第二章機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析2011

1、內(nèi)容簡(jiǎn)介內(nèi)容簡(jiǎn)介: : 一、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的一、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的 二、機(jī)構(gòu)的組成二、機(jī)構(gòu)的組成 三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 五、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算五、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 六、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)六、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 七、平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析七、平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析 八、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的型綜合及其設(shè)計(jì)八、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的型綜合及其設(shè)計(jì)第二章第二章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一、一、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和目的 （1）研究機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫法研

2、究機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫法 （2）了解機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件了解機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 （3）研究機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分類研究機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分類二、機(jī)構(gòu)的組成二、機(jī)構(gòu)的組成1.1.構(gòu)件構(gòu)件 構(gòu)件構(gòu)件 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)的兩個(gè)組成要素機(jī)構(gòu)的兩個(gè)組成要素構(gòu)件構(gòu)件 作為一個(gè)整體參與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的剛性單元作為一個(gè)整體參與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的剛性單元構(gòu)件與零件的區(qū)別構(gòu)件與零件的區(qū)別構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的單元構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的單元零件是加工制造的單元零件是加工制造的單元4 從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)看，任何機(jī)器都從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)看，任何機(jī)器都是由若干個(gè)（兩個(gè)以上）構(gòu)件組合是由若干個(gè)（兩個(gè)以上）構(gòu)件組合而成的。而成的。2.2.運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 兩個(gè)

3、構(gòu)件直接接觸而組成的可動(dòng)的連接稱為兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的可動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副。（1）運(yùn)動(dòng)副是一種聯(lián)接）運(yùn)動(dòng)副是一種聯(lián)接（2）運(yùn)動(dòng)副由兩個(gè)構(gòu)件組成）運(yùn)動(dòng)副由兩個(gè)構(gòu)件組成（3）組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)）組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)軸與軸承軸與軸承、 滑塊與導(dǎo)軌滑塊與導(dǎo)軌、 兩輪齒嚙合兩輪齒嚙合凸輪與從動(dòng)件的接觸凸輪與從動(dòng)件的接觸、圓柱與平面的接觸圓柱與平面的接觸6運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素 兩構(gòu)件上參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面為運(yùn)動(dòng)副元素兩構(gòu)件上參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面為運(yùn)動(dòng)副元素 包括：點(diǎn)、線、面三種形式包括：點(diǎn)、線、面三種形式7自由度（自由度（f） 構(gòu)件在做平面或空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，

4、可分別分解為構(gòu)件在做平面或空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，可分別分解為3個(gè)或個(gè)或6個(gè)獨(dú)立個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，構(gòu)件的這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱之為自由度運(yùn)動(dòng)，構(gòu)件的這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱之為自由度f(wàn) 。 構(gòu)件做平面運(yùn)動(dòng)時(shí)有構(gòu)件做平面運(yùn)動(dòng)時(shí)有3個(gè)自由度，個(gè)自由度， f = 3 構(gòu)件做空間運(yùn)動(dòng)時(shí)有構(gòu)件做空間運(yùn)動(dòng)時(shí)有6個(gè)自由度，個(gè)自由度，f = 6yxoy0 x0o08約束約束( (s) ) 當(dāng)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副以后，由于構(gòu)件直接接觸，某些獨(dú)立當(dāng)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副以后，由于構(gòu)件直接接觸，某些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)必然受到限制，自由度也隨之減少。運(yùn)動(dòng)必然受到限制，自由度也隨之減少。 兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用是限制構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用是限制構(gòu)件間的

5、相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種限制作用稱為約束。這種限制作用稱為約束。 兩構(gòu)件之間約束的性質(zhì)和數(shù)量完全取決于運(yùn)動(dòng)副型式。兩構(gòu)件之間約束的性質(zhì)和數(shù)量完全取決于運(yùn)動(dòng)副型式。 約束數(shù)約束數(shù) s 最少最少 ？；最多為？；最多為？自由度數(shù)自由度數(shù) f 與與 s 的關(guān)系？的關(guān)系？9（1 1）根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類）根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類 I I級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副、 級(jí)副、級(jí)副、 級(jí)副、級(jí)副、 級(jí)副級(jí)副 運(yùn)動(dòng)副的分類運(yùn)動(dòng)副的分類I I級(jí)副級(jí)副II級(jí)副級(jí)副III級(jí)副級(jí)副IV級(jí)副級(jí)副V級(jí)副級(jí)副1V級(jí)副級(jí)副2V級(jí)副級(jí)副310（2 2）根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件接觸情況分類根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件接觸情況分類低副低副 以

6、面接觸的運(yùn)動(dòng)副以面接觸的運(yùn)動(dòng)副高副高副 以點(diǎn)或線相接觸的運(yùn)動(dòng)副以點(diǎn)或線相接觸的運(yùn)動(dòng)副移動(dòng)副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副球面高副球面高副柱面高副柱面高副球面低副球面低副11（3 3）根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類）根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）螺旋副螺旋副球面副球面副移動(dòng)副移動(dòng)副 根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間形式分類根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間形式分類 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副 空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副）低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副）和和平面高副平面高副12球銷副球銷副螺旋副螺旋副圓柱套筒副圓柱套筒副移動(dòng)副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副

7、轉(zhuǎn)動(dòng)副13（4 4）按運(yùn)動(dòng)副接觸部分的幾何形狀分類）按運(yùn)動(dòng)副接觸部分的幾何形狀分類 圓柱副、球面副、螺旋副；平面與平面副、圓柱副、球面副、螺旋副；平面與平面副、 柱面與平面副、球面與平面副、球面與圓柱副柱面與平面副、球面與平面副、球面與圓柱副14運(yùn)動(dòng)副常用規(guī)定的簡(jiǎn)單符號(hào)來(lái)表達(dá)（運(yùn)動(dòng)副常用規(guī)定的簡(jiǎn)單符號(hào)來(lái)表達(dá)（GB446084） 運(yùn)動(dòng)副符號(hào)運(yùn)動(dòng)副符號(hào) 各種常用運(yùn)動(dòng)副類型各種常用運(yùn)動(dòng)副類型常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)表常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)表153.3.運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈 若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接組成的相對(duì)可動(dòng)的構(gòu)件若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接組成的相對(duì)可動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)。系統(tǒng)。閉式運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈閉鏈（一般機(jī)械中）閉鏈（一般機(jī)

8、械中）開式運(yùn)動(dòng)鏈開式運(yùn)動(dòng)鏈開鏈（機(jī)器人機(jī)構(gòu)中）開鏈（機(jī)器人機(jī)構(gòu)中）運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈開式運(yùn)動(dòng)鏈開式運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈1712341234空間閉式運(yùn)動(dòng)鏈空間閉式運(yùn)動(dòng)鏈123412345平面閉式運(yùn)動(dòng)鏈平面閉式運(yùn)動(dòng)鏈平面開式運(yùn)動(dòng)鏈平面開式運(yùn)動(dòng)鏈空間開式運(yùn)動(dòng)鏈空間開式運(yùn)動(dòng)鏈4.4.機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 具有固定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。具有固定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。機(jī)架機(jī)架 機(jī)構(gòu)中作為參考系的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中作為參考系的構(gòu)件。機(jī)架機(jī)架原動(dòng)件原動(dòng)件從動(dòng)件從動(dòng)件主動(dòng)件（原動(dòng)件）主動(dòng)件（原動(dòng)件）機(jī)構(gòu)中按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)構(gòu)中按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為 主動(dòng)件，主動(dòng)件，常以轉(zhuǎn)向箭頭表示。常以轉(zhuǎn)向箭頭表示。從動(dòng)件從動(dòng)

9、件 隨主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為從動(dòng)件。隨主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為從動(dòng)件。19 機(jī)構(gòu)常分為機(jī)構(gòu)常分為平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)和和空間機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)兩類，兩類，其中其中平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)應(yīng)用最應(yīng)用最為廣泛。為廣泛。1234機(jī)架機(jī)架原動(dòng)件原動(dòng)件從動(dòng)件從動(dòng)件1234機(jī)架機(jī)架從動(dòng)件從動(dòng)件原動(dòng)件原動(dòng)件平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)空間鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)空間鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制 在對(duì)現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行分析或設(shè)計(jì)新機(jī)器時(shí)，都需要繪出其在對(duì)現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行分析或設(shè)計(jì)新機(jī)器時(shí)，都需要繪出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按一定的比例尺定出根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，各

10、運(yùn)動(dòng)副的位置，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 采用運(yùn)動(dòng)副及常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)和構(gòu)件的采用運(yùn)動(dòng)副及常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)和構(gòu)件的表示方法，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞情況表示出來(lái)的簡(jiǎn)化圖形。表示方法，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞情況表示出來(lái)的簡(jiǎn)化圖形。 不嚴(yán)格按比例繪出，只表示不嚴(yán)格按比例繪出，只表示表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或各構(gòu)件的相互關(guān)系狀態(tài)或各構(gòu)件的相互關(guān)系。機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖1.1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖21222.2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制（2 2）選定視圖平面；）選定視圖平面； （3）選適當(dāng)比例尺，作出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，再畫出各運(yùn)）選適當(dāng)比例尺，作出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，再畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)

11、的符號(hào)，最后用簡(jiǎn)單線條連接，即得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。動(dòng)副和機(jī)構(gòu)的符號(hào)，最后用簡(jiǎn)單線條連接，即得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。繪制方法及步驟：繪制方法及步驟： （1 1）搞清機(jī)械的構(gòu)造及運(yùn)動(dòng)情況，沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，查明）搞清機(jī)械的構(gòu)造及運(yùn)動(dòng)情況，沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，查明組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類別及其位置；組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類別及其位置；思路：先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線路末端），弄清運(yùn)思路：先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線路末端），弄清運(yùn) 動(dòng)傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型，并用符號(hào)表示出來(lái)。動(dòng)傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型，并用符號(hào)表示出來(lái)。順口溜：先兩頭，后中間，順口溜：先

12、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?cè)跸嗦?lián)。再看它們?cè)跸嗦?lián)。 簡(jiǎn)圖比例尺：簡(jiǎn)圖比例尺：l l = =實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸 m / m / 圖上長(zhǎng)度圖上長(zhǎng)度mmmmF 繪制牛頭刨床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制牛頭刨床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖解：解：(1) (1) 從主動(dòng)件開始，按運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)順序，分析各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)從主動(dòng)件開始，按運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)順序，分析各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，并確定聯(lián)接各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副類型。動(dòng)性質(zhì)，并確定聯(lián)接各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副類型。(2) (2) 合理選擇視圖。本題選擇與各回轉(zhuǎn)軸線垂直的平面作為視合理選擇視圖。本題選擇與各回轉(zhuǎn)軸線垂直的平面作為視圖平面。圖平面

13、。(3) (3) 合理選擇長(zhǎng)度比例尺合理選擇長(zhǎng)度比例尺 ( (m/mm) )，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)出標(biāo)出原動(dòng)件的方向原動(dòng)件的方向，如圖所示。，如圖所示。25 練習(xí)：繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。練習(xí)：繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。26內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制F 舉例舉例 ：27繪制圖示鄂式繪制圖示鄂式破碎機(jī)破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖注：繪圖時(shí)應(yīng)注意選擇原動(dòng)件的位置。注：繪圖時(shí)應(yīng)注意選擇原動(dòng)件的位置。F 繪制小型壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制小型壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖解：解：(1) (1) 分析機(jī)構(gòu)的組成情況，動(dòng)作原理和運(yùn)動(dòng)情況。分析機(jī)構(gòu)

14、的組成情況，動(dòng)作原理和運(yùn)動(dòng)情況。(2) (2) 分析各連接構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定各運(yùn)動(dòng)副類型。分析各連接構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定各運(yùn)動(dòng)副類型。(3) (3) 選擇視圖投影面及比例尺，繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)出原選擇視圖投影面及比例尺，繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)出原動(dòng)件轉(zhuǎn)向。動(dòng)件轉(zhuǎn)向。小結(jié)小結(jié) 機(jī)器和機(jī)構(gòu)的區(qū)別是什么？機(jī)器和機(jī)構(gòu)的區(qū)別是什么？ 構(gòu)件和零件的區(qū)別是什么？構(gòu)件和零件的區(qū)別是什么？ 構(gòu)件必須由多個(gè)零件組成嗎？構(gòu)件必須由多個(gè)零件組成嗎？ 運(yùn)動(dòng)副有哪些常用類型？運(yùn)動(dòng)副有哪些常用類型？ 機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)鏈的區(qū)別是什么？機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)鏈的區(qū)別是什么？ 如何繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖？如何繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖？ 機(jī)構(gòu)運(yùn)

15、動(dòng)簡(jiǎn)圖和機(jī)構(gòu)示意圖的區(qū)別是什么？機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和機(jī)構(gòu)示意圖的區(qū)別是什么？ 掌握常用運(yùn)動(dòng)副的特點(diǎn)；掌握常用運(yùn)動(dòng)副的特點(diǎn)； 掌握常用機(jī)構(gòu)構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)圖符號(hào)；掌握常用機(jī)構(gòu)構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)圖符號(hào)； 掌握以下名詞概念：掌握以下名詞概念： 構(gòu)件、零件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)副元素、約束、運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)件、零件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)副元素、約束、運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)構(gòu)30結(jié)束結(jié)束31第第2講講32知識(shí)回顧知識(shí)回顧（1 1）平面）平面低副：低副：（2 2）平面）平面高副：高副：2 2種：轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副。種：轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副。例如例如齒輪副、凸輪副等。齒輪副、凸輪副等。33（1 1）一個(gè)平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件有）一個(gè)平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件有3 3個(gè)自由度。個(gè)

16、自由度。（2 2）平面運(yùn)動(dòng)副）平面運(yùn)動(dòng)副2 21 11 12 21 12 2低副低副(轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副)引入引入2 個(gè)約束。個(gè)約束。高副高副引入引入 1 個(gè)約束。個(gè)約束。自由度與約束自由度與約束自由度自由度 構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目約約 束束 構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的限制作用構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的限制作用34設(shè)：設(shè)：1.1.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式 （平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)公式）（平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)公式） F = 3n - 2PL - PH有有 n n 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，P PL L個(gè)低副，個(gè)低副，P PH H個(gè)高副，個(gè)高副， 則則四四 、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 F=342

17、5 1=135F計(jì)算牛頭刨床機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算牛頭刨床機(jī)構(gòu)的自由度3(2)3 6(2 8 1)1LHFnPP 36 計(jì)算右圖所示運(yùn)動(dòng)鏈的自由度，并考慮其可能的運(yùn)動(dòng)情況？計(jì)算右圖所示運(yùn)動(dòng)鏈的自由度，并考慮其可能的運(yùn)動(dòng)情況？3 22 30aF 3 32 51bF q 運(yùn)動(dòng)鏈約束過(guò)多，已成為桁架，不能成為機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)鏈約束過(guò)多，已成為桁架，不能成為機(jī)構(gòu)。0F 37 計(jì)算如圖所示運(yùn)動(dòng)鏈的自由度，并考慮其可能的運(yùn)動(dòng)情況？計(jì)算如圖所示運(yùn)動(dòng)鏈的自由度，并考慮其可能的運(yùn)動(dòng)情況？q 但原動(dòng)件數(shù)小于自由度數(shù)，運(yùn)動(dòng)鏈沒(méi)有確定的但原動(dòng)件數(shù)小于自由度數(shù)，運(yùn)動(dòng)鏈沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)，不能成為機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)，不能成為機(jī)構(gòu)。0F 3 32

18、 41F q 但原動(dòng)件數(shù)大于自由度數(shù)，運(yùn)動(dòng)鏈將破壞，不但原動(dòng)件數(shù)大于自由度數(shù)，運(yùn)動(dòng)鏈將破壞，不能成為機(jī)構(gòu)。能成為機(jī)構(gòu)。0F 34252F 38CF = 2 1 12 23 34 45 5BADE 1 1 4 4F=2,F=2,機(jī)構(gòu)給定機(jī)構(gòu)給定2 2個(gè)原動(dòng)件個(gè)原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)確定39機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度F F、機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：、機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：五五. . 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件(1) 若若，則，則機(jī)構(gòu)不能動(dòng)機(jī)構(gòu)不能動(dòng)；(2) 若若且與原動(dòng)件數(shù)相等，則且與原動(dòng)件數(shù)相等，則 機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的；

19、(3) 若若0，而，而原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)，而，而原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)F，則，則 構(gòu)件間構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。40機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)是機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有的原動(dòng)件數(shù)目。是機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有的原動(dòng)件數(shù)目。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件： 機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度，實(shí)質(zhì)上是機(jī)構(gòu)具有確定位置時(shí)所必須，實(shí)質(zhì)上是機(jī)構(gòu)具有確定位置時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)目。給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)目。41【例題例題】計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度?！窘饨狻?n = 5 PL =PH = 0F = 3n - 2PL -

20、PH =36= 35 - 26 - 0 1 12A15436EDCB42六、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)六、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)要正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目要正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目要除去局部自由度要除去局部自由度 要除去虛約束要除去虛約束 43（1）復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈。1 12 23 31 12 23 3若有若有 m 個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件, , 則有則有 m1 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。要正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目要正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目442A15436EDCBF = 3n - 2PL - PH =1= 35 - 2

21、7 - 0 45找出右圖中的復(fù)合鉸鏈，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度？找出右圖中的復(fù)合鉸鏈，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度？3 52 71F 4612345678ACDEFB【例例】計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。n = 7 PL =PH = 0F = 3n - 2PL - PH =110【解解】= 37 - 210 - 0 47（2）同一運(yùn)動(dòng)副）同一運(yùn)動(dòng)副 如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，且符合下列情況者，則為同一運(yùn)動(dòng)副，即只能算一個(gè)運(yùn)動(dòng)且符合下列情況者，則為同一運(yùn)動(dòng)副，即只能算一個(gè)運(yùn)動(dòng)副。副。a）轉(zhuǎn)動(dòng)副，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合）轉(zhuǎn)動(dòng)副，且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合121248 b）移動(dòng)副，

22、且移動(dòng)方向彼此平行或重合）移動(dòng)副，且移動(dòng)方向彼此平行或重合121249 c）平面高副，且各接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合平面高副，且各接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合等寬凸輪等寬凸輪50n1n1n2n2BAn1n1n2n2注意注意：公法線不重合時(shí)，變成實(shí)際約束?。汗ň€不重合時(shí)，變成實(shí)際約束?。?）復(fù)合平面高副復(fù)合平面高副51【解解】【例例】計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。n = 3 PL = 3F = 3n - 2PL - PH =2PH = 1= 33 - 23 - 1 124352（2）局部自由度局部自由度 對(duì)機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度，稱為對(duì)機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度，稱為局部自由度局

23、部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計(jì)。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計(jì)。F = 32-22-1 = 1 1243124353F = 32-22-1 = 1 3(2)LhFnPPF另解：如設(shè)機(jī)構(gòu)的局部自由度為另解：如設(shè)機(jī)構(gòu)的局部自由度為 , ,則機(jī)構(gòu)的實(shí)際自由度為：則機(jī)構(gòu)的實(shí)際自由度為：F124354（3）虛約束虛約束 在運(yùn)動(dòng)副所加的約束中，有些約束所起的限制作用可能是在運(yùn)動(dòng)副所加的約束中，有些約束所起的限制作用可能是重復(fù)的，這種重復(fù)的，這種起重復(fù)限制作用的約束起重復(fù)限制作用的約束稱為虛約束。稱為虛約束。 應(yīng)在計(jì)算結(jié)果中加上虛約束數(shù)，或應(yīng)在計(jì)算結(jié)果中加上虛約束數(shù)，或先將

24、產(chǎn)生虛約束的構(gòu)先將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副去掉，然后再進(jìn)行計(jì)算件和運(yùn)動(dòng)副去掉，然后再進(jìn)行計(jì)算。55找出右圖中的虛約束，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度？找出右圖中的虛約束，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度？3 42 60F 3 32 41F 56常見(jiàn)的虛約束有以下幾種情況：常見(jiàn)的虛約束有以下幾種情況：（1）軌跡重合的情況）軌跡重合的情況 在機(jī)構(gòu)中，如果用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的是兩個(gè)構(gòu)件上運(yùn)動(dòng)軌跡在機(jī)構(gòu)中，如果用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的是兩個(gè)構(gòu)件上運(yùn)動(dòng)軌跡相重合的點(diǎn)，該連接將帶入相重合的點(diǎn)，該連接將帶入1 1個(gè)虛約束。個(gè)虛約束。例如：例如：橢圓儀機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)（圖中：（圖中：CADCAD9090，BCBCBDBD）。）。 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副C所連接的

25、所連接的C2、C3兩點(diǎn)兩點(diǎn)的軌跡重合，將帶入一個(gè)虛約束。的軌跡重合，將帶入一個(gè)虛約束。C CA AB BD D57（2）用雙副桿連接兩構(gòu)件上距離恒定不變的兩點(diǎn)的情況）用雙副桿連接兩構(gòu)件上距離恒定不變的兩點(diǎn)的情況58（3）結(jié)構(gòu)重復(fù)的情況結(jié)構(gòu)重復(fù)的情況 在機(jī)構(gòu)中，不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束。在機(jī)構(gòu)中，不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束。5923lhpppn 在機(jī)構(gòu)中，不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束為在機(jī)構(gòu)中，不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束為虛約束。如設(shè)機(jī)構(gòu)重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù)為虛約束。如設(shè)機(jī)構(gòu)重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù)為 ，低副數(shù)為，低副數(shù)為 及高及高副數(shù)為副數(shù)為 ，

26、則重復(fù)部分所帶入的虛約束，則重復(fù)部分所帶入的虛約束 為：為：nlphpp2 243 22p 60解：解：n = =9pl= =11局部自由度：局部自由度：虛約束：虛約束：1 1處處, , 構(gòu)件構(gòu)件8 8復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈: :分析：分析：2 2個(gè)個(gè)ph = =3p=1, ,F=2例：計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。例：計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。位置位置D D ，2 2個(gè)低副個(gè)低副F39(21131)2=1F3n(2plph p) F另解：另解：F36273=161a. 使受力狀態(tài)更合理，使受力狀態(tài)更合理，例如例如多個(gè)行星輪。多個(gè)行星輪。b. 使機(jī)構(gòu)平衡，使機(jī)構(gòu)平衡，例如例如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)

27、軌。軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。c. 考慮機(jī)構(gòu)在特殊位置的運(yùn)動(dòng)考慮機(jī)構(gòu)在特殊位置的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中為什么要使用虛約束機(jī)構(gòu)中為什么要使用虛約束?62v 機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一些特定幾何條件下出現(xiàn)的，如機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一些特定幾何條件下出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不能滿足，則虛約束就會(huì)成為實(shí)際有效的果這些幾何條件不能滿足，則虛約束就會(huì)成為實(shí)際有效的約束，從而使機(jī)構(gòu)卡住不能運(yùn)動(dòng)。約束，從而使機(jī)構(gòu)卡住不能運(yùn)動(dòng)。使用虛約束時(shí)要注意什么問(wèn)題使用虛約束時(shí)要注意什么問(wèn)題?從從保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和便于加工裝配保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和便于加工裝配等方面而言，應(yīng)盡量等方面而言，應(yīng)盡量減減少少機(jī)構(gòu)的虛約束。機(jī)構(gòu)的虛約束。為了為了改善構(gòu)件的受力改善

28、構(gòu)件的受力，增加機(jī)構(gòu)的剛度，在實(shí)際機(jī)械中，增加機(jī)構(gòu)的剛度，在實(shí)際機(jī)械中虛約束又被廣泛地應(yīng)用虛約束又被廣泛地應(yīng)用著。著。v 在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，是否使用及如何使用虛約束是否使用及如何使用虛約束，必須，必須對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備、加工成本、所要求的機(jī)器使用壽命和對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備、加工成本、所要求的機(jī)器使用壽命和可靠性等進(jìn)行全面考慮。可靠性等進(jìn)行全面考慮。63平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式 （平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)公式）（平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)公式） F = 3n 2pl - ph總結(jié)：總結(jié)：F3n(2plph p) F64F計(jì)算如圖所示大篩機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算如圖所示大篩機(jī)構(gòu)的自由度解：機(jī)構(gòu)各

29、構(gòu)件均在同一平面運(yùn)動(dòng)，可按圖解：機(jī)構(gòu)各構(gòu)件均在同一平面運(yùn)動(dòng)，可按圖b分析分析圖 (a)圖 (b)3 72 9 12F 65F例例1. 圖示牛頭刨床設(shè)計(jì)方案草圖。設(shè)計(jì)思路為：動(dòng)力由曲柄圖示牛頭刨床設(shè)計(jì)方案草圖。設(shè)計(jì)思路為：動(dòng)力由曲柄1輸入，通過(guò)滑塊輸入，通過(guò)滑塊2使擺動(dòng)導(dǎo)桿使擺動(dòng)導(dǎo)桿 3 作往復(fù)擺動(dòng)，并帶動(dòng)滑枕作往復(fù)擺動(dòng)，并帶動(dòng)滑枕4作往作往復(fù)移動(dòng)，已達(dá)到刨削加工目的。試問(wèn)圖示的構(gòu)件組合是否能達(dá)復(fù)移動(dòng)，已達(dá)到刨削加工目的。試問(wèn)圖示的構(gòu)件組合是否能達(dá)到此目的？如果不能，該如何修改？到此目的？如果不能，該如何修改？1 12 23 34解：首先計(jì)算設(shè)計(jì)方案草圖的自由度解：首先計(jì)算設(shè)計(jì)方案草圖的自由度0

30、624323HPPnFL 即表示如果按此方案設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，機(jī)即表示如果按此方案設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)是不能運(yùn)動(dòng)的。必須修改，以達(dá)到設(shè)構(gòu)是不能運(yùn)動(dòng)的。必須修改，以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。計(jì)目的。改進(jìn)措施：改進(jìn)措施：1. 增加一個(gè)低副和一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；增加一個(gè)低副和一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；2. 用一個(gè)高副代替低副。用一個(gè)高副代替低副。練習(xí)題練習(xí)題661 12 23 34改進(jìn)圖改進(jìn)圖 167改進(jìn)圖改進(jìn)圖 21 12 23 3468改進(jìn)圖改進(jìn)圖 31 12 23 3469改進(jìn)圖改進(jìn)圖 41 12 23 3470改進(jìn)圖改進(jìn)圖 51 12 23 3471改進(jìn)圖改進(jìn)圖 61 12 23 3472改進(jìn)圖改進(jìn)圖 71 12 23 3473F例例

31、 2. 已知：已知： DE=FG=HI，且相互平行；，且相互平行；DF=EG，且相互平，且相互平行；行；DH=EI，且相互平行。計(jì)算如圖所示機(jī)構(gòu)的自由度，且相互平行。計(jì)算如圖所示機(jī)構(gòu)的自由度 (若存若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。ADECHGFIBK123456789748 ;11 ;1323 82 11 11LLHHnPPFnPP ADECHGFIBK123456789局部自由度局部自由度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈虛約束虛約束10 ;14 ;1;1;13(2)3 10(2 141 1)11LHLHnPPPFFnPPPF 75F例例3. 計(jì)算如圖所示機(jī)

32、構(gòu)的自由度計(jì)算如圖所示機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。7 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 6766 ;8 ;1323 6 2 8 1 1LLHHnPPFnPP 7 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 6局部自由度局部自由度虛約束虛約束77F例例4. 已知已知HG=IJ, 且相互平行；且相互平行；GL=JK，且相互平行。計(jì)算如，且相互平行。計(jì)算如圖所示機(jī)構(gòu)的自由度圖所示機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)若

33、存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。標(biāo)出）。 C C2 21 1A AB BE ED DF F3 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 1G GH HI IJ JK KL L781111283231;11;8HHLPPnFPPnL虛約束虛約束C C2 21 1A AB B6 67 78 89 910101111G GH HI IJ JK KL LE ED DF F3 34 45 5局部自由度局部自由度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈79A1234567BCDEFGIF練習(xí)：計(jì)算如圖所示機(jī)構(gòu)的自由度（若存在局部自由度、復(fù)練習(xí)：計(jì)算如圖所示機(jī)構(gòu)的自由度（若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約

34、束，請(qǐng)指出）。合鉸鏈、虛約束，請(qǐng)指出）。80解題要點(diǎn)：解題要點(diǎn)： C為復(fù)合鉸鏈；為復(fù)合鉸鏈；G、I之一為虛約束；滾子之一為虛約束；滾子B帶來(lái)一個(gè)局部自由度，應(yīng)除去滾子引入的局部自帶來(lái)一個(gè)局部自由度，應(yīng)除去滾子引入的局部自由度，即將其與構(gòu)件由度，即將其與構(gòu)件2固連。固連。解：解： 計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度：計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度：21927323HLPPnF814.4.空間機(jī)構(gòu)自由度簡(jiǎn)述空間機(jī)構(gòu)自由度簡(jiǎn)述( (自學(xué)自學(xué)) ) 機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件共同失去的自由度稱為機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件共同失去的自由度稱為公共約束公共約束。 設(shè)公共約束數(shù)為設(shè)公共約束數(shù)為m，則可得如下，則可得如下機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：F=(

35、6m)n(im)Pi 其中其中 m公共約束公共約束 若若n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件中有個(gè)活動(dòng)構(gòu)件中有P1個(gè)一級(jí)副；有個(gè)一級(jí)副；有P2個(gè)二級(jí)副；有個(gè)二級(jí)副；有P3個(gè)三級(jí)副；有個(gè)三級(jí)副；有P4個(gè)四級(jí)副；有個(gè)四級(jí)副；有P5個(gè)五級(jí)副，則個(gè)五級(jí)副，則 空間機(jī)構(gòu)的自由度公式：空間機(jī)構(gòu)的自由度公式：F=6n- -5P5- -4P4- -3P3- -2P2- -P1 82F計(jì)算下圖所示自動(dòng)駕駛儀操縱裝置的自由度計(jì)算下圖所示自動(dòng)駕駛儀操縱裝置的自由度 活塞活塞2與固定氣缸組成圓柱副（四級(jí)副），連桿與固定氣缸組成圓柱副（四級(jí)副），連桿3與構(gòu)與構(gòu)件件2，搖桿，搖桿4與機(jī)座與機(jī)座1均為轉(zhuǎn)動(dòng)副（五級(jí)副）相連，搖桿均為轉(zhuǎn)動(dòng)副（五級(jí)副）

36、相連，搖桿3與與搖桿搖桿4以球面副（三級(jí)副）相連。以球面副（三級(jí)副）相連。（1 1）分析該裝置中的各構(gòu)件間形成的運(yùn)動(dòng)副的類型）分析該裝置中的各構(gòu)件間形成的運(yùn)動(dòng)副的類型（2）畫出該裝置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖畫出該裝置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（3）計(jì)算自由度計(jì)算自由度5432165432Fnppppp6 3524 13 11F 83具有具有m個(gè)公共約束的運(yùn)動(dòng)鏈個(gè)公共約束的運(yùn)動(dòng)鏈 由兩個(gè)圓錐齒輪和機(jī)架所組成的運(yùn)由兩個(gè)圓錐齒輪和機(jī)架所組成的運(yùn)動(dòng)鏈中，動(dòng)鏈中，3個(gè)移動(dòng)自由度均受到約束，個(gè)移動(dòng)自由度均受到約束，故公共約束數(shù)故公共約束數(shù)m=3。構(gòu)件。構(gòu)件1與與2以平面高以平面高副相聯(lián)，又分別以轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架相聯(lián)，副相聯(lián)，又分別

37、以轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架相聯(lián)，故有式：故有式：(63) 2(53) 2(43) 1 1F 84第二講結(jié)束第二講結(jié)束85七、平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析七、平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析1.1.平面機(jī)構(gòu)的組成原理平面機(jī)構(gòu)的組成原理原動(dòng)件原動(dòng)件從動(dòng)件組從動(dòng)件組機(jī)架機(jī)架86將該機(jī)構(gòu)的機(jī)架和原動(dòng)件拆去，余下從動(dòng)件組將該機(jī)構(gòu)的機(jī)架和原動(dòng)件拆去，余下從動(dòng)件組這個(gè)從動(dòng)件組的自由度為零，即：這個(gè)從動(dòng)件組的自由度為零，即：06243236,4LLPnFPn 這個(gè)從動(dòng)件組還可以分解成若干個(gè)更簡(jiǎn)單的、自由這個(gè)從動(dòng)件組還可以分解成若干個(gè)更簡(jiǎn)單的、自由度等于零的從動(dòng)件組。度等于零的從動(dòng)件組。87分分解解？還能進(jìn)一步分解嗎？還能進(jìn)一

38、步分解嗎？還能進(jìn)一步分解嗎？還能進(jìn)一步分解嗎？88 基本桿組（阿蘇爾桿組）基本桿組（阿蘇爾桿組） ：最簡(jiǎn)單的、不可再分的、最簡(jiǎn)單的、不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組或稱為阿蘇爾桿組。自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組或稱為阿蘇爾桿組。 這樣的從動(dòng)件組已經(jīng)不能進(jìn)一步分解成更簡(jiǎn)單、自由這樣的從動(dòng)件組已經(jīng)不能進(jìn)一步分解成更簡(jiǎn)單、自由度為零的從動(dòng)件組。度為零的從動(dòng)件組。 基本桿組的概念非常重要，是機(jī)構(gòu)分析的重要理論基礎(chǔ)?；緱U組的概念非常重要，是機(jī)構(gòu)分析的重要理論基礎(chǔ)。89機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)的組成原理 任何機(jī)構(gòu)都可以看成是由若干個(gè)基本桿組依次聯(lián)任何機(jī)構(gòu)都可以看成是由若干個(gè)基本桿組依次聯(lián)結(jié)于原動(dòng)件

39、和機(jī)架上組成的系統(tǒng)。結(jié)于原動(dòng)件和機(jī)架上組成的系統(tǒng)。組成平面機(jī)構(gòu)基本桿組應(yīng)滿足條件：組成平面機(jī)構(gòu)基本桿組應(yīng)滿足條件：F=3n- -2PL- -PH=0 90 如果基本桿組的運(yùn)動(dòng)副全為低副，則基本桿組自如果基本桿組的運(yùn)動(dòng)副全為低副，則基本桿組自由度的計(jì)算公式為：由度的計(jì)算公式為：320LFnPLPn32 由于活動(dòng)構(gòu)件數(shù)由于活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n和低副數(shù)和低副數(shù)PL都必須是整數(shù)，所都必須是整數(shù)，所以以n應(yīng)是應(yīng)是2的倍數(shù)，的倍數(shù)，PL 應(yīng)是應(yīng)是3的倍數(shù)，即的倍數(shù)，即n=2, PL=3n=4, PL=6n=6, PL=991 最簡(jiǎn)單的平面基本桿組是由兩個(gè)構(gòu)件三個(gè)低副組最簡(jiǎn)單的平面基本桿組是由兩個(gè)構(gòu)件三個(gè)低副組成的

40、桿組，稱之為成的桿組，稱之為級(jí)桿組，級(jí)桿組，級(jí)桿組是機(jī)構(gòu)中最常級(jí)桿組是機(jī)構(gòu)中最常見(jiàn)的一類基本桿組。見(jiàn)的一類基本桿組。級(jí)桿組有以下五種形式：級(jí)桿組有以下五種形式：（1）RRR桿組桿組（2）RRP桿組桿組92（3）RPR桿組桿組（4）PRP桿組桿組（5）RPP桿組桿組93除除級(jí)桿組外，還有級(jí)桿組外，還有、級(jí)等較高級(jí)的基本桿組。級(jí)等較高級(jí)的基本桿組。級(jí)桿組級(jí)桿組由個(gè)構(gòu)件個(gè)低副組成，具有一個(gè)副構(gòu)件，而由個(gè)構(gòu)件個(gè)低副組成，具有一個(gè)副構(gòu)件，而每個(gè)內(nèi)副所連接的分支是雙副構(gòu)件。每個(gè)內(nèi)副所連接的分支是雙副構(gòu)件。級(jí)桿組級(jí)桿組由個(gè)構(gòu)件個(gè)低副組成，有個(gè)內(nèi)副。由個(gè)構(gòu)件個(gè)低副組成，有個(gè)內(nèi)副。94 在同一機(jī)構(gòu)中可包含不同級(jí)

41、別的基本桿組，把機(jī)構(gòu)中所包在同一機(jī)構(gòu)中可包含不同級(jí)別的基本桿組，把機(jī)構(gòu)中所包含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)作為機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)，這就是含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)作為機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)，這就是機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類方法分類方法。分組的目的：為運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力分析服務(wù)分組的目的：為運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力分析服務(wù)952.2.平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的步驟：機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的步驟： （1）除去虛約束和局部自由度，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度）除去虛約束和局部自由度，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原動(dòng)件。并確定原動(dòng)件。 （2）拆桿組，）拆桿組，從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件先試拆從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件先試拆級(jí)組，級(jí)組，若不成；再拆若不成；再拆級(jí)組，直至只剩下原

42、動(dòng)件和機(jī)架為止。級(jí)組，直至只剩下原動(dòng)件和機(jī)架為止。 （3）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。96F計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別解：該機(jī)構(gòu)無(wú)虛約束和局部自由度解：該機(jī)構(gòu)無(wú)虛約束和局部自由度 F=35-27=1 該機(jī)構(gòu)為該機(jī)構(gòu)為II級(jí)級(jí)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)97習(xí)題習(xí)題1：破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。：破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。1）若取機(jī)構(gòu)）若取機(jī)構(gòu)1為原動(dòng)件時(shí)，為原動(dòng)件時(shí)， 此機(jī)構(gòu)為此機(jī)構(gòu)為級(jí)機(jī)構(gòu)。級(jí)機(jī)構(gòu)。2 2）若取構(gòu)件）若取構(gòu)件5 5為原動(dòng)件時(shí)，先試拆為原動(dòng)件時(shí)，先試拆級(jí)桿組，級(jí)桿組， 再試拆再試拆級(jí)組，級(jí)組，此機(jī)構(gòu)為此機(jī)構(gòu)為級(jí)機(jī)構(gòu)。級(jí)機(jī)構(gòu)。98習(xí)題習(xí)題2：計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度，并確定桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別（分計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度，并確定桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別（分別以構(gòu)件別以構(gòu)件2、4、8為原動(dòng)件）為原動(dòng)件） 。99本節(jié)結(jié)束本節(jié)結(jié)束1003.3.平面機(jī)構(gòu)的高副低代（自學(xué)）平面機(jī)構(gòu)的高副低代（自學(xué)） 為使平面低副機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析方法能適用于含有為使平面低副機(jī)構(gòu)的結(jié)