第機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析PPT課件

1、4.研究機構(gòu)的組成原理研究機構(gòu)的組成原理 目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運動確定性的要求。動確定性的要求。機構(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。研究的第1頁/共69頁名詞術(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 內(nèi)燃機中的連桿12 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成作者：潘存云教授內(nèi)燃機連桿套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋零件(part) 獨立的制造單元第2頁/共69頁2.運動副運動副a)兩個構(gòu)件、兩個構(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

2、直接接觸的部分（點、線、面）例如例如：凸輪凸輪、齒輪齒廓齒輪齒廓、活塞與缸套活塞與缸套等。等。定義：定義：運動副兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)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。生某些相對運動的聯(lián)接。三個條件，缺一不可作者：潘存云教授第3頁/共69頁 用運動副聯(lián)結(jié)后，彼此的相對運動受到某些用運動副聯(lián)結(jié)后，彼此的相對運動受到某些約束約束. 空間任一構(gòu)件在用運動副聯(lián)結(jié)前有六個獨立的相對運動?？臻g任一構(gòu)件在用運動副聯(lián)結(jié)前有六個獨立的相對運動。構(gòu)件構(gòu)件2xzy構(gòu)件構(gòu)件1O轉(zhuǎn)動副第4頁/共69頁作者：潘存云教授運動副的分類：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：

3、I級副II級副III級副I級副、II級副、III級副、IV級副、V級副。第5頁/共69頁 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副平面運動平面運動(Plannar kinematic pair)平面機構(gòu)平面機構(gòu)全部由平面運動副組成的機構(gòu)。全部由平面運動副組成的機構(gòu)。IV級副例如例如：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)。空間運動副空間運動副空間運動空間運動(Spatial kinematic pair )V級副1V級副2IV級副兩者關(guān)聯(lián)空間機構(gòu)空間機構(gòu)至少含有一個空間運動副的機構(gòu)。至少含有一個空間運動副的機構(gòu)。第6頁/共69頁 3)按運動副

4、元素分有：按運動副元素分有： 高副高副(high pair)點、線接觸，應力高。點、線接觸，應力高。低副低副(lower pair)面接觸，應力低。面接觸，應力低。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：轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副）、移動副 。第7頁/共69頁121212212121運動副表示方法運動副表示方法轉(zhuǎn)動副移動副用規(guī)定符號代表運動副第8頁/共69頁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12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時的運動副兩構(gòu)件之一

5、為固定時的運動副122121平平面面運運動動副副第9頁/共69頁平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球銷銷副副121212空空間間運運動動副副121212第10頁/共69頁一般構(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)件用線條和簡單圖形代表構(gòu)件第11頁/共69頁三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 第12頁/共69頁運動鏈兩個以上的構(gòu)件通過運動副運動鏈兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的可動系統(tǒng)。的聯(lián)接而構(gòu)成的可動系統(tǒng)。注意事項注意事項:作者：潘存云教授 畫構(gòu)件時應撇開構(gòu)件的實際外

6、形，而只考慮運動畫構(gòu)件時應撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)副的性質(zhì)。閉式鏈閉式鏈(Close chain) 3. 運動鏈運動鏈 (Kinematic chain) 作者：潘存云教授開式鏈開式鏈(Open chain)第13頁/共69頁若干1個或幾個1個4. 機構(gòu)機構(gòu)定義定義：具有確定運動的運動鏈稱為具有確定運動的運動鏈稱為 機構(gòu)機構(gòu) 。機架機架作為參考系的構(gòu)件作為參考系的構(gòu)件，如機床如機床床身、車輛底盤、飛機機身。床身、車輛底盤、飛機機身。機構(gòu)的組成：機構(gòu)的組成：機構(gòu)機構(gòu)機架原動件從動件機架原動件從動件機構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運動副聯(lián)接而成的，很顯然，機構(gòu)歸屬于運動鏈，那么，運動鏈在什么條件

7、下就能稱為機構(gòu)呢？即各部分運動確定。分別用四桿機構(gòu)和五桿機構(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)件作為參考坐標系，當其中另一個（或少數(shù)幾個）構(gòu)件相對于該坐標系按給定的運動規(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。從動件從動件其余可動構(gòu)件。其余可動構(gòu)件。12341 1第14頁/共69頁2 23 平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對用以說明機構(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。(用線條和簡單圖形代表構(gòu)件，用

8、用線條和簡單圖形代表構(gòu)件，用規(guī)定符號代表運動副，按比例作出的圖形。規(guī)定符號代表運動副，按比例作出的圖形。)作用：作用： 1.表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。機構(gòu)示意圖不按比例繪制的簡圖機構(gòu)示意圖不按比例繪制的簡圖現(xiàn)摘錄了部分現(xiàn)摘錄了部分GB446084機構(gòu)運動簡圖如下表機構(gòu)運動簡圖如下表。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)。第15頁/共69頁常用機構(gòu)運動簡圖符號常用機構(gòu)運動簡圖符號 在在機機架架上上的的電電機機齒齒輪輪齒齒條條傳傳動動帶帶傳傳動動圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動動第16頁/共69頁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

9、外嚙外嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動動第17頁/共69頁機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖應滿足的應滿足的條件條件： 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)件尺寸與實際機構(gòu)運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu) 成比例。成比例。棘棘輪輪機機構(gòu)構(gòu)內(nèi)嚙內(nèi)嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動動第18頁/共69頁繪制機構(gòu)運動簡圖繪制機構(gòu)運動簡圖順口溜：順口溜：先兩頭，后中間，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)機械，搞清楚

10、運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；4.檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。檢驗機構(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）。測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面）。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mmmm思路：思路：先定先定原動部分和工作部分原動部分和工作部分（一般位于傳動線（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，并用符號表示出來。動副的類型，并

11、用符號表示出來。舉例：舉例：繪制繪制破碎機破碎機和和偏心泵偏心泵的機構(gòu)運動簡圖。的機構(gòu)運動簡圖。第19頁/共69頁鱷式破碎機等同第20頁/共69頁作者：潘存云教授1234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第21頁/共69頁作者：潘存云教授24 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件給定給定1 11 1（t t）一個獨立參一個獨立參數(shù)數(shù)S S3 3S S3 3(t)(t)，唯一確定，該機唯一確定，該機構(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

12、 1和和4 4 ，則，則3 3 2 2 能能唯一確定，該機構(gòu)需要兩個獨立唯一確定，該機構(gòu)需要兩個獨立參數(shù)參數(shù) 。4 4S3123S31 112341 1曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)五桿機構(gòu)五桿機構(gòu)第22頁/共69頁1個原動件個原動件2個原動件個原動件有無確定運動？有無確定運動？第23頁/共69頁定義：定義：保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)稱為獨立運動參數(shù)稱為機構(gòu)的自由度機構(gòu)的自由度 ( (FreedomFreedom，F(xiàn))F) 。原動件原動件能獨立運動的構(gòu)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)機構(gòu)具有確定

13、運動的條件為：機構(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)0第24頁/共69頁25 平面機構(gòu)自由度的計算作平面運動的剛體在平面上的位置需要三個獨立的參數(shù)（x，y, ）才能唯一確定。yx(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 第25頁/共69頁自由構(gòu)件的自由度數(shù)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） = 3yx12Syx12xy12R=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構(gòu)

14、件經(jīng)運動副相聯(lián)后，由于有約束（R R），自由度會變化：自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù)第26頁/共69頁活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) n n 計算公式：計算公式： F=3n(2PL +Ph )要求：記住上述公式，并能熟練應用。要求：記住上述公式，并能熟練應用。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) 3n 2 PL1 Ph推廣到一般：推廣到一般： PL=4,PH=1,F=0n=3,n=2,PL=3,F=0231123ACB4Dn=3,PL=5,F= =-1B2C4ADE13結(jié)論：結(jié)論： 機構(gòu)可能運動的條件是機構(gòu)可能運動的條件是: : 機構(gòu)自由度數(shù)機構(gòu)自由度數(shù)F1F1。 第27頁/共

15、69頁例題例題計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。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= 4F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副數(shù)高副數(shù)PH=0S31234具有確定原動條件：原動件數(shù)具有確定原動條件：原動件數(shù)=1機構(gòu)機構(gòu)可能運動可能運動且且具有確定運動具有確定運動的條件為：的條件為： 2 2、自由度原動件數(shù)、自由度原動件數(shù)1 1、機構(gòu)自由度數(shù)、機構(gòu)自由度數(shù)F1F1。 第28頁/共69頁例題例題計算五桿鉸鏈機構(gòu)的自由度計算五桿鉸鏈機構(gòu)的自由度解：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=5F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副數(shù)高副數(shù)

16、PH=012341 1具有確定原動條件：原動件數(shù)具有確定原動條件：原動件數(shù)=2第29頁/共69頁例題例題計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。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=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副數(shù)高副數(shù)PH=1123具有確定原動條件：原動件數(shù)具有確定原動條件：原動件數(shù)=1第30頁/共69頁26 自由度計算中的特殊問題作者：潘存云教授12345678ABCDEF例題例題計算圖示計算圖示圓盤鋸機構(gòu)圓盤鋸機構(gòu)的自由度。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=6F=3n 2PL PH 高副數(shù)高副數(shù)PH=0=37

17、26 0=9計算結(jié)果肯定不對！計算結(jié)果肯定不對！構(gòu)件數(shù)不會錯，肯定是低副數(shù)目搞錯了！第31頁/共69頁1.復合鉸鏈復合鉸鏈 兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。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。兩個低副第32頁/共69頁上例：在B、C、D、E四處應各有 2 個運動副。例題例題重新計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。重新計算圖示圓盤鋸機構(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=10F=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。12345678ABCDEF作者：潘存云教授

18、圓盤鋸機構(gòu)具有確定原動條件：原動件數(shù)具有確定原動條件：原動件數(shù)=1第33頁/共69頁計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。解：解：n=3， PL=3，F(xiàn)=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1對于右邊的機構(gòu)，有：對于右邊的機構(gòu)，有： F=32 22 1=1事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且F=1123123第34頁/共69頁2.局部自由度局部自由度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

19、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，計算時應去掉計算時應去掉Fp。滾子的作用：滾子的作用： 滑動摩擦滑動摩擦滾動摩擦。滾動摩擦。123123第35頁/共69頁作者：潘存云教授解：解：n=4， PL=6，F(xiàn)=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.虛約束虛約束( redundant constraint)對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。計算自由度時應去掉虛約束。計算自由度時應去掉虛約束。 FEAB CD 且互相平行，且互相平行，故增加構(gòu)故增加構(gòu)件件4前后前后E點的軌跡都是以點的軌跡都是以F為圓心的

20、圓。為圓心的圓。增加的約束不起作用，應去掉構(gòu)件增加的約束不起作用，應去掉構(gòu)件4。已知：已知：ABCDEF，計算圖示，計算圖示平行四邊形平行四邊形 機構(gòu)的自由度。機構(gòu)的自由度。 1234ABCDEF第36頁/共69頁作者：潘存云教授重新計算：重新計算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1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：1234ABCDEF4F已知：已知：ABCDEF，計算圖示平行四邊形，計算圖示平行四邊形 機構(gòu)的自由度。機構(gòu)的自由度。 ABCDEF虛約束第37頁/共69頁平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖步驟：步驟：1

21、.運轉(zhuǎn)機械，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.檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。檢驗機構(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）。測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面）。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mmmm機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)機構(gòu)可能運動可能運動且且具有確定運動具有確定運動的條件為：的條件為： 2 2、自由度原動件數(shù)、自由度原動件數(shù)1 1、機構(gòu)自由度數(shù)、機構(gòu)自由度數(shù)F=1F=1

22、。 第38頁/共69頁活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) n n 計算公式：計算公式： F=3n(2PL +Ph )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) 3n 2 PL1 Ph 自由度計算中的特殊問題第39頁/共69頁1.復合鉸鏈復合鉸鏈 兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。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。兩個低副第40頁/共69頁2.局部自由度局部自由度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

23、 =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，計算時應去掉計算時應去掉Fp。滾子的作用：滾子的作用： 滑動摩擦滑動摩擦滾動摩擦。滾動摩擦。123123第41頁/共69頁3.虛約束虛約束( redundant constraint)對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。計算自由度時應去掉虛約束。計算自由度時應去掉虛約束。第42頁/共69頁作者：潘存云教授出現(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

24、多個移動副，且導路平行。導路平行。 如如平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)，火車輪火車輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明)ABCDAD=BD=DC2CAB134F=33 24 =1第43頁/共69頁作者：潘存云教授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稱對運動不起作用的對稱部分部分。如多個行星輪如多個行星輪。EF作者：潘存云教授第44頁/共69頁作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授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。如等寬凸

25、輪W注意：法線不重合時，變成實際約束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA第45頁/共69頁虛約束的作用：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。增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導軌。增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導軌。使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。使機構(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 !第46頁/共69頁作者：潘存云教授作者：潘存云教授B2I9C 3A1J6H87DE4FG5計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自由度。計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自由度。分析：分析：活動構(gòu)

26、件數(shù)活動構(gòu)件數(shù)n：A1B2I9C 3J6H87DE4FG59復合鉸鏈復合鉸鏈:局部自由度局部自由度 2個個虛約束虛約束: 1處處I8去掉局部自由度去掉局部自由度和虛約束后：和虛約束后： n =6PL = 7F=3n 2PL PH =36 27 3 =1PH =3第47頁/共69頁27 機構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類機構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類一、機構(gòu)的組成原理一、機構(gòu)的組成原理 a)原動件作移動原動件作移動 (如直線電機、如直線電機、 流體壓力作動筒流體壓力作動筒)。 b)原動件作轉(zhuǎn)動原動件作轉(zhuǎn)動 (如電動機如電動機)。1.1.基本機構(gòu)基本機構(gòu)基本機構(gòu)基本機構(gòu)：由一個原動件和由一個原動件和機架組成的

27、雙桿機構(gòu)。機架組成的雙桿機構(gòu)。F=1F=02121第48頁/共69頁2.2.基本桿組基本桿組機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(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=1F=0 現(xiàn)設想將機構(gòu)中的原動件和機架拆分出來，則原動現(xiàn)設想將機構(gòu)中的原動件和機架拆分出來，則原動件與機架構(gòu)成了基本機構(gòu)，其件與機架構(gòu)成了基本機構(gòu)，其F1。剩下的構(gòu)件組必有。剩下的構(gòu)件組必有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)件組，直到的構(gòu)件組，直到不能再拆為止。不能再拆為止。第49頁/共69頁2134ABCDEF561A6F=1F=0F=0234BCDEF5F=35-27=1F=023BCDE

28、4F5桿組定義：桿組定義： 不可再分解的自由度為不可再分解的自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿零的構(gòu)件組稱為基本桿組，簡稱桿組。組，簡稱桿組。內(nèi)端副內(nèi)端副桿組內(nèi)部相聯(lián)。桿組內(nèi)部相聯(lián)。外端副外端副與組外構(gòu)件相聯(lián)。與組外構(gòu)件相聯(lián)。第50頁/共69頁推論：推論：任何一個平面機構(gòu)都可以認為是在基本機構(gòu)的任何一個平面機構(gòu)都可以認為是在基本機構(gòu)的 基礎上，依次添加若干個桿組所形成的。基礎上，依次添加若干個桿組所形成的。機構(gòu)的組成原理：機構(gòu)的組成原理： 機構(gòu)基本機構(gòu)基本桿組機構(gòu)基本機構(gòu)基本桿組結(jié)論：結(jié)論：該機構(gòu)包含一個基本機構(gòu)和兩個基本桿組，換該機構(gòu)包含一個基本機構(gòu)和兩個基本桿組，換 句話說，將兩個基本桿組添加到

29、基本機構(gòu)上，句話說，將兩個基本桿組添加到基本機構(gòu)上， 構(gòu)成了該六桿機構(gòu)。構(gòu)成了該六桿機構(gòu)。第51頁/共69頁二、結(jié)構(gòu)分類二、結(jié)構(gòu)分類設基本桿組中有設基本桿組中有n個構(gòu)件，則由條件個構(gòu)件，則由條件F0有：有： F3n2PLPh0 低副機構(gòu)中低副機構(gòu)中Ph0 ，如果機構(gòu)中含有高副，要將高，如果機構(gòu)中含有高副，要將高副低代，使副低代，使Ph0 ，故，故 PL3n/2 PL 為整數(shù)，為整數(shù)， n n只能取偶數(shù)。只能取偶數(shù)。 n n 2 4 n42 4 n4 已無實例了已無實例了! ! PL 3 6 n=2 的桿組稱為的桿組稱為級組級組應用最廣而又最簡單應用最廣而又最簡單的基本桿組。共有的基本桿組。共有

30、 5 5 種類型種類型第52頁/共69頁 n=4 （PL6 6）的桿組有以下四種類型的桿組有以下四種類型: :以上三種形式稱為以上三種形式稱為級組級組。結(jié)構(gòu)特點：其中一個構(gòu)件。結(jié)構(gòu)特點：其中一個構(gòu)件有三個運動副。有三個運動副。典型典型級組：級組：第53頁/共69頁結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 有兩個三副桿，且有兩個三副桿，且4個構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。個構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。第四第四種形式稱為種形式稱為IVIV級組級組。機構(gòu)命名方式：機構(gòu)命名方式：按所含最高桿組級別命名，如按所含最高桿組級別命名，如級機構(gòu)級機構(gòu)，級機構(gòu)級機構(gòu)等。等。 n=4 （PL6 6）的桿組的桿組第54頁/共69頁必須強調(diào)指出：必須強調(diào)

31、指出： 1.桿組的各個外端副不可以同時加在同一個構(gòu)件上，桿組的各個外端副不可以同時加在同一個構(gòu)件上，否則將成為剛體。如：否則將成為剛體。如： 2.機構(gòu)的級別與原動件的選擇有關(guān)。機構(gòu)的級別與原動件的選擇有關(guān)。第55頁/共69頁舉例：舉例：將圖示八桿機構(gòu)拆分成基本機構(gòu)和基本桿組。將圖示八桿機構(gòu)拆分成基本機構(gòu)和基本桿組。71324568級機構(gòu)35第56頁/共69頁或或級機構(gòu)級機構(gòu)級機構(gòu)級機構(gòu)7132456853第57頁/共69頁本章重點：本章重點： 機構(gòu)運動簡圖的測繪方法。機構(gòu)運動簡圖的測繪方法。 自由度的計算。自由度的計算。 機構(gòu)的組成原理。機構(gòu)的組成原理。作業(yè)：作業(yè)：1-1，1-4，1-51-9

32、（計算機構(gòu)自由度，（計算機構(gòu)自由度，指出復合鉸鏈、虛約束、局部自由度的位置，指出復合鉸鏈、虛約束、局部自由度的位置，并判定機構(gòu)是否有確定的運動。）并判定機構(gòu)是否有確定的運動。）第58頁/共69頁A 例例 計算機構(gòu)自由度：計算機構(gòu)自由度：2CB13DE5647110273FHLppnF23局部自由度局部自由度118263F 機構(gòu)具有確定運動,因為主動件數(shù)等于機構(gòu)自由度數(shù)F 。EABCDO FGHn=7PL=10, PH=0PL=8, PH=1n=6 虛約束虛約束 第59頁/共69頁1) HD為虛約束為虛約束 F=39-2 13=1 REDUNDANTREDUNDANTACBDHIJ為虛約束為虛約

33、束 F=37-210=1 2) JG，GC為虛約束為虛約束 F=39-213=1CGHFIJK為虛約束為虛約束 F=35-27=1 精密壓床精密壓床（1）（2）第60頁/共69頁ECAB1DFG2345678HI作業(yè)：作業(yè)：小型壓力機機小型壓力機機運動簡圖運動簡圖第61頁/共69頁11 機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的1.研究機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件研究機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件目的是2.按結(jié)構(gòu)特點對機構(gòu)進行分類按結(jié)構(gòu)特點對機構(gòu)進行分類3.繪制機構(gòu)運動簡圖繪制機構(gòu)運動簡圖4.研究機構(gòu)的組成原理研究機構(gòu)的組成原理名詞術(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

34、元 12 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成零件(part) 獨立的制造單元2.運動副運動副a)兩個構(gòu)件、兩個構(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）定義：定義：運動副兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對運動的聯(lián)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。接。第62頁/共69頁平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖步驟：步驟：1.運轉(zhuǎn)機械，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.檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。檢驗機構(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）。測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面）。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mmmm機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)機構(gòu)可能運動可能運動且且具有確定運動具有確定運動的條件為：的條件為：