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第二章第二章 平面机构运动平面机构运动简图及自由度简图及自由度 第第2 2章章 平面机构运动简图及自由度平面机构运动简图及自由度 平面机构的组成及运动副平面机构的组成及运动副 2.1平面机构运动简图平面机构运动简图 2.2机械设计的基本要求及一般机械设计的基本要求及一般平面机构具有确定运动的条平面机构具有确定运动的条件件 2.32.1 2.1 平面机构的组成及运动副平面机构的组成及运动副 2.1.1 构件与机构构件与机构 2.1.2 平面机构的组成平面机构的组成2.1.3 运动副运动副1构件构件 在机构学中组成机构的，彼此间具有确定的在机构学中组成机构的，彼此间具有确定的相对运动关系的基本单元称为构件，如凸轮机构相对运动关系的基本单元称为构件，如凸轮机构中的凸轮、从动杆和机架等。中的凸轮、从动杆和机架等。在结构学中构件则指结构物中的计算或制造在结构学中构件则指结构物中的计算或制造单元，它们是固定在一起的、彼此间除由于应变单元，它们是固定在一起的、彼此间除由于应变有微量位移外，没有相对运动，如横梁和拉杆等。有微量位移外，没有相对运动，如横梁和拉杆等。2.1.1 构件与机构构件与机构 1固定件（机架）固定件（机架）用于支承活动构件的构件，研究机构用于支承活动构件的构件，研究机构运动时，常为参考坐标系。运动时，常为参考坐标系。2.1.2 平面机构的组成平面机构的组成2 原动件原动件 运动规律已知的活动构件运动规律已知的活动构件,它的运动规它的运动规律是由外界给定的，故又称为输入构件。律是由外界给定的，故又称为输入构件。3 从动件从动件 机构中随原动件而运动的其它活动构机构中随原动件而运动的其它活动构件，其运动规律取决于原动件的运动规律件，其运动规律取决于原动件的运动规律和机构的组成情况。其中输出机构为预期和机构的组成情况。其中输出机构为预期运动的从动件称为输出构件，其他从动件运动的从动件称为输出构件，其他从动件则起传递运动的作用。则起传递运动的作用。2 高副高副 高副是两构件之间作点或线接触的运高副是两构件之间作点或线接触的运动副。高副承受载荷时的单位面积压力较动副。高副承受载荷时的单位面积压力较大，制造和维修困难，但高副能传递较复大，制造和维修困难，但高副能传递较复杂的运动。杂的运动。2.2 2.2 平面机构运动简图平面机构运动简图 2.2.1 运动简图与符号运动简图与符号 2.2.2 绘制运动简图绘制运动简图 2.2.2 绘制运动简图绘制运动简图 （1 1）找出机架、原动件与从动件。）找出机架、原动件与从动件。（2 2）从原动件开始，按照运动的传递顺）从原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质，序，分析各构件之间相对运动的性质，确定活动构件数目。确定活动构件数目。（3 3）运动副的类型和数目。）运动副的类型和数目。（4 4）合理选择视图平面。）合理选择视图平面。2.3 2.3 平面机构具有确定运动的条件平面机构具有确定运动的条件 2.3.1 自由度自由度 2.3.2 自由度的计算公式自由度的计算公式2.3.3 机机构构具具有有确确定定运运动动的的条条件件2.3.4 算算平平面面机机构构自自由由度度的的注注意意事事项项 任何一个构件在空间自由运动时皆有任何一个构件在空间自由运动时皆有六个自由度。它可表示为在直角坐标系内六个自由度。它可表示为在直角坐标系内沿着三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的沿着三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。而对于一个作平面运动的自由构件转动。而对于一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。因此，平面机构的每个具有三个自由度。因此，平面机构的每个活动构件，在未用运动副联接之前，都有活动构件，在未用运动副联接之前，都有三个自由度三个自由度。2.3.1 自由度自由度 机构的自由度也即是机构所具有的独机构的自由度也即是机构所具有的独立运动的个数。由前所述可知，从动件是立运动的个数。由前所述可知，从动件是不能独立运动的，只有原动件才能独立运不能独立运动的，只有原动件才能独立运动。通常每个原动件只具有一个独立运动，动。通常每个原动件只具有一个独立运动，因此，机构自由度必定与原动件的数目相因此，机构自由度必定与原动件的数目相等。等。2.3.3 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件1复合铰链复合铰链 两个以上构件组成两个或更多个共轴两个以上构件组成两个或更多个共轴线的转动副，即为复合铰链。线的转动副，即为复合铰链。2.3.4 计算平面机构自由度的注意计算平面机构自由度的注意事项事项 2 局部自由度局部自由度 机构中常出现一种与输出构件运动无机构中常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度或多余自由关的自由度，称为局部自由度或多余自由度。在计算机构自由度时，可预先排除。度。在计算机构自由度时，可预先排除。3 虚约束虚约束 运动副引入的约束中，有些约束对机运动副引入的约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的。这些对机构运构自由度的影响是重复的。这些对机构运动不起限制作用的重复约束，称为消极约动不起限制作用的重复约束，称为消极约束或虚约束，在计算机构自由度时，应当束或虚约束，在计算机构自由度时，应当除去不计。除去不计。