平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件

1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第四章 平面機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)分析西安工業(yè)大學(xué)光電學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)光電學(xué)院平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析參考書目參考書目n孫桓、傅則紹主編孫桓、傅則紹主編 機(jī)械原理，西北機(jī)械原理，西北工業(yè)大學(xué)，高等教育出版社工業(yè)大學(xué)，高等教育出版社平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析目目 錄錄n概述概述n運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副及其分類n平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖n機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度n平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)：按一定方式聯(lián)接的實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)的最基本的構(gòu)件組按一定方式聯(lián)接的實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)的最基本的構(gòu)件組合體，用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力或者改變運(yùn)動(dòng)形式。合體，用來傳遞運(yùn)動(dòng)和

2、力或者改變運(yùn)動(dòng)形式。機(jī)構(gòu)的組成要素：機(jī)構(gòu)的組成要素：構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副41 41 概述概述從制造加工角度：機(jī)械由零件組成從制造加工角度：機(jī)械由零件組成 零件零件制造單元體制造單元體 從運(yùn)動(dòng)和功能實(shí)現(xiàn)角度：從運(yùn)動(dòng)和功能實(shí)現(xiàn)角度： 構(gòu)件構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體注意：構(gòu)件可以是單一零件，也可以是幾注意：構(gòu)件可以是單一零件，也可以是幾個(gè)零件的組合聯(lián)接個(gè)零件的組合聯(lián)接(內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī))機(jī)構(gòu)必須具有確定的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)必須具有確定的運(yùn)動(dòng)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 運(yùn)動(dòng)副：運(yùn)動(dòng)副：指兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。指兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。 運(yùn)動(dòng)副要素：運(yùn)動(dòng)副要素：指兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而

3、構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分。指兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分。 運(yùn)動(dòng)副元素不外乎為點(diǎn)、線、面運(yùn)動(dòng)副元素不外乎為點(diǎn)、線、面。兩個(gè)相鄰構(gòu)件直接接觸兩個(gè)相鄰構(gòu)件直接接觸兩者之間允許一定的相對運(yùn)動(dòng)兩者之間允許一定的相對運(yùn)動(dòng)每個(gè)構(gòu)件至少和另外一個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接每個(gè)構(gòu)件至少和另外一個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接42 42 運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副及其分類平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一一 、運(yùn)動(dòng)副的自由度與約束度運(yùn)動(dòng)副的自由度與約束度 構(gòu)件的自由度：構(gòu)件的自由度：指一個(gè)構(gòu)件相指一個(gè)構(gòu)件相對另一個(gè)構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立對另一個(gè)構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目（或確定構(gòu)件位置的運(yùn)動(dòng)數(shù)目（或確定構(gòu)件位置的獨(dú)立參變量的數(shù)目）。獨(dú)立參變量的數(shù)目）。 一

4、個(gè)自由構(gòu)件在空間具有一個(gè)自由構(gòu)件在空間具有6個(gè)自由度。個(gè)自由度。2. 約束：約束：指通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的某些相對獨(dú)立指通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的某些相對獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所受到的限制。運(yùn)動(dòng)所受到的限制。運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)等于兩構(gòu)件相對自由度減少的數(shù)目。運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)等于兩構(gòu)件相對自由度減少的數(shù)目。運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)：最多為運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)：最多為5個(gè)。個(gè)。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1. 按運(yùn)動(dòng)副相對運(yùn)動(dòng)形式分按運(yùn)動(dòng)副相對運(yùn)動(dòng)形式分 二、運(yùn)動(dòng)副類型二、運(yùn)動(dòng)副類型轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副移動(dòng)副螺旋副螺旋副球面副球面副平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析. 按運(yùn)動(dòng)副接觸形式分按運(yùn)動(dòng)副接觸形式分 低副低副: 兩構(gòu)件通過面接觸而

5、構(gòu)成的兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副統(tǒng)稱為低副運(yùn)動(dòng)副統(tǒng)稱為低副; 高副高副: 凡兩構(gòu)件系通過點(diǎn)或線接觸凡兩構(gòu)件系通過點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副統(tǒng)稱為高副而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副統(tǒng)稱為高副; . 按運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)空間分按運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)空間分: 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副:指構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩指構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副動(dòng)副; 空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副:指構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩指構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、運(yùn)動(dòng)鏈三、運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈:指兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。指兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而構(gòu)

6、成的系統(tǒng)。 閉鏈閉鏈: : 運(yùn)動(dòng)鏈的各運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首尾封閉的構(gòu)件構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。系統(tǒng)。 開鏈開鏈: : 運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首尾封各構(gòu)件未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。閉的系統(tǒng)。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析四、機(jī)構(gòu)四、機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu):在運(yùn)動(dòng)鏈中將一構(gòu)件加以固在運(yùn)動(dòng)鏈中將一構(gòu)件加以固定作為機(jī)架定作為機(jī)架, 另外一個(gè)或或幾個(gè)構(gòu)件另外一個(gè)或或幾個(gè)構(gòu)件作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)時(shí)，其余構(gòu)件隨之作確作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)時(shí)，其余構(gòu)件隨之作確定運(yùn)動(dòng)。定運(yùn)動(dòng)。機(jī)架：機(jī)架：機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)構(gòu)件。 平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu): 機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)。 空間機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu): 機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間

7、的相對運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)。原動(dòng)件原動(dòng)件: 機(jī)構(gòu)中按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件從動(dòng)件:機(jī)構(gòu)其余活動(dòng)構(gòu)件。機(jī)構(gòu)其余活動(dòng)構(gòu)件。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的示意圖：機(jī)構(gòu)的示意圖：指為了表明機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況指為了表明機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況, 不要求嚴(yán)不要求嚴(yán)格地按比例而繪制的簡圖。格地按比例而繪制的簡圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：指根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸指根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸, 按一定的比例尺按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置定出各運(yùn)動(dòng)副的位置, 并用國標(biāo)規(guī)定的簡單線條和符號代表并用國標(biāo)規(guī)定的簡單線條和符號代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，繪制出表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的

8、簡明圖形。構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，繪制出表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡明圖形。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)：與原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)副類型、機(jī)構(gòu)與原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)副類型、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸有關(guān)運(yùn)動(dòng)尺寸有關(guān),而與機(jī)構(gòu)的形狀以及運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造無而與機(jī)構(gòu)的形狀以及運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造無關(guān)，因此可以不計(jì)或略去那些與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素。關(guān)，因此可以不計(jì)或略去那些與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素。4343 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 實(shí)際繪制的運(yùn)動(dòng)簡圖會因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)副繪制或表達(dá)方式的不實(shí)際繪制的運(yùn)動(dòng)簡圖會因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)副繪制或表達(dá)方式的不同而會使同一機(jī)構(gòu)所繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖不同；或不同機(jī)同而會使同一機(jī)構(gòu)所繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖不同；或

9、不同機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖相同。構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖相同。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的常用符號：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的常用符號：GB4460-84機(jī)架機(jī)架軸和桿狀構(gòu)件軸和桿狀構(gòu)件機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過移動(dòng)副聯(lián)接機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過移動(dòng)副聯(lián)接兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件聯(lián)接兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件聯(lián)接與機(jī)架相連的擺動(dòng)滑塊與機(jī)架相連的擺動(dòng)滑塊平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析同一構(gòu)件同一構(gòu)件偏心輪偏心輪AB12BA21平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析小型壓力機(jī)小型壓力機(jī) 1. 分析整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作原理分析整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作原理機(jī)構(gòu)組成機(jī)構(gòu)組成動(dòng)作原理和運(yùn)動(dòng)情況動(dòng)作原理和運(yùn)動(dòng)情況偏心輪偏心輪1 齒輪齒輪1 桿件

10、桿件2 齒輪齒輪6 桿件桿件3 槽凸輪槽凸輪6 桿件桿件4 滑塊滑塊7 壓頭壓頭8原動(dòng)件原動(dòng)件執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟與方法繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟與方法平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2. 沿著傳動(dòng)路線，分析相鄰構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，沿著傳動(dòng)路線，分析相鄰構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副移動(dòng)副平面高副平面高副平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3. 選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面 選擇原則選擇原則1 1 清楚表達(dá)機(jī)構(gòu)的主體清楚表達(dá)機(jī)構(gòu)的主體部分；部分；2 2 盡可能反映機(jī)構(gòu)的全盡可能反映機(jī)構(gòu)的全面運(yùn)動(dòng)；面運(yùn)動(dòng)；3 3 可以選擇其他視圖平可以選擇其

11、他視圖平面作為補(bǔ)充。面作為補(bǔ)充。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析4. 繪圖繪圖選擇機(jī)架選擇機(jī)架提取構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸提取構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸確定比例尺確定比例尺選擇機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)狀態(tài)選擇機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)狀態(tài)確定各運(yùn)動(dòng)副位置，繪圖確定各運(yùn)動(dòng)副位置，繪圖編號：編號：A、B、C 表示運(yùn)動(dòng)副表示運(yùn)動(dòng)副 1、2、3 表示構(gòu)件表示構(gòu)件 O1、O2表示固定轉(zhuǎn)軸表示固定轉(zhuǎn)軸 原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析壓力機(jī)壓力機(jī)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 8-2ann.swf平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例題二：繪制圖示偏心輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖例題二：繪制圖示偏心輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析找出所有構(gòu)件找出所有構(gòu)件找出所有運(yùn)動(dòng)副找

12、出所有運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副：轉(zhuǎn)動(dòng)副：1-2 2-33-4 3-56-1 4-1機(jī)架機(jī)架1，偏心輪，偏心輪2，連桿，連桿3連架桿連架桿4，滑塊，滑塊5，桿件，桿件6移動(dòng)副：移動(dòng)副：5-6平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一、機(jī)構(gòu)的自由度一、機(jī)構(gòu)的自由度 機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)的自由度： 是機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對機(jī)架所是機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目或組成該具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目或組成該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈的位置相對于機(jī)架機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈的位置相對于機(jī)架或參考構(gòu)件所需的獨(dú)立位置參數(shù)或參考構(gòu)件所需的獨(dú)立位置參數(shù)的數(shù)目，用的數(shù)目，用F表示表示4 44 4 平面平面機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面自由構(gòu)件：

13、平面自由構(gòu)件：3個(gè)自由度個(gè)自由度 平面低副：引入平面低副：引入2個(gè)約束個(gè)約束 平面高副：引入平面高副：引入1個(gè)約束個(gè)約束分析：分析：二、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算二、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 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)算公式運(yùn)動(dòng)副的作用是約束構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的作用是約束構(gòu)件自由度的，所以機(jī)構(gòu)件自由度的，所以機(jī)構(gòu)的自由度為活動(dòng)構(gòu)件在的自由度為活動(dòng)構(gòu)件在自由狀態(tài)自由狀態(tài)下自由度總和下自由度總和減去由于減去由于運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副引入而引入而限制的自由度限制的自由度假設(shè)平面機(jī)構(gòu)有假設(shè)平面機(jī)構(gòu)有n個(gè)個(gè)活動(dòng)活動(dòng)構(gòu)件：構(gòu)件： 3n個(gè)自由度個(gè)自由度)2(HLpp 引入引入 約束約束平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式：平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)

14、算公式：HLppnF 23有個(gè)有個(gè) 低副和低副和 個(gè)高副：個(gè)高副： LpHp平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析自由度計(jì)算實(shí)例分析自由度計(jì)算實(shí)例分析 F=3n-2 PL PH=34 - 25-0=2F=3n-2 pL pK=33 - 24-0=1四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件三、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 問題：取運(yùn)動(dòng)鏈中某個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，即構(gòu)成機(jī)構(gòu)，那問題：取運(yùn)動(dòng)鏈中某個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，即構(gòu)成機(jī)構(gòu)，那么機(jī)構(gòu)在什么條件下才具有確定運(yùn)動(dòng)？么機(jī)構(gòu)在什么條件下才具有確定運(yùn)動(dòng)？v自由度小于等于零自由度小于等于零剛性桁架剛性桁架v自由度大于零且獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)大于自自由度大于零且獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)大

15、于自由度由度無法滿足無法滿足v自由度大于零且獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)小于自由度自由度大于零且獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)小于自由度平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 結(jié)論結(jié)論機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：機(jī)構(gòu)自由度大于機(jī)構(gòu)自由度大于0且機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)且機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)=機(jī)構(gòu)自由度數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)五桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)給定一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)：給定一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)：機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動(dòng)。給定兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)：給定兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)：機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。v自由度大于零且獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)等于自由度自由度大于零且獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)等于自由度平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 解：解：F=3n-2 pL pH=37 - 26-0=9解

16、：解：F=3n-2 pL pH=37 - 210-0=1四四 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的事項(xiàng)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的事項(xiàng) 兩個(gè)以上構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接即構(gòu)成復(fù)合鉸兩個(gè)以上構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接即構(gòu)成復(fù)合鉸鏈。鏈。m個(gè)構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈聯(lián)接所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為個(gè)構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈聯(lián)接所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為(m-1)個(gè)個(gè)注意：復(fù)合鉸鏈只存在于轉(zhuǎn)動(dòng)副中。注意：復(fù)合鉸鏈只存在于轉(zhuǎn)動(dòng)副中。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析解：解：F=3n-2 pL pH=33 - 23-1=2F=3n-2 pL pH - f =33 - 23-1-1=1方法二：假想構(gòu)件方法二：假想構(gòu)件2 2和和3 3焊成一體焊成一體F=3n-2 pL pH=3

17、2 - 22-1=1 局部自由度局部自由度 機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)動(dòng), 把這種局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。數(shù)目用把這種局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。數(shù)目用f表示表示.注意：計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)注意：計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí), 應(yīng)將局應(yīng)將局部自由度除去不計(jì)部自由度除去不計(jì)。方法一：方法一：凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 指機(jī)構(gòu)在某些指機(jī)構(gòu)在某些特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，有些運(yùn)動(dòng)下，有些運(yùn)動(dòng)副帶入的約束對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)際上起不到獨(dú)立的約束作用副帶入的約束對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)際上起不到獨(dú)立的約束作用, 這些對機(jī)構(gòu)

18、運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起約束作用的約束稱為虛約束。這些對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起約束作用的約束稱為虛約束。 虛約束虛約束注意：在計(jì)算自由度時(shí)，應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。注意：在計(jì)算自由度時(shí)，應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。不計(jì)引起虛約束的附加構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副數(shù)。不計(jì)引起虛約束的附加構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副數(shù)。 F=3n-2 pL pH去除虛約束的方法：去除虛約束的方法：平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析F=3n-2 pL pH=33 - 24-0=1F=3n-2 pL pH=34 - 26-0=0 分析：分析：E3和和E5點(diǎn)的軌跡重合，引入一個(gè)虛約束點(diǎn)的軌跡重合，引入一個(gè)虛約束正確計(jì)算：正確計(jì)算： n=3 PL=4 PH=0 F=3n-(2PL+PH )=3

19、3-24=1 虛約束常出現(xiàn)的情況：虛約束常出現(xiàn)的情況：1. 機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件未聯(lián)接前的聯(lián)接點(diǎn)軌跡重合機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件未聯(lián)接前的聯(lián)接點(diǎn)軌跡重合, 則該則該聯(lián)接引入聯(lián)接引入1個(gè)虛約束個(gè)虛約束;平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析兩構(gòu)件在幾處接觸兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成移動(dòng)副且導(dǎo)路而構(gòu)成移動(dòng)副且導(dǎo)路互相平行或重合?；ハ嗥叫谢蛑睾?。兩個(gè)構(gòu)件組成在幾處兩個(gè)構(gòu)件組成在幾處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副且各轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副且各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線是重合的。的軸線是重合的。只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)副起約只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)副起約束作用束作用,其它各處均為其它各處均為虛約束虛約束;2. 兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副n=3 PL=4 PH=0 F=3n-(2P

20、L+PH ) =33-24=1 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3. 若兩構(gòu)件在多處相接觸構(gòu)成平面高副，且各接觸點(diǎn)處若兩構(gòu)件在多處相接觸構(gòu)成平面高副，且各接觸點(diǎn)處的公法線重合的公法線重合,則只能算一個(gè)平面高副。若公法線方向不則只能算一個(gè)平面高副。若公法線方向不重合，將提供各重合，將提供各2個(gè)約束。個(gè)約束。有一處為虛約束有一處為虛約束此兩種情況沒有虛約束此兩種情況沒有虛約束a)圖相當(dāng)于轉(zhuǎn)動(dòng)副，圖相當(dāng)于轉(zhuǎn)動(dòng)副，b）圖相當(dāng)于）圖相當(dāng)于移動(dòng)副移動(dòng)副 n=2 PL=2 PH=1 F=3n-(2PL+PH )=32-22-1=1 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的對稱部分或重復(fù)部分所帶入的約某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的對稱

21、部分或重復(fù)部分所帶入的約束為虛約束。束為虛約束。 4. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中, 某兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)之間的距離始終某兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變保持不變, 將此兩點(diǎn)以構(gòu)件相聯(lián)將此兩點(diǎn)以構(gòu)件相聯(lián), 則將帶入則將帶入1個(gè)虛約束。個(gè)虛約束。n=3 pL=4 pH=0 F=3n-(2pL+pH )=33-24=1 連接構(gòu)件連接構(gòu)件2和和4上的上的E點(diǎn)和點(diǎn)和F點(diǎn)的構(gòu)件點(diǎn)的構(gòu)件5及轉(zhuǎn)動(dòng)副及轉(zhuǎn)動(dòng)副E和和F即屬此種情況，引入一個(gè)虛約束。即屬此種情況，引入一個(gè)虛約束。3和和1繞同一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，繞同一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，只考慮對稱或重復(fù)部分中的一處，去掉只考慮對稱或重復(fù)部分中的

22、一處，去掉2和和2構(gòu)件構(gòu)件 n=3 pL=3 pH=2 F=3n-(2pL+pH )=33-23-2=1 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析小結(jié)小結(jié)存在于轉(zhuǎn)動(dòng)副處存在于轉(zhuǎn)動(dòng)副處正確處理方法：復(fù)合鉸鏈處有正確處理方法：復(fù)合鉸鏈處有m個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件則有則有(m-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈局部自由度局部自由度常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動(dòng)摩擦常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動(dòng)摩擦變成滾動(dòng)摩擦所增加的滾子處。變成滾動(dòng)摩擦所增加的滾子處。正確處理方法：計(jì)算自由度時(shí)將局部自正確處理方法：計(jì)算自由度時(shí)將局部自由度減去。由度減去。 虛約束虛約束存在于特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下。存在于特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下。正確處理

23、方法：將引起虛約束的構(gòu)件和正確處理方法：將引起虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析典型例題：典型例題：計(jì)計(jì) 算算 圖圖 示示 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 的的 自自 由由 度，度， 如如 有有 復(fù)復(fù) 合合 鉸鉸 鏈、鏈、 局局 部部 自自 由由 度度 和和 虛虛 約約 束，需束，需 明明 確確 指指 出。出。 畫畫 箭箭 頭頭 的的 構(gòu)構(gòu) 件件 為為 原原 動(dòng)動(dòng) 件。件。復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈局部自由度局部自由度1 1個(gè)虛約束個(gè)虛約束復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析F=3n-(2pL+pH )=38-211-1=1平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析典型例題：典型例題：

24、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析 F=3n-(2pL+pH ) =38-210-12-1=1平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析典型例題典型例題計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。并判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)。并判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)。 F=3n-2 pL pH=37- 29-1=2平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 為了使平面低副機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析的方法適為了使平面低副機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析的方法適用于所有平面機(jī)構(gòu)，需要進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的高副低代。用于所有平面機(jī)構(gòu)，需要進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的高副低代。 高副低代的含義高副低代的含義 根據(jù)一定條件對平面高副機(jī)構(gòu)

25、的中高副虛擬地用低根據(jù)一定條件對平面高副機(jī)構(gòu)的中高副虛擬地用低副來代替的方法。副來代替的方法。 高副低代的條件：高副低代的條件：代替前后機(jī)構(gòu)的自由度不變；代替前后機(jī)構(gòu)的自由度不變；代替前后機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度不變。代替前后機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度不變。一、平面機(jī)構(gòu)的高副低代一、平面機(jī)構(gòu)的高副低代45 45 平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 結(jié)論結(jié)論：用一個(gè)含有兩個(gè)低副的虛擬構(gòu)件來代替高副，且用一個(gè)含有兩個(gè)低副的虛擬構(gòu)件來代替高副，且兩低副位置分別在兩高副兩元素接觸點(diǎn)處的曲率中心。兩低副位置分別在兩高副兩元素接觸點(diǎn)處的曲率中心。高副兩元素均為圓弧

26、高副兩元素均為圓弧高副元素為非圓曲線高副元素為非圓曲線平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析高副兩元素之一為直線高副兩元素之一為直線高副兩元素之一為一點(diǎn)高副兩元素之一為一點(diǎn)因其曲率半徑為零，其中一因其曲率半徑為零，其中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副就在該點(diǎn)處。個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副就在該點(diǎn)處。因其曲率中心在無窮遠(yuǎn)處，則因其曲率中心在無窮遠(yuǎn)處，則其中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副變?yōu)橐聘?；其中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副變?yōu)橐聘保黄矫鏅C(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析二、機(jī)構(gòu)的組成原理二、機(jī)構(gòu)的組成原理機(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： 自由度數(shù)自由度數(shù)=原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)基本桿組：把機(jī)構(gòu)中最后不能再拆的自由度為零的構(gòu)件基本桿組：把機(jī)構(gòu)中最后不能再拆的自由度為零的構(gòu)件組稱為機(jī)構(gòu)的基本桿組。

27、組稱為機(jī)構(gòu)的基本桿組。1. 桿組桿組機(jī)架和原動(dòng)件與從動(dòng)件組分機(jī)架和原動(dòng)件與從動(dòng)件組分開，運(yùn)動(dòng)副仍保留在桿組：開，運(yùn)動(dòng)副仍保留在桿組： 從動(dòng)構(gòu)件組自由度為零。從動(dòng)構(gòu)件組自由度為零?？梢栽俨鸪筛唵蔚淖杂啥瓤梢栽俨鸪筛唵蔚淖杂啥葹榱愕臈U組為零的桿組平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析Lpn32 對于全低副的桿組：對于全低副的桿組：n個(gè)構(gòu)件、個(gè)構(gòu)件、PL個(gè)低副個(gè)低副 基本桿組的分類基本桿組的分類 根據(jù)根據(jù)n的取值基本桿組分為以下幾種情況：的取值基本桿組分為以下幾種情況：（1）n=2, pL=3的雙桿組：又叫的雙桿組：又叫級桿組級桿組 常見常見級桿組的形式為級桿組的形式為Lpn230 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（2）n=4,

28、 pL=6的多桿組，又叫的多桿組，又叫 級桿組級桿組 特征為桿組中具有一個(gè)三副構(gòu)件。特征為桿組中具有一個(gè)三副構(gòu)件。常見的三種形式為常見的三種形式為Lpn32 （3）更高級別的桿組）更高級別的桿組平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)組成原理：機(jī)構(gòu)組成原理：指任何機(jī)構(gòu)都可以看做是由若干個(gè)指任何機(jī)構(gòu)都可以看做是由若干個(gè)基本桿組依次聯(lián)接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成的?；緱U組依次聯(lián)接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成的。2. 機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)的組成原理 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則 利用機(jī)構(gòu)組成原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新時(shí)，在滿足相同利用機(jī)構(gòu)組成原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新時(shí)，在滿足相同工作要求的條件下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡單、桿組的級

29、別工作要求的條件下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡單、桿組的級別越低、構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)越少越好。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的級別越低、構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)越少越好。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的級別越高，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析也越困難越高，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析也越困難.自由度為自由度為F的機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)=F 個(gè)主動(dòng)桿個(gè)主動(dòng)桿+1個(gè)自由度為個(gè)自由度為0的機(jī)架的機(jī)架+若若干個(gè)自由度為干個(gè)自由度為0的基本桿組的基本桿組平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 級機(jī)構(gòu)級機(jī)構(gòu) 只由機(jī)架和原動(dòng)件組成的機(jī)構(gòu)稱為只由機(jī)架和原動(dòng)件組成的機(jī)構(gòu)稱為級的機(jī)構(gòu)。級的機(jī)構(gòu)。II級機(jī)構(gòu)級機(jī)構(gòu) 指機(jī)構(gòu)中基本桿組的最高級別為指機(jī)構(gòu)中基本桿組的最高級別為II級的機(jī)構(gòu)。級的機(jī)構(gòu)。 III級機(jī)構(gòu)級機(jī)構(gòu) 指機(jī)構(gòu)中基本桿