第2章机构的结构分析(1)

这是一个关于第2章机构的结构分析(1)的思维导图，涵盖了运动副、组成原理、自由度、机构运动简图、运动链图、分类以及机构的变换原理等内容。

机构

• 组成原理
  • 任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于主动件和机架上而构成的
• 自由度（DOF）f
  • 机构自由度的计算F
    • 平面 n：活动构件数量（机架除外） p1：低副数量（每个低副带来2个约束） p2：高副数量（每个高副带来1个约束）
      • F=3n-（2p1十ph）
    • 空间 n：活动构件数量（机架除外） p1：I级副数量 p2：II级副数量 p3：III级副数量 p4：IV级副数量 p5：VI级副数量
      • F=6n-（5p5十4p4十3p3十2p2十p1）
    • 规律：机构首尾相接，活动构件数为偶数时，自由度一般为1。 活动构件数为奇数时，自由度一般为2。
  • 机构自由度
    • =0时称为刚性衔架
      • 最后不能再拆的最简单的自由度为零的构件组称为基本组或阿苏尔杆组,简称杆组
    • <0时称力超静定衔架
    • >0时
      • =1
        • 则机构的全动件数目应等于机构的自由度的数目,这就是机构具有确定运动的条件
      • 如果机构的主动件数<机构的自由度,机构的运动粉不完全确定 (欠驱动机构或欠驱动机械系统)
        • 欠驱动机构遵循最小阻力定律 即优先沿阻力最小的方向运动
      • 如果主动件数>机构的自由度,则将导致机构中最薄弱环节的损坏
• 机构运动简图：
  • 用简单的线条和符号来表示构件及运动副，按一定的比例关系表达机构的构件运动副 （只反映机构某一瞬时状态）
  • 绘制
    • 1)认认清机械机构组成的构件数目和各运动副的类型及其位置
    • 2)选择适当的机构运动简图表示的视图平面
    • 3)选择适当的比例尺,按机械的运动尺寸画出机构运动简图
    • 4)用数字示出各构件和用字母示出各运动副
    • 若已给定主动件,应用箭头示出主动件。
• 运动链图
  • 构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统称为运动链
  • 闭式运动链：组成运动链的各构件构成了首末封闭的系统 开链运动链：组成运动链的构件未构成首末封闭的系统
  • 如果将其中某一构件加以固定而使其成为机架,则该运动链便成为机构, 亦即具有机架的运动链便称为机构
• 机构的变换原理
  • 机架变换
  • 主动件变换
  • 运动副类型变换
    • 曲柄摇杆机构的转动副变换为移动副
    • 高低代变换
  • 运动副元素变换
    • 运动副元素尺寸扩大
    • 运动副元素的逆换
      • 摆动导杆机构
    • 运动副约束度的变换
• 分类
  • 最简单的基本杆组是由2个构件（n）和3个低副构成（pₗ）的,我们把这种基本杆组称为Ⅱ级组。 由4个构件（n）和6个低副（pₗ）所组成,而且都有一个包含3个低刑的构件,此种基本杆组称为Ⅲ级组(tenary-group) 以此类推
• 构件
  • 定义：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件 与零件的区别：零件是制造单元
  • 能作整周转动的连架杆,称为曲柄 只能在一定范围内作摆动的连架杆,称为摇杆
  • 分类
    • 组成机构的运动副类型分
      • 完全由低副连接而成的机构为低副机构
      • 机构中只要有一个高副，就称为高副机构
    • 根据机构的运动情况分
      • 机构中各构件的运动平面互相平行为平面机构
      • 机构中至少有一个构件不在平面上运动或至少有个构件能在三维空间中运动
• 运动副
  • 定义：由两个构件直接接触且组成的可动的连接称为运动副 带来约束s
  • 低副（通过面接触） 高副（通过单一点或线接触）
  • 正确计算运动副数量
    • 特殊
      • 弹复为软约束，不作为构件数去计数，也不作为运动副到去计数 （忽略)
      • 三角架为一个构件，三个转动副（只要是三个转动副构成一个三角形都是）
      • 复合铰链：如果两个以上的构件在同一处连接 由m个构件组成的复合铰链,共有(m-1)个转动副 （机架又称为固定构件,m包括机架）
        • 三角架与复合铰链的问题： 将三脚架简化
        • 连接多杆的滑块问题： 先算移动副，再去掉移动杆看转动副处有几个构件
        • 双滑块与复合铰链问题： 先算移动副，再去掉移动杆看转动副处有几个构件
        • 机架与复合铰链问题： 机架也算在构件里面
    • 除去局部的自由度： 某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动,则称这种局部运动的自由度为局部自由度
      • 去除方法： 与一个构件焊接
    • 除去虚约束： 有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束作用,故把这类约束称为虚约束
      • 距离不变
      • 移动副导路平行（保留一个）
      • 转动副轴线重合
      • 构件重复虚约束
      • 对称虚约束
      • 高副公法线重合虚约束（俩构件之间）
      • 轨迹重合虚约束