第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1、湘潭工學(xué)院專用 第二章第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 21 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的 22 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成 23 機(jī)構(gòu)運動簡圖機(jī)構(gòu)運動簡圖 24 機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件 25 平面機(jī)構(gòu)自由度的計算平面機(jī)構(gòu)自由度的計算 26 自由度計算中的特殊問題自由度計算中的特殊問題 27 機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類 本章模型：復(fù)合可拆鉸鏈、連桿、偏心泵、破碎機(jī)、四桿五桿機(jī)構(gòu)、滾子凸輪、移動副、虛約束平行四邊形 湘潭工學(xué)院專用 21 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的 1.研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運動的

2、條件研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件 目的是弄清機(jī)構(gòu)包含哪幾個部分，各部分如何相目的是弄清機(jī)構(gòu)包含哪幾個部分，各部分如何相 聯(lián)？以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對運動？聯(lián)？以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對運動？ 這對于設(shè)計新的機(jī)構(gòu)顯得尤其重要。這對于設(shè)計新的機(jī)構(gòu)顯得尤其重要。 2.按結(jié)構(gòu)特點對機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類按結(jié)構(gòu)特點對機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類 不同的機(jī)構(gòu)都有各自的特點，把各種機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)不同的機(jī)構(gòu)都有各自的特點，把各種機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu) 加以分類，加以分類，其目的是按其分類建立運動分析和動力其目的是按其分類建立運動分析和動力 分析的一般方法分析的一般方法。 3.繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖 目的是為運動

3、分析和動力分析作準(zhǔn)備。目的是為運動分析和動力分析作準(zhǔn)備。 湘潭工學(xué)院專用 21 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的 4.研究機(jī)構(gòu)的組成原理研究機(jī)構(gòu)的組成原理 機(jī)構(gòu)有簡有繁，構(gòu)件有多有少，而運動確定是它們的共同特征。研究的 目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機(jī)構(gòu)能滿足運動確目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機(jī)構(gòu)能滿足運動確 定性的要求。定性的要求。 湘潭工學(xué)院專用 22 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成 名詞術(shù)語解釋名詞術(shù)語解釋: 1.構(gòu)件構(gòu)件 (link) 獨立的運動單元獨立的運動單元 零件零件(part)獨立的制造單元獨立的制造單元 2.運動副運動副 (kinematic pair) a)兩個構(gòu)件、兩

4、個構(gòu)件、b) 直接接觸、直接接觸、c) 有相對運動有相對運動 運動副元素直接接觸的部分（點、線、面）運動副元素直接接觸的部分（點、線、面） 例如：例如：滾動軸承滾動軸承、齒輪齒廓齒輪齒廓、活塞與缸套活塞與缸套等。等。 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)中的連桿 定義：定義： 運動副兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些運動副兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些 相對運動的聯(lián)接。相對運動的聯(lián)接。 三個條件，缺一不可三個條件，缺一不可 湘潭工學(xué)院專用 運動副的分類：運動副的分類： 1)按引入的約束數(shù)分有：按引入的約束數(shù)分有： i級副、級副、ii級副、級副、iii級副、級副、iv級副、級副、v級副。級副。 i級副級副ii級副級

5、副iii級副級副 湘潭工學(xué)院專用 2)按相對運動范圍分有：按相對運動范圍分有： 平面運動副平面運動平面運動副平面運動(plannar kinematic pair) 平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)全部由平面運動副組成的機(jī)構(gòu)。全部由平面運動副組成的機(jī)構(gòu)。 iv級副級副v級副級副1v級副級副2v級副級副3 空間運動副空間運動空間運動副空間運動(spatial kinematic pair ) 例如：例如：球鉸鏈球鉸鏈、拉桿天線、拉桿天線、螺旋螺旋、生物關(guān)節(jié)。、生物關(guān)節(jié)。 空間機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)至少含有一個空間運動副的機(jī)構(gòu)。至少含有一個空間運動副的機(jī)構(gòu)。 湘潭工學(xué)院專用 3)按運動副元素分有：按運動副元素分有： 高副點

6、、線接觸，應(yīng)力高高副點、線接觸，應(yīng)力高 (high pair) 低副面接觸，應(yīng)力低低副面接觸，應(yīng)力低 (lower pair) 例如：例如：滾動滾動副副、凸輪副凸輪副、齒輪副齒輪副等。等。 例如：例如：轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副）、（回轉(zhuǎn)副）、移動副移動副 。 湘潭工學(xué)院專用 常見運動副符號的表示常見運動副符號的表示: 國標(biāo)國標(biāo)gb446084 詳見教材詳見教材 p13 頁。頁。 湘潭工學(xué)院專用 常用運動副的符號常用運動副的符號 運動副運動副 名稱名稱 運動副符號運動副符號 兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動動 副副 移移 動動 副副 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1

7、2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 兩構(gòu)件之一為固定時的運動副兩構(gòu)件之一為固定時的運動副 1 2 2 1 2 1 平平 面面 運運 動動 副副 湘潭工學(xué)院專用 平平 面面 高高 副副 螺螺 旋旋 副副 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 球球 面面 副副 球球 銷銷 副副 1 2 1 2 1 2 空空 間間 運運 動動 副副 1 2 1 2 1 2 湘潭工學(xué)院專用 構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法: 湘潭工學(xué)院專用 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 桿、軸構(gòu)件桿、軸構(gòu)件 固定構(gòu)件固定構(gòu)件 同一構(gòu)件同一構(gòu)件 湘潭工學(xué)院專用 三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩

8、副構(gòu)件 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 湘潭工學(xué)院專用 注意事項注意事項: 畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)。 閉式鏈閉式鏈(close chain)、開式鏈開式鏈(open chain) 3. 運動鏈運動鏈 (kinematic chain) 運動鏈兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接運動鏈兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接 而構(gòu)成的系統(tǒng)。而構(gòu)成的系統(tǒng)。 工業(yè)工業(yè) 機(jī)器人機(jī)器人 湘潭工學(xué)院專用 若干若干 1個或幾個個或幾個1個個 4. 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 定義定義：具有確定運動的運動鏈稱為機(jī)構(gòu)具有確定運動的運動鏈稱為機(jī)構(gòu) 。 機(jī)架機(jī)架作為

9、參考系的構(gòu)件作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車輛如機(jī)床床身、車輛 底盤、飛機(jī)機(jī)身。底盤、飛機(jī)機(jī)身。 機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)的組成： 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)架機(jī)架原動件原動件從動件從動件 機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運動副聯(lián)接而成的，很顯然，機(jī)構(gòu)歸屬于運動鏈，那么，運動鏈在什么條件下就 能稱為機(jī)構(gòu)呢？即各部分運動確定。分別用四桿機(jī)構(gòu)和五桿機(jī)構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論： 在運動鏈中，如果以某一個構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個（或少數(shù)幾個）構(gòu)件相對于該坐標(biāo)系 按給定的運動規(guī)律運動時，其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運動，那么，該運動鏈便成為機(jī)構(gòu)。 原（主）動件原（主）動件按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件。 從動件從動件

10、其余可動構(gòu)件其余可動構(gòu)件。 湘潭工學(xué)院專用 23 機(jī)構(gòu)運動簡圖機(jī)構(gòu)運動簡圖 機(jī)構(gòu)運動簡圖用以說明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對機(jī)構(gòu)運動簡圖用以說明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對 運動關(guān)系的簡單圖形。運動關(guān)系的簡單圖形。 作用：作用： 1.表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。 2.作為運動分析和動力分析的依據(jù)。作為運動分析和動力分析的依據(jù)。 機(jī)動示意圖不按比例繪制的簡圖機(jī)動示意圖不按比例繪制的簡圖 p15表表22摘錄了部分摘錄了部分gb446084機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖。 湘潭工學(xué)院專用 常用機(jī)構(gòu)運動簡圖符號常用機(jī)構(gòu)運動簡圖符號 在在 機(jī)機(jī) 架架 上上 的的 電電 機(jī)機(jī) 齒齒 輪輪 齒齒 條條 傳

11、傳 動動 帶帶 傳傳 動動 圓圓 錐錐 齒齒 輪輪 傳傳 動動 湘潭工學(xué)院專用 鏈鏈 傳傳 動動 圓柱圓柱 蝸桿蝸桿 蝸輪蝸輪 傳動傳動 凸凸 輪輪 傳傳 動動 外嚙外嚙 合圓合圓 柱齒柱齒 輪傳輪傳 動動 湘潭工學(xué)院專用 機(jī)構(gòu)運動簡圖機(jī)構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的應(yīng)滿足的條件條件： 1.構(gòu)件數(shù)目與實際相同構(gòu)件數(shù)目與實際相同 2.運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符 3.運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機(jī)構(gòu)運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機(jī)構(gòu) 成比例。成比例。 棘棘 輪輪 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 內(nèi)嚙內(nèi)嚙 合圓合圓 柱齒柱齒 輪傳輪傳 動動 湘潭工學(xué)院專用 繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖繪制機(jī)構(gòu)運

12、動簡圖 順口溜：先兩頭，后中間，順口溜：先兩頭，后中間， 從頭至尾走一遍，從頭至尾走一遍， 數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少， 再看它們怎相聯(lián)。再看它們怎相聯(lián)。 步驟：步驟： 1.運轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；運轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目； 4.檢驗機(jī)構(gòu)是否滿足運動確定的條件。檢驗機(jī)構(gòu)是否滿足運動確定的條件。 2.測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面），繪制測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面），繪制 示意圖。示意圖。 3.按比例繪制運動簡圖。按比例繪制運動簡圖。 簡圖比例尺：簡圖比例尺： l = =實際尺寸實際尺寸 m / m / 圖上長度圖上長度m

13、mmm 思路：先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），思路：先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端）， 弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運動副的類型，弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運動副的類型， 并用符號表示出來。并用符號表示出來。 舉例：舉例：繪制繪制破碎機(jī)破碎機(jī)和和偏心泵偏心泵的機(jī)構(gòu)運動簡圖。的機(jī)構(gòu)運動簡圖。 湘潭工學(xué)院專用 湘潭工學(xué)院專用 1 2 3 4 題題2-9 繪制圖示繪制圖示偏心泵偏心泵的運動簡圖的運動簡圖 偏心泵偏心泵 動畫 湘潭工學(xué)院專用 24 機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件 給定給定s s3 3s s3 3(t)(t)，一個獨立參數(shù)，一個獨立參

14、數(shù) 1 11 1（t t）唯一確定，該機(jī)）唯一確定，該機(jī) 構(gòu)僅需要一個獨立參數(shù)。構(gòu)僅需要一個獨立參數(shù)。 若僅給定若僅給定1 11 1（t t）, ,則則2 2 3 3 4 4 均不能唯一確定。若同 均不能唯一確定。若同 時給定時給定1 1和和4 4 ，則，則3 3 2 2 能能 唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個獨立唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個獨立 參數(shù)參數(shù) 。 s3 1 2 3 s3 1 1 1 23 4 1 1 4 4 湘潭工學(xué)院專用 定義：保證機(jī)構(gòu)具有確定運動時所必須給定的定義：保證機(jī)構(gòu)具有確定運動時所必須給定的 獨立運動參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度獨立運動參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。 freedomfreedom

15、 原動件能獨立運動的構(gòu)件。原動件能獨立運動的構(gòu)件。 一個原動件只能提供一個獨立參數(shù)一個原動件只能提供一個獨立參數(shù) 機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件為：機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件為： 自由度原動件數(shù)自由度原動件數(shù) 湘潭工學(xué)院專用 25 平面機(jī)構(gòu)自由度的計算平面機(jī)構(gòu)自由度的計算 作平面運動的剛體在空間的位置需作平面運動的剛體在空間的位置需 要三個獨立的參數(shù)要三個獨立的參數(shù)（x，y, ） 才能唯一確定。才能唯一確定。 y x (x , y) f = 3 單個自由構(gòu)件的自由度為單個自由構(gòu)件的自由度為 3 3 湘潭工學(xué)院專用 運動副運動副 自由度數(shù)自由度數(shù) 約束數(shù)約束數(shù) 回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副 1（） + 2（x，y） =3

16、y x 1 2 s y x 1 2 x y 12 r=2, f=1r=2, f=1r=1, f=2 結(jié)論：結(jié)論：構(gòu)件自由度構(gòu)件自由度3約束數(shù)約束數(shù) 移動副移動副 1（x） + 2（y，）=3 高高 副副 2（x,） + 1（y） =3 湘潭工學(xué)院專用 活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) 構(gòu)件總自由度構(gòu)件總自由度 低副約束數(shù)低副約束數(shù) 高副約束數(shù)高副約束數(shù) n 3n 2 pl 1 ph (低副數(shù)低副數(shù)) (高副數(shù)高副數(shù)) 計算公式：計算公式： f=3n(2pl +ph ) 要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。 舉例：舉例： 湘潭工學(xué)院專用 計算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。計算曲柄滑塊

17、機(jī)構(gòu)的自由度。 12 3 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 3 低副數(shù)低副數(shù)pl =4 f=3n 2pl ph =33 24 =1 高副數(shù)高副數(shù)ph=0 4 湘潭工學(xué)院專用 計算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度。計算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度。 1 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 4 低副數(shù)低副數(shù)pl =5 f=3n 2pl ph =34 24 =2 高副數(shù)高副數(shù)ph=0 5 23 4 湘潭工學(xué)院專用 計算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。 1 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 2 低副數(shù)低副數(shù)pl =2 f=3n 2pl ph =32 221 =1 高副數(shù)高副數(shù)ph=1 2 3 湘潭工學(xué)院專用

18、 26 自由度計算中的特殊問題自由度計算中的特殊問題 1 2 3 4 5 6 7 8 a b c d e f 計算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。計算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n= 7 低副數(shù)低副數(shù)pl =6 f=3n 2pl ph 高副數(shù)高副數(shù)ph=0 =37 26 0 =9 計算結(jié)果肯定不對！計算結(jié)果肯定不對！ 湘潭工學(xué)院專用 1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 multiple pin joints 兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。 計算：計算：m個構(gòu)件個構(gòu)件, 有有m1轉(zhuǎn)動副。轉(zhuǎn)動副。 湘潭工學(xué)院專用 上例：在上例：在b、c、d、e四處應(yīng)各

19、有四處應(yīng)各有 2 個運動副。個運動副。 1 2 3 4 5 6 7 8 a b c d e f 計算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。計算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。 解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(gòu)件數(shù)n=7 低副數(shù)低副數(shù)pl=10 f=3n 2pl ph =37 2100 =1 可以證明：可以證明：f點的軌跡為一直線。點的軌跡為一直線。 圓盤鋸機(jī)構(gòu)圓盤鋸機(jī)構(gòu) 動畫 湘潭工學(xué)院專用 計算圖示兩種滾子凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計算圖示兩種滾子凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。 解：解：n=3， pl=3， f=3n 2pl ph =33 23 1 =2 ph=1 對于右邊的機(jī)構(gòu)，有：對于右邊的機(jī)構(gòu)，有： f=32 22 1=1 事實上，兩

20、個機(jī)構(gòu)的運動相同，且事實上，兩個機(jī)構(gòu)的運動相同，且f=1 1 2 3 1 2 湘潭工學(xué)院專用 2.局部自由度局部自由度 partial freedompartial freedom f=3n 2pl ph fp =33 23 1 1 =1 本例中局部自由度本例中局部自由度 fp=1 或計算時去掉滾子和鉸鏈：或計算時去掉滾子和鉸鏈： f=32 22 1 =1 定義：定義：構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度。構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度。 出現(xiàn)在加裝滾子的場合，出現(xiàn)在加裝滾子的場合， 計算時應(yīng)去掉計算時應(yīng)去掉fp。 滾子的作用：滑動摩擦滾子的作用：滑動摩擦滾動摩擦。滾動摩擦。 1 2 3 1 2 湘潭工學(xué)院

21、專用 解：解：n=4， pl=6， f=3n 2pl ph =34 26 =0 1 2 34 a bc d e f ph=0 3.虛約束虛約束 formal constraint 對機(jī)構(gòu)的運動實際不起作用的約束。對機(jī)構(gòu)的運動實際不起作用的約束。 計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。 feab cd ，故增加構(gòu)件，故增加構(gòu)件4前后前后e 點的軌跡都是圓弧，。點的軌跡都是圓弧，。 增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。 已知：已知：abcdef，計算圖示平行四邊形，計算圖示平行四邊形 機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度。 湘潭工學(xué)院專用 重新計算：重新計算：n=3,

22、 pl=4, ph=0 f=3n 2pl ph =33 24 =1 e 1 2 3 a bc d 4 f 特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是： abcdef 100分鐘分鐘 已知：已知：abcdef，計算圖示平行四邊形，計算圖示平行四邊形 機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)的自由度。 4 f 湘潭工學(xué)院專用 出現(xiàn)虛約束的場合：出現(xiàn)虛約束的場合： 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合，兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合， 2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，且兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，且 導(dǎo)路平行。導(dǎo)路平行。 如如平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車輪火車輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明)

23、 湘潭工學(xué)院專用 4.運動時，兩構(gòu)件上的運動時，兩構(gòu)件上的 兩點距離始終不變。兩點距離始終不變。 3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副， 且同軸。且同軸。 5.對運動不起作用的對對運動不起作用的對 稱部分。如稱部分。如多個行星輪多個行星輪。 ef 湘潭工學(xué)院專用 6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。 如如等寬凸輪等寬凸輪 w 注意：注意： 法線不重合時，法線不重合時， 變成實際約束！變成實際約束！ 湘潭工學(xué)院專用 虛約束的作用：虛約束的作用： 改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。 增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、

24、機(jī)床導(dǎo)軌。增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。 使機(jī)構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。使機(jī)構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。 注意：注意：各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的 ! 湘潭工學(xué)院專用 計算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。計算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。 n=6， pl= 7， f=3n 2pl ph =36 27 3 =1 局部自由度局部自由度 2個個 虛約束虛約束 1處處, 構(gòu)件構(gòu)件8 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:位置位置d ，2個個低副低副 ph = 3 分析：分析： 湘潭工學(xué)院專用 27 機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類 一、機(jī)構(gòu)的組成

25、原理一、機(jī)構(gòu)的組成原理 1.1.基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu) 由一個原動件和一個機(jī)架組成的雙桿機(jī)構(gòu)。由一個原動件和一個機(jī)架組成的雙桿機(jī)構(gòu)。 a)原動件作移動原動件作移動 (如直線如直線 電機(jī)、流體壓力作動筒電機(jī)、流體壓力作動筒)。2 1 b)原動件作轉(zhuǎn)動原動件作轉(zhuǎn)動 (如電動如電動 機(jī)機(jī))。 2 1 湘潭工學(xué)院專用 2.2.基本桿組基本桿組 定義：最簡單的定義：最簡單的f0的構(gòu)件組，稱為的構(gòu)件組，稱為基本桿組基本桿組。 機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件是機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件是原動件數(shù)自由度原動件數(shù)自由度。 f=1 f=0 現(xiàn)設(shè)想將機(jī)構(gòu)中的原動件和機(jī)架斷開，則原動件現(xiàn)設(shè)想將機(jī)構(gòu)中的原動件和機(jī)架斷開，則原動件 與機(jī)架

26、構(gòu)成了基本機(jī)構(gòu)，其與機(jī)架構(gòu)成了基本機(jī)構(gòu)，其f1。剩下的構(gòu)件組。剩下的構(gòu)件組 必有必有f0。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡單。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡單f0的構(gòu)的構(gòu) 件組，直到不能再拆為止。件組，直到不能再拆為止。 湘潭工學(xué)院專用 7 舉例：舉例：將圖示八桿機(jī)構(gòu)拆分成基本機(jī)構(gòu)和基本桿組。將圖示八桿機(jī)構(gòu)拆分成基本機(jī)構(gòu)和基本桿組。 1 3 2 4 5 6 8 湘潭工學(xué)院專用 推論：推論：任何一個平面機(jī)構(gòu)都可以認(rèn)為是在基本任何一個平面機(jī)構(gòu)都可以認(rèn)為是在基本 機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，依次添加若干個桿組所形成的。機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，依次添加若干個桿組所形成的。 機(jī)構(gòu)的組成原理：機(jī)構(gòu)的組成原理： 機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)基本桿組機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)基本桿組 結(jié)論：結(jié)論：該機(jī)構(gòu)包含一個基本機(jī)構(gòu)和兩個基本桿該機(jī)構(gòu)包含一個基本機(jī)構(gòu)和