1、11 运动副及其分类,第一章 平面机构的自由度和速度分析,12 平面机构运动简图,13 平面机构的自由度,本章要点,14 速度瞬心及其在机构 速度分析上的应用,机构,运动副：,若干零件的刚性组合体。,使构件之间直接接触，并具有确定相对运动的一种活动联接。,构 件：,复习机构概念,零 件：制造的最小单元。,本章主要内容： 运动副及其分类 运动简图 机构具有确定运动的条件,本章重点 机构具有确定运动的条件,本章难点 机构运动简图,11 运动副及其分类,相对于参考系构件所具有的独立运动数目。,一、构件自由度：,一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。,两构件直接接触,并具有确定相对运动的活动联接。,
2、二、运动副：,接触形式,点线面,高副,低副,平面副,运动副带来的约束：,引入一个约束,引入二个约束,12 平面机构运动简图,机构运动简图:,用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。,机构各部分的运动，取决于:,原动件的运动规律；,各运动副的类型；,机构各运动副相对位置的尺寸,绘制机构运动简图的目的:,在研究机构运动时，为使问题简化，有必要撇开那些与运动无关的构件外形和运动副具体构造，仅用简化符号表示。,应用：,研究现有机构的运动,构思设计新机构时,用简单线条表示构件规定符号代表运动副按比例
3、定出运动副的相对位置,机构运动简图的画法:,机构=构件+运动副,用相应的简化符号替代,1、转动副：,用小圆圈表示：,一、运动副的表示方法,2、移动副：,3、高副 ：,一般画出两构件接触处的曲线轮廓；,二、构件的表示与分类,1、构件的表示,2、构件的分类,1）固定构件（机架）,2）原动件（主动件）,3）从动件 (输出构件、中间从动件）,铰链四杆机构,三、机构运动简图的绘制步骤,1、分析机构,明确机构的动作原理、确定构件总数、原动件、运动副。,2、选择投影面,一般选择与多数构件的运动平面相平行的面。,3、选择比例，绘制简图,选择适当的比例尺，用规定符号绘制机构的运动简图。,4、标注,用阿拉伯数值（
4、构件）、字母（运动副）及箭头（原动件）。,1、机构结构示意图与运动简图,绘图时注意几点：,未严格按比例、未全面表达结构的一种简图是结构示意图。,2、绘图误区,将构件外形画到运动简图中,3、注意以下简图的区别：,例1：内燃机的活塞连杆曲柄部分机构运动简图,例2（书题1-4）：偏心轮机构,13 平面机构的自由度,一、平面机构自由度计算公式,转动副,1、运动副和约束,运动副,低副,高副,移动副,每个低副引入两个约束，失去两个自由度。,每个高副引入1个约束，失去1个自由度。,2、平面机构自由度计算公式,设有n个活动构件，PL个低副，PH个高副,未加运动副之前，机构自由度总数为:,加运动副之后，机构自由
5、度F为：,3n,PH,F,=,3n,2PL,F = 3n2PLPH,n=,PL=,2,3,F = 32 23 = 0,F=0,机构不能动,例：计算下列机构自由度,PH=,0,讨论：,F = 3n2PLPH,F = 34 25 = 2,F=33 24 = 1,F0？,机构能动,但不一定有确定运动,例：计算下列机构自由度,在机构自由度数 0的前提下:,3、机构具有确定运动的条件,当原动件数=机构自由度数：机构具有确定运动,当原动件数机构自由度数:杆件被拉断,4、几种特殊结构的处理,(1) 复合铰链,F 3n2plph,F 3527 0=1,将所有铰链计算在内, 35260 = 3,(2) 局部自由
6、度,F 3n2plph = 33231 =2,F 3n 2plph 3222 1=1,排除局部自由度,(3）虚约束,F 3n2plph 342 60=0,F 3n 2plph 332 4 0 = 1,取消虚约束,虚约束经常发生的场合?,a ) 构件与机架之间采用多个运动副时,目的：为了改善构件的受力情况,B） 两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时,目的：为了改善构件的受力情况，增加刚度,C） 两构件上联接点的轨迹重合,目的：为了改善构件的受力情况，增加刚度,D ）机构中对运动不起作用的对称部分,目的：为了改善构件的受力情况，增加刚度,总之，采用虚约束，是为了改善构件的 受力情况，以传递较大
7、功率,注意：采用虚约束时，要保证加工及装配精度,设刚体2相对刚体1作平面运动。,1-4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用,一、速度瞬心及其求法:,设A、B是任意两点,该重合点称速度瞬心或瞬时回转中心。,此刻，其相对运动可看成是绕某一重合点的转动。,在A点：2相对1的速度为VA2A1,在B点：2相对1的速度为VB2B1,此刻：,定义：,瞬心定义：,瞬心分类,瞬心的个数：,如机构有K个构件，每两个具有相对运动的构件有一个瞬心，则瞬心总数为：,N=K(K-1)/2,瞬心的求法：,1）当两刚体相对运动已知时：,按定义求,2）对不直接接触的各构件：,按三心定理求,已知两个重合点的相对速度,1）当两刚体
8、相对运动已知时，按定义求瞬心,两构件组成转动副,相对速度垂线是瞬心,转动副是瞬心,证明:,（1）证明有三个瞬心：,三心定理： 作平面运动的三个构件共 有三个瞬心,它们位于同一 直线上。,2）对不直接接触的各构件：三心定理,K=3 ，N=3(31)/2=3,因C点是瞬心： VC2 =VC3,假设:第三个瞬心(P23)不在 P12及P13的连线上， 比如在C点,C点不可能是第三个瞬心 P23 (P23应在同一直线上),（2）证明位于同一直线上：反证法,因C点要绕固定点转动： VC2 VC3,矛盾,例1-8：图1-21 P.14,瞬心个数： K=4 , N=43/2=6,构件2、1、4 P24在P1
9、2P14连线上,构件2、3、4 P24在P23P34连线上,找P24:,找P13：,构件1、2、3 P13在P12P23连线上,构件1、4、3 P13在P14P34连线上,例1-9：图1-22 P.14,瞬心个数： K=4 , N=4(41) /2=6,找P13：,构件1、2、3在P12P23连线上,构件1、4、3在P14P34连线上,找P24：,构件2、1、4在P12P14连线上,构件2、3、4在P23P34连线上,P34,P34,瞬心：相对速度=0或绝对速度相等的点,已知2，求 4,P24是构件2、4的同速点:,2LEA= 4LED,1.铰链四杆机构 (图1-21),二、瞬心在速度分析上的应用,解：,求P24,VE2= VE4,4=2LEA/LED,2.滑动兼滚动接触的高副:(图1-23),(齿轮或摆动从动件凸轮机构),已知1，求 2,解：,求P12,P12是构件1、2的同速点:,1LAD= 2LDB,VD1= VD2,2=1LAD/LDB,3.直动从动件凸轮机构:图1-24,已知1，求V 2,解：,求P12,P12是构件1、2的同速点:,The End,
