山科机械原理考研超强总结.doc

第二章 平面机构的结构分析 2-1 机构的组成 一、构件 从制造加工角度：机械由零件组成零件——制造单元体 从运动和功能实现角度：构件——独立运动的单元体 注意：构件可以是单一零件，也可以是几个零件的刚性联接 二、运动副 1、运动副：指两构件直接接触并能产生相对运动的联接。 运动副元素：指两个构件直接接触而构成运动副的部分。运动副元素不外乎为点、线、面。 注意：（１）运动副是一种联接；（２）运动副由两个构件组成； （３）组成运动副的两个构件之间有相对运动 2、构件自由度与约束 （1）构件的自由度：指一个构件相对另一个构件可能出现的独立运动。一个自由构件在空间具有6个自由度。 （2）约束：指通过运动副联接的两构件之间的某些相对独立运动所受到的限制。运动副引入的约束数等于两构件相对自由度减少的数目。运动副引入的约束数：最多为5个。 3、运动副分类：按运动副接触形式分 低副:两构件通过面接触而构成的运动副统称为低副; 高副:凡两构件系通过点或线接触而构成的运 动副统称为高副; 三、运动链:指两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统。 四、机构 机构:在运动链中将一构件加以固定, 而其余构件都具有确定的运动，则运动链便成为机构。 机架：机构中固定不动构件。 原动件: 机构中按给定的运动规律独立运动的构件。 从动件:机构其余活动构件。 平面机构: 机构中各构件间的相对运动为平面运动。 空间机构: 机构中各构件间的相对运动为空间运动。 2-2 机构运动简图 1、机构的运动：与原动件运动规律、运动副类型、机构运动尺寸有关。 2、机构运动简图：指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, 并用国标规定的简单线条和符号代表构件和运动副，绘制出表示机构运动关系的简明图形。 ①分析机构的组成及运动情况，确定机构中的机架、原动部分、传动部分和执行部分，以确定运动副的数目。 ②循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对运动的性质，确定运动副的类型和数目; ③恰当地选择投影面：一般选择与机械的多数构件的运动平面相平行的平面作为投影面。 ④选择适当的比例尺, 定出各运动副之间的相对位置，用规定的简单线条和各种运动副符号, 将机构运动简图画出来。 2-3 机构具有确定运动的条件 机构具有确定运动的条件为：机构原动件数=机构自由度数 2-4 机构自由度的计算 平面机构的自由度计算公式： 2-5 计算机构自由度应注意的事项 1、复合铰链（如图2-1） ：实例分析1：计算图2-2直线机构自由度 两个以上构件同在一处以转动副相联接即构成复合铰链。m个构件以复合铰链联接所构成的转动副数为(m-1)个。 2、局部自由度：实例分析2：计算图2-3凸轮机构自由度 注意：计算机构自由度时, 应将局部自由度除去不计。 方法一： 方法二：假想构件2和3焊成一体 机构中某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动, 把这种局部运动的自由度称为局部自由度。数目用F′表示. 3、虚约束 （1）指机构在某些特定几何条件或结构条件下，有些运动副带入的约束对机构运动实际上起不到独立的约束作用, 这些对机构运动实际上不起约束作用的约束称为虚约束，用P′表示。 注意：在计算自由度时，应将虚约束除去不计。 （2）去除虚约束的方法： ①将因虚约束而减少的自由度再加上。即 ②不计引起虚约束的附加构件和运动副数。 分析：E3和E5点的轨迹重合，引入一个虚约束（如图2-4b）所示 正确计算： （3）虚约束常出现的情况：（如图2-5） ①机构中两构件未联接前的联接点轨迹重合,则该联接引入1个虚约束; 正确计算： 将因虚约束而减少的自由度再加上。 不计引起虚约束的附加构件和运动副数。 ②两构件在几处接触而构成运动副 两构件在几处接触而构成移动副且导路互相平行或重合。（如图2-6a）所示 两个构件组成在几处构成转动副且各转动副的轴线是重合的。（如图2-6b）所示 注：只有一个运动副起约束作用,其它各处均为虚约束; ③若两构件在多处相接触构成平面高副，且各接触点处的公法线重合,则只能算一个平面高副（如图2-7）所示。若公法线方向不重合，将提供各2个约束（如图2-8）所示。 ④机构运动过程中, 某两构件上的两点之间的距离始终保持不变, 将此两点以构件相联, 则将带入1个虚约束。（如图2-9）所示 ⑤某些不影响机构运动的对称部分或重复部分所带入的约束为虚约束。（如图2-10）所示 小结 复合铰链：存在于转动副处；正确处理方法：复合铰链处有m个构件则有(m-1)个转动副 局部自由度：常发生在为减小高副磨损而将滑动摩擦变成滚动摩擦所增加的滚子处。 正确处理方法：计算自由度时将局部自由度减去。 虚约束：存在于特定的几何条件或结构条件