平面机构的运动简图及自由度

第二章平面机构的运动简图及自由度2.1平面机构的组成2.1.1运动副及其分类1.运动副机构：是由两个以上的构件以一定的方式连接而成。在连接处保持一定的相对运动。运动副：由两个构件直接接触并产生一定相对运动的连接。2.运动副的分类接触方式包括点，线，面三种。分为低副和高副。低副：两构件通过面接触所构成的运动副。又分为转动副和移动副。a.转动副：组成运动副的两个构件之间只能绕同一轴线作相对转动。b.移动副：组成运动副的两个构件之间只能沿着某一轴线方向相对移动。高副：两构件之间以点或线相接触所组成的运动副。组成高副的两个构件间的相对运动为转动兼移动，即绕接触点（线）的转动和沿着接触处切线方向的移动。2.1.2自由度与约束1.自由度：构件可能出现独立运动的数目。在一个平面内自由运动的构件具有三个自由度。2.约束：对物体运动的限制条件。引一个约束条件，构件将减少一个自由度。组成转动副的构件只能绕同一轴线作相对运动，引入了两个约束，保留一个自由度；组成移动副的构件只能沿某一轴线作相对运动，也引入两个约束，保留了一个自由度；组成高副的构件的相对运动是转动兼移动，引入一个约束，保留了两个自由度。2.1.3机构中构件的分类和组成1.原动件：机构中接受外部给定运动规律的构件。2.从动件：机构中除了原动件以外，随着原动件的运动而运动的其余可动构件。3.机架：在机构中固定不动的构件。用于支承可动构架。2.2平面机构的运动简图机构运动简图：在分析现有的机构或设计新机构时，为了使问题简化，常常略去机构中构件的复杂外形和运动副的具体结构，仅用简单的线条和符号表示构件的运动副，并按一定的比例定出个运动副的相对位置，而绘制出能表示构件运动特性的简单图形。机构示意图：仅表明机构的结构状况，也不可按严格比例绘制的简图。2.2.1构件和运动副的表示方法1．构件用线段或小方块表示，有时也画成支架的形式。2．运动副（1）转动副转动轴线垂直于图面，小圆圆心处为两构件相对转动轴线的位置，轴线垂直于图面；有的转动轴线与图面平行，画有阴影线的构件为机架。（2）移动副直线表示移动的导路或其中心线的位置。3．高副用两构件接触处的轮廓线来表示。对于凸轮、滚子，画出其全部轮廓；对于齿轮，常画出其节点圆。2.2.2机构运动简图的绘制绘制机械运动简图的方法和步骤：（1）分析机构的组成及运动情况，找出机架、原动件和从动件。（2）根据个构件的相对运动性质，确定运动副的类型和数目。（3）选择视图平面。（4）测量各运动副之间的相对位置，选定比例尺绘出机构的运动简图。2.3平面机构的自由度及计算机构的自由度就是机构具有独立运动参数的数目。因此，当机构的原动件数等于自由度数时，机构就具有确定的相对运动。2.3.1平面机构自由度的计算设一个平面机构由N个构件组成，其中一个构件为机架，则可动构件个数为n=N-1，另外设有PL个低副和PH个高副。因为每一个可动构件为机架，则可动构件在未组成运动副之前都具有三个自由度，组成运动副之后，一个低副引进两个约束，一个高副引进一个约束，因此该机构的自由度F应为:F=3n-2Pl-PH2.3.2计算平面机构自由度时的注意事项1.复合铰链