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平面机构的结构分析 一　平面机构的组成 机构是由若干构件用运动副相互连接组成的。 构件和运动副是组成机构的两大基本要素。 机构可分为平面机构和空间机构两类。 所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构称为平面机构。 （一）构件 构件是组成机构的最小运动单元。它由一个或若干个零件刚性组合而成。 一般机构中的构件可分为三类： 1.机架（固定件）　用来支承活动构件的构件称为机架。 在任何一个机构中，只能有一个构件作为机架。 2.原动件（主动件）　由外界赋于动力的、运动规律已知的活动构件称为原动件。它是机构的动来源。 3.从动件　机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件称为从动件。 从动件的运动规律取决于原动件的运动规律和机构的组成情况。 （二）构件的自由度和约束 1.构件的自由度 自由度：相对于参考系构件所具有的独立运动称为构件的自由度。 　 一个作平面运动的自由构件有三个自由度。 2.约束 构件以一定的方式连接组成机构。 机构必须具有确定的运动，因此，组成机构各构件的运动受到某些限制，以使其按一定规律运动。 这些对构件独立运动所加的限制称为约束。 当构件受到约束时，其自由度随之减少。 约束是由两构件直接接触而产生的，不同的接触方式可产生不同的约束。 （三）　运动副及其分类 运动副：使两构件直接接触并能产生一 定相对运动的联接称为运动副。 运动副的作用是约束构件的自由度。 根据两构件间接触方式的不同，运动副可分为低副和高副两大类。 1.低副：两构件通过面接触。 根据两构件间相对运动的型式不同，低副以分为转动副和移动副。 （１）转动副：只能在一个平面内相对转动。　（铰链） （２）移动副：只能沿某一轴线相对转动。 两构件组成低副后，引入的约束为2，保留的自由度数为1. 2.高副：两构件通过点或线接触。 高副引入的约束数为1，保留的自由度数为2. 二　平面机构的运动简图 用简单的线条和规定的符号来表示构件和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置。这种表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形，称为机构运动简图。 （一）构件与运动副的表示方法 １、运动副的表示方法 ２、构件表示方法（二）机构运动简图的绘制方法 １、运动副的表示方法 在机构运动简图中，用圆圈表示转动副，其圆心代表两构件相对转动轴线。如果两构件之一为机架，则将代表机架的构件画上斜线。 两构件组成移动副时，移动副的导路必须与相对移动方向一致。 两构件组成高副时，在简图中应画出两构件接触处的轮廓曲线。 机构中的构件可分为三类： １.固定构件（机架）是用来支承活动构件（运动构件）的构件。 ２.原动件（主动件）是运动规律已知的活动构件。 ３.从动件　是机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。 （二）机构运动简图的绘制方法绘制平面机构运动简图的一般步骤如下： １）分析机构运动。 ２）分析各构件之间相对运动的性质，确定活动构件数目，运动副的类型和数目。 ３）选择适当的视图平面和适当的机构运动瞬时位置。 ４）选择比例尺，用确定的位置绘制机构运动简图。 三　平面机构的自由度 （一）平面机构自由度计算公式 Ｆ＝3n-2PL-PH 表示机构的自由度数、活动构件数和运动副数之间的关系，故也称机构的结构公式。 可利用机构的自由度Ｆ去判别机构是不否具有运动的可能性。若Ｆ＞０则表示机构能运动；若Ｆ＜０，则表示机构不能运动。 （二）平面机构具有确定运动的条件 机构的自由度即是机构具有的独立运动的个数。由于原动件是由外界给定的具有独立运动的构件，，而从动件是不能独立运动的，因此，机构具有确定运动的条件是：机构自由度数必须等于机构的原动件数目。 　　　　图１－８铰接五杆机构 （三）计算机构自由度时应注意的问题 １、复合铰链 两个以上的构件同时在一处用转动副相连接时构成复合铰链。如有m个构件在一处组成复合铰链时，应含有（m－１）个转动副。 ２、局布自由度（多余自由度） 机构中存在的与整个机构运动无关的自由度，称为局部自由度。在计算机构自由度时，应除去不计。 实际机械中常采用具有局部自由度的结构，其目的不在于改变整个机构的运动，而是将高副接触处的滑动摩擦变成滚动摩擦，以达到减少摩擦磨损的目的。 ３、虚约束 在机构中有时存在着对运动起不到限制作用的重复约束称为虚约束。在计算机构自由度时，应将虚约束去除不计。 （１）移动副导路平行 两构件间组成多个导路平行的移动副时，只有一个移动副起作用，其余都是虚约束。 （２）转动副轴线重合 当两构件间组成多个轴线重合的转动副时，只有一个转动副起作用，其余都是虚约束。 （３）两构件两点间的距离始终保持不变 （４）两构件联接点的轨迹重合 （５）对运动不起独立作用的对称部分 平面机构结构小结 四　平面连杆机构 平面连杆机构是由作平面运动