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1、第二章 机构的结构分析,21 机构结构分析的内容及目的,机构结构分析的内容主要有以下几个方面：,(1) 研究机构的组成及其具有确定运动的条件。,(2) 根据结构特点进行机构的结构分类。,(3) 研究机构的组成原理。,目的,为新机构的创造提供途径。,在综合新机构时，需要知道机构是怎样 组合起来的，而且在什么条件下，才能实现 确定的运动；,为举一反三地研究机构的运动分析和动力 分析提供方便。,2运动副(kinetic pair) 两个构件组成的可动的联接称为 运动副。而把两构件上能够参加接触 而构成运动副的表面称为运动副元素。,22 机构的组成,1构件(link) 构件 机器中每一个独立的运动单元
2、体。,运动副元素：圆柱面、圆孔面,例：轴1与轴承2的配合,例：滑块1与导轨2的接触,运动副元素：棱柱面、棱孔面,例：两齿轮轮齿的啮合,运动副元素：两齿廓曲面,（1）按引入约束的数目分。 I级副、级副、级副、级副、级副。,运动副分类：,球销副（副）,转动副（副）,（2）按两构件的接触情况进行分。 高副：点或线接触而构成的运动副； 低副：面接触而构成的运动副。,运动副分类：,球面高副,齿轮副,转动副,（3）按两构件之间的相对运动的不同分。 转动副或回转副、移动副、螺旋副、球面副、 平面运动副、空间运动副。,运动副分类：,球销副,螺旋副,移动副,转动副,3、运动链,把两个以上的构件通过运动副的联接而
3、构成 的相对可动的系统称为运动链。,空间运动链,4、机构,运动链中，若固定某一构件（机架），并给另一个或数个构件以确定的独立的运动（原动件），使其余构件（从动件）的运动随之确定的这种运动链(kinetic chain)称为机构。,23 机构运动简图,用简单的线条和规定的符号 表示组成机构的构件和运动副， 并按一定的比例尺表示运动副的 相对位置的简单图形称为机构运 动简图(Kinematical Diagrams) 。,23 机构运动简图,（1）分析机构的运动情况，定出其原动部 分、工作部分，搞清楚传动部分。,（3）选择适当的比例尺。,步骤：,（2）合理选择投影面及原动件适当的投影瞬 时位置。,
4、（4）用简单的线条和规定的符号绘图。,（5）检验。,23 机构运动简图,例题：插齿机,23 机构运动简图,例题：破碎机机构,24 机构自由度的计算,作空间运动的自由构件有6个独立运动（自由度），,作平面运动的自由构件有3个独立运动（自由度） 。,若平面机构中有n个活动构件，各构件之间共构成了 Pl个低副和Ph个高副，则它们共引入(2Pl+Ph)个约束。,机构的自由度F为：,F=3n(2Pl+Ph)=3n2PlPh,一 平面机构自由度的一般公式,24 机构自由度的计算,二 机构具有确定运动的条件,结论：,机构具有确定 运动的条件是：,机构自由度数F1 且等于主动件数。,25 计算平面自由度时应注
5、意的事项,1. 复合铰链,由两个以上构件在 同一处构成的重合转动 副称为复合铰链。,由m个构件在一处组 成轴线重合的转动副。实 际上有(m-1)个转动副。,F = 3*7 - 2*10 = 1,如图所示F、B、D、C 处是复合铰链,25 计算平面自由度时应注意的事项,2. 局部自由度,局部自由度机构中个别构件所具有的不影响其它构件运动，即与整个机构运动无关的自由度。,在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。,F = 3*3 - 2*3 1 = 2？,F = 3*2 - 2*2 1 = 1,25 计算平面自由度时应注意的事项,3. 虚约束,虚约束机构中那些对构件间的相对运动不起独 立限制作用
6、的重复约束。或称消极约束。,常见的虚约束：,（1）机构中联结构件与被联结构件的轨迹重合。,F = 3*4 - 2*6 = 0？,F = 3*3 - 2*4= 1,（2）当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合 时，则只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。,25 计算平面自由度时应注意的事项,常见的虚约束：,F=3 2 -2 2 1=1,F=3 3-2 4 =1,25 计算平面自由度时应注意的事项,常见的虚约束：,（3）当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则 只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。,25 计算平面自由度时应注意的事项,常见的虚约束：,（4）机构运动过程中，其中某两构件上两点之间的距离始 终不变，则将两点以构件联接，则将会引入一个虚约束。,F=3n-2p-p=3*4-2*6=0 ?,F=3n-2p-p=3*3-2*4=1,25 计算平面自由度时应注意的事项,常见的虚约束：,(5) 机构中对运动起重复限制作用的对称部分引入 虚约束。,F=3 3 - 2 3 2 = 1,25 计算平面自由度时应注意的事项,常见的虚约束：,(6 ) 如果两构件在多处 接触而构成平面高副，且各 接触点处的公法线彼此重合， 则只能算一个平 面高副，其 余为虚约束。,例 3 计算图所示机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。,谢谢大家！,