1、设计工程研究所,第一章 机构的组成和结构,机构的组成运动链成为机构的条件机构的组成原理和结构分析机构的运动简图,设计工程研究所,一、机构的组成,零件和构件运动副运动链机构,设计工程研究所,1-1 零件和构件,零件制造的单元任何机械都由许多零件组合而成的。,构件运动的单元构件可以一个零件，也可以是由多个零件组成的刚性系统,设计工程研究所,1-2 运动副,运动副：两构件直接接触所形成的可动联接运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的部分对于平面机构：低 副：约束两个自由度。移动副、转动副 高 副：约束一个自由度。,设计工程研究所,运动副,设计工程研究所,运动副（接触形式）,高副,设计工程研究所,低
2、副,运动副（接触形式）,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,引入n个约束的运动副，称为n级副,级副,P=1,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P=2,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P=2,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P=3,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P=4,设计工程研究所,运动副（按引入的约束数分）,级副,P=5,设计工程研究所,1-3 运动链,闭式运动链（闭链）运动链的各构件构成首末封闭的系统,开式运动链（开链）运动链的各构件未构成首末封闭的系统,两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统,设计工程
3、研究所,开式运动链和闭式运动链,开式运动链机构,设计工程研究所,闭式运动链机构,设计工程研究所,闭式运动链机构,设计工程研究所,1-4 机构,在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一个或几个构件按给定运动规律相固定构件运动时，如果运动链中其余各构件都有确定的相对运动，则此运动链成为机构。机构：具有确定运动的运动链,设计工程研究所,二、运动链成为机构的条件,运动链的自由度计算运动链成为机构的条件计算机构自由度时应注意的问题,设计工程研究所,21 运动链的自由度计算,非常重要之公式！平面运动链的自由度计算公式空间运动链自由度公式公共约束如何处理？,设计工程研究所,22 运动链成为机构的条件,
4、运动链的自由度必须大于零原动件的数目等于运动链的自由度数运动链中取一个构件相对固定作为机架,运动链相对于机架的自由度必须大于零,且原动件的数目等于运动链的自由度数。,设计工程研究所,23 计算机构自由度时应注意的问题,复合铰链：局部自由度：虚约束：,设计工程研究所,复合铰链：,两个以上构件在同一处以转动副相连接，所构成的运动副称为复合铰链。解决问题的方法：若有K个构件在同一处组成复合铰链，则其构成的转动副数目应为（K-1）个。,设计工程研究所,局部自由度,若机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运动有关，并不影响其他构件的运动，则称这种自由度为局部自由度。局部自由度经常发生的场合:滑动摩
5、擦变为滚动摩擦时添加的滚子；轴承中的滚珠。解决的方法：计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视为一个构件。,设计工程研究所,虚约束,在特定几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其他运动副所起的限制作用一致，这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。虚约束经常发生的场合：两构件之间构成多个运动副时；两构件上某两点间的距离在运动过程中始终保持不变时；联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时；机构中对运动不起作用的对称部分。,设计工程研究所,虚约束,机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成有效约束，而使机构不能运动。采用虚约束是
6、为了改善构件的受力情况；传递较大功率；或满足某种特殊需要。,设计工程研究所,机构自由度计算时的问题,虚约束的应用例（改善受力）,设计工程研究所,虚约束的应用例（改善受力）,机构自由度计算时的问题,设计工程研究所,虚约束的应用例（改善受力）,机构自由度计算时的问题,设计工程研究所,虚约束的应用例（改善受力）,机构自由度计算时的问题,设计工程研究所,虚约束的应用例（改善运动）,机构自由度计算时的问题,设计工程研究所,三、机构组成原理及结构分析,机构的组成原理机构的结构分析,设计工程研究所,31 机构的组成原理,高副低代机构由原动件、机架、从动件系统三部分组成基本杆组：不可再分的自由度为零的构件组合
7、称为基本杆组，简称杆组。若杆组中有n个活动构件、pL 个低副，则有3n-2pL=0,n及pL 均为整数。,设计工程研究所,二级杆组:n=2,pL=3,设计工程研究所,三级杆组:n=4,pL=6,设计工程研究所,把若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，就可组成新的机构，其自由度数目与原动件的数目相等。,机构的组成原理,设计工程研究所,32 机构的结构分析,拆杆组时应遵循的原则从传动关系离原动件最远的部分开始试拆；每拆除一个杆组后，机构的剩余部分仍应是一个完整的机构；试拆时，按二级组试拆，若无法拆除，再试拆高一级别的杆组。机构中以包含的基本杆组的最高级别来命名机构的级别同一个运动链，
8、当原动件更换时，机构的级别也有可能改变,设计工程研究所,四、机构运动简图,运动简图及其功用运动简图的绘制,设计工程研究所,41 运动简图及其功用,机构运动简图：用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。它与原机械具有完全相同运动特性。功用：现有机械分析新机械总体方案的设计,设计工程研究所,42 运动简图的绘制,分析机械的动作原理、组成情况和运动情况；沿着运动传递路线，分析两构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目；适当地选择运动简图的视图平面。选择适当比例尺，绘制机构运动简图。,设计工程研究所,小结,机构的组成构件运动副运动链
9、机构,机构的运动简图概念绘制方法,运动链成为机构的条件自由度的计算运动链成为机构的条件自由度计算时要注意的问题,机构的组成原理和结构分析平面机构的高副低代杆组、机构与杆组的关系机构的结构分析时的方法,设计工程研究所,重要知识点,运动链（机构）自由度计算运动链成为机构的判断基本杆组机构运动简图的绘制,设计工程研究所,第一章 作 业,运动链成为机构的判断 1.3 b,c 若不是机构，请改进，使其成为机构。运动链（机构）自由度计算 1.4 c,e 注意复合铰链、局部自由度、虚约束拆杆组 1.6(f)不允许抄作业，若发现，以0分记。要求按时交作业，每次作业满分10分。未按时交作业（补交），最高分不超过
10、6分。,设计工程研究所,第一次机械原理试验（第三周）机构运动简图绘制,上课时自带直尺、橡皮、铅笔和画草图用的白纸。实验指导材料下载地址：ftp:166.111.52.145 user:yansz password:jxsj时间安排：按课表规定地点:精密仪器系3310室实验指导教师：权英华、王老师,设计工程研究所,英文参考书：Theory Of Machines And Mechanisms/Joseph Edward Shigley&John Joseph Uicker.1980 每班可借3本，精仪系馆3307李爱莲老师处借。答疑时间：每周四下午3:00-5:30答疑地点:精仪系馆(9003)3307或3308,设计工程研究所,关于课外科技活动,自行车立体停放架的设计与制作室外地下型（单2层）停车库的设计与模型制作其他,