图1-19度完全不变。既然平面机构中的高副可以用低副代替，那么在下面的平面机构结构分类中，可以只研究平面低副机构。二、平面机构组成原理任何机构都包含机架、原动件和从动件系统三个部分。由于每个原动件具有一个自由度，三原动件数与机构自由度F相等，因此，从动件系统的自由度必为零。从动件系统还可分解为若干个不可再分的、自由度为零的运动链一杆组。设杆组由n个构件和pL个平面低副所组成，那么它们之间·27
必满足下述条件F=3n-2pL=0或(1 - 2)pL-号n由于构件数和运动副数必须是整数，故满足上述条件的最简单杆组为n=2,PL=3。其型式如图1-21所示。ale非b)图1-20图1-21满足式(1-2)且n=4,pi.=6的杆组有两类结构，如图122a,b所示。这两类杆组的一些转动副也可以用移动副取代而演化成多种派生型式。n≥6的杆组的结构类型很多，而且在实际机械中很少应用，故本书不再·-列举杆组的级别是出杆组中包含的最高级别封闭多边形来确定的。如表1一2所示，不包含封闭多边形、只包含两副构件的杆组称为1级组；包含具有三个运动副元素的刚性构件（或三个构件组成的三角形)的杆组称为Ⅲ级组；包含四个构件组成的四边形的杆组称为V级组；其余依此类推。例如图1-21所示杆组为Ⅱ级组，图1-22a所示杆组属Ⅲ级组，而图1-22b所示杆组属IV级组，应当指出，杆组的级别愈高，其运动分析和力分析的方法愈复杂鉴于IV级以上的杆组在机械中极为少见，故本书以后各章仅限于28
讨论Ⅱ级组和Ⅲ级组图1-22表1-2判别杆组级别的封闭形拔霸1IIV1ONe)图1-23按照杆组的观点，任何机构都可以用零自由度的杆组依次联接到原动件和机架上去的方法来组成。如图1-23中，将图b所示Ⅱ级组2-3并接在图a所示原动件1和机架4上便得到图c.29
所示四杆机构：再将图d所示Ⅲ级组5-67-8并接在I级组和机架上，即得图e所示八杆机构。继续运用这种方法可以获得更为复杂的机构。但是必须指出，杆组的各个外接运动副不能全A部并接在同一构件上（如图1－24)，因为这R种并接会使杆组与被并接件形成桁架，以致起不到添加杆组的作用。图1-24机构的级别是由杆组的最高级别决定的。例如图1~23e所示机构，其所含杆组的最高级别为Ⅲ级，故为Ⅲ级机构。不包含杆组、只具有原动件和机架的机构称I级机构。三、平面机构的结构分析机构的结构分析就是将已知机构分解为源动件、机架、杆组，并确定机构的级别。它与杆组扩展形成机构的过程正好相反，一般是从远离原动件的构件开始拆纽。结构分析的要领是：1）首先除去虚约束和局部自由度，将机构中的高副全部以低副代替，并用箭头标注出机构的原动件。2）先试拆n=2的杆组，妞不可能，再依次试拆n4和n三6的杆组。当分出个杆组后，第二次拆组时仍须从最简单（n=2)的杆组开始试拆，直到剩下机架和原动件①为止。3）杆组的增减不应改变机构的自由度。因此拆组后，剩余机构不允诈残存只属于一个构件的运动副和只有一个运动副的构件(原动件除外),因为前者将导人虚约束，而后者则产生局部自由度。以图1-16b大筛机构为例。首先，画出其低副代替机构，并在原动件上标注箭头，如图1-25a所示。其次，按下述步骤分离杆组：1）由机架9和复合铰链C拆下Ⅱ级组7-8;2）从剩余机①本节所述只适用于原动件与机架相连的机构。·30:
6)图1-25构拆下Ⅱ级组5-6;3）再从剩余机构拆下Ⅱ级组3-4，至此，分离杆组即告结束。该机构是由机架9、原动件1和2以及顺次加人Ⅱ级组3～4、5-6、7-8而形成的，属于IⅡ级机构。其各个杆组和原动件的分解图如图1-25b所示。例1-6试分析图1-10所示牛头刨床机构的结构，并确定该机构的级别。解将轮齿高副低代，画出其低副替代机构并标注出原动件，如图1-26a所示。从这个简图不可能直接拆出n=2、p,=3的杆组，因此只能先拆=4,PL=6的Ⅱ级组4-5-6-7(它是将图1-22a所示杆组中的三个转动副改为移动副而得的派生形式)。然后，从剩余机构中再分离出Ⅱ级组2~3。因此，该机构是由机架1、原动件2以及一个Ⅱ级组和一个而级组组成的，是Ⅲ级机构。· 31·