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西北工大版机械原理课件第2章机构的结构分析

CATALOGUE目录机构的结构分析概述机构的组成和分类机构运动副及其分类机构自由度的计算平面机构的组成原理和结构分析

01机构的结构分析概述

机构结构分析的定义机构结构分析是通过对机构组成和装配关系的分析，研究机构的结构特性、运动特性和动力特性的学科。它旨在揭示机构内部各构件之间的相互关系，为机构的优化设计、性能评估和运动控制提供理论依据。

机构结构分析的目的和任务目的机构结构分析的目的是为了深入了解机构的组成、装配关系和运动特性，为机构的优化设计、性能评估和运动控制提供理论依据。任务机构结构分析的任务包括分析机构的组成、装配关系，研究机构的自由度、运动链、运动副等结构特性，以及机构的运动学和动力学特性。

分析机构的组成元素和装配关系，确定各构件之间的相互位置和约束关系。机构的组成和装配关系通过计算机构的自由度，确定机构的运动灵活性和工作能力。机构的自由度分析根据机构的组成和运动特性，对机构进行分类，以便更好地理解和应用。机构的结构分类研究机构的运动学和动力学特性，包括速度、加速度、力和力矩等，为机构的优化设计和性能评估提供依据。机构的运动学和动力学特性机构结构分析的基本内容

02机构的组成和分类

构成机构的基本单元，分为机架、主动件、从动件。构件运动副运动链构件之间的相对运动，分为低副和高副。多个构件通过运动副连接而成的封闭系统。030201机构的组成

分为平面机构和空间机构。按运动副类型分类分为杆状机构、块状机构、曲面机构等。按构件形态分类分为传动机构、导向机构、调整机构等。按功能分类机构的分类

机构运动简图定义用简单的线条和符号表示机构运动特性的图形。目的简化实际机构，便于分析机构的运动特性。绘制方法确定机架，选择一个恰当的投影面，用规定的符号表示各构件和运动副，按一定比例绘制。

03机构运动副及其分类

运动副引入的约束运动副对两构件运动的约束数。运动副机构中两构件通过接触而形成的可动连接，使两构件间产生相对运动。自由度一个构件在平面或空间中独立运动的数目。运动副的基本概念

高副低副平面运动副空间运动副运动副的分构件通过点、线接触形成的运动副。两构件通过面接触形成的运动副。两构件在某一平面内相对运动。两构件在三维空间中的相对运动。

两构件绕同一轴线转动。转动副一个构件沿另一个构件的轴线方向移动。移动副一个构件绕另一构件旋转的同时沿轴线方向移动。螺旋副两构件以球心为中心相对转动。球面副机构中常见的运动副

04机构自由度的计算

机构在特定位置时的独立运动能力，表示为该机构可独立运动的转动或移动的数目。通过计算机构的自由度，可以判断机构的运动是否确定，以及机构的原动件数目。机构自由度的概念机构自由度计算的意义机构自由度

$F=3n-2p_{r}-p_{h}$，其中$n$为活动构件数，$p_{r}$为低副数，$p_{h}$为高副数。平面机构自由度计算公式根据公式，将机构的各参数代入，即可求出机构的自由度。计算方法平面机构的自由度计算公式

正确计算低副和高副数在计算自由度时，应正确识别低副和高副，并注意将局部自由度和虚约束的情况排除在外。考虑机构的约束情况在计算自由度时，应考虑机构的约束情况，以确定原动件数目。正确计算活动构件数在计算自由度时，应正确识别活动构件，并注意将复合铰链、局部自由度和虚约束的情况排除在外。计算平面机构自由度时应注意的问题

05平面机构的组成原理和结构分析

机构是由若干个构件通过一定的方式联接而成的，构件可以是刚性的或柔性的。机构的组成构件之间通过运动副进行连接，运动副可以分为低副和高副。运动副机构中的自由度数等于主动件数，约束数等于运动副数。自由度与约束平面机构的组成原理

由一个构件和若干个运动副组成的机构。简单机构由多个简单机构组合而成的机构，可以完成复杂的运动。组合机构由一系列齿轮组成的机构，可以实现连续的旋转运动。轮系机构由一系列连杆组成的机构，可以实现复杂的平面运动。连杆机构平面机构的结构分类

确定机构的自由度数、约束数、运动副类型和数量等参数，为机构的运动分析和设计提供基础。结构分析的目的结构分析的方法结构分析的步骤结构分析的应用通过计算自由度数和约束数，确定机构的运动特性和结构特点。先确定机构的组成，然后计算自由度数和约束数，最后确定运动副类型和数量。在机械设计、制造、维修等领域中广泛应用，是机械工程学科的重要基础。平面机构的结构分析

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