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第二章 机构的组成原理和机构类型综合 主讲： 张青 副教授 上海交通大学 机械与动力工程学院 Feb. 2011 第二章机构的组成原理和机构类型综合 内容提要 基本要求 基本概念 重点与难点 本章教案 机构的组成及运动简图 机构的自由度计算及机构运动确定条件 机构的高副低代、结构分析和组成原理 机构类型综合 例题剖析与习题 典型例题剖析 思考题 习题 内容提要 掌握平面运动副的类型及其提供的约束条件 掌握运动链成为机构的条件 掌握平面机构运动简图的绘制方法和步骤 掌握平面机构自由度计算及其注意事项 内容提要 内容提要 本章教案 构件与运动副 运动链和机构 平面机构运动简图 构件与运动副 构件与运动副 构件与运动副 构件与运动副 根据组成运动副两构件相对运动： 平面运动副、空间运动副 构件与运动副 通常把面接触的运动副称为低副，点接触或线接触的运动副称为高副。 在平面机构中，一个低副有两个约束条件，一个高副有一个约束条件。 构件与运动副 构件与运动副 机构的组成及运动简图 机构的组成及运动简图 运动链和机构 本章教案 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 机构具有确定运动的条件 机构的自由度计算及其机构运动确定条件 计算平面机构自由度时应注意的事项 计算平面机构自由度时应注意的事项 计算平面机构自由度时应注意的事项 计算平面机构自由度时应注意的事项 计算平面机构自由度时应注意的事项 本章教案 机构的高副低代、结构分析和组成原理 平面机构中高副低代的方法 平面机构中高副低代的方法 平面机构中高副低代的方法 平面机构中高副低代的方法 平面机构中高副低代的方法 机构的高副低代、结构分析和组成原理 机构的高副低代、结构分析和组成原理 平面机构的结构分析 平面机构的结构分析 平面机构的结构分析 平面机构的结构分析 平面机构的结构分析 平面机构的结构分析 平面机构的结构分析 平面机构的结构分析 平面机构的结构分析 机构的高副低代、结构分析和组成原理 本章教案 本章重点、难点 例题剖析与习题 例题剖析与习题 习题 §2-3 机构的高副低代、结构分析和组成原理 平面机构中高副低代的方法 平面机构的结构分析 平面机构的组成原理 一、平面机构中高副低代的方法 为了保证机构的运动保持不变，进行高副低代必须满足的条件是: 1) 代替机构和原机构的自由度必须完全相同。 2) 代替机构和原机构的瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。 b) 3 2 A 1 B 4 O1 O2 O1 2 r1 A 3 1 n O2 r2 n B a) 3 2 A 1 B 4 b) 高副机构 任意曲线轮廓高副机构 O1 2 r1 A 3 1 n O2 r2 n B a) C 曲率圆 a) 1 2 3 A C B O1 n (O2) n b) A O1 O2 2 4 1 3 B 若高副两元素之一为一点(如下图a)，则因其曲率半径为零，所以曲率中心与两构件的接触点C重合，其瞬时代替机构如图b： 1 2 3 B O1 A O2 a) C 若高副两元素之一为一直线(如下图a)，则因其曲率中心在无穷远处，所以这一端的转动副将转化为移动副，其瞬时代替机构如图b或图c： 2 3 B A C 4 1 c) b) 2 3 B O1 A C 4 1 摆动从动件盘形凸轮机构 由上述可知，平面机构中的高副均可以用低副来代替，所以任何平面机构都可以化为只含低副的机构，对平面机构进行结构分类时，只需研究平面低副机构就可以了。 二、平面机构的结构分析 基本杆组：最后不能再拆的最简单的自由度为零的构件组 基本杆组+原动件+机架=机构 二、平面机构的结构分析 全含低副的基本杆组的组成： 设基本杆组由n个构件和PL个低副组成，按自由度公式得 由于构件数和运动副数必须是整数，所以满足上式的构件数和运动副数的组合为： n＝2， PL ＝3； n＝4， PL ＝6；… n应为2的倍数，而PL为3的倍数。 二级杆组 最简单的组合为ｎ＝２，PL=3, 由二个构件和3个低副构成的基本组称为II级组。 考虑到低副中有转动副和移动副，II级组有五种不同的类型 正切机构 正弦机构 三级杆组 大多数的机构都是由II级组构成、但在少数结构比较复杂的机构中，除II级