重大机械原理考研复习(2010).
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1、 平面运动链自由度计算公式为平面运动链自由度计算公式为HL23ppnF 运动链成为机构的条件运动链成为机构的条件 运动链成为机构的条件是：运动链成为机构的条件是：取运动链中一个构件相对固取运动链中一个构件相对固定作为机架，运动链相对于机架的自由度必须大于零，且原定作为机架，运动链相对于机架的自由度必须大于零，且原动件的数目等于运动链的自由度数动件的数目等于运动链的自由度数。满足以上条件的运动链即为机构，机构的自由度可用运满足以上条件的运动链即为机构，机构的自由度可用运动链自由度公式计算。动链自由度公式计算。一、平面机构的结构分析一、平面机构的结构分析 计算错误的原因计算错误的原因例题例题圆盘锯
2、机构自由度计算圆盘锯机构自由度计算 解解 n 7，pL 6，pH 0 F 3n 2pL pH 3 7 2 6 9错误的结果！错误的结果！12345678ABCDEF两个转动副两个转动副12345678ABCDEF 复合铰链复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副联接所构成的运动副两个以上的构件在同一处以转动副联接所构成的运动副。k个构件组成的复合铰链，有个构件组成的复合铰链，有( (k-1)-1)个个转动副转动副。 正确计算正确计算 B、C、D、E处为复合铰链，转动处为复合铰链，转动副数均为副数均为2。 n 7，pL 10，pH 0 F 3n 2pL pH 3 7 2 10 1计算机构自由度时
3、应注意的问题计算机构自由度时应注意的问题 准确识别复合铰链举例准确识别复合铰链举例关键：关键：分辨清楚哪几个构件在同一处用转动副联接分辨清楚哪几个构件在同一处用转动副联接 12313424132312两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副两个转动副1234两个转动副两个转动副1423两个转动副两个转动副例题例题计算凸轮机构自由度计算凸轮机构自由度 F 3n 2pL pH 3 3 2 3 1 2 局部自由度局部自由度 机构中某些构件所具有的仅与其自身的局部运动有关的机构中某些构件所具有的仅与其自身的局部运动有关的自由度自由度。 考虑局部自由度时的机构自考虑局部自由
4、度时的机构自由度计算由度计算设想将滚子与从动件焊成一体设想将滚子与从动件焊成一体F 3 2 2 2 1 1计算时减去局部自由度计算时减去局部自由度FPF 3 3 2 3 1 1( (局部自由度局部自由度) ) 1？ 虚约束虚约束 机构中不起独立限制作用的重复约束机构中不起独立限制作用的重复约束。 计算具有虚约束的机构的自由度时，应先将机构中引入计算具有虚约束的机构的自由度时，应先将机构中引入虚约束的构件和运动副除去。虚约束的构件和运动副除去。 虚约束发生的场合虚约束发生的场合 两构件间构成多个运动副两构件间构成多个运动副两构件构成多个两构件构成多个导路平行的移动副导路平行的移动副两构件构成多个
5、两构件构成多个轴线重合的转动副轴线重合的转动副两构件构成多个接触两构件构成多个接触点处法线重合的高副点处法线重合的高副 两构件上某两点间的距离在运动过程中始终保持不变两构件上某两点间的距离在运动过程中始终保持不变 未去掉虚约束时未去掉虚约束时F 3n 2pL pH 3 4 2 6 0 构件构件5和其两端的转动副和其两端的转动副E、F提供的自由度提供的自由度F 3 1 2 2 1即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际约束作用，为虚约束。去掉虚约束后约束作用，为虚约束。去掉虚约束后?3241ACBDEF5AB CDAE EF F 3n 2p
6、L pH 3 3 2 4 1 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合 构件构件3与构件与构件2组成的转动副组成的转动副E及与机架组成的移动副提及与机架组成的移动副提供的自由度供的自由度F 3 1 2 2 1即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际即引入了一个约束，但这个约束对机构的运动不起实际约束作用，为虚约束。去掉虚约束后约束作用，为虚约束。去掉虚约束后构件构件2 2和和3 3在在E E点轨迹重合点轨迹重合3E4125ABCBE BC=AB EAC=90 F 3n 2pL pH 3 3 2 4 11B342A 机构中对传递运动不起独立作用的对称部
7、分机构中对传递运动不起独立作用的对称部分 对称布置的两个行星轮对称布置的两个行星轮2 和和2 以及相应的两个转动副以及相应的两个转动副D、C和和4个平面高副提供的自由度个平面高副提供的自由度F 3 2 2 2 1 4 2即引入了两个虚约束。即引入了两个虚约束。 未去掉虚约束时未去掉虚约束时F 3n 2pL pH 3 5 2 5 1 6 1 去掉虚约束后去掉虚约束后F 3n 2pL pH 3 3 2 3 1 2 11234ADBC2 2 虚约束的作用虚约束的作用 改善构件的受力情况，分担载荷或改善构件的受力情况，分担载荷或平衡惯性力平衡惯性力，如多，如多个行星轮。个行星轮。 增加增加结构刚度结构
8、刚度，如轴与轴承、机床导轨。，如轴与轴承、机床导轨。 提高运动可靠性和工作的稳定性提高运动可靠性和工作的稳定性。 注意注意 机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成实际有效的的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成实际有效的约束，从而使机构不能运动。约束，从而使机构不能运动。机构的结构分析机构的结构分析 基本思路基本思路 驱动杆组驱动杆组基本杆组基本杆组 机构机构由原动件和机架组由原动件和机架组成，自由度等于机成，自由度等于机构自由度构自由度不可再分的自由不可再分的自由度为零的构件组度为零的构件组合合基本杆组应
9、满足的条件基本杆组应满足的条件F 3n 2pL 0 即即 n (2 3)pL 基本杆组的构件数基本杆组的构件数n 2，4，6，基本杆组的运动副数基本杆组的运动副数pL 3，6，9， n 2，pL 3的双杆组的双杆组( (II级组级组) )内接运动副内接运动副外接运动副外接运动副R-R-R组组R-R-P组组R-P-R组组P-R-P组组R-P-P组组 n 4，pL 6的多杆组的多杆组 III级组级组 结构特点结构特点 有一个三副构件，有一个三副构件，而每个内副所联接的分而每个内副所联接的分支构件是两副构件。支构件是两副构件。r1r2O1O2O2r2 O1高副低代高副低代 接触点处两高副元素接触点处
10、两高副元素的曲率半径为有限值的曲率半径为有限值 接触点处两高副元素接触点处两高副元素之一的曲率半径为无穷大之一的曲率半径为无穷大高副低代高副低代虚拟构件虚拟构件虚拟构件虚拟构件高副低代高副低代 举例举例 作出下列高副机构的低副替代机构作出下列高副机构的低副替代机构高副低代高副低代DECBADECBA 例题例题 平面机构结构分析平面机构结构分析 1. 计算图示机构的自由度，并指出其中是否含有复合铰计算图示机构的自由度，并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束；链、局部自由度或虚约束； 2. 该机构如有局部自由度或虚约束，说明采用局部自由该机构如有局部自由度或虚约束，说明采用局部自由度或虚约
11、束的目的；度或虚约束的目的； 3. 画出图示瞬时该机构高副低代后的机构运动简图；画出图示瞬时该机构高副低代后的机构运动简图； 取取与机构自由度数相同数目的连架杆为原动件，对机构进行结与机构自由度数相同数目的连架杆为原动件，对机构进行结构分析，要求画出机构的驱动杆组和基本杆组，并指出机构构分析，要求画出机构的驱动杆组和基本杆组，并指出机构的级别。的级别。解解n 8，pL 11，pH 1，F 3n 2pL pH 3 8 2 11 1 1 1。 K处为局部自由度，处为局部自由度，B处为复合铰链，移动副处为复合铰链，移动副H、H 之一之一为虚约束。为虚约束。 高副低代高副低代14327685ABCH
