平面机构及其自由度
1、理解机械、机器、机构、构件、自由度等基本概念。
2、熟悉运动副的概念、类型和表示方法。
初步掌握平面机构运动简图的
绘制方法和技能。
3、熟练掌握平面机构自由度的计算方法及机构具有确定的相对运动的条
件。
重点：运动副及平面机构运动简图的绘制
难点：平面机构自由度的计算方法及机构具有确定的相对运动
的条件
组织教学- 引入课题- 讲解新课-- 练习-- 总结
的构件有3个自由度。
机构的组成：机架、原动件、从动件
二、运动副及运动简图
1、运动副的概念及分类
运动副：机构由构件组合而成，每个构件都以一定的方式至少与另一构件相连接，这种两构件通过直接接触，既保持联系又能相对运动的联接，称为运动副，也可以说运动副就是两构件间的可动联接。
运动副的分类：按两构件间的接触特性，平面运动副可分为低副和高副
1) 低副
两构件间为面接触的运动副称为低副。
根据构成低副的两构件间的相对运动特点，又分为转动副和移动副
转动副：两构件只能作相对转动的运动副为转动副。
轴承与轴颈的联接，铰链联接等都属转动副。
移动副：是两构件只能沿某一轴线相对移动的运动副。
a> b) c) d)
2) 咼副
两构件间为点、线接触的运动副称为高副，如图2-9所示的车轮与钢轨、
凸轮与从动件、齿轮啮合等均为高副。
2
2
运动副的表示方法
2
2
2
2
1
1
1
1
(a)
(b)
1
1
2
2
1
1
2
2
2
3
4
2）移动副
1）转动副
3 ）齿轮副
匚几 {
）凸轮副
2、绘制机构运动简图的步骤
机构运动简图：忽略构件和运动副结构形状，用国家标准规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定的比例尺寸表示机构中构件和运动副相对应位置及运动关系尺寸，而绘制成的表示机构简明图形的图称为机构运动简图。
1）分析机械的工作情况
找出机架,确定原动件和从动件。
2）分析机械运动情况
从原动件开始，沿着运动传递路线逐一分析各构件间相对运动的性质，确定构件的数目、运动副的类型和数目。
3）合理选择视图平面
选择多数构件所在的运动平面或平行于运动平面的平面作为视图平面。
4）绘制机构运动简图：
选择合适的比例尺，测量出各运动副的相对位置，用规定的符号绘制机
构运动简图。
例：见课本
三、机构具有确定运动的条件
1、构件的自由度
一个做平面运动的自由构件有■x轴方向移动
■y轴方向移动
■xOy平面的转动
2、构件的约束
当两个构件直接接触组成运动副之后，它们的相对运动就受到限制，自由度随之减少。
运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。
不同类型的运动副引入的约束数不同。
每引入一个约束，构件就减少一个自由度。
♦转动副：限制两个自由度
约束了x、y两个方向的移动，只保留一个转动。
♦移动副：限制两个自由度
约束了沿y轴方向的移动和在xOy平面内的转动，只保留沿x轴方向的移动；
♦高副：限制一个自由度
只约束了沿接触处公法线n-n方向的移动。
3、平面机构自由度的计算
F = 3n-2PL-PH
n ------ 活动构件的数目
PL ――低副的数目
PH ――高副的数目。
例1 :计算图示杆机构的自由度
解：n=3 PL=4 PH=1
F=3 n-2PL-PH
=3X 3-2 X 4-1
例2:试机算图示航空照相机快门机构的自由
度
F=3 n-2PL-PH
解：n=5 PL=7 PH=0
=3 X 5-2 X 7-0
=1
4、计算平面机构自由度时的注意事项
1）复合铰链
两个以上构件在同一处以转动副相连接构成的运动副称为复合铰链。
k个构件在一处以转动副相连,应具有k-1个转动副。
例：计算机构自由度
解：n=5, PL=7, PH=O
2) 局部自由度
机构中出现的与输出、输入运动无关的自由度称为局部自由度。
女口凸轮机构，滚子绕本身轴线的转动不影响其他构件的运动，该转动的自由度即局部自由度。
♦计算时先把滚子看成与从动件连成一体，消除转动副后再计算其自由度，此时机构中：
n=2, PL = 2, PH = 1
贝U: F = 3n —2PL- PH= 3X 2 —2X 2 —1 = 1
3) 虚约束
在实际机构中，有些运动副所起的约束作用是重复的，这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。
在计算机构自由度时，虚约束应除去不计。
平面机构中的虚约束，常出现在以下情况中：
(1)轨迹重合：
计算机构自由度时，应将构件5及两个转动副E、F去掉。
(2)导路平行或重合的移动副
两构件构成多个导路相互平行的移动副时，会出现虚约束。
处理时只有一个起约束作用，另一个则为虚约束。
（3）轴线重合的转动副
两构件构成多个轴线相互重合的转动副，会出现虚约束。
只有一个起约束作用，另一个为虚约束。
（4）传动对称
机构中传递运动而不起独立作用的对称部分形成虚约束。
例：计算大筛机构的自由度
解：F= 3n—2PL—PH = 3X 7-2X 9- 1 = 2
5、机构具有确定运动的条件
机构具有确定运动的充要条件：自由度F必须大于零，且原动件数等于机构的自由度数。
、小结：板书用列表形式
四、布置作业:。