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1、第二章 机构的组成及其具有确切运动的条件,机构是由运动副连接且具有确定相对运动的许多构件的组合体。其其主要功能是传递运动或改变运动的方向、大小和形式。一般机械中的机构，如平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮机构、带传动机构等称为常用机构。 所有构件构件都在相互平行的的平面内运动的机构称为平面机构，,机构的组成要素及构件类型 平面机构的机构运动简图 平面机构具有确切运动的条件,一、机构的组成要素及构件类型 组成机构的基本要素是构件和运动副。 （一）构件 独立影响机械功能并能独立运动的单元体称为构件。 （二）运动副 1、运动副及构件自由度概念 机构是有若干个构件组成的 。机构是有若干个构件组成的
2、 。构件之间都以某种方式相互联接。这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。 可能出现的独立运动称为构件的自由度。 一个作平面运动的 自由构件(1、2、3)具有三个自由度。 一个作空间运动的 自由构件具有六个自由度。,2、运动副分类,运动副的形式很多，但都是通过点、线或面的接触来实现的。按照不同的接触特性，通常把运动副分为低副和高副两大类。 低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。（具有制造简便、耐磨损和承载力强等特点） 平面机构中的低副有转动副和移动副两种。,（1）转动副（铰链） 组成运动副的两构件之间只能绕同一轴线作相对转动。如图2-2所示。 若两构件中有一个是固定的（
3、如图2-2a中的构件2），则称为固定铰链。若两构件都不是固定的（如图2-2b中的构件1和2），则称为活动铰链。 （2）移动副 组成运动副的两构件只能沿某一轴线作相对移动。,图2-2 图2-3,高副 两构件通过点或线接触组成的 运动副称为高副（1、2、3、）。如图2-4a、b所示的凸轮1与从动件2、齿轮1与齿轮2分别在其接触处A组成高副。组成平面高副的二构件相对运动可以是在平面内的相对转动和沿接触处tt方向的相对移动。,图2-4 图2-5 在机械中还常采用图2-5a所示的球面副和2-5b所示的螺旋副。为空间运动副。,（三）机构及其构件类型和机构的自由度 在有若干个构件通过运动副所构成的构件系统中
4、，若将一个构件固定，则如果当一个获几个构件按给定的运动规律独立运动时，其他构件便随之作确定的运动，那么这个构件系统就成为了机构，可以传递运动和力。 机构中的构件按其运动性质可分为三类： （1）固定件（机架） 用来支撑活动构件的构件。在分析机构中活动构件的运动时，常以固定件作为参考坐标系。 （2）原动件 是运动规律已知的活动构件。它的运动是由外界输入的，故又称为输入构件。 （3）从动件 是机构中随着原动件运动而运动的其他活动构件。 任何一个机构中 ，总有一个构件被相对地看作固定件。在机构的活动构件中 ，必须有一个或几个原动构件，其余都是从动件。 机构中各构件相对于机架的所能有的独立运动的数目称为
5、机构的自由度。,二、平面机构的机构运动简图 （一）机构运动简图的定义 在研究机构的运动时，可以不考虑那些与运动无关的因素。而用简单的线条和符号来代表构件和运动副，如表2-1所示。,表2-1 一般构件的表示方法,杆、轴构件,固定构件,同一构件,三副构件,两副构件,一般构件的表示方法,常用运动副的符号,运动副 名称,运动副符号,两运动构件构成的运动副,转动副,移动副,两构件之一为固定时的运动副,平面运动副,平面高副,螺旋副,空间运动副,用简单的线条和符号表示机构各构件间相对运动关系，并按一定的比例确定各运动副的相对位置的图形称为机构运动简图。如图2-6、2-7。,2-6 图2-7 机构运动简图不仅
6、能表示出机构的传动原理，而且还可以用图解法求出机构上各有关点的运动特性（位移、速度和加速度）。它是一种在分析和设计机构时表示机构的简便而又科学的方法。,常用机构运动简图符号,机构运动简图应满足的条件： 1.构件数目与实际相同,2.运动副的性质、数目与实际相符,3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。,（二）机构运动简图的绘制 绘制机构运动简图的步骤如下： 1、分析机构的工作情况、结构组成和运动吹安迪情况，找出机构的机架、原动件及工作执行机构，查明运动传动路线，确定构件数。 2、沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件之间相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。 3、合理选择运动简图
7、的视图平面，一般选择平行于多数构件运动的平面作为视图平面。 4、按适当比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号和常用机构运动简图等绘制机构运动简图。,绘制图示鳄式破碎机的运动简图。,三、平面机构具有确定运动的条件 （一）平面机构自由度计算公式 机构的自由度也就是机构所具有的独立运动的个数 。 平面机构中的每个活动构件，在未用运动副联接起来以前，都具有三个自由度。当 两个构件组成运动副之后，它们的运动就受到约束，自由度即相应减少。而自由度减少的个数，与引入的 运动副种类有关。,a（转动副） b（移动副） （高副） 图2-8 图2-9 在平面机构中，每个低副使机构失去两个自由度，每个
8、高副使机构失去一个自由度。,设平面机构共有K个构件，其中有n个活动构件。若机构中低副的数目为pL个，高副的数目为pH个。该机构的 自由度F计算公式为 F=3n-2pL-pH 1）复合铰链两个以上的构件在同一处以低副相联。 计算：n个构件,有n1转动副。 2）局部自由度的概念 定义：机构中某些构件所具有的局部的、不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度。 3)虚约束 在机构中，有些运动副引入的约束是重复的，这些重复的约束对机构的运动实际上不起限制作用，称之为虚约束。 例题一 计算图2-6所示内燃机中曲柄连杆机构的自由度。 F=3n-2pL-pH =33-24=1 例题一 计算图2-7所示牛头 刨床传动机构的自由度。F=3n-2pL-pH =36-28-1=1,（二）机构具有确定运动的条件 机构的自由度显然必须大于零。由于只有原动件才能作给定的独立运动，因此机构的原动件数目必须与其自由度相同。,