1、機械設計基礎機械設計基礎第二章第二章 平面機構分析平面機構分析基本要求基本要求 重重 點點學學 時時運動副的概念及分類，自由度、約束的概念。機構運動簡圖的畫法，平面機構自由度的計算及機構具有確定運動的條件。了解掌握機構運動簡圖的繪制及自由度的計算。4學時第二章第二章 平面機構分析平面機構分析 難難 點點復合鉸鏈、局部自由度及虛約束的判斷。第一節第一節 概概 述述 一、運動副的定義一、運動副的定義機構機構 定義：傳遞運動和動力的構件系統。定義：傳遞運動和動力的構件系統。 特征：特征：1人為實物即構件組合；人為實物即構件組合；2各構件具有確定相對運動。各構件具有確定相對運動。 分類：分類：1平面機

2、構：所有構件都在同一平面或相互平行的平面內運平面機構：所有構件都在同一平面或相互平行的平面內運動。動。 2空間機構：不是所有構件都在同一平面或相互平行的平面空間機構：不是所有構件都在同一平面或相互平行的平面內運動。內運動。定義：凡兩構件直接接觸并能產生一定相對運動的連接。兩構件組成；直接接觸；有相對運動。三要素：二、運動副的分類二、運動副的分類運動副平面運動副空間運動副，例如球面副和螺旋副。低副：兩構件通過面接觸組成的運動副，如轉動副、移動副。高副：兩構件通過線或者點接觸組成的運動副，如齒輪副、凸輪副。轉動副，又稱為鉸鏈移動副齒輪副凸輪副疑 問高副與低副的特點有何區別？解析1低副比高副的接觸比

3、壓低，承載能力好。2低副比高副便于加工和潤滑。3低副引入兩個約束，高副指引人一個約束。空間副第二節第二節 平面機構運動簡圖平面機構運動簡圖 一、機構運動簡圖的定義一、機構運動簡圖的定義 為了便于機構的分析和設計，撇開與運動無關的構件外形和運動副的結構因素，用規定的符號和簡單的線條來表示構件和運動副，并按一定的比例畫出表示各運動副的相對位置及各構件間相對運動關系的簡圖，稱為機構運動簡圖。1、機構運動簡圖定義2、機構示意圖定義 表示機構的運動情況，不嚴格按照比例來繪制的簡圖。3、機構運動簡圖的作用1了解機構的組成和類型；2表達機器的傳動原理；3進行機構的運動和動力分析。二、機構運動簡圖的符號二、機

4、構運動簡圖的符號1、構件的表示方法1桿、軸類構件 2固定構件機架） 3同一構件有焊接符號） 2、運動副的表示方法1轉動副：一般用小圓圈“ 。 ”表示，其圓心表示兩構件相對轉動的中心。2移動副：一般用矩形和直線表示，矩形框的長邊和直線表示移動導路或其中心 線的位置。3高副：畫出兩構件接觸處的曲線輪廓齒輪除外：可用兩節圓表示）。常用機構的運動簡圖參閱教材表5-1。疑 問以下兩組圖分別表示幾個構件幾個運動副？解析1上圖表示兩運動副構件。2下圖表示三運動副構件。三、機構運動簡圖的繪制三、機構運動簡圖的繪制1、構件的分類1固定構件機架）：用來支承其他活動構件運動構件的構件。2原動件主動件）：是運動規律已

5、知的活動構件。3從動件：是機構中隨著原動件的運動而運動的其余活動構件。其中輸出預期運動的 從動件稱為輸出構件，其他從動件則起傳遞運動的作用。原動件主動件）原動件主動件）機架機架從動件從動件A AB BC CD D輸出構件輸出構件輸入構件從動件從動件2、機構運動簡圖的繪制步驟1分析機構的結構找出機架、原動件和從動件和運動情況從原動件開始分析）；2確定構件、運動副的類型和數目；4選擇合適的比例尺按照規定符號繪制簡圖；5在簡圖上標注構件號及運動副號，并用箭頭表示原動件。3選擇視圖平面，并選擇一個有代表性的瞬時機構位置； 例 題解 析例題2.1 分析鱷式破碎機的結構示意圖 畫出運動簡圖。例題2.2 分

6、析內燃機的結構示意圖畫出 運動簡圖。第三節第三節 平面機構的自由度平面機構的自由度 一、自由度與約束條件一、自由度與約束條件 一個作平面運動的自由構件有幾個自由度？空間運動的自由構件又有幾個自由度？1、自由度：構件相對于參考系的獨立運動。2、約束 兩個構件組成運動副后，它們之間的相對運動受到限制，自由度減少，這種對構件獨立運動加的限制即為約束。自由度的減少等于約束的數目。 一個低副引入（ ）個約束，還有（ ）個自由度。 一個高副引入（ ）個約束，還有（ ）個自由度。二、平面機構自由度的計算二、平面機構自由度的計算1、平面機構的自由度：平面機構能產生的獨立運動的數目。2、平面機構的自由度計算公式

7、32LHFnPPn n： 表示可動構件個數表示可動構件個數PLPL：低副個數：低副個數PHPH：高副個數：高副個數 例 題解 析例題2.3 試計算下列機構的自由度。1)323 32 401LHFnPP 2)323 22 2 11LHFnPP 3、計算機構自由度應該注意的事項1復合鉸鏈：兩個以上的構件在同一軸線上以轉動副連接。若有N個構件構成復合鉸鏈，其轉動副的個數應該為(N-1)。 例 題解 析例題2.4 試計算下列機構的自由度。323 72 1001LHFnPP 2局部自由度：機構中某些不影響整個機構運動的自由度。計機構自由度時應將局部自由度除去不算。 例 題解 析例題2.4 試計算下列機構

8、的自由度。323 22 2 11LHFnPP 3虛約束：不起獨立限制作用的約束。計機構自由度時應將虛約束除去不計。重復移動副：兩構件在多處構成移動副，且導路重合或平行。 重復轉動副：兩構件在多處構成轉動副，且軸線重合。 對稱部分：機構中傳遞運動不起獨立作用的對稱部分。 若構件兩點間距離始終保持不變，用雙轉動副構件連接構成虛約束。舉 例舉 例舉 例舉 例重復軌跡: 例 題解 析例題2.5 試計算右圖機構的自由度。323 32 4 11LHFnPP 例 題解 析例題2.6 試計算右圖機構的自由度。323 12 1 01LHFnPP 重復軌跡對稱部分4、綜合實例 例 題解 析例題2.7 試計算右圖機構的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。323 72 9 12LHFnPP C點存在復合鉸鏈；E和E是重復移動副；F處存在局部自由度。 例 題例題2.8 試計算右圖機構的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。323 52 701LHFnPP 解 析三、平面機構具有確定運動的條件三、平面機構具有確定運動的條件1、什么是確定運動？機構中的所有構件在任意瞬時的運動都