第1章平面机构运动简图及其自由度1

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1、第第1 1章章 平面机构运动简图及其自由度平面机构运动简图及其自由度1-1 1-1 运动副及其分类运动副及其分类1-2 1-2 平面机构运动简图平面机构运动简图 1-3 1-3 平面机构的自由度平面机构的自由度本章的重点、难点本章的重点、难点本章的重点：本章的重点： 1. 搞清构件、运动副和自由度等基本概念； 2. 熟练绘制常用机构的机构运动简图； 3. 熟练计算平面机构的自由度。 本章的难点：本章的难点： 复合铰链、局部自由度和虚约束的识别及处理。 机构是由构件组成的，通常根据组成机构的各个构件之间的相对运动为平面运动还是空间运动，将其分为平面机构和空间机构两类。平面机构应用最广，本章只讨论

2、平面机构。 1-1 1-1 运动副及其分类运动副及其分类 一、一、运动副运动副 二、二、运动副运动副分分类类 一、运动副一、运动副构件：构件：独立影响机构功能并能独立运独立影响机构功能并能独立运动的单元体动的单元体（实物、刚体、运动的整体实物、刚体、运动的整体） 机架机架、原动构件、从动构件原动构件、从动构件零件：零件：单独加工的制造单元体单独加工的制造单元体 通用零件、专用零件通用零件、专用零件原动件原动件1234从动件从动件机架机架构件可以是单一的整体即一个零件，也可以是由几个零件（注意：这些零件间没有相对运动）组成的刚性结构。 注注 ：当可以不考虑构件自身变形时，则当可以不考虑构件自身变

3、形时，则称为称为刚性构件刚性构件。本书在不作特殊说明时所提本书在不作特殊说明时所提及的构件，均指刚性构件。及的构件，均指刚性构件。 与动力与动力源组合源组合机器的组成机器的组成( (从运动观点看从运动观点看) )由构件组成由构件组成( (从制造观点看从制造观点看) )由零件组成由零件组成机械机械机器机器机构机构构件构件零件零件通用零件通用零件专用零件专用零件原动构件原动构件从动构件从动构件机机 架架零件零件构件构件机构机构机器机器静联接静联接动联接动联接(运动副运动副)运动副运动副 运动副运动副 机构是由许多构件组成的，而构件又是一个独立的运动单元体，为保证相连的两构件间仍能产生一定的相对运动

4、，两构件必须以一定的方式相连接，这种连接不是固定连接，而是能产生一定相对运动的连接。像这种由两构件直接接触并能产生一定相对运由两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接（或者说由两构件直接接触而组成的可动的动的连接（或者说由两构件直接接触而组成的可动的连接）称为运动副。连接）称为运动副。 构件之间的可动连接构件之间的可动连接 运动副元素运动副元素 两构件上能够参加接触而构成运动副的两构件上能够参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素。表面称为运动副元素。xyo运动副元素：运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分构成运动副时直接接触的点、线、面部分 接触形式接触形式: : 点、线、面点、线

5、、面v两构件在未构成运动副之前，每个构件都具有六个独立的运动（对平面机构而言具有三个独立的运动），也就是说一个作空间运动的自由构件有六个自由度；一个作平面运动的自由构件有三个自由度。yxAB 构件的自由度：构件的自由度：是指构件所具有的独立运动。是指构件所具有的独立运动。 当两构件构成运动副之后，它们之间的相对运动将受到约束，这时自由度减少的数目应等于该运动副所引入的约自由度减少的数目应等于该运动副所引入的约束的数目束的数目，因两构件构成运动副后，仍须保证能产生一定的相对运动，故运动副引入的约束数目最多为5个（对平面机构而言最多为2个），而剩下的自由度最少为1个。v 对构件施加对构件施加的约束

6、个数等于的约束个数等于其自由度减少的其自由度减少的个数。个数。约约 束束 运动副对构件间相对运动的限制作用。运动副对构件间相对运动的限制作用。 对构件一个独立运动的限制称为一个约束。对构件一个独立运动的限制称为一个约束。 至于两构件构成运动副之后，它们之间尚能产生哪些相对运动，则与它们所构成的运动副的性质有关，亦即与该运动副对两构件间的相对运动引入的约束情况有关。 二、运动副分类二、运动副分类运动副分类：运动副分类：根据构成运动副的两构件之间的接触情况根据构成运动副的两构件之间的接触情况 低副低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。如转动副，移动副等。 转动副转动副：组成运动副的两构件只能

7、在一个平面内相对转动，称为转动副或回转副，也称铰链。 移动副移动副：组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动，称为移动副。 高副高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。举例：如两齿轮轮齿的啮合，球面与平面的接触，圆柱与平面的接触等。根据构成运动副的两构件之间的相对运动根据构成运动副的两构件之间的相对运动 平面运动副平面运动副：构成运动副的两构件之间的相对运动为平面运动。平面运动 副有转动副、移动副转动副、移动副和平面高副平面高副。 空间运动副空间运动副：构成运动副的两构件之间的相对运动为空间运动。空间运动副有球面副、螺旋副、圆柱副和球销副等。 运动副分类运动副分类移动副移动副平面高副平

8、面高副球销副球销副球面副球面副圆柱副圆柱副螺旋副螺旋副转转动动副副级级副副级级副副级级副副级级副副级级副副级级副副常见平面运动副及其自由度常见平面运动副及其自由度一、一、机构运动简图机构运动简图二、二、运动副运动副和和构件的表示方法构件的表示方法三、三、绘制平面机构运动简图的主要步骤绘制平面机构运动简图的主要步骤1-2 1-2 平面机构运动简图平面机构运动简图 由于机构各部分的运动是由其原动件的运动规律、运动副的类型和机构的运动尺寸决定的，而与构件的外形、截面尺寸、组成构件的零件数目及固联方式等无关。所以只要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，用简单的线条和符号来表示构件和运

9、动副，将机构的运动传递情况表示出来。这种用以表示机构各构件间相对运动关系的简化图形即称为机构运动简图。机构运动简图机构运动简图：用简单线条和运动副代表符号来反映机构中各构件间运用简单线条和运动副代表符号来反映机构中各构件间运动关系的简图。动关系的简图。 GB4460GB44608484机构运动简图符号机构运动简图符号对构件、运动副和常用机构运动简图的表示方法作了规定。一、机构运动简图一、机构运动简图二、运动副和构件的表示方法二、运动副和构件的表示方法1. 运动副的表示方法运动副的表示方法转动副转动副：用圆圈表示，圆心代表相对转动轴线。若组成转动副的两构件中有一个为机架，则须在代表机架的构件上加

10、阴影线。二、运动副和构件的表示方法二、运动副和构件的表示方法移动副移动副：移动副的导路必须与相对移动方向一致，同样须在代表机架的构件上加阴影线。二、运动副和构件的表示方法二、运动副和构件的表示方法平面高副平面高副：在简图中应当画出两构件接触处的曲线轮廓。v运动副和构件的表示方法运动副和构件的表示方法2. 构件的表示方法构件的表示方法步骤步骤： 先画出构件上的运动副。 一般来说，一个构件上至少有两个运动副。 用简单的线条将运动副连接起来。 具有两个转动副的构件表示； 具有一个转动副和一个移动副的构件表示； 具有三个转动副的构件可用三角形表示，为了表明三 角形是一个刚性整体，常在三角形内加剖面线或

11、在三个角上涂 以焊缝的标记； 三个转动副中心在一条直线上的构件表示； 超过三个运动副的构件表示方法可依此类推。 运动副和构件的表示方法运动副和构件的表示方法运动副和构件的表示方法运动副和构件的表示方法大致分六大步：大致分六大步： 找出原动件、从动件和机架；从原动件开始依次搞清机构的运动顺序；选择恰当的投影面，一般选择机构多数构件的运动平面作为投影面；选择合适的比例尺；选择合适的位置，定出各运动副间的相对位置，并画出各运动副和构件；标出运动副代号、构件编号、原动件运动方向和机架。l(mm)mm)真实长度图上所画长度（三、绘制平面机构运动简图的主要步骤三、绘制平面机构运动简图的主要步骤实例实例 实