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《机械原理》西北工业大学孙恒主编第一章绪论§1-1本课程研究的对象和内容•机构•机器•机械→机构综合→运动分析•→机械动力学构件----运动单元（从运动角度来说不可再分割的部分）•以内燃机为例：活塞--—活塞体--—活塞环----滑环•从运动角度讲：它是一个运动单元，将推力转化为滑块的往复移动。机构的定义：•多个构件的人为组合•各构件间有确定的相对运动•机器除机构定义的二个特征外，另外能进行能量的转换。本课程研究的主要内容•机构的工作原理，运动分析，参数计算•各种常用机构及综合•有关机器动力学的一些基本知识。本课程作为一门机械系的重点技术基础课，是研究现有机械运动及工作性能和设计新机械的知识基础，通过本课程的学习，将为学习机械设计、机床、机械制造工艺及其它课程打下专业基础。第二章平面机构的结构分析平面机构：机构的各主要运动构件在同一剖面内（同一平面内），或在几个相互平行的平面内运动。本章的重点：（1）了解机构的基本组成及自由度计算（2）机构具有确定运动的条件（3）掌握机构运动简图的画法§2-2运动副及其分类（1）运动副定义：两构件直接接触并能保证一定运动关系的联结。三要素：两构件、直接接触、可动联结（据此判别运动副）（2）运动副元素：构件上能够直接参加接触以构成运动副的几何元素。就几何形状来说，不外乎点、线、面三种形式。（3）分类低副----副元素为面接触，引入二个约束，有：移动副----相对运动为移动。转动副----相对运动为转动。（也称铰链，有固定铰、活动铰之分）。高副----以点或线接触，引入一个约束。结论：*平面构件组成运动副只有三种形式：（高、移、转）*将引入一个约束的称为一级副（Ⅰ级），依此类推，引入二个约束的为Ⅱ级副。（4）运动副规定画法（表2-1）（5）运动链定义：通过运动副联结而构成的相对可动的系统称为运动链。开链：运动链的构件未形成首末封闭的系统。（多用在机械手）闭链：各构件构成了首末封闭的系统。（经常采用）§2-3机构运动简图1.定义----说明机构各构件的相对运动关系的简单图形,且以规定线条和符号严格按比例绘制。（不按比例画出的为示意图）。2.构件分类：原动件、从动件、机架3.绘制简图的一般步骤：(1)分清运动状况，认清哪些是固定件、原动件、从动件。（2）从原动件开始，按运动传递的顺序，仔细分析各构件之间的相对运动性质，确定构件的数目、运动种类和数目。（3）选择适当的比例尺，定出各运动副的相对位置，用规定的符号和线条连接各运动副。如：例2-1（图2-8）§2-4机构具有确定运动的条件条件：机构的原动件数=机构的运动自由度数§2-5平面机构的自由度计算自由度计算：活动构件所可能具有的总自由度数减去运动副所引入的约束数。即：F=3n–2PL-PH例3．仪表示值机构F=3×6-2×8–1=1例4．计算多杆的自由度解：n=10,PL=14,PH=0F=3n–2PL-PH=3×10–2×14=2例5．计算轮系的自由度解：n=4,PL=4,PH=2F=3n–2PL-PH=3×4–2×4-2=2例6F=0，应改进结构讨论：1)平面机构的自由度F取决于构件的数目、以及运动副的种类和数目。2）要使机构能运动，F03）F=0,刚性静定结构4）F0,超静定结构§2-6计算平面机构自由度注意事项1.注意复合铰链2.除去局部自由度局部自由度----对整个机构运动无关的自由度。如：凸轮机构中的滚子计算方法有两个：1）按起作用的构件数计算，把具有局部自由度的构件除去2）直接计算：F–局部自由度数=实际自由度3.虚约束虚约束----对机构自由度影响的是重复的约束虚约束一般发生在轨迹重合的地方，如：另外注意：1）两个构件之间组成多个导路平行的移动副，只有一个移动副起作用。2）两个构件之间组成多个轴线重合的转动副，只有一个转动副起作用。3）机构中传递运动不起独立作用的对称部分。解：n=9,PL=12,PH=2F=3n–2PL-PH=3×9–2×12-2=1§2-7空间机构的自由度计算公式：F=6n–5P5-4P4–3P3–2P2–P1=其中i为i级运动副的约束数解n=3，P5=-2，P4=1P3=1F=6n–5P5-4P4–3P3=（6×3）–（5×2）-（4×1）-3×1=1516iiiPn如有公共约束（公共约束数m），则：其公共约束数m=4（不能绕三个轴转动和沿Z轴移动），故：F=（6-m）n–(5-m)P5-4P4–3P3=（6-4）×2–（5-4）×3=151)()6(miipminmF§2-8平面机构的组成原理、结构分类及分析,如：结构分析:基本杆组：∵3n-2PL-PH=0当全为低副时：3n-2PL=0∴它们的组合：n=2,PL=3Ⅱ级组n=4,PL=6Ⅲ级组n应为2的倍数，PL应为3的倍数常用Ⅱ级组,Ⅲ级组少用，更高级的杆组很少用。Ⅱ级组有5种基本形式,Ⅲ级组有3种基本形式。