第2章 机器的组成及机构运动要素n 2.1 机器的组成及其设计方法n 2.2 机构、构件及运动副n 2.3 平面机构运动简图n 2.4 平面机构自由度的计算 活塞泵的机构运动简图活塞泵的机构运动简图曲柄、连杆、齿扇、曲柄、连杆、齿扇、曲柄、连杆、齿扇、曲柄、连杆、齿扇、齿条活塞、机架。齿条活塞、机架。齿条活塞、机架。齿条活塞、机架。曲柄为原动件，曲柄为原动件，曲柄为原动件，曲柄为原动件，其余为从动件，其余为从动件，其余为从动件，其余为从动件，当曲柄匀速转动时，当曲柄匀速转动时，当曲柄匀速转动时，当曲柄匀速转动时，活塞在汽缸中往复移活塞在汽缸中往复移活塞在汽缸中往复移活塞在汽缸中往复移动。动。动。动。F=3n-2pL-ph=3x4-2x5-1=13 3、颚式破碎机颚式破碎机颚式破碎机简图分析颚式破碎机简图分析F=3n-2pl-ph=3x3-2x4=12.4 平面机构自由度的计算一、机构具有确定运动的条件一、机构具有确定运动的条件二、计算机构自由度二、计算机构自由度三、计算机构自由度时应注意的问题三、计算机构自由度时应注意的问题 1复合铰链复合铰链 2局部自由度局部自由度 3、虚约束、虚约束 一、机构具有确定运动的条件一、机构具有确定运动的条件 因为一个原动件只能提供一个独立运动参数，所以， 机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机构多少个原动件。 自由度自由度= =原动件数原动件数二、计算机构自由度二、计算机构自由度 （设n个活动构件，PL个低副，PH个高副） F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H2.4 平面机构自由度的计算（移动导杆机构）（移动导杆机构）3.5F=3n-2pl-ph=3x3-2x4=1 四杆机构的自由度计算四杆机构的自由度计算n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1原动件数=机构自由度举例举例 2 内燃机内燃机F=3n2PL-PH=3X5-2X6-1X2=1例例 二杆机构的自由度计算二杆机构的自由度计算n=1 pL=1 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1三杆自由度计算三杆自由度计算n=2 pL=3 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =0原动件数=机构自由度（F=0，不是机构是刚性桁架 ）凸轮机构自由度计算凸轮机构自由度计算n=2 pL=2 ph=1F=3n-(2pL+ph)=1四杆机构的自由度计算四杆机构的自由度计算n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1原动件数=机构自由度原原动动件件数数 机机构构自自由由度度数数，机机构构运动不确定（任意乱动）运动不确定（任意乱动）铰链五杆机构铰链五杆机构n=4 pL=5 ph=0F=3n-(2pL+ph)=2五杆机构五杆机构2个原动件个原动件小结：小结：运动链的自由度运动链的自由度F F 与原动件数目的关系：与原动件数目的关系：自由度自由度F0 F0 结构（不是机构）结构（不是机构）自由度自由度F F0 0 时，时，F F原动件数目原动件数目( (运动不相容，破坏了机构运动不相容，破坏了机构) ) F= F=原动件数目（运动确定原动件数目（运动确定) ) F F原动件数目（运动不确定原动件数目（运动不确定) )n机构具有确定运动的条件是机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机构多少个原动件。三、计算机构自由度时应注意的问题三、计算机构自由度时应注意的问题 1 1复合铰链复合铰链 三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链。复合铰链。若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动副数应为（m-1）个。 2个低副个低副三、计算机构自由度时应注意的问题三、计算机构自由度时应注意的问题 2 2局部自由度局部自由度 机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度，同时与输出运动无关的自由度我们称为局局部部自由度自由度。滚子作用：滑动摩擦滚子作用：滑动摩擦 滚动摩擦滚动摩擦三、计算机构自由度时应注意的问题三、计算机构自由度时应注意的问题 左图：n=2，PL=2，Ph1，F=3x2-2x2-1=1如右图凸轮机构认为：n=3，PL=3，Ph1，F=3x3-2x3-1=2，是错误的。2 2局部自由度局部自由度 对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度。局部自由度，局部自由度， “焊死焊死”处处理理三、计算机构自由度时应注意的问题三、计算机构自由度时应注意的问题 （3 3）虚约束：）虚约束： 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。平行四边形机构平行四边形机构在计算机构自由度时应将虚约束去除。在计算机构自由度时应将虚约束去除。（3）虚约束：）虚约束：平行四边形机构平行四边形机构3 3、虚约束：、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，虚约束消除平行四边形运动不确定性虚约束消除平行四边形运动不确定性3 3、虚约束：、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。n=3 pL=4 ph=0F=3n-(2pl+ph)=13 3、虚约束：、虚约束：虚约束经常出现在以下几种情况中：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副虚约束经常出现在以下几种情况中：虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件和运动副连接会带进虚约束。（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副 或两构件组成多个轴线重合的移动副（4）与运动无关的对称部分，如多个行星轮虚约束改善受力举例举例 6F=3n-2pl-ph=3x5-2x7=1F=3n-2pl-ph=3x4-2x5-1=13.8F=3n-2pl-ph=3x8-2x11-1=1F=3n-2pl-ph=3x4-2x4-2=2小结：掌握机构自由度的计算方法；小结：掌握机构自由度的计算方法； 机构具有确定运动的条件；机构具有确定运动的条件； 基本杆组拆分的原则及方法。基本杆组拆分的原则及方法。