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第四章 平面机构的结构分析 本章重点 构件、运动副、机构、自由度、约束等概念。 机构具有确定运动的条件。 平面机构自由度的计算。 注：本章只研究平面机构的结构分析。 主要内容 第一节 概述 第二节 运动副及其分类 第三节 平面机构的运动简图 第四节 平面机构的自由度 第五节 平面机构的组成原理和结构分析 第一节 概述 机构、构件和零件 机构是传递运动和力或者导引构件上的点按给定轨迹运动的机械装置。 仪表机构 由四个杆件组成的装置，当以杆件1为原动件，并做给定的独立运动，杆件2，3随之作确定的运动。该四个杆件组成一个机构。 由五个杆件组成的装置，当以杆件1为原动件，并作给定的独立运动，杆件2，3，4的运动不确定。此种情况下，该五个杆件的组合不能称为机构。 研究机构的目的 探讨机构运动的可能性及具有确定运动的条件； 将机构进行分类，并建立相应的运动和动力分析的一般方法； 正确绘制机构运动简图； 熟悉构件组成机构的规律，了解机构的组成原理。 构件－连杆 第二节 运动副及其分类 运动副：机构中使两构件直接接触，并能产生一定相对运动的联接。 运动副的要素 构成运动副的点、线、面。 运动副要素的几何形状决定了两构件的相对运动形式。 运动副分类 根据相对运动是平面的还是空间的，可分为平面运动副和空间运动副。本书主要讨论平面运动副。 平面运动副的分类： 低副：两构件之间以面接触的运动副。 转动副 移动副 具有两个约束。 高副：两构件之间以点或线接触的运动副。 具有一个约束。 平面低副 平面高副 自由度 构件所具有的独立运动数目。 约束 对构件独立运动所加的限制。 第三节 平面机构的运动简图 机构运动简图 表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形（用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副间的相对位置）。 不按比例绘制的简图称为机构示意图。 注意：机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性！ 机构运动简图的绘制 分析机械的结构和工作原理，沿着运动传递路线，找出原动件、工作执行构件及机架。 确定构件数，运动副的数目、类型和相对位置。 选择构件的运动平面作为简图的投影面。 选择适当的长度比例尺，确定运动副的位置，并用构件和运动副的符号绘出机构的运动简图。 例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 构件 4机架 例题二：绘制图示偏心轮传动机构的运动简图 第四节 平面机构的自由度 运动链 闭式链 每个构件至少两个运动副； 首末封闭的系统 开式链 有的构件只包含一个运动副； 未构成首末封闭的系统 机构 机架：固定构件；一般相对地面固定不动。 原动件：按给定已知运动规律独立运动的构件；常以转向箭头表示。 从动件：其余活动构件；其运动规律决定于原动件的运动规律和机构结构和构件尺寸。 机构自由度 机构中各构件相对于机架的所具有的独立运动的数目。 以铰链四杆机构为例。 故机构自由度为活动构件自由度的总数与运动副引入的约束总数之差： F=3n-2PL-PH 　 铰链四杆机构 铰链五杆机构 1）自由度F=0，此为静定桁架，各构件皆不能产生相对运动。 2）自由度F=-1，此为超静定桁架，所受约束过多。 机构具有确定运动的条件 观察： 1）自由度等于1，铰链四杆机构 2）自由度等于2，铰链五杆机构 3）自由度小于等于0，桁架 结论： 当F≤0时，构件间不可能有相对运动(桁架)。 当F＞0时，原动件数＞F，机构遭破坏； 原动件数＜F，机构运动不确定； 原动件数＝F，机构有确定的运动。 举例：牛头刨床 图示为一牛头刨床初步设计方案。动力由齿轮1输入，通过齿轮机构1、2，导杆机构3、4，使滑枕5前后运动，达到刨削目的。试分析其是否能实现设计意图。 解：作出机构运动简图。n=5, PL=7, PH =1, 机构自由度 F=3×5-2×7-1=0 说明如此设计该机构不能动。因为构件3与构件5的铰接点c不能同时实现沿水平方向的直线运动和绕A点的圆弧运动。 计算机构自由度时应注意的事项？？？ 复合铰链 同一轴线上有两个以上的构件用转动副联接时，则形成复合铰链。 局部自由度 有些机构中，某些构件所产生的局