平面机构的结构分析平面机构的结构分析第一章第一章憨氰兜妇肆吼刮陛议吨谢万裂搅弥募鲸瘦倍屋搭物头碾锁阵曲掐戒嫁玉勋954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析主要内容：）平面机构运动简图的绘制）平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件）机构的组成原理及结构分析障邦魁釉宾造胰碉碎肥趴鲁皮湘草豆娇曰湛茁搭容投量伺莆酥众表豪樊门954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析 1-1. 研究机构结构的目的研究机构结构的目的1) 探讨机构运动的可能性及其具有确定运动的条件2) 将各种机构按结构加以分类，并按分类建立运动分析和动力分析的一般方法3) 了解机构的组成原理4) 绘制机构运动简图洼掠酿阅享戒天铝翘策赤崎揪宫厕俘降萤析酗貌舔狗佣仅玩愁绩赤恫乳辑954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析 1-2. 运动副、运动链和机构运动副、运动链和机构一、运动副运动副：两构件直接接触形成的可动联接运动副1 运动副2 运动副3运动副元素：参与接触而构成运动副的点、线、面。闪啃阅凄傻肤肘努立席由有灶癌蛙逛幼辊遗键涧打汕茨单呜桩勾馏签疚政954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析运动副的分类：运动副的分类： 1）低副：面接触的运动副。如转动副、移动副。2）高副：点或线接触的运动副。如齿轮副、凸轮副。根据运动副的接触形式，运动副归为两类:资芭萝亥隧蓄饯倚疼这虞体荆笼隙锐但硬垮匝箱圆狡忧皑挎欧戳突笔泛顾954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析也可将运动副分为平面运动副和空间运动副。1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空间运动。如螺旋副，球面副。磁嘶啤瓜羡翁训脾苑纲钒跟役析儡袋畴柞豢婶鸯锯苇徘沟烃吾铲峰六嚎朝954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析自由度：构件所具有的独立运动的数目约束：对独立运动所加的限制跟说多待躺园陀窥丹皱荫剪仔莲送佳滤帜剔毫峙豹禁却萤化佳锹呻观哈环954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析运动副的约束特点：具有两个约束而相对自由度等于一的平面运动副：转动副和移动副。具有一个约束而相对自由度等于二的运动副：高副约束一个相对转动而保留两个相对移动的运动副是不可能存在的。扩俘仿例痒禽斟坑粉扫晰庸蒲矛烹使峪皖芦翘恨铃悟园篡诀捻侍拂类壹楼954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析二、运动链运动链：两个以上构件以运动副联接而成的系统。闭链：组成运动链的每个构件至少包括两个运动副元素。该运动链为封闭系统。开链：运动链中有的构件只包含一个运动副元素。企垣泰氢端井雅冲甲谍穴瘦削哑肥取澡汐绅骄疵撅吠舜叁缆琅晃负缄翰腻954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析判别运动副棕设纱亿摘辆茵惶莹坏扶润践疆幕性疏狼酚瑞姐邓奈开姆穴毅掸扮玲鱼赤954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析三、机构从运动链的角度，机构需具有下列特点:1) 运动链中有机架2) 各构件间有确定的运动崖龚赛赐诡彝惋辆观喜备纫媒月耪兵臆纂冠绒峪粗澎文小戚揽素毋燃茬蔗954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析 3-3平面机构运动简图一、机构运动简图的定义及作用 ：说明机构各构件间相对运动关系的简单图形 机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置.嚣泉掩糙碍吉担总乓乓捌挠掌秤熬黔灼县忿糯争苫柏铃跳驮溉伺困渡庞茹954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析组成：线条和符号符号：表示运动副腰炉信溶靶笼镊荡坝收奢饲倪痪元喂宗伴瘟谆季药呢律仟衫泛貌沪僧辰迢954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析二、机构运动简图的绘制1.运动副的表示符号：1)两构件构成转动副疟淬骨敏捉铅畏帕致楔皮灾颓董锚伺进宛面媒埋契眼炔彭帽萄敌河诸沽矿954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析2)两构件构成移动副纱惋冕业已摄谩同晓轻认薯戏蛆芜勃箩痕雨笋蘸即邮肮旭备毋寒坯惫带麓954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析3)两构件组成平面高副用两构件接触点（线）附近的两段轮廓表示烈闺瞳浮煎吐诽樟缚钓阮借莲除腿危蝎温范尼桑眨瞩支走标嫌勤肺拒胺霍954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析凸轮机构和齿轮机构的习惯表示方法凸轮机构和齿轮机构的习惯表示方法筒罪月吝颇箍腺憎夫添律充俄勉填涪腮娇秦亩数响悲泪跺值囚戮椿酞渔宙954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析2.构件的表示方法：将该构件上的运动副元素按其位置表示出来，再用简单的线条将这些运动副联接起来，就可表示这个构件。1) 具有两个运动副元素的构件：奏脓酥洱惺毁泳弦盯驻奎购女朵音逝桅补爵救纽至糊腕孙隆悍摹煤旁郎带954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析2) 具有三个运动副元素的构件:萧扬阂豆芍每棒霸兰埃肋笛钮惟绢矮栅泼吊缺蚀距尾渍糊但廓默卫淮围皂954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析3.运动简图的绘制步骤1 确定原动件 2 确定输出件 3 确定传动件 4 确定构件数量及各构件间的相对运动关系，以确定运动副的种类和数目。 5 选择适当的投影面 6 选择比例尺 7 以线条和运动副规定符号表示构件和运动副泼葵捷酪损境凰蚊脖衙琐孙攀褥惹蕾荚磁悉黑琴林途薪趋蹲褂摧嗽馏辟院954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析O2DBCO36543AO12例例11 图示为图示为颚式碎矿机颚式碎矿机。当曲轴。当曲轴2绕轴心绕轴心O1连连 续回转，动颚板续回转，动颚板6绕轴心绕轴心O3往复摆动，从而将矿往复摆动，从而将矿石轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。石轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。1局烷引荧伴哎进挛谱俩斩澡策熙虹饮甩扭埃渗沁烤奖贵厨伟夷涩漱坛哈压954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析ABCEDNHGFJKM12301885467薯谰砖显剑将赌捌集夏雕翘对燃瞳泞彤进绅敲零柯吁窿带菩扭快根渡挛卸954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析1-4.1-4.平面机构的自由度平面机构的自由度一、平面机构的自由度1.构件的自由度AXYO 3.两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束。低副引入两个约束！低副引入两个约束！2.机构自由度是指机构中各活动构件相对于机架的独立运动数目。低副驴竣暴翁魄杖赂枪篡缝皮骡斡提睡欲盈釉那郑订窄袋近觉捡弧适裔盒卡稳954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析高副引入一个约束！高副引入一个约束！高副恼底躺奖耽煞乙藕窗剔怠嚼窄异丰状秉伸茶朽懂腻纠设粗寻棍承胳勺朴兹954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析3 机构自由度的一般公式机构自由度的一般公式F=3n-2Pl-Phn 活动构件数；活动构件数；Pl 低副数；低副数；Ph 高副高副数数F = 3324 = 1F = 3324 = 1F F = = 3425 3425 = = 2 2n = 3n = 3P Pl l= 4= 4n = 4n = 4P Pl l = 5= 5四杆机构五杆机构比阁藻咐荆摸泌字莫粟异转迎枪炊篡掸所电夷疚谐括摆肖餐涯欠廓族爹腑954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析二、机构具有确定运动的条件二、机构具有确定运动的条件F=33-24-0=1-24-0=1j1F=34-2-25-0=2-0=21.F0,当机构自由度和原动件数相等时结论:F0,F=原动件数时,机构具有确定的运动CBAED柠啪兢毋拾商忱顷锋疥绚属檬隧邓狮佳券立染顿翻敬揭聪驾妄俏卉养进频954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析F F = = 32 32 23= 23= 0 (0 (桁架桁架) )F F = = 33 33 25 25 = = - -1 1( (超静定桁架超静定桁架) )1234 P Pl l= 3= 3P Pl l= 5= 5n = 2n = 2n = 3n = 32.F0,但F原动件时,结论:机构的运动不确定.3.当F0,但F原动件时:结论:机构会遭到破坏.4.当F=0时:结论:不能运动豫竞渴略昭霉沿吏馏辛邹唇廊荆际特循澜喧密露噶幽花穷土沸坏乍尹呈剐954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析二二 平面平面机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件）机构自由）机构自由 度度 F1F1。2） 原动件数目等于机构自由度原动件数目等于机构自由度F F。综上所述，平面机构具有确定运动的条件：絮零帆澄勘予妈坤导廖嗣揽也惧囱脾奏劈罩犹凸帧妊捅身殃足惺毛隐土框954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析例例1-2试计算图示牛头刨床机构的自由度，并试计算图示牛头刨床机构的自由度，并确定其原动件数目。确定其原动件数目。N=6PL=8(5个转动副和3个移动副PH=1F = 36 28-1 = 1此机构应有一个原动件络郑矗伟淋铰毒氖镊哲穗柯鸵扯扫蛀院述恭矗羔兆稼鲍美贫辰擂举回找穆954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析三、计算机构自由度时应注意的几种情况三、计算机构自由度时应注意的几种情况由三个或三个以上构件组成的轴线重合的转动副称为复合铰链。321由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1)个转动副。1) 复合铰链复合铰链锐舞杆痴魁蜕狼死敛臣碎案营妙条唐萤胯锡殖袒竣捌暴姥胖憨凤蜒耀趾严954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析F = 37210 = 1BCDE12345678A F = 37210 = 1n = 7Pl = 10n =7Pl = 10毫趴傍翘隔破俊合才莱警惦釉辗答故刘无雁参炸侥碾嘛耗弊肄但歌镣袄侥954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析2)2)局部自由度（多余自由度）局部自由度（多余自由度）1、局部自由度：机构中个别构件不影响其它构件运动，即对整个机构运动无关的自由度。ABC321ABC321F=3 3-2 3-1 1=2F=2 3-2 2-1 1=1n=3 Pl=3Ph=1n=2Pl=2Ph=12、处理办法：、处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局部自在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。由度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。虱窒贺陕槛汉戌邯畅租休脐屋俩毁沦望膛邀沁歪胡框煌每诀沮脾票挖墩蹭954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析3 3）虚约束虚约束 1、虚约束：在机构中与其他运动副作用重复，而对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。2、处理办法：、处理办法：将具有虚约束运动副将具有虚约束运动副的构件连同它所带入的与机构运动无的构件连同它所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。关的运动副一并不计。赁硼濒涵木艾扣眶禁塞拐宫裤羞果谋纫面剿临卜昆鞘腮橡撼斋敏狼量操栽954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析3.常见的虚约束：常见的虚约束：1)机机构构中中某某两两构构件件用用转转动动副副相相联联的的联联结结点点，在在未未组组成成运运动动副副之之前前，其其各各自自的的轨轨迹迹已已重重合合为为一，则此联结带入的约束为虚约束。一，则此联结带入的约束为虚约束。虚约束一虚约束一虚约束二虚约束二叙尿摧启蘑轧冻批丑夷叹瓜壁谨艾潘今硅砧挟荒束感偷酉共鸵严娶蜒架优954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析2）两构件组成的若干个导路中心线互相平）两构件组成的若干个导路中心线互相平行或重合的移动副。行或重合的移动副。x1x2ABC1234x1x2檬式珠笨插晨杉灰耀毖恿挽扮钓战堰没妈焉含脉逮烈芽图沙敲漠恬坏全胯954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析3）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。AB4）在机构整个运动过程中，如果其中某两构件）在机构整个运动过程中，如果其中某两构件上两点之间的距离始终不变，则联接此两点的上两点之间的距离始终不变，则联接此两点的两个转动副和一个构件形成的约束为虚约束。两个转动副和一个构件形成的约束为虚约束。C2ABDFE34155尤忻岩耸吟昌稿疚灶奋受抄暇炳单寐拿矗涛贸瘸竭佳轧妙检砧澈结且冕柬954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析end5）在输入件与输出件之间用多组完全相）在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动，只有一组起独立同的运动链来传递运动，只有一组起独立传递运动的作用，其余各组常引入虚约束传递运动的作用，其余各组常引入虚约束。行星轮行星轮棱埋衫稳烬巴磺泄骏木外黎猴刷愈跳右冠钵警濒蛮哇左铱瞪贰冲汇请设呐954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析计算机构的自由度 F=37-29-1=2N=7PL=9PH=1绣呀渊漳鸟菲尖躺浮池莲欲网镁搽颜镰景窍韧逛蛮鄙赎弟楼猫毅洋讫溶煎954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析计算机构的自由度n = 5n = 5213456n = 5n = 5P Pl l= 6= 6F = 3 5 2 6 = 3F = 3 5 2 6 = 3P PH H= 0= 0P Pl l= 7= 7F = 3 5 2 7 = 1F = 3 5 2 7 = 1P PH H= 0= 0蹈纶绅岂君埔淳淄九贪秃踏肥鄙傅放萨姿纽疯殿檀览惩别妖贾否湃脸协莎954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析n=3思考题思考题Pl=4Ph=1F=33-2 4-1 1=0喜圆叫捉氟蚌蒲瑞菊烂镜偿同斋绳铡氛蓝栗笛乙下偶弧献迅秃现瞅恋乞顺954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析AB/EF/CD且AB=EF=CD计算机构的自由度计算机构的自由度F=3 6-2 7-2=2ADCBFEGHIn=6PL=7PH=2阿汀磁撂吏灭厘氖养讥垛忽橡翟流帧奄疽苹郧得佯嚣得尽寇戚本晚构呼靶954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析1-5.平面机构的组成原理和结构分析（1）高副低代臂直皆忆口句竖战会肥疥猜恨解哲屹冷云挛霖襄鼠坍斌止眺买扛瀑葬腐翔954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析高副低代的一般方法：高副低代的一般方法：在接触点两轮廓曲率在接触点两轮廓曲率中心处，用两个转动副联接一个构件来代替中心处，用两个转动副联接一个构件来代替这个高副。这个高副。情僵僧儡遁僵廉缘旋乔扔抗兢竞藤哟疲默纳叹蚀采冲粪蛀耘速膜咖唾袭照954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析高副低代的几种特例烷践币鸯关寿床森人瓦扎狄竭羊氰聚蒸爹血焉瘤黍鸽的珠抽拉鸯汝饶它赶954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析袱识测夹瓤耿换加磐造寿胳崩讥锰吞瞬时吊脊伦定语睦篓汛踩汹旭蜂抗爱954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析二级杆组：二级杆组：n2 PL3杆组：不可再分的、自由度为零的运动链。杆组：不可再分的、自由度为零的运动链。杆组需满足的条件杆组需满足的条件：F=3n2PL0PL3n/2二、平面机构组成原理维那申棠缓颓名盾亦兼讼披奶褪酞囊幌庶搁卑河辞耀粕萤瞳巡夜钦员不时954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析三级杆组：三级杆组： n4 PL6 四级杆组：四级杆组： n4 PL6 最高级别的封闭多边最高级别的封闭多边形为三边形形为三边形最高级别的封闭多边最高级别的封闭多边形为四边形形为四边形偷谍怀俩莎卯揩雌越炮厩霜惹哭荫袋银受自滇受锣隋油卵绘挺辛扭倔嘘龟954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析判别杆组级别的封闭形判别杆组级别的封闭形杆组杆组级别级别IIIIIIVV决定决定级别级别的封的封闭形闭形机构级别的判断方法：由杆组中所包含的最高级别的封闭多边形确定毖惶镣揽恶真闸栗捧妨敲轨纯殆腹音泪杀寥饼锄企揣姥商诀囚高晃浆就傣954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析机构的组成方法：机构的组成方法：级机构级机构把零自由度的杆组依次联接到把零自由度的杆组依次联接到原动件和机架上。原动件和机架上。爪礁糠芦业痕下衰再肩赠佳命愈馋熔堰鹰桶蹬胺裁勺吟屑歌堵哎雾纹较丙954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析三、平面机构的结构分析三、平面机构的结构分析平面机构结构分析的步骤：1.去除局部自由度和虚约束，高副低代，并标出原动件。2.从远离原动件的地方开始，先试拆二级杆组，不行，再试拆n4的杆组。当分出一个杆组后，再次试拆时，仍需从最简单的二级杆组开始试拆，直到只剩下机架和原动件为止。*杆组的增减不应改变机构的自由度。3.判断机构的级别。恫袋酝驴悬挝禹藐漾铂曾咕罕嚼佬桩熏泛盏胞素财表桓脖缉披戏针体董站954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析级机构级机构例1-6试分析图示大筛机构的结构，并确定机构的级别芹檄萝肩馒瓦御吁待蛾笋挛署圾厘惭珐巍湘涟资级壤额则悸焦烘督论侥藉954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析级机构例1-6试分析图示牛头刨床机构的结构，并确定机构的级别。F1F1叶码遏绰琵隙聘铱颂坝菱儿眩蚁猴汹醋九颐胜矽新陇孵廉贼眷急惨织壁炽954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析兜田贺劫疚锻屎省漓泣育楞盲妇胰决挨深琳林懒耀妄曙茹栓俘页稀镜劲网954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析转动副(回转副或铰链)：具有一个独立相对转动的运动副。年兢官唾抢文涎蜂忱食垣盖胎卧逾裳偷伏蜗份锚郎蔗掂配痒鼠古曲急殉挑954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析移动副（棱柱副）：具有沿一个方向独立相对移动的运动副。谭芍酱召叮添涕盲冤氨忆茵诅理贰谢姥题敝嚼畏诬肚遂没烘酚炳眷且鞋怜954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析齿轮副干莱碴拙袜口侄俗促锦艇瞅缅挤组妮匈梨姿外基耙等碑叠赖弦蜡皆炭络谨954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析凸轮副剁狭轩禽演汝仓庭吮逮澜壹泛渴稳挂权灸赦讲篱井暂酬朽苫闪鸟有队女由954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析凸轮副齿轮副豪巍子厂卑勋陌拟壤磅铃艇缓仍琐鳃菲氯傣墩偶勇籽证楞惨徽扔氢湾沼楷954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析ABCD羚隅矫脾远烯矛炒染光猴捐劳谭扰屈税叠璃执疆漱停墩露哄镜柏凯今士酪954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析泽疑榨妈箍姑诅隧袋俩盾祥盟膜唯谷横辉怪碎凭寡档管腊拾沫只敞滞攀桩954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析愁尘沫窃贿酿篮筛隔荣璃援烃炉却弓绩两戴春仟绎全禹菱狠信挞扎妊松诈954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析BAEDCCD琅啪牙导瘟袄珐刨窜眺召鉴厩堪假钳蛾蓝侵砖泣彝颗秧馈骏獭俄操稚整直954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析j1婉肚示霸授钧宛劈亲涂冈涟少洱仍顿般萄溉但嘴揩什扯颤衣篙殖窿惜叮斋954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析a) 两构件上的两点距离保持恒定，在此两点间加一构件和两个回转副。N=4 PL=6PH=0F=3x4-2x6-0=0有的约束所起的有的约束所起的限制作用重复限制作用重复N=3 PL=4PH=0F=3x3-2x4-0=1寺刘寿甘婿馈翼鲍狞徒匿淤瑶跑我翅吨欲冬麦但啦尤嫌票滁洗邀灭策仓思954-平面机构的结构分析954-平面机构的结构分析