沈 阳 大 学 教 案 课程名称：机械原理 编写时间：2007 年 1 月 22 号 授课章节 目的要求 重点难点 §2-4 机构的自由度计算 §2-5 机构的组成原理 熟练掌握平面机构的自由度计算、了解平面机构的组成原理 平面机构的自由度计算、平面机构的结构分类 §2-4 平面机构的自由度计算 一、平面机构自由度的计算公式 计算公式： F =3n-2PL-PH 上式表明： 机构自由度 F 取决于活动构件、低副和高副的数目 二、计算平面机构自由度时应注意的事项 1、正确计算运动副的数目 1） 复合铰链 3 个构件在一起以转动副相联接构成复合铰链。 复合铰链处的转动副数=构件数-1 =（m-1） 例 2—2 计算图中机构的自由度 2）两构件在多处接触构成移动副且导路平行、转动副且轴线重合时， 只能算一个运动副。 3）、两构件在多处接触而构成高副，且接触点处的法线重合时，只能 算一个高副。 若两构件在多处接触所构成高副，其接触点处的法线不重合， 则按 两个高副或一个低副计算. 第 3 次 第 1 页 

沈 阳 大 学 教 案（续页） 2、局部自由度 见图，滚子自转的自由度是局部自由度，计算时应去掉。机构的实际 自由度为：F=3n-2pl-ph=3×2-2×2-1=1 或 F=3n-2pl-ph -F′=3×3-2×3-1=1，式中 F′为局部自由度数。 3、虚约束 1）轨迹重合虚约束 如图，构件 5 上 E 点的约束对构件 3 不起作用，构件 5 上 E 点的轨 迹与构件 3 上 E 点的轨迹重合，因此，构件 5 及其两个转动副在计 算机构自由度时应去掉。则机构的自由度为 F=3n-(2pl-ph -p′)-F′=3×4-（2×6+0）-1=1 例 5-2:计算机构的自由度。 第 3 次 第 2 页 

沈 阳 大 学 教 案（续页） 应注意（1） D 处为复合铰链；（2）C、H 两处为局部自由度；（3）F、I 两点间距离不变。该机构的自由度为 F=3×6-2×7-3=1 或 F=3×9-（2×11+3-1）-2=1 §2-5 平面机构的组成原理 一、平面机构的组成原理 基本杆组：最简单的自由度为零的构件组 若基本杆组中的运动副全部是低副，则 3n-2pl=0 既 3n=2pl n=2; pl =3 Ⅱ级组， n=4; pl =6 Ⅲ级组， 课 堂 练 习 机构=原动件+基本杆组 ——机构的组成原理 二、平面机构的结构分类 机构中杆组的最高级别为Ⅱ级组时，称为Ⅱ级机构，机构中杆组的最高级别为 Ⅲ级组时，称为Ⅲ级机构。只有原动件和机架组成的机构（如杠杆机构、斜面 机构）称为Ⅰ级机构 第 3 次 第 3 页 

沈 阳 大 学 教 案（续页） 三、平面机构的结构分析 （拆组） 拆组的原则： 1） 从远离原动件的构件开始拆组； 2）先试拆Ⅱ级组，若不成在拆Ⅲ级组。 3）每拆除一个杆组后，留下部分仍应是一个与原机构有相同自由度 的机构， 直至剩下原动件和机架为止。 注意：原动件不同，机构的级别也可能不同； 思考题： 1. 何谓机构的自由度? 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些问 题? 2. 既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机构 中为什么又常常存在虚约束？ 3. 为什么说虚约束也是表征机构性能的一个重要指标? 虚约束对机 构有哪些重要影响? 第 2 章小结 基本概念 自由度 运动副 局部自由度 虚约束 基本技能 能正确计算平面机构的自由度；能绘制简单机械的机构运动简图； 学习本章要注意： 1、 运动副是可动的联接。两构件必须接触才可能构成运动副。 2、 运动副本身无所谓尺寸大小；构件的形状不影响其运动。 课 外 作 业 2-16;2-24 第 3 次 第 4 页