位置，用构件 和运动副的规定符号绘制出机构运动简图。
例：绘制冲床的机构运 பைடு நூலகம்简图。
（4）轨迹重合（平行四边形机构） ( 虚约束）
（5）机构中对运动不起 独立作用的对称部分。
带虚约束的行星轮系
例：计算自由度。 C
B
D
A
E
解：
有两处虚约束、C处存在局部自由度。
n=4，PL=4，PH=2 F=3n-2PL–PH=3×4-2×4-2=2
例：求图示机构的自由度。
D
局部自由度
4 C
5F
2
1(滑块） 1
1（导槽） 2 12
1（导杆） 1
2
2
2
滑块、导槽、导杆的导路必须与相对移动方向一致
3）高副
1 1
2 2
表示出接触处的曲线形状，其曲率中心须与实际轮廓相 同
4）组合表示 一个构件，两个回转副。
一个构件，一个回转副、一个移动副
一个构件，三个转动副 =
一个构件，两个移动副
2.运动简图的绘制方法和步骤
3
1
2
3
例：计算n圆=7盘, 锯主体机构的自由度。 解： A、B、C、D处有复合铰链，
PL=10 F=3n-2 PL-PH =3×7-2×10-0
=1
2.局部自由度——与整 个机构运动无关的自由度（ 即多余的）。
计算时，应排 除局部自由度。
常见于凸轮机构滚子从动件以及类似将滑动摩擦变为滚 动摩擦的情况中。
固定铰链——其中一个构件是固定的。 活动铰链——两构件都是活动的。
（2）移动副：组成运动副的两构件只能沿某一直线作相 对移动。
2.高副 ——两构件通过点、线接触组成的运动副。
高副的承载能力差，但能传递较复杂的运动。
空间运动副：
球面副
螺旋副
二、构件的分类 按运动性质，构件分为： 1.固定件（机架） 用来支乘活动构件的构件，相对于参考系是静止不动的 2.原动件（主动件） 动力所作用的构件，其运动规律已知的活动构件。 3.从动件（输出构件） 随主动件运动而运动的其余构件。