复合铰链 局部自由度 虚约束 公共约束
复合铰链
1
21 2
12
3
3
3
两个以上构件同时在一处以转动副相联 接就构成了复合铰链
局部自由度
个别构件所具有的，不影响其他构件运动的自 由度称为局部自由度
虚约束
E B
1
A
5
4F
2C B
E
31 5
A
D
4
F
2C
3 D
F 34 26 0
不起独立限制作用的约束称为虚约束
虚约束的例子
虚约束发生的场合
– 轨迹重合 – 不同构件上两点距离恒定 – 两构件组成多个转动副，且轴线重合 – 两构件组成多个移动副，且道路平行 – 对运动不起作用的对称部分
虚约束的例子
公共约束
F 3 1 n 2 1 pl
2 2 13 1
例2－3 计算自由度
C B
DH
O
G
A
E
F
B 1 A
C 2
6
3
E4
o5
D
F
G7
F 37 291 2
§2－ 4 平面机构的组成原理和结构分析
机构的组成原理 机构的结构分析
机构的组成原理 F 3527 1
F 34 26 0
F 1
F 32 23 1
机构的基本杆组
最后不能在拆的自由度为零的 构件组称为机构的基本杆组
机构的结构分析
基本杆组的条件：F＝3n-2pl=0 二级杆组的形式
两构件直接接触而又能产生一定相对运动的 联接称为运动副
平面运动副
转动副
移动副
高副
运动副的特征
每一个运动副都是由两个构件组成 两构件要直接接触 两构件能作相对运动
运动副的型式
转动副 移动副
高副 面接触的运动副称为低副。 点、线接触的运动副称为高副。
常见的空间运动副有圆柱副，螺旋
副和球面副。
运动链
例2－4 分析牛头刨床的结构并确定该机构的级别
F 35 27 1
二级机构
– 主动件
其余的活动构件称为从动件
– 给定主动件的运动规律后，从动件的运动规律 应完全确定。
四杆机构
从动件
主动件
机架
从动件
§2－2机构运动简图
机构运动简图就是从实际机器抽象出来 的，用简单的符号，线条表明机构的结 构和运动特征的简单图形。
具有两个运动副元素的构件 具有三个运动副元素的构件
齿轮机构中的齿轮
第二章 机构的组成原理与结构分析
§2－1 基本概念 §2－2 机构运动简图 §2－3 平面机构的自由度 §2－4 平面机构的组成原理和结构分析
§2－1 基本概念
构件 运动副 运动链 机构
构件
机器中每一个独立的 运动单元称为构件 构件与零件的区别
– 构件是运动单元体 – 零件是加工制造单元
体
运动副
运动副的约束特点
转动副 移动副
y
约束特点 约束数目
2 1
y
x
X,y方向移动 2
2 1
Y方向移动 2
x z方向转动
y 2
高副
x
y2
x Y方向移动
1
1
1
机构的自由度
F 3n 2 pl ph
机构的自由度数也即是机构所具有的独立 运动的数目。
例2-2 计算下列机构或运动链的自由度
F 3324 1
F 3324 1
F 3223 0 F 3425 2
例2 计算下列机构或运动链的自由度
F 34 26 0
F 32 2211
机构具有确定运动的条件
一般情况下，主动件与机架相连，具有一个自由度 机构具有确定运动的条件就是
机构的主动件数＝机构的自由度数
计算平面机构自由度时应注意的几个问题
若干构件通过运动副联接而成的系统称为运动链。
开链 – 运动链中有的构件只包含一个运动副元素，用
于机械手，挖掘机等多自由度机械。 闭链 – 运动链中每个构件至少包括两个运动副元素，
用于各种机械。
运动链成为机构的条件
具有一个机架
– 指某一选定构件，在研究机构运动时作为描述 其他构件运动的参考坐标系。
具有一个或少数几个作独立运动的构 件
常见运动简图符号见P11表2－1
§2－ 3 平面机构的自由度
构件的自由度 运动副的约束特点 机构的自由度
构件的自由度
确定构件的平面位置需要
y
三个独立参数 x,y,
– 当x变化时，构件沿x轴移动
B
– 当y变化时，构件沿y轴移动
xA
– 当 变化时，构件在平面内
转动
y
构件的这种独立运动称为
x 自由度
平面自由运动的构件具有 三个自由度
RRR
RRP RPR PRP
PRR
二级机构
二级机构
二级机构
二级机构
三级杆组的形式
机构的结构分析就是将已知机构分解为主 动件、机架和基本杆组。
拆分基本杆组方法
除去局部自由度、虚约束，计算机构的自由 度，指定主动件。 拆杆组。先试拆Ⅱ级杆组，如不可能，再试 拆Ⅲ杆组。 杆组的增减不应改变机构的自由度。 根据所拆杆组的最高级别，确定该机构的级 别。
凸轮机构中的凸轮和滚子
例2－1 绘制液压泵的机构运动简图
例2－1 绘制液压泵的机构运动简图
例2－1 绘制液压泵的机构运动简图
例2－1 绘制液压泵的机构运动简图
Hale Waihona Puke 例2－1 绘制液压泵的机构运动简图
1B A
2
3 C
4
简图的画法
选择投影面（多数构件的运动平面） 搞清运动传递的路线（找出主动件与工 作构件） 判断运动副的形式 比例作图