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§2—4平面机构的组成原理、结构分类和结构分析一、平面机构的组成原理构件组（F=0）因为机构具有确定运动的条件：原动件数=F，所以如将机构的机架和原动件（称为基本机构）与其余构件拆分开，则由其余构件构成的构件组的F=0。而这个F=0的构件组，有时还可以再拆分成更简单的F=0的构件组。机构（F=1）机架、原动件=+我们把最后不能再拆的最简单的自由度为0的构件组称为基本杆组或阿苏尔杆组，简称为杆组。∴任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次联接到原动件和机架上而构成的。这就是所谓机构的组成原理。即：任何机构=原动件、机架（F个）+若干个基本杆组（F=0）ABCDEFGABCDEFG基本机构的F=原机构的F基本机构的F=原机构的F杆组的F=0杆组的F=0ABCDEFGABCDEFG从动件系统的F=0二、结构分类机构的结构分类是根据杆组的不同组成形态进行的。1、组成杆组的条件：F=3n-（2PL+PH）=0如在基本杆组中的运动副全部为低副（如有高副，可用高副低代的方法），则：3n-2PL=0或n=2/3PL∵n、PL都须整数∴n应是2的倍数，而PL应是3的倍数。n246…PL369…即：2、杆组的级别1）Ⅱ级杆组：由2个构件、3个低副构成的基本杆组。Ⅱ级杆组是最简单的、应用最多的基本杆组，绝大多数的机构都是由Ⅱ级杆组构成的。Ⅱ级杆组有5种不同的类型（如图2-32）：a）RRRb）RRPc）RPRd）PRPe）PPR2）Ⅲ级杆组：由4个构件、6个低副构成的基本杆组，而且都有一个包含3个低副的构件。Ⅲ级杆组有3种结构形式，如图2-33所示。至于较Ⅲ级杆组更高级的基本杆组，因在实际机构中很少遇到，此处就不再列举了。ABCDEFGABCDEFG基本机构III级杆组F=3*4-2*6=03、机构的结构分类机构的级别是根据所含杆组的最高级别来分类的。1）Ⅱ级机构：由最高级别为Ⅱ级杆组的基本杆组构成的机构；2）Ⅲ级机构：由最高级别为Ⅲ级杆组的基本杆组构成的机构；3）Ⅰ级机构：只由机架和原动件而构成的机构，如杠杆、斜面机构。注意：根据机构的组成原理，在进行新机械方案设计时，就可以按设计要求把杆组加到原有机构上，进行创新设计。但设计中必须遵循一个原则：在满足相同工作要求的前提下，机构的结构越简单、杆组的级别越低、构件数和运动副的数目越少越好。三、结构分析1、目的：是把机构拆分成杆组，然后判断杆组的级别，并确定机构的级别。2、方法、步骤1）计算机构的自由度（真正去除机构中的虚约束和局部自由度），并确定原动件。如含有高副，用高副低代；2）从远离原动件的构件开始拆杆组；先试拆Ⅱ级杆组，若不行，再拆Ⅲ级杆组、Ⅳ级杆组…，直至全部杆组拆出，最后只剩下原动件和机架。拆杆原则：每拆出一个杆组后，留下的部分仍应是一个与原机构有相同自由度的机构，直至全部杆组拆出，只剩下原动件和机架。3）根据所拆杆组的最高级别决定机构的级别。例：计算图示机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组和判断机构的级别。解：F=3n-（2PL+PH-P′）-F′=3×10-(2×14+0-0)-0=2n=10，PL=14，PH=0，F′=0，P′=05、6组成Ⅱ级杆组；4、7组成Ⅱ级杆组；8、9组成Ⅱ级杆组；2、3组成Ⅱ级杆组；∴此机构是Ⅱ级机构小结：通过本章的学习，要求：1、会绘制机构的运动简图，应该表达出：构件的数目、运动副的数目、运动副的类型、运动副间的相对位置、原动件的运动规律等；而不需表达：构件的外形（高副的轮廓形状除外）、断面尺寸、组成构件的零件数目及固联方式、运动副的具体构造。2、会计算平面机构的自由度，正确判断复合铰链、局部自由度、虚约束。3、会对机构进行结构分析（拆杆组，判断机构的级别）。提示：实验一机构运动简图的测绘带：笔、尺子、圆规、纸等绘图工具及机械原理实验指导书