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大连理工大学网络教育学院 第 PAGE 1页 共 NUMPAGES 2页 《机械原理》辅导资料二 主 题： 第二章 机构的组成和结构（第1-3节） 学习时间： 2012年10月8日－10月14日 内 容： 第二章 机构的组成和结构（第1-3节） 这周我们将学习第二章中的第1-3节，这部分重点介绍机构的组成、机构运动简图的绘制方法、机构自由度的计算及具有确定运动的条件，下面整理出的理念框架供同学们学习. 一、基本要求 （1）熟练掌握机构运动简图的绘制方法.能够将实际机构或机构的结构图绘制成机构运动简图；能看懂各种复杂机构的机构运动简图；能用机构运动简图表达自己的设计构思. （2）掌握运动链成为机构的条件，能对构思的简单设计方案进行分析，判断其能否实现预期功能. （3）熟练掌握机构自由度的计算方法.能自如地运用自由度计算公式计算平面机构的自由度.能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并作出正确处理. 二、机构的组成 （1）零件 任何机器都是由零件组成的，零件是制造的最小单元体. （2）构件 构件是组成机构的基本要素，是由刚性地联接在一起的零件共同组成的，独立运动的最小单元体. （3）运动副及分类 运动副是两个构件组成的可动联接，是组成机构的又一基本要素.两构件上能够参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素.运动副是约束运动的，因而一个运动副至少引入一个约束，也至少保留一个自由度.至于两构件组成运动副后还能产生哪些相对运动，则与运动副的类型有关.运动副按其接触方式分为高副（点线接触）和低副（面接触），也可按相对运动形式分为转动副、移动副、螺旋副和球面副等，根据运动副所引入约束的数目由1到5可分为Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副和Ⅴ级副. （4）运动链及其分类 运动链是两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的相对可动的系统.运动链有首末封闭的闭链，也有未封闭的开链.运动链还有平面运动链和空间运动链之分. 三、机构运动简图 根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，再用规定的符号和简单的线条或几何图形将机构的运动情况表示出来，即为机构运动简图.由于机构的运动仅与运动副的类型和机构的运动尺寸（确定各运动副相对位置的尺寸）有关，而与构件的外形尺寸等无关，因而机构运动简图可以表示机构的组成和运动情况，进行运动分析，而且有时也可用来进行动力分析. 绘制机构运动简图的注意事项： (1) 首先搞清机械的实际构造和运动情况，找出机架、原动件和从动件，顺着运动传递的路线，看看运动是怎么从原动件传到从动件的，从而搞清该机械由多少个构件组成，各构件之间构成何种运动副. (2) 选择机械多数构件所在的运动平面为视图平面，必要时把机械不同部分的不同视图展开在同一视图上，或把主运动简图视图上难以表达清楚的部分另绘一张局部简图. （3）机构运动简图不同于装配图，它具有“透明功能”，即不管一个构件是否被其他构件挡住，均可视为“可见”而用实线画出. 四、机构具有确定运动的条件 机构的自由度是机构具有确定运动时所需的独立运动参数的数目.为了使机构能按照给定的要求进行运动的传递及变换，当机构的原动件按给定的运动规律运动时，该机构中的其余构件的运动也都应是完全确定的，即机构必须具有确定的运动，其运动确定的条件是机构的自由度数目应等于原动件的数目，否则机构的运动将不确定，或者就没有运动的可能性. 五、机构自由度的计算 1、平面机构自由度的计算 计算公式为： F=3n-(2p1+ph-p’)-F’ 式中 n机构中活动构件数； P1机构中的低副数； Ph机构中的高副数； P’机构中的虚约束数； F’机构中的局部自由数. 除去局部自由度和虚约束时 F=3n-(2p1+ph) 2、空间机构自由度的计算 ? 计算公式为： F=6n-(5p5-4p4+3p3-2p2+p1) 式中 n机构中活动构件数； P1Ⅰ级副数目； P2Ⅱ级副数目； P3Ⅲ级副数目； P4Ⅳ级副数目； P5Ⅴ级副数目； 六、计算平面机构自由度时应注意的事项 1、正确计算运动副数目 （1）复合铰链问题.两个以上的构件同在一处以转动副相联接，就构成了所谓的复合铰链.杆状构件构成的复合铰链比较明显，而由齿轮、凸轮及机架等构件构成的复合铰链则容易忽略，计算时应特别注意.由m个构件组成的复合铰链，共有（m-1）个转动副. （2）构件间形成多个导路平行或重合的转移副，则只能算一个移动副