1、辽宁信息职业技术学院 机械设计基础精品课程第二章 平面机构运动简图及自由度一、教学目的：能看懂平面机构运动简图，掌握一般平面机构运动简图的绘制方法。二、教学重点：平面机构运动简图的绘制三、教学难点：平面机构运动简图的绘制四、教学内容第二章 平面机构的结构分析第一节 机构的组成一、构件的自由度构件的自由度:构件做独立运动的可能性。一个在平面内自由运动的构件有三个自由度，它可由图中表示构件位置的三个独立运动的位置参数 x、y、 来表示。二、 运动副和约束运动副：两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。 约束 ：运动副中一个构件对另一个构件的独立运动所加的限制。三、运动副的种类 1.
2、低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 根据低副构件间相对运动的形式不同, 又分为转动副和移动副。 (1) 转动副: 若组成运动副的两个构件只能在一个平面内做相对转动, 则称为转动副, 也称铰链。限制两个自由度：（两个移动）保留一个自由度（转动）（2） 移动副: 若组成运动副的两个构件只能沿轴线相对移动, 则称为移动副。限制两个自由度：（一个移动，一个转动）保留一个自由度（移动 ）2. 高副： 两构件通过点、 线接触所构成的运动副称为高副限制一个自由度：（一个移动）保留两个自由度（一个移动，一个转动）三、 运动链(b)21 1 2212 112(a) (c)21辽宁信息职业技术学院 机械
3、设计基础精品课程两个以上构件以运动副连接而成的系统称为运动链。 若组成运动链的各构件形成首尾封闭的系统, 则称为封闭运动链, 简称闭链。 若组成运动链的各构件未形成首尾封闭的系统, 则称为开式运动链, 简称开链。四、机构1 机架：机架是机构中视作固定不动的构件，它支承着其它可动构件。2 原动件：原动件是机构中接受外部给定运动规律的可动构件。3 从动件：从动件是机构中随原动件运动的可动构件第二节 机构运动简图机构运动简图:撇开实际机构中与运动无关的因素（例如构件的形状、组成构件的零件数目和运动副的具体结构等） ，用简单线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例定出各运动副相对位置，表示出机构各构件
4、间相对运动关系的图。表示内容：构件的数目；运动副的数目和类型；构件之间的联接关系；与运动变换相关的构件尺寸参数等。画图步骤：（以缝纫机为例）1）找出各构件拨动原动件踏板 1，按运动传递顺序找出从动件连杆 2、曲柄 3 等可动构件和机架4（2）找出联接构件的各运动副由机架的一端开始，按构件联接的顺序，找出机架与踏板、踏板与连杆、连杆与曲轴、曲轴与机架的另一端相联的各个运动副为转动副 A、B、C、D3）测量各运动副间的相对位置逐一量出个运动副（转动副）中心 A 与 B、B 与 C、C 与 D 和 A 与 D 之间的实际距离（长度）： lAB=0.12m、 lBC=0.24m、 lCD=0.025m
5、、 lAD=0.255m。4）绘机构运动简图 过机架 AD 作坐标系 Oxy选取长度比例尺 AB= )(m图 示 构 件 长 度实 际 构 件 长 度本例取 l =0.005m/mm=5mm/mm。按几何关系作图先作与机架相联的转动副 A、D。在 Ox 轴上取线段 AD，AD= lAD / l=0.255/0.005=51mm。再作原动件，AB= lAB / l=0.12/0.005=24mm ，与 Ox 轴成任意角 。最后作从动件，以 B 为圆心、BC（= lBC / l=0.24/0.005=48mm）为半径作弧，再以D 为圆心，CD（= lCD / l=0.025/0.005=5mm）为
6、半径作弧，两弧交得 C、C点，取 C 点（也可取 C点） ，连 BC、DC。（4）在 A、B、C、D 处分别画出运动副符号，并按数字顺序标注构件，在原动件上画上表示运动方向的箭头，便得机构运动简图（。若已给出原动件某个位置值,如 =60,便可按上述方法，画出机构在原动件位于60时的机构位置图。机构示意图：没有按一定比例表示出各运动副间准确的相对位置，只能表示机构组合方式的机构图。辽宁信息职业技术学院 机械设计基础精品课程课号 3一、教学目地：了解计算平面机构自由度的目地，掌握平面机构自由度的计算方法二、教学重点：平面机构自由度的计算 三、教学重点：计算机械自由度时虚约束的判定 四、教学内容：第
7、三节平面机构的自由度一、机械具有确定相对运动的条件F=W0二、平面机构自由度的计算设一个平面运动链由 k 个构件组成, 其中一个构件为机架, 则有 n=k-1 个活动构件。 未构成运动副之前, 这些活动构件应有 3n 个自由度。 假设构成 PL 个低副和 PH 个高副, 而一个低副引入两个约束, 一个高副引入一个约束, 每引入一个约束构件就失去一个自由度, 故整个运动链相对机架的自由度应为活动件自由度的总数与运动副引入约束总数之差。以 F 表示机构的自由度数, 则有F=3n-2PL-PH 三、计算机构自由度的注意事项1. 复合铰链两个以上构件在同一处以转动副相连接构成的运动副称为复合铰链。 如
8、图示是三个构件汇交成的复合铰链, 图中构件 1 分别与构件 2、 构件 3 构成两个转动副。 依此类推，k 个构件在一处以转动副相连, 应具有 k-1 个转动副。 因此在统计转动副数目时应注意识别复合铰链, 避免遗漏。 2. 局部自由度机构中出现的与输出、 输入运动无关的自由度称为局部自由度。 如下图所示的凸轮机构中, 为了减少高副接触处的磨损, 在从动件上安装一个滚子, 使其与凸轮轮廓线滚动接触。 显然, 滚子绕本身轴线的转动不影响其他构件的运动, 该转动的自由度即局部自由度。计算时先把滚子看成与从动件连成一体, 消除转动副后再计算其自由度.辽宁信息职业技术学院 机械设计基础精品课程3）虚约束与别的约束起重复限制构件独立运动的约束，称为虚约束。常见的约束有：两构件之间组成多个导路平行的移动副，其中只需一个移动副起独立约束作用，其余都是虚约束。两构件之间组成多个轴线重合的转动副，其中只需一个转动副起独立约束作用，其余都是虚约束。机构中起相同作用的对称部分是虚约束。虚约束有改善机构受力状况和增加刚度的作用。如保持压板受力平稳；轴受力对称，不致悬臂，机构动力由各对称部分均衡承担等。
