机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理第二章第二章 平面机构的组成及结构分析平面机构的组成及结构分析主要研究内容：平面机构的组成及运动确定的条件学时分配： 67 学时机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理2.1 机构结构分析的内容及目的2.2 机构的组成2.3 机构运动简图2.4 机构具有确定运动的条件2.5 平面机构自由度的计算2.6 自由度计算中的特殊问题 2.7 机构的组成原理及其结构分类本章模型：复合可拆铰链、连杆、偏心泵、破碎机、四杆五杆机构、滚子凸轮、移动副、虚约束平行四边形第二章 平面机构的组成及结构分析机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理1. 研究机构的组成及其具有确定运动的条件目的是弄清机构包含哪几个部分，各部分如何相 联？以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动 ？这对于设计新的机构显得尤其重要。2. 按结构特点对机构进行分类不同的机构都有各自的特点，把各种机构按结构 加以分类，其目的是按其分类建立运动分析和动力 分析的一般方法。3. 绘制机构运动简图目的是为运动分析和动力分析作准备。2.1机构结构分析的内容及目的机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理4.研究机构的组成原理机构有简有繁，构件有多有少，而运动确定是它们的共同特征。研究的 目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足运动确 定性的要求。2.1机构结构分析的内容及目的机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理名词术语解释: 1.构件 (Link) 独立的运动单元 零件(part)独立的制造单元 2.运动副 (Kinematic pair)a)至少两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动运动副元素组成运动副的两构件直接接触的部分 例如：滚动轴承、齿轮齿廓、活塞与缸套等。内燃机中的连杆定义：运动副 由两个构件直接接触组成的仍能产生某 些相对运动的可动联接。三个条件，缺一不可2.2 机构的组成机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理3、自由度：构件所具有的独立运动的数目（或是描述构件位置 所需要的独立参变量数目）称为构件的自由度。一个作空间运动的自由构件，可产生6个独立运动 ，具有6个自由度。一个作平面运动的自由构件，只能产生3个独立 的运动，故具有3个自由度（如图1.1）。机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理两构件构成运动副后， 其某些独立运动受到限制， 自由度也随之减少。运动副 对构件的独立运动所加的限 制称为约束。从这个意义上 说，运动副就是对构件的自 由度引入的约束。引入运动 副后，限制了构件的某些独 立运动，引入多个约束，则 完全取决于运动副的类型。 一个作平面运动的构件具 有3个自由度，两个在同一平 面内作平面运动的自由构件 具有6个自由度。机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理运动副的分类：1)按引入的约束数分有：I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。I级副II级副III级副机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理2)按相对运动范围分有：平面运动副平面运动(Plannar kinematic pair)平面机构全部由平面运动副组成的机构。IV级副V级副1V级副2V级副3空间运动副空间运动(Spatial kinematic pair )例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。空间机构至少含有一个空间运动副的机构。机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理3)按运动副元素分有：高副点、线接触，应力高 (high pair)低副面接触，应力低 (lower pair)例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。例如：转动副（回转副）、移动副 。机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理常见运动副符号的表示: 国标GB446084（2010.6.30 ）详见教材 P11 页。机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理常用运动副的符号运动副名称运动副符号两运动构件构成的运动副转 动 副移 动 副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副122121平 面 运 动 副机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理平 面 高 副螺 旋 副21121221211212球 面 副 球 销 副121212空 间 运 动 副121212机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理构件的表示方法:机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理一般构件的表示方法 杆、轴构件固定构件同一构件机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理三副构件 两副构件 一般构件的表示方法 机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理注意事项:画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。闭式链(Close chain)、开式链(Open chain)3. 运动链 (Kinematic chain)运动链两个以上的构件通过运动副的联接 而构成的系统。工业 机器人机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理若干1个或几个1个4. 机构定义：具有确定运动的运动链称为机构 。机架作为参考系的构件，如机床床身、车辆 底盘、飞机机身。机构的组成：机构机架原动件从动件机构是由若干构件经运动副联接而成的，很显然，机构归属于运动链，那么，运动链在什么条件下就 能称为机构呢？即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论： 在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系，当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系 按给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确定的运动，那么，该运动链便成为机构。 原（主）动件按给定运动规律运动的构件。 从动件其余可动构件。机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相 对运动关系的简单图形。作用： 1.表示机构的结构和运动情况。2.作为运动分析和动力分析的依据。机构示意图不按比例绘制的简图P13表22摘录了部分GB446084机构示意图。在研究机构时，主要研究的是机构的运动学和 动力学问题，那么我们忽略与运动无关的因素（如连 杆机构中，构件的形状、材料） ，保留与运动有关 的因素，（运动副的类型、运动副之间的距离）所得 的图形为机构运动简图。2.3 机构运动简图机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理常用机构运动简图符号 在 机 架 上 的 电 机齿 轮 齿 条 传 动带 传 动圆 锥 齿 轮 传 动机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理链 传 动圆柱 蜗杆 蜗轮 传动凸 轮 传 动外啮 合圆 柱齿 轮传 动机械原理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学兰州理工大学机 械 原 理机 械 原 理机 械 原 理机构运动简图应满足的条件：1.构件数目与实际相同2.运动副的性质、数目与实际相符3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机