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第二章平面连杆机构
一、构件自由度
定义:相对于参考坐标系,构件所具有的独立运动称为构件的自由度;或者说:自由度指的是描述构件运动的独立参数。自由度的个数也就是独立运动的个数.

平面上的一个刚体有多少个自由度?
构件?
空间一自由构件有多少个各自由度?

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二、运动副
定义:两构件直接接触并能产生一定相对运动的产生的联接。
根据两构件的接触性质,平面机构中的运动副可分为:
低副两构件通过面接触组成的运动副。
可分为转动副和移动副。
构件间的直接接触使构件运动受到限制,:平面机构中的转动副、移动副限制了几个自由度,高副限制了几个自由度还剩几个自由度?
高副两构件通过点或线接触组成的运动副。例:凸轮、齿轮

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运动简图:撇开与运动无关的构件外形和运动副的具体构造,用简单线条和规定符号来表示构件和运动副,按比例定出各运动副的位置,以说明机构各构件间相对运动关系的简化图形,称为机构运动简图。
三、平面机构运动简图
机构中的构件按其运动性质可以分为三类:
固定件(机架):用来支承活动构件的构件。。
原动件:运动规律已知的活动构件。如活塞.
从动件:,曲轴.

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三、平面机构运动简图(续)
机构运动简图符号
转动副:
移动副:

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三、平面机构运动简图(续)
齿轮副:
凸轮副:

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三、平面机构运动简图(续)
绘制运动简图的一般方法:(必须保证运动关系不变)
1、认清机构的结构和运动情况
2、选取适当的投影面(大多数构件所在的投影面)
3、选取适当的比例尺
4、用简单的线条和符号画出运动简图
例子:绘制曲柄连杆机构(内燃机)的运动简图

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平面机构的自由度
上式中:
F:机构自由度;
n : 活动构件数
PL:低副数目
PH:高副数目
一、平面机构自由度计算公式(一个活动构件有3个自由度,高副使构件失去1个自由度,低副使构件失去2个自由度)
二、机构具有确定的相对运动的条件:说明
机构的自由度F>0,且F等于主动件的数目
例题1、2
解:n=3
PL=4
PH=0
F=3n-2PL-PH=1
解:n=4
PL=5
PH=0
F=3n-2PL-PH=2

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三、计算平面机构自由度要注意的问题
2、局部自由度
1、复合铰链
两个以上的构件在同一轴线上用转动副联接便形成复合铰链。
K个构件汇交形成(k-1)个转动副
局部自由度虽不影响整个机构的运动,但可使高副接触处的滑动摩擦变成滚动摩擦,减少磨损,所以实际机械中常有局部自由度出现。

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3、虚约束
对机构运动不起限制作用的重复约束称为虚约束,它的存在是为了改善机构的受力情况.
计算自由度前应将虚约束去除
虚约束虽然对运动不起作用,但有增加构件刚性、使构件受力均衡等作用

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例题
解复合铰链: A、B、C、D四处,各为两个转动副
n=7(2、3、4、5、6、7、8);
PL=10
PH=0
F=3n-2 PL -2 PH
=3×7-2×10=1
例1 计算图示圆盘锯主体机构的自由度
F与原动件(主动件)个数相等,机构具有确定运动。
当主动件8匀速转动,圆盘中心E将确定地沿直线EE'移动。

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