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第1章 平面机构的自由度和速度分析 本章主要内容 1 机构组成 2 平面机构运动简图 3 平面机构的自由度 4 机构速度分析 1.1 机构的组成 构件是研究的起点 (机构是一个构件的系统） 1.1.1 构件的自由度 定义：相对参考坐标系，构件所具有的独立运动。 二维空间有3个 三维空间有6个 构件的自由度数等于确定构 件的运动所需给定的独立参 变数的数目。 结论 构件间确定的相对运动是由约束实现的，约束又是由相邻构件接触实现的。 运动副定义：构件与构件的可动联接。如：内燃机的 连杆与曲轴，活塞与气缸等。 引入运动副后，约束增加，自由度减少。 1.1.2 运动副 （1）运动副的类型 低副: 两构件通过面接触而构成。 转动副：两构件相对运动是转动。 移动副?：两构件相对运动是移动 高副: 两构件通过点或线接触而构成。 空间运动副：球面副，螺旋副 ，如人手腕 1.1.3 机构的形成 （1）具有一个固定构件，即机架，支承活动构件， 如地面，气缸体； （2）具有一个或几个给定运动规律的构件，即原动件 （主动件），如活塞 （3）当原动件给定运动规律时，其余活动构件（从动件 系统）随之做确定的运动。 总结：机构组成的三要素： 机架 原动件（主动件）（输入构件） 从动件（输出构件） 1.2 平面机构运动简图 定义：根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，用规定符号及简单线条将机构的运动情况表示的图形。 1.2.1平面机构运动简图及其特点 表达机构组成; 反映与原机构相同的运动特性; 简单，便于分析 转动副 移动副 高副 1.2.2 运动副与构件的表示方法 （1）运动副表示方法： （2）构件表示方法 杆,轴类构件： 固定构件 同一构件 两副构件 三副构件 步骤：　 (1) 选择适当的比例尺 (2) 分析原机构的组成及运动情况,构件编号； (3) 判断各运动副类型，标字母　 (4) 测量实际尺寸，选择合适的投影面； (5) 用简单线条连接运动副代表符号，绘制 机构运动简图。 （1）机架的表示： （2）原动件运动方向： 1.2.3 平面机构运动简图绘制 例1-1 绘制颚式破碎机的平面机构运动简图 例1-2 绘制活塞泵的平面机构运动简图 研究意义：保证机构确定运动 1.3.1 机构的自由度 机构所具有的独立运动的数目。 （1） 运动副的约束数 高副:一个高副提供一个约束； 低副:一个低副提供两个约束 1-3 平面机构的自由度 2 1 A X O Y 3 2 1 A X O Y 3 2 1 A X O Y 4 F=3-2=1 F=(3-2)+(3-2) F=(3-2)+(3-2)+(3-4) （1）机构的自由度数是机构中活动构件系统相对于机架所具有的 独立运动，即确定机构运动所需给定的独立运动参数的数目。 （2）机构自由度是使机构具有确定相对运动所应给定的原动件的数目。 总结 F = 3n-(2PL+PH) （2）机构的约束数 机构中有PH个高副和PL个低副， 则机构的约束数为:2PL+PH（3）机构的自由度数  机构中有n个活动构件 未联接运动副前的自由度数： 3n  则机构的自由度数F为: 1.3.2 机构具有确定运动的条件 机构具有确定运动的条件： F0 且 F=原动件数目 机构自由度的应用： （1）判断机构是否具有确定运动； （2）检验机构原理是否合理 （1）复合铰链 m个以上构件在同一处以转动副相联接, 其 转动副数为：m-1 1.3.3 计算平面机构自由度时注意事项 例：F = 3n - (2PL + PH) = 3*7-(2*10+0) = 1 （2）局都自由度