《平面机构的组成》课件

平面机构的组成平面机构由多个运动构件组成，它们通过运动副连接在一起，形成一个整体，在力的作用下可以实现预期的运动和功能课程大纲什么是平面机构？平面机构的组成要素平面机构的自由度平面机构的分类平面机构是由多个刚体通过铰平面机构由刚体、铰链、滑动平面机构的自由度是指机构能平面机构可分为平移机构、转链连接而成的机构，所有运动副、转动副和平移副等组成，够独立运动的程度，它决定了动机构、平面四杆机构、八杆都限制在同一平面内它们共同构成机构的运动体系机构的运动方式和复杂程度机构、六杆机构和七杆机构等什么是平面机构？平面机构是指所有运动部件都限制在同一个平面内运动的机构，它们在工业和生活中有着广泛应用例如，我们常见的自行车、汽车、门窗、机器手臂等都包含了平面机构平面机构的组成要素刚体运动副刚体是组成平面机构的基本单元，运动副是指两个或多个刚体之间允它在运动过程中保持形状和尺寸不许相对运动的连接，它限制了刚体变之间的相对运动方式约束驱动约束是指限制刚体运动的条件，它驱动是指使机构运动的动力源，它们可以是几何约束，也可以是力约可以是电机、液压缸或气动缸等束刚体定义刚体是指在运动过程中，其形状和大小保持不变的物体特点刚体内部各点之间的相对位置保持不变，应用在平面机构中，大部分构件都可视为刚体，铰链转动副固定轴线铰链是平面机构中常见的连接方式，允许两个刚体绕固定轴线旋转铰链的固定轴线称为转动副，它限制了两个刚体的相对运动，使其只能绕固定轴线旋转滑动副定义特点12滑动副是一种低副，它允许两滑动副的运动形式为直线滑动个构件之间沿一个直线方向运，具有一个自由度动应用3滑动副广泛应用于各种机械机构中，例如活塞式发动机、滑动轴承等转动副定义特点转动副允许两个刚体之间绕固定轴线进行相对转动，同时限制其相对平移运转动副通常由轴承或销钉构成，允许两个刚体之间自由转动，但限制其相对动滑动运动平移副定义平移副是机构中两个构件之间的一种低副，其中一个构件可以在另一个构件上做直线运动特点平移副允许一个构件相对于另一个构件沿直线方向移动，同时限制了其他方向的运动应用平移副广泛应用于各种机械设备中，例如滑动导轨、抽屉、线性滑轨等极限位置机构在运动过程中，其运动范围是有限的当机构运动到其运动范围的边界点时，称为极限位置机构在极限位置时，其各构件之间的相对位置是确定的，且机构的运动方向发生改变极限位置是机构运动分析中一个重要的概念，它可以用来确定机构的运动范围和运动方向平面机构的自由度自由度定义1自由度是指机构在空间运动时，独立运动的数目影响因素2机构的自由度受其组成要素、约束条件以及运动类型的影响自由度意义3了解机构的自由度可以预测机构的运动特性和功能平面机构的自由度计算平面机构的自由度是机构运动的独立参数的个数，决定了机构运动的复杂程度自由度计算公式平面机构的自由度F=3n-2j-h其中，n为机构的构件数，j为低副数（铰链），h为高副数（滑动副）平面机构的分类自由度运动形式

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22.自由度是指机构能够独立运动的变量数，是机构运动能力的机构的运动形式可以是平移、转动或两者结合，根据运动形体现式可以将平面机构分为平移机构、转动机构和混合机构构件数构件连接方式

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44.根据构件数可以将平面机构分为四杆机构、六杆机构、八杆机构的构件通过铰链、滑块等连接方式构成闭合回路，连接机构等方式的不同也会导致机构运动方式的差异平移机构定义特点所有运动副都为平移副的机构机构中所有构件只能做平移运动，无转动运动应用广泛应用于各种机械设备，如滑动导轨、液压缸等转动机构齿轮传动曲柄滑块机构凸轮机构螺旋机构齿轮传动是一种常见的转动机构曲柄滑块机构是将旋转运动转化凸轮机构通过凸轮的旋转带动从螺旋机构利用螺旋面的形状实现，通过齿轮的啮合实现转动运动为直线运动，或将直线运动转化动件作复杂的运动，例如开合阀旋转运动与直线运动的相互转换的传递和速度、扭矩的变换为旋转运动的机构，广泛应用于门、控制发动机气门的动作，常见于螺丝、螺杆等内燃机、压缩机等平面四杆机构基本结构运动形式

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22.平面四杆机构由四个刚性杆体四杆机构的运动形式取决于各组成，其中一个杆体固定不动杆体的长度以及连接方式，可，称为机架，另外三个杆体可以实现多种运动形式，例如旋以运动转运动、往复运动、摆动运动等典型应用优缺点

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44.四杆机构在机械领域应用广泛四杆机构结构简单、运动灵活，例如内燃机、汽车悬挂系统、可靠性高，但其运动精度和、机床等承载能力有限八杆机构复杂运动多种应用设计挑战八杆机构通常比四杆机构更复杂，拥有更多八杆机构适用于各种应用，例如机器人、自设计八杆机构需要仔细考虑运动学和动力学自由度动化设备和精密仪器因素，以确保其功能和性能平面六杆机构六个构件包括一个固定构件，五个活动构件七个低副通过铰链或滑动副连接复杂运动可实现多种运动形式，如旋转、平移、摆动等平面七杆机构结构特点七杆机构通常包含多个铰链和滑动副，这些副能够实现不同杆体之间的相对运动七杆机构简介七杆机构是指由七个刚性杆体组成的平面机构七杆机构的运动方式更加复杂，通常具有更高的自由度平面机构的应用工业机器人自动化设备工业机器人是常见的应用，应用于许多自动化设备，如包装机、生产焊接、喷漆、搬运等线，都需要使用平面机构来完成特定动作办公设备家用电器打印机、复印机等办公设备中，平洗衣机、冰箱、空调等家用电器中面机构用于纸张的进出和定位，平面机构用于控制门开关、调节温度等工业机器人工业机器人是广泛应用于制造业的自动化系统它们可以执行各种任务，例如焊接、组装、喷漆和物料搬运工业机器人通常由机械臂、控制器和传感器组成工业机器人的应用范围正在不断扩大，它们正在改变制造业的生产方式工业机器人的使用可以提高生产效率、降低生产成本并改善产品质量自动化设备自动化设备广泛应用于工业生产中，显著提高生产效率和产品质量自动化设备利用机械、电子和计算机技术，将生产流程自动化，减少人工干预，提高生产精度例如，自动化生产线可以自动完成零件的加工、组装和检验，提高生产效率并降低生产成本办公设备办公设备通常使用平面机构，提高工作效率比如，打印机使用连杆机构控制纸张进出，复印机使用凸轮机构控制扫描过程其他办公设备，例如文件粉碎机、订书机，也使用平面机构完成特定功能这些机构简化操作，提升效率，为用户提供更便捷的办公体验家用电器平面机构在家用电器中应用广泛，例如洗衣机、冰箱、空调等洗衣机的滚筒机构、冰箱的压缩机机构、空调的冷媒循环系统等，都利用了平面机构的运动原理来实现其功能平面机构设计的考量因素结构设计运动学分析结构设计需要考虑机构的运动轨迹、运动精度、工作环境等因素，运动学分析主要研究机构的运动规律，包括位移、速度、加速度等以确保机构能够稳定可靠地运行，以确保机构能够实现预期的运动功能结构设计应尽量简单、紧凑，并易于加工制造和维护运动学分析可以帮助工程师优化机构的设计，使其能够更加高效、精准地完成工作结构设计精确的零件设计合理的结构布局巧妙的结构设计齿轮机构的精确设计，以确保其紧密配合和结构布局优化，以确保机构的稳定性和可靠巧妙的结构设计，以实现机构的预期功能和高效传动性性能运动学分析位置分析速度分析

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22.确定机构中各构件在任意时刻计算机构中各构件的速度和加的位置速度运动轨迹分析运动约束分析

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44.研究机构中各构件的运动轨迹分析机构中各构件之间的运动，包括位置、速度和加速度的约束关系，确定机构的运动自变化规律由度动力学分析力量分析考虑机构各部件所受到的力，包括重力、外力、惯性力等运动分析确定机构各部件的加速度、速度和位移等运动参数能量分析评估机构的能量转换和损失情况，例如摩擦力的影响材料选择强度和刚度耐磨性选择具有足够强度和刚度的材料，考虑机构的工作环境，选择耐磨性以承受机构的负载和运动好的材料，延长使用寿命加工性能成本选择易于加工的材料，以降低制造在满足性能要求的前提下，选择性成本，提高效率价比高的材料制造工艺精度要求表面处理装配工艺平面机构的运动精度要求较高，需要选择合表面处理可提高机构的耐磨性、耐腐蚀性和装配过程需要保证各部件的精确配合，并进适的加工方法和精度控制措施抗疲劳性行必要的调整和校准总结与展望平面机构是机械设计的基础，也是机械工程领域的重要组成部分未来，平面机构将继续在工业自动化、智能制造等领域发挥重要作用。