第二章 机构的结构分析分析

第二章机构的结构分析

§2-1 机构结构分析的内容及目的

1、研究机构的组成及其具有确定运动的条件

目的是弄清机构包含哪几个部分，各部分如何相联，以及怎样的结构才能保证机构中各构件具有确定的相对运动。

2、按结构特点对机构进行分类

不同的机构有各自的特点，把各种机构按结构加以分类，其目的是按其分类建立运动分析和动力分析的一般方法。

3、绘制机构运动简图

研究机构特性的工具。

4.研究机构的组成原理

研究按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求。

§2-2 机构的组成

一、构件与运动副

1、构件(Link) －独立的运动单元。

零件(part)－独立的制造单元，如齿轮。

如图2—1，连杆是由多个零件组成，即一个构件可是一个零件，也可是由多个构件组成的。

2、运动副

运动副－两个构件直接接触组成的能产生某些相对运动的联接。

三个条件，缺一不可，如图2—2所示。

a)两个构件、

b) 直接接触、

c) 有相对运动

运动副元素—直接接触的部分（点、线、面）

图2—2运动副例如：滚动轴承（图2—3）、齿轮齿廓（图2—4）、活塞与缸套（图

2—5）等。

图2—3滑动轴承图2—4齿轮齿廓图2—5活塞与缸套二、运动副的分类：

1．按引入的约束数分类：

I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副如图2—6所示。

图2—6按引入的约束数对运动副分类

2．按相对运动范围分类：

平面运动副－平面运动，

空间运动副－空间运动。

例如：球铰链（图2—7）、拉杆天线、螺旋（图2—8）、动物关节。

图2—7球铰链图2—8螺旋

平面机构－全部由平面运动副组成的机构，如图2—9。

空间机构－至少含有一个空间运动副的机构如图2—10。

3．按运动副元素分类：

①高副—点、线接触（应力高），例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等，如图2—11所示。

图2—11高副

②低副—面接触，应力低，例如：转动副（回转副）通过柱面接触、

移动副通过平面接触，如图2—12所示。

常用构件和运动副的表示符号如下：

图2—12低副图2—9平面机构图2—10空间机构

图2—12运动副符号

图2—13构件表示方法

注意：如图

画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。

三、运动链

两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。按时否封闭分为：闭式链、开式链。见图2—14所示。

图2—14运动链

四、机构

定义：具有确定运动的运动链称为机构。

机架：作为参考系的构件（有且只有一个），如机床床身、车辆底盘、飞机机身。

原（主）动件：按给定运动规律运动的构件，有一个或几个。

从动件：其余可动构件，若干个或没有。

机构的组成：

机构＝机架＋原动件＋从动件

§2-3 机构运动简图

一、机构运动简图

机构运动简图——以简单的线条和符号表示构件和运动副，用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。

作用：1、表示机构的结构和运动情况。

2、作为运动分析和动力分析以及判断是否是创新机构的依据。

机动示意图——不按比例绘制的简图

常用机构运动简图符号（GB4460－84 ）

机构运动简图应满足的条件：

1、构件数目与实际相同

2、运动副的性质、数目与实际相符

3、运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。

二、绘制机构运动简图

思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。

举例：绘制破碎机（图2—15）机构运动简图。

图2—15破碎机

步骤：

1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；

2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制示意图。

3.按比例绘制运动简图。

比例尺：μl =实际尺寸m / 图上长度mm

4.检验机构是否满足运动确定的条件。

举例：绘制如图2—16所示偏心泵的运动简图，分析过程同上，这里只给出简图。

图2—16 偏心泵

§2-4 机构具有确定运动的条件

图2—17机构具有确定运动的条件如上图，由图2—17可知：

自由度：保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数称为机构的自由度。原动件：能独立运动的构件。

∵一个原动件只能提供一个独立参数

∴机构具有确定运动的条件为：机构自由度＝原动件数

§2-5 平面机构自由度的计算

如2—18图所示，作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独

立的参数（x，y, θ）才能唯一确定。

1、单个自由构件的自由度为3

图2—18 2、构成运动副构件的自由度

如图2—19所示：

图2—19运动副自由度