机械原理 第1章机构组成原理及机构结构分析.ppt

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1、第第第第1 1 1 1章章章章 机构组成原理及机构结构分析机构组成原理及机构结构分析机构组成原理及机构结构分析机构组成原理及机构结构分析 1.1 1.1 1.1 1.1 机构的组成机构的组成机构的组成机构的组成 1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 构件与自由度构件与自由度构件与自由度构件与自由度 1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 运动副与约束运动副与约束运动副与约束运动副与约束 1.1.3 1.1.3 1.1.3 1.1.3 运动链与机构运动链与机构运动链与机构运动链与机构 8.2 8.2 8.2 8.2 离合器简介离合器简介离合器简介离合器简介 8.2.1 8.2.

2、1 常用离合器常用离合器常用离合器常用离合器 8.2.2 8.2.2 离合器的选择离合器的选择离合器的选择离合器的选择 小结小结小结小结 1.1 1.1 1.1 1.1 机构的组成机构的组成机构的组成机构的组成 1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 构件与自由度构件与自由度构件与自由度构件与自由度 机构是由许多相对运动的单元体所组成，其运动单元体称为机构是由许多相对运动的单元体所组成，其运动单元体称为构件构件(或简称杆或简称杆)。一个构件可以是一个零件，也可以是由多个。一个构件可以是一个零件，也可以是由多个零件装配而成的刚性整体。例如图零件装配而成的刚性整体。例如图1.1(a)1.1

3、(a)所示的连杆是内燃机所示的连杆是内燃机(图图0.1(a)0.1(a)中的一个构件，它由连杆体中的一个构件，它由连杆体1 1、连杆盖、连杆盖2 2、轴瓦、轴瓦3 3、4 4和和5 5、螺栓、螺栓6 6、螺母、螺母7 7、开口销、开口销8 8等零件刚性连接构成，如图等零件刚性连接构成，如图1.1(b)1.1(b)所示。由此可见，构件和零件是两个不同的概念，构件所示。由此可见，构件和零件是两个不同的概念，构件是运动单元，而零件是制造单元。在本课程中，将构件作为研是运动单元，而零件是制造单元。在本课程中，将构件作为研究的基本单元。究的基本单元。自由运动的构件在物理和力学中被称作自由刚体，作平面运动

4、的自由构件具有三个独立运动，如图1.2所示，自由构件可随A点沿x轴、y轴方向移动和绕A点转动。它在平面上的位置可用x、y、三个独立的参数来描述。(a)构件 (b)零件图1.1 内燃机连杆 把构件具有的每一个独立运动称为构件的自由度。显然，一个作平面运动的构件有三个自由度。空间运动的自由构件有六个自由度，即沿着轴x、y、方向的移动和绕着这三个轴的转动。机构中固结于定坐标参考系的构件称为机架，如图0.1(a)所示内燃机的汽缸体1。图1.2 构件作平面运动时的自由度 1.1.2 1.1.2 运动副与约束运动副与约束 机构是由构件以一定方式连接而成的，其中每个构件至少与另一个构件相连接，这种连接既使两

5、构件直接接触，又使两构件能产生一定的相对运动。把两构件直接接触而形成的可动连接称为运动副。例如，在图0.1所示的内燃机中，汽缸体1与活塞2的连接、连杆3与曲轴4的连接、凸轮6与顶杆5的连接以及齿轮4 与齿轮6 的啮合都构成了运动副。构成运动副的两个构件间的接触主要有点、线、面三种形式，两个构件上参与接触而构成运动副的点、线、面部分称为运动副元素。运动副有多种不同的分类方法，常见的分类方法有以下几种。(1)按运动副的接触形式及几何形状分类。根据组成运动副的两构件在接触部分的几何形状及承受载荷情况，面与面相接触的运动副在承受载荷方面与点、线相接触的运动副相比，其接触部分的压强较低，故面接触的运动副

6、称为低副，而点、线接触的运动副称为高副。高副比低副易磨损。在平面机构中常见的运动副有低副和高副之分，低副又分为转动副和移动副。构成转动副的两构件通过圆柱面保持接触，其模型如图1.3(a)所示，构件之间只能在xOy平面内绕O轴作相对转动，这种运动副称为转动副，也称回转副或铰链副。转动副可用图1.3(b)所示的符号表示。构成移动副的两构件之间是柱面接触，其模型如图1.4(a)所示，构件之间只能作相对直线移动。这种运动副称为移动副，也称棱柱副。移动副可用图1.4(b)所示的符号表示。(a)模型 (b)符号图1.3 转动副 构成高副的两构件之间是点或线接触，如图1.5所示的凸轮副，凸轮与推杆的接触是点

7、接触，如图1.6所示的齿轮副，轮齿的接触是线接触，两构件之间都能沿接触点公切线方向作相对移动及绕接触点作相对转动。(a)模型 (b)符号图1.4 移动副图1.5 凸轮副 图1.6 齿轮副 (2)按相对运动的形式分类。当构成运动副的两构件之间的相对运动为平面运动时，称为平面运动副，常见的有转动副、移动副、平面高副。当构成运动副的两构件的相对运动是空间运动时，称为空间运动副，常见的有球面高副、球面低副、球销副、柱面高副、螺旋副。(3)按运动副引入的约束数分类。引入一个约束的运动副称为级副，引入两个约束的运动副称为级副，依次类推，最多为级副。由于运动副为两构件的活动连接，对每个构件的约束数最多为5，

8、最少约束数为1。自由度与约束数之总和应等于6。在平面机构中，高副的约束数为1，低副的约束数为2。1.1.3 1.1.3 1.1.3 1.1.3 运动链与机构运动链与机构运动链与机构运动链与机构 两个或两个以上的构件用运动副连接构成的构件系统称为运动链。运动链可分为闭式链和开式链两种。各构件用运动副首尾连接构成封闭环路的运动链称为闭式链，简称闭链，如图1.7(a)所示；反之，各构件用运动副首尾连接构成不封闭环路的运动链称为开式链，简称开链，如图1.7(b)所示。根据运动链中各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动，也可以把运动链分为平面运动链和空间运动链两类，分别如图1.7、图1.8所示。一般机

9、械中多数采用平面闭式链，开式链多用于工业机器人等机械中。(a)闭式链 (b)开式链图1.7 平面运动链图1.8 空间运动链 在运动链中，若将某一构件加以固定，而让另一个(或几个)构件按给定运动规律相对于该固定构件运动，而其余各构件都能得到确定的相对运动，则此运动链称为机构。机构中固定不动的构件称为机架，有驱动力作用并按给定运动规律独立运动的构件称为原动件(或主动件)，而其余随主动件运动的可动构件称为从动件。机构中所有构件都只能在相互平行的平面内运动，则此机构称为平面机构；机构中至少有一个构件不在相互平行的平面内运动，则此机构称为空间机构。1.2 1.2 1.2 1.2 机构运动简图及绘制机构运

10、动简图及绘制机构运动简图及绘制机构运动简图及绘制 1.2.1 1.2.1 1.2.1 1.2.1 机构运动简图机构运动简图机构运动简图机构运动简图 无论是对现有机构或机器进行分析，还是设计新机构或新机无论是对现有机构或机器进行分析，还是设计新机构或新机器，都需要一种表示机构的简明图形，以便作进一步的运动与器，都需要一种表示机构的简明图形，以便作进一步的运动与动力分析及设计。动力分析及设计。实际机构或机器大多是由外形和结构都很复杂的构件所组成实际机构或机器大多是由外形和结构都很复杂的构件所组成的。但从运动的观点来看，无论是机构还是机器能否实现预定的。但从运动的观点来看，无论是机构还是机器能否实现

11、预定的运动和功能，是由原动件的运动规律、连接各构件的运动副的运动和功能，是由原动件的运动规律、连接各构件的运动副类型和机构的运动尺寸类型和机构的运动尺寸(即各运动副间的相对位置尺寸即各运动副间的相对位置尺寸)来决定来决定的，而与构件及运动副的具体结构、外形的，而与构件及运动副的具体结构、外形(高副机构的轮廓形状高副机构的轮廓形状除外除外)、断面尺寸、组成构件的零件数目及固连方式等无关。、断面尺寸、组成构件的零件数目及固连方式等无关。因此，为便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况，这样绘

12、制出能够准确表达机构运动特性的简明图形就称为机构运动简图。如在图0.1中，图0.1(b)是图0.1(a)的机构运动简图，它简明地表达了内燃机的工作原理。如果只是为了表明机构的运动状态或各构件的相互关系，也可以不严格按比例来绘制简图，这样的简图通常称为机构示意图。1.2.2 1.2.2 1.2.2 1.2.2 机构运动简图绘制方法与步骤机构运动简图绘制方法与步骤机构运动简图绘制方法与步骤机构运动简图绘制方法与步骤 在绘制机构运动简图时，必须搞清楚机械的实际构造和运动情况。首先确定机构的原动件和执行件(即直接执行生产任务的部分或最后输出运动的部分)，然后再循着运动传递的路线搞清楚原动件的运动是怎样

13、经过传动部分传递到执行部分的，从而认清该机械是由多少构件组成的，各构件之间组成了何种运动副，这样才能正确地绘出其机构运动简图。为了将机构运动简图表示清楚，一般选择机械多数构件的运动平面为视图平面，允许把机械不同部分的不同视图展开到同一视图面上，或对难于表示清楚的部分，另绘一局部简图。总之，以能简单清楚地把机械的结构及运动传递情况正确地表示出来为原则。下面通过具体例子来说明机构运动简图的绘制步骤。【例1.1】绘制图1.9(a)所示牛头刨床主体机构的运动简图。图1.9 牛头刨床解：(1)分析机构运动，识别构件连接方式及运动副类型。从主动件开始，按运动传动顺序观察，在牛头刨床中由安装在机架7上的电动

14、机主轴的回转运动通过带传动传递给齿轮1，齿轮1将回转运动传递给与之相啮合的齿轮2，齿轮2带动滑块3而使导杆4绕E点摆动又相对摇块5移动，导杆4带动滑枕6使刨刀作往复直线运动。齿轮1、2及摇块5分别与机架7组成转动副A、C和E，齿轮2与滑块3、导杆4与滑枕6之间的连接组成转动副D、F，滑块3与导杆4、导杆4与摇块5、滑枕6与机架7之间组成移动副。齿轮1与齿轮2啮合组成平面高副B。(2)合理选择视图。本题选择与各转动副回转轴线垂直的平面作为视图平面。(3)合理选择长度比例尺实际尺寸(m)/图示尺寸(mm)，定出各运动副之间的相对位置，按规定的线条和符号绘制机构运动简图。(4)构件标编号，运动副处标

15、代号。从原动件开始，按传动顺序标出构件的编号和运动副的代号，原动件标出指示运动方向的箭头。牛头刨床主体机构运动简图如图1.9(b)所示。1.3 1.3 1.3 1.3 机构自由度的计算及其具有确定运动的条件机构自由度的计算及其具有确定运动的条件机构自由度的计算及其具有确定运动的条件机构自由度的计算及其具有确定运动的条件 1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算 由于平面机构的应用特别广泛，所以下面首先讨论平面机构由于平面机构的应用特别广泛，所以下面首先讨论平面机构自由度的计算问题。自由度的计算问题。在平面机

16、构中，各构件只作平面运动。一个不受任何约束的在平面机构中，各构件只作平面运动。一个不受任何约束的构件在平面中运动只有三个自由度，具有个活动构件构件在平面中运动只有三个自由度，具有个活动构件(机架除外，机架除外，因其相对固定不动因其相对固定不动)的平面机构，若各活动构件完全不受约束时，的平面机构，若各活动构件完全不受约束时，则整个机构相对于机架共有则整个机构相对于机架共有3 3个自由度。但在运动链中，每个构个自由度。但在运动链中，每个构件至少必须与另一构件连接成运动副，当两构件连接成运动副件至少必须与另一构件连接成运动副，当两构件连接成运动副后，其运动就受到约束，自由度将减少。自由度减少的数目，

17、后，其运动就受到约束，自由度将减少。自由度减少的数目，应等于运动副引入的约束数目。由于平面机构中的运动副只可应等于运动副引入的约束数目。由于平面机构中的运动副只可能是转动副、移动副或平面高副，其中每个低副能是转动副、移动副或平面高副，其中每个低副(转动副、移动转动副、移动副副)引入的约束数为引入的约束数为2 2，每个平面高副引入的约束数为，每个平面高副引入的约束数为1 1。因此对于平面机构，若各构件之间共构成了个低副和个高副，则它们共引入 个约束。平面机构自由度的计算公式为 式中，为活动构件数；为低副数；为高副数。图1.18 楔块机构 1.3.2 1.3.2 1.3.2 1.3.2 机构具有确

18、定运动的条件机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件图1.10(a)所示的机构中，有三个活动构件，四个低副，没有高副，即n=3，PL=4，PH=0，由式(1.1)可求得机构的自由度为(a)给定一个原动件 (b)给定两个原动件图1.10 四杆机构图1.11所示的五杆机构中，有4个活动构件，5个低副，没有高副，即n=4，PL=5，PH=0，由式(1.1)可求得机构的自由度为图1.11 五杆机构如图1.12(a)所示，若将3个杆件铰接在一起，由式(1.1)可得 图1.12 刚性桁架(a)三杆铰接 (b)四杆铰接 1.3.3 1.3.3 1.3.3 1.3.3 应用平面机构自

19、由度计算公式时应注意的事项应用平面机构自由度计算公式时应注意的事项应用平面机构自由度计算公式时应注意的事项应用平面机构自由度计算公式时应注意的事项 在计算机构自由度时，有时会出现按式(1.1)计算的结果与机构实际自由度不相符合的情况。这是因为在计算机构的自由度时，还有某些特殊情况未能正确处理的缘故。现将应注意的主要事项简述如下。1.复合铰链 在在图图1.13(a)1.13(a)所所示示的的六六杆杆机机构构中中，构构件件2 2、3 3分分别别与与构构件件4 4组成转动副，如图组成转动副，如图1.13(b)1.13(b)所示。所示。(a)六杆机构 (b)三杆铰链图1.13 复合铰链2.局部自由度

20、在在图图1.15(a)1.15(a)所所示示的的凸凸轮轮机机构构中中，为为了了减减少少高高副副元元素素的的磨磨损损，常常在在从从动动件件上上装装一一个个滚滚轮轮2 2。按按式式(1.1)(1.1)计计算算，机构的自由度为机构的自由度为(a)装有滚轮 (b)滚轮与推杆接为一体图1.15 凸轮机构3.虚约束 在实际的机构中，常见到一些对机构的运动不起独在实际的机构中，常见到一些对机构的运动不起独立限制作用而只起到重复限制作用的约束，则称为虚立限制作用而只起到重复限制作用的约束，则称为虚约束。在自由度计算中应将其去掉不计。约束。在自由度计算中应将其去掉不计。图图1.16(a)1.16(a)所示为五杆

21、机构，和为平行四边形。这时所示为五杆机构，和为平行四边形。这时不论把不论把E E点视为构件点视为构件2 2或构件或构件5 5上的点，其轨迹皆为以上的点，其轨迹皆为以F F为圆心以为圆心以FEFE为半径的圆弧为半径的圆弧 .图1.16 五杆机构4.公共约束 若若平平面面机机构构中中的的运运动动副副都都为为移移动动副副(如如图图1.181.18所所示示楔楔块块机机构构)，则则机机构构中中所所有有构构件件都都失失去去了了一一个个转转动动的的自自由由度度；或或者者说说，各各构构件件之之间间组组成成的的运运动动副副都都具具有有一一个个不不能能转转动动的的约约束束。这这个个约约束束就就成成为为公公共共约约

22、束束。因因此此平平面面机构自由度的计算公式应作如下修正：机构自由度的计算公式应作如下修正：1.3.4 1.3.4 1.3.4 1.3.4 空间机构自由度计算空间机构自由度计算空间机构自由度计算空间机构自由度计算 根据一个在空间中自由运动的构件有6个自由度，引进一个5、4、3、2、1级运动副就丧失5、4、3、2、1个自由度的思路，建立一般空间机构自由度计算公式：1.4 1.4 1.4 1.4 平面机构的组成原理和结构分析平面机构的组成原理和结构分析平面机构的组成原理和结构分析平面机构的组成原理和结构分析 1.4.1 1.4.1 1.4.1 1.4.1 平面机构的组成原理平面机构的组成原理平面机构

23、的组成原理平面机构的组成原理任何机构都包含机架、原动件和从动件系统三部分。由前所述任何机构都包含机架、原动件和从动件系统三部分。由前所述机构具有确定运动的条件是原动件的数目等于机构的自由度数机构具有确定运动的条件是原动件的数目等于机构的自由度数目，若将机构的机架以及和机架相连的原动件与从动件系统分目，若将机构的机架以及和机架相连的原动件与从动件系统分开，则余下的从动件系统的自由度应为零。有时这种从动件系开，则余下的从动件系统的自由度应为零。有时这种从动件系统还可分解为若干个更简单的、自由度为零的构件组。这种最统还可分解为若干个更简单的、自由度为零的构件组。这种最简单的、不可再分的、自由度为零的

24、构件组称为基本杆组或阿简单的、不可再分的、自由度为零的构件组称为基本杆组或阿苏尔杆组。任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接苏尔杆组。任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的系统，这就是机构的组成原理。于原动件和机架上所组成的系统，这就是机构的组成原理。在同一机构中可包含不同级别的基本杆组，把机构中所包含的基本杆组的最高级数作为机构的级数。若由最高级别为级基本杆组组成的机构称为级机构；若机构中既有级杆组，又有级杆组，则称其为级机构；而把由原动件和机架组成的机构(如杠杆机构、斜面机构、电动机等)称为I级机构。这就是机构的结构分类方法。1.4.2 1.4.2 1.

25、4.2 1.4.2 平面机构的高副低代平面机构的高副低代平面机构的高副低代平面机构的高副低代由前所述，平面机构结构分类中包含的杆组都是由低副所组成，若平面机构中含有高副，可根据一定的约束条件将平面机构中的高副虚拟地用低副代替，这就是所谓的高副低代，它表明了平面高副与平面低副的内在联系。为了不改变机构的结构特性及运动特性，高副低代的条件是：(1)代替前后机构的自由度完全相同；(2)代替前后机构的运动特性(位移、速度、加速度)相同。(a)机构简图 (b)机构简图图1.21 高副机构 需要指出的是，当机构运动时，随着接触点的改变，两轮廓曲线在接触点处的曲率中心也随着改变，因此，对于一般高副机构只能进

26、行瞬时替代，机构在不同位置时将有不同的瞬时替代机构，但是替代机构的基本型式是不变的。1.4.3 1.4.3 1.4.3 1.4.3 平面机构的结构分析平面机构的结构分析平面机构的结构分析平面机构的结构分析机构结构分析是将已知机构分解为原动件、机架和若干个基本杆组，进而了解机构的组成，并确定机构的级别。机构结构分析的步骤是：(1)绘制机构运动简图或替代机构运动简图。首先除去虚约束和局部自由度，若有高副进行低代，然后绘制全部包含低副的机构运动简图或替代机构运动简图。(2)计算机构的自由度并确定原动件。(3)拆杆组。从远离原动件的构件开始拆分，按基本杆组的特征，首先试拆级组，若不可能时再试拆级组。必

27、须注意，每拆出一个杆组后，剩下部分仍组成机构，且自由度数与原机构相同，直至全部拆分成杆组且最后只剩下原动件和机架。(4)确定机构的级数。把机构中所包含的基本杆组的最高级数作为机构的级数。1.5 1.5 1.5 1.5 平面机构的结构综合平面机构的结构综合平面机构的结构综合平面机构的结构综合 根据对机构的结构、运动学和动力学要求进行机构设计的过程根据对机构的结构、运动学和动力学要求进行机构设计的过程通常称为机构综合。机构综合先要进行通常称为机构综合。机构综合先要进行“型综合型综合”，即对机构，即对机构结构型式的研究和设计，这个过程称为结构综合。结构型式的研究和设计，这个过程称为结构综合。机构的结

28、构类型综合及其类型优选是机构创新设计中极为重要机构的结构类型综合及其类型优选是机构创新设计中极为重要也是极为困难的阶段。人们对此进行了长期的研究，特别是也是极为困难的阶段。人们对此进行了长期的研究，特别是2020世纪世纪6060年代初，图论被引入机构学理论研究，使结构类型综合年代初，图论被引入机构学理论研究，使结构类型综合理论与方法取得了极大进展，但因篇幅所限，本书不能对此问理论与方法取得了极大进展，但因篇幅所限，本书不能对此问题展开讨论，仅介绍结构类型综合中的一种单开链叠加法题展开讨论，仅介绍结构类型综合中的一种单开链叠加法基本杆组叠加法。基本杆组叠加法。根据机构的组成原理，即任何机构都可以

29、看作是由若干个基本杆组依次连接到原动件和机架上所组成的。在设计一个新机构的运动简图时，可先选定机架，并将等于该机构自由度数的若干个原动件用低副连接在机架上，然后再将各个基本杆组依次连接于机架和原动件上，即可完成该简图的设计。在工程上大量使用的机构多数是单自由度的，它是用若干基本杆组依次连接到原动件和机架上所组成的。根据上述机构结构分析可知，级基本杆组共有五种形式。若把这五种型式的级杆组分别连接到原动件和机架上，相应地便可形成五种不同机构.当与原动件和机架连接的构件较多时，要想按式(1.5)完全综合出所有的(含有高副)平面机构是比较困难的，为此，常假设所要综合的机构不含有高副，先按式(1.6)综

30、合出各种类型的基本杆组，再利用串联、并联等方式将基本杆组与原动件和机架连接，即可得到各种类型的机构。这种结构综合的方法称为基本杆组叠加法。图1.24(d)所示的牛头刨床主传动机构，就是由两个级杆组依次连接到原动件和机架上串联所组成的。(a)级杆组(b)原动件与机架(c)连接一个杆组(d)综合机构图1.24 牛头刨床主传动机构的结构综合小小小小 结结结结 1 1凡两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的连接称凡两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的连接称为运动副，常用的平面运动副有回转副、移动副和高副。如果为运动副，常用的平面运动副有回转副、移动副和高副。如果两构件脱离接触，运动副就随

31、着消失。两构件脱离接触，运动副就随着消失。2 2由两个或两个以上的构件用运动副连接构成的构件系统称为由两个或两个以上的构件用运动副连接构成的构件系统称为运动链。各构件用运动副首尾连接构成封闭环路的运动链称为运动链。各构件用运动副首尾连接构成封闭环路的运动链称为闭式链，否则就称为开式链。闭式链，否则就称为开式链。3 3为便于机构的设计与分析，常撇开构件、运动副的外形和具为便于机构的设计与分析，常撇开构件、运动副的外形和具体构造，而用规定的线条和符号代表构件和运动副，并按比例体构造，而用规定的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况，这样绘制出定出各运动副位置

32、，表示机构的组成和传动情况，这样绘制出能够准确表达机构运动特性的简明图形就称为机构运动简图。能够准确表达机构运动特性的简明图形就称为机构运动简图。如果不严格按比例来绘制简图，这样的简图称为机构示意图。如果不严格按比例来绘制简图，这样的简图称为机构示意图。4由3个及3个以上的构件同在一处以转动副相连接，就构成了复合铰链。当有m个构件(包括固定构件)以复合铰链相连接时，其转动副的数目应为(m-1)个。5平面机构自由度的计算公式为 ，用公式计算机构的自由度时，要注意复合铰链处的运动副数及去掉局部自由度和虚约束。6对整个机构运动无关的自由度称为局部自由度。7对机构的运动不起独立限制作用而只起到重复限制

33、作用的约束，则称为虚约束。在自由度计算中应将其去掉不计。常见的虚约束发生在：两构件组成多个转动副且其轴线相重合时；两构件组成多个移动副且其移动导路方向平行时；两构件上连接点的轨迹在连接前已是相重时；机构存在对运动不起作用的对称部分。8机构具有确定运动的条件是：机构的原动件的数目应等于机构的自由度的数目。9在平面高副机构中，高副可用“一个构件两个低副”代替而成全含低副的机构。高副低代的关键是找出构成高副的两轮廓曲线在接触点处的曲率中心。10自由度为零并且不能再拆分的平面低副构件组称为基本杆组或阿苏尔杆组。基本杆组应满足 的条件。11任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组

34、成的系统，这就是机构的组成原理。12机构结构分析就是将已知机构分解为原动件、机架和若干个基本杆组，进而了解机构的组成，并确定机构的级别。进行结构分析时，应从远离原动件的构件开始拆分，每次都先试拆级组，没有级组时才拆级组，同时每拆下一个基本杆组后剩下的部分仍为机构且自由度数与原机构相同，直至全部拆分成杆组且最后只剩下原动件和机架。13根据对机构的结构、运动学和动力学要求进行机构设计的过程通常称为机构综合。机构结构综合就是对机构结构形式的研究和设计的过程。思考题与习题1填空题(1)构件的自由度是指 ；机构的自由度是指 。(2)两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为 副，它产生 个约束，而保留了

35、 个自由度。(3)机构中的运动副是指 。(4)机构具有确定的相对运动条件是原动件数 机构的自由度。(5)在平面机构中若引入一个高副将引入 个约束，而引入一个低副将引入 个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是 。2判断题(正确的在括号内画，错误的画)(1)具有局部自由度和虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度和虚约束。()(2)机构中的虚约束，如果制造、安装精度不够时，会成为真正的约束。()(3)6个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有3个转动副。()(4)当机构的自由度F0，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。()(5)运动链要成为机构，必须使运动链中原动件

36、数目大于或等于自由度。()(6)平面机构高副低代的条件是代替机构与原机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。()(7)任何具有确定运动的机构都是由机架加原动件再加自由度为零的基本杆组组成的。()3初拟机构运动方案如图1.25所示。欲将构件l的连续转动转变为构件4的往复移动，试：(1)计算其自由度，分析该设计方案是否合理？(2)如不合理，如何改进？提出修改措施并用简图表示。图1.25 题3图4试画出图1.26所示机构的运动简图，并计算其自由度。图1.26 题4图5计算图1.27所示机构的自由度(若含有复合铰链、局部自由度或虚约束，应明确指出)，并说明原动件数应为多少合适。图1.27 题5图6计算下列机构的自由度，拆分杆组并确定机构的级数(图1.28(b)所示机构分别以2、4、8为原动件)。图1.28 题6图7画出图1.29所示机构简图，并计算其自由度。图1.29 题7图