第2章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析3ppt課件

1、第第2章章 平面機(jī)構(gòu)的自在度和速度分析平面機(jī)構(gòu)的自在度和速度分析21 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)22 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖23 平面機(jī)構(gòu)的自在度平面機(jī)構(gòu)的自在度24 速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度 分析中的運(yùn)用分析中的運(yùn)用名詞術(shù)語(yǔ)解釋名詞術(shù)語(yǔ)解釋:1.構(gòu)件構(gòu)件 獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元 內(nèi)燃機(jī)中的連桿內(nèi)燃機(jī)中的連桿2 21 1 運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)連桿連桿套筒套筒連桿體連桿體螺栓螺栓墊圈墊圈螺母螺母軸瓦軸瓦連桿蓋連桿蓋零件零件 獨(dú)立的制造單元獨(dú)立的制造單元2.運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副a)兩個(gè)構(gòu)件、兩個(gè)構(gòu)件、b) 直接接觸、直接接觸、c) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)有

2、相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副元素直接接觸的部分點(diǎn)、線、面運(yùn)動(dòng)副元素直接接觸的部分點(diǎn)、線、面例如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。例如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。定義：運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)定義：運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。三個(gè)條件，缺一不可三個(gè)條件，缺一不可運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)：運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)： 1)按引入的約束數(shù)分有：按引入的約束數(shù)分有： I級(jí)副級(jí)副II級(jí)副級(jí)副III級(jí)副級(jí)副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。 2)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有：按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有： 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)平面機(jī)構(gòu)全部由平面

3、運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)全部由平面運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。IV級(jí)副級(jí)副例如：球鉸鏈、拉桿天線、螺旋、生物關(guān)節(jié)。例如：球鉸鏈、拉桿天線、螺旋、生物關(guān)節(jié)。空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)V級(jí)副級(jí)副1V級(jí)副級(jí)副2V級(jí)副級(jí)副3兩者關(guān)聯(lián)空間機(jī)構(gòu)至少含有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)。空間機(jī)構(gòu)至少含有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)。 3)按運(yùn)動(dòng)副元素分有：按運(yùn)動(dòng)副元素分有： 高副點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高。高副點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高。低副面接觸，應(yīng)力低低副面接觸，應(yīng)力低例如：滾動(dòng)副、凸輪副、齒輪副等。例如：滾動(dòng)副、凸輪副、齒輪副等。例如：轉(zhuǎn)動(dòng)副回轉(zhuǎn)副、挪動(dòng)副例如：轉(zhuǎn)動(dòng)副回轉(zhuǎn)副、挪動(dòng)副 。常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示: 國(guó)標(biāo)國(guó)

4、標(biāo)GB446084常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)號(hào)稱(chēng)號(hào)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副挪挪動(dòng)動(dòng)副副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副122121平平面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球銷(xiāo)銷(xiāo)副副121212空空間間運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副121212構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法:普通構(gòu)件的表示方法普通構(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)件三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 普通構(gòu)件的表示方法普通構(gòu)件

5、的表示方法 運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。本卷須知本卷須知: 畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件的實(shí)踐外形，而只思索運(yùn)動(dòng)畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件的實(shí)踐外形，而只思索運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)。副的性質(zhì)。閉式鏈、開(kāi)式鏈閉式鏈、開(kāi)式鏈3. 運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈 假設(shè)假設(shè)干干1個(gè)或幾個(gè)個(gè)或幾個(gè)1個(gè)個(gè)4. 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)定義：具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱(chēng)為機(jī)構(gòu)定義：具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱(chēng)為機(jī)構(gòu) 。機(jī)架作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車(chē)輛機(jī)架作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車(chē)輛底盤(pán)、飛機(jī)機(jī)身。底盤(pán)、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)架原動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)構(gòu)是由假設(shè)干構(gòu)件經(jīng)運(yùn)

6、動(dòng)副聯(lián)接而成的，很顯然，機(jī)構(gòu)歸屬于運(yùn)動(dòng)鏈，那么，運(yùn)動(dòng)鏈在什么條件下就能稱(chēng)為機(jī)構(gòu)呢？即各部分運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)鏈中，假設(shè)以某一個(gè)構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)構(gòu)件相對(duì)于該坐標(biāo)系按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，其他一切的構(gòu)件都能得到確定的運(yùn)動(dòng)，那么，該運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。 原主動(dòng)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。原主動(dòng)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件其他可動(dòng)構(gòu)件。從動(dòng)件其他可動(dòng)構(gòu)件。2 22 2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用以闡明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用以闡明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。作用

7、：作用： 1.表示機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)情況。表示機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)情況。機(jī)動(dòng)表示圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖機(jī)動(dòng)表示圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖現(xiàn)摘錄了部分現(xiàn)摘錄了部分GB446084機(jī)構(gòu)表示圖如下表。機(jī)構(gòu)表示圖如下表。2.作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的根據(jù)。作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的根據(jù)。常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào) 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傳動(dòng)動(dòng)帶帶傳傳動(dòng)動(dòng)圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)鏈鏈傳傳動(dòng)動(dòng)圓柱圓柱蝸桿蝸桿蝸輪蝸輪傳動(dòng)傳動(dòng)凸凸輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)外嚙外嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿(mǎn)足的條件：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿(mǎn)足的條件： 1.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)踐一樣構(gòu)件數(shù)目與實(shí)踐一樣 2.運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)

8、、數(shù)目與實(shí)踐相符運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)踐相符 3.運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)踐機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)踐機(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(dòng)動(dòng)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?cè)跸嗦?lián)。再看它們?cè)跸嗦?lián)。步驟：步驟：1.運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；4.檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)能否滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)確定的條件。2.丈量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面運(yùn)動(dòng)平面，丈量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，

9、選投影面運(yùn)動(dòng)平面， 繪制表示圖。繪制表示圖。3.按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 簡(jiǎn)圖比例尺：簡(jiǎn)圖比例尺： l =實(shí)踐尺寸實(shí)踐尺寸 m / 圖上長(zhǎng)度圖上長(zhǎng)度mm思緒：先定原動(dòng)部分和任務(wù)部分普通位于傳動(dòng)線思緒：先定原動(dòng)部分和任務(wù)部分普通位于傳動(dòng)線路末端，弄清運(yùn)動(dòng)傳送道路，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)路末端，弄清運(yùn)動(dòng)傳送道路，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型，并用符號(hào)表示出來(lái)。動(dòng)副的類(lèi)型，并用符號(hào)表示出來(lái)。舉例：繪制破碎機(jī)和偏心泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。舉例：繪制破碎機(jī)和偏心泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。DCBA1432繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1234繪制圖示偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制圖示偏心泵的

10、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖偏心泵偏心泵2 23 3 平面機(jī)構(gòu)的自在度平面機(jī)構(gòu)的自在度給定給定S3S3S3(t)S3(t)，一個(gè)獨(dú)立參，一個(gè)獨(dú)立參數(shù)數(shù)1111t t獨(dú)一確定，該獨(dú)一確定，該機(jī)機(jī)構(gòu)僅需求一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。構(gòu)僅需求一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。 假設(shè)僅給定假設(shè)僅給定1111t t, ,那那么么2 3 4 2 3 4 均不能獨(dú)一確均不能獨(dú)一確定。假設(shè)同時(shí)給定定。假設(shè)同時(shí)給定11和和4 4 ，那么那么3 2 3 2 能獨(dú)一確定，該機(jī)能獨(dú)一確定，該機(jī)構(gòu)需求兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)構(gòu)需求兩個(gè)獨(dú)立參數(shù) 。44S3123S311123411定義：保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必需給定的定義：保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必需給定的 獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的自

11、在度。獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的自在度。原動(dòng)件能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。原動(dòng)件能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)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：自在度原動(dòng)件數(shù)自在度原動(dòng)件數(shù)一、一、 平面機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自在度的計(jì)算公式作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需求三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)求三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)x，y, 才干才干獨(dú)一確定。獨(dú)一確定。yx(x , y)F = 3單個(gè)自在構(gòu)件的自在度為單個(gè)自在構(gòu)件的自在度為 3 3自在構(gòu)自在構(gòu)件的自件的自由度數(shù)由度數(shù)運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 自在度數(shù)自在度數(shù) 約束數(shù)約束數(shù)回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副 1 + 2x，

12、y = 3yx12Syx12xy12R=2, F=1R=2, F=1R=1, F=2結(jié)論：構(gòu)件自在度結(jié)論：構(gòu)件自在度3約束數(shù)約束數(shù)挪動(dòng)副挪動(dòng)副 1x + 2y，= 3高高 副副 2x, + 1y = 3經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自在度會(huì)有變化：經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自在度會(huì)有變化： 自在構(gòu)件的自在度數(shù)約束數(shù)自在構(gòu)件的自在度數(shù)約束數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù) n 計(jì)算公式：計(jì)算公式： F=3n(2PL +Ph )要求：記住上述公式，并能熟練運(yùn)用。要求：記住上述公式，并能熟練運(yùn)用。構(gòu)件總自在度構(gòu)件總自在度 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計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自在度。計(jì)算曲柄滑塊機(jī)

13、構(gòu)的自在度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)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=0S3123推行到普通：推行到普通： 計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自在度計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自在度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)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)PH= 0123411計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自在度。計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自在度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)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= 1123二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自在度的本卷須知二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自在度的本卷須知123

14、45678ABCDEF計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自在度。計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自在度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)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 26 0=9計(jì)算結(jié)果一定不對(duì)！計(jì)算結(jié)果一定不對(duì)！1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。副相聯(lián)。計(jì)算：計(jì)算：m個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件, 有有m1轉(zhuǎn)動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩個(gè)低副兩個(gè)低副上例：在上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有四處應(yīng)各有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)副。個(gè)運(yùn)動(dòng)副。計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自在度。計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自在度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)低副數(shù)PL=10F=3n 2P

15、L PH =37 2100 =1可以證明：可以證明：F點(diǎn)的軌跡為不斷線。點(diǎn)的軌跡為不斷線。12345678ABCDEF圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自在度。計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自在度。解：解：n=3， PL=3，F(xiàn)=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu)，有：對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu)，有： F=32 22 1=1現(xiàn)實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)一樣，且現(xiàn)實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)一樣，且F=11231232.部分自在度部分自在度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中部分自在度本例中部分自在度 FP=1或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈：或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈： F=3

16、2 22 1 =1定義：構(gòu)件部分運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自在度。定義：構(gòu)件部分運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自在度。出如今加裝滾子的場(chǎng)所，出如今加裝滾子的場(chǎng)所，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp。滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦。123123解：解：n=4， PL=6，F(xiàn)=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.虛約束虛約束 對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)踐不起作用的約束。對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)踐不起作用的約束。計(jì)算自在度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。計(jì)算自在度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。 FE FEAB AB CD CD ，故添加構(gòu)件，故添加構(gòu)件4 4前后前后E E點(diǎn)點(diǎn)的軌跡都是圓弧，。的軌跡都是圓弧，。添加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件添加的

17、約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4 4。知：知：ABCDEF，計(jì)算圖示平行四邊形，計(jì)算圖示平行四邊形 機(jī)構(gòu)的自在度。機(jī)構(gòu)的自在度。 1234ABCDEF重新計(jì)算：重新計(jì)算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1特別留意：此例存在虛約束的幾何條件是：特別留意：此例存在虛約束的幾何條件是：1234ABCDEF4F知：知：ABCDEF，計(jì)算圖示平行四邊形，計(jì)算圖示平行四邊形 機(jī)構(gòu)的自在度。機(jī)構(gòu)的自在度。 ABCDEF虛約束虛約束出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)所：出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)所： 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)挪動(dòng)副，且兩構(gòu)件構(gòu)成

18、多個(gè)挪動(dòng)副，且導(dǎo)路平行。導(dǎo)路平行。 如平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車(chē)輪如平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車(chē)輪橢圓儀等。橢圓儀等。(需求證需求證明明)4.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)間隔一直不變。兩點(diǎn)間隔一直不變。3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且同軸。且同軸。5.對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱(chēng)部對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱(chēng)部分。如多個(gè)行星輪。分。如多個(gè)行星輪。EF6.兩構(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。如等寬凸輪如等寬凸輪W留意：留意：法線不重合時(shí)，法線不重合時(shí)，變成實(shí)踐約束！變成實(shí)踐約束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA虛約束的作用：虛約束的作用：改善構(gòu)件的

19、受力情況，如多個(gè)行星輪。改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)行星輪。添加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。添加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，防止運(yùn)動(dòng)不確定，如車(chē)輪。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，防止運(yùn)動(dòng)不確定，如車(chē)輪。留意：各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)所都是有條件的留意：各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)所都是有條件的 !CDABGFoEE計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自在度。計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自在度。位置位置C ，2個(gè)低副個(gè)低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:部分自在度部分自在度 1個(gè)個(gè)虛約束虛約束En= 7PL =9P H =1F=3n 2PL PH =37 29 1 =2CDABGFoEB2I9C 3A1J6H87DE4FG5計(jì)算圖示包裝機(jī)送

20、紙機(jī)構(gòu)的自在度。計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自在度。分析：分析：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n：A1B2I9C 3J6H87DE4FG592個(gè)低副個(gè)低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:部分自在度部分自在度 2個(gè)個(gè)虛約束虛約束: 1處處I8去掉部分自在度去掉部分自在度和虛約束后：和虛約束后： n =6PL =7F=3n 2PL PH =36 27 3 =1P H =312A2(A1)B2(B1)2 24 4 速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度分析中的運(yùn)用速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度分析中的運(yùn)用機(jī)構(gòu)速度分析的圖解法有：速度瞬心機(jī)構(gòu)速度分析的圖解法有：速度瞬心法、相對(duì)運(yùn)動(dòng)法、線圖法。瞬心法尤法、相對(duì)運(yùn)動(dòng)法、線圖法。瞬心法尤其適宜于簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的運(yùn)

21、動(dòng)分析。其適宜于簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。一、速度瞬心及其求法一、速度瞬心及其求法絕對(duì)瞬心重合點(diǎn)絕對(duì)速度為零。絕對(duì)瞬心重合點(diǎn)絕對(duì)速度為零。P21相對(duì)瞬心重合點(diǎn)絕對(duì)速度不為零。相對(duì)瞬心重合點(diǎn)絕對(duì)速度不為零。 VA2A1VB2B1Vp2=Vp10 Vp2=Vp1=0兩個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上速度一樣的兩個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上速度一樣的一對(duì)重合點(diǎn)，在某一瞬時(shí)兩構(gòu)件相一對(duì)重合點(diǎn)，在某一瞬時(shí)兩構(gòu)件相對(duì)于該點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于該點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) ，該點(diǎn)稱(chēng)瞬時(shí)，該點(diǎn)稱(chēng)瞬時(shí)速度中心。求法？速度中心。求法？1)1)速度瞬心的定義速度瞬心的定義特點(diǎn)：特點(diǎn)： 該點(diǎn)涉及兩個(gè)構(gòu)件。該點(diǎn)涉及兩個(gè)構(gòu)件。 絕對(duì)速度一樣，相對(duì)速度為零。絕對(duì)速度一樣，

22、相對(duì)速度為零。 相對(duì)回轉(zhuǎn)中心。相對(duì)回轉(zhuǎn)中心。2瞬心數(shù)目瞬心數(shù)目 每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件就有一個(gè)瞬心 根據(jù)陳列組合有P12P23P13構(gòu)件數(shù)構(gòu)件數(shù) 4 5 6 8瞬心數(shù)瞬心數(shù) 6 10 15 281 2 3假設(shè)機(jī)構(gòu)中有假設(shè)機(jī)構(gòu)中有n個(gè)構(gòu)件，那個(gè)構(gòu)件，那么么N Nn(n-1)/2n(n-1)/2121212tt123機(jī)構(gòu)瞬心位置確實(shí)定機(jī)構(gòu)瞬心位置確實(shí)定1.直接察看法直接察看法 適用于求經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置。適用于求經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置。nnP12P12P122.三心定律三心定律V12定義：三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)瞬定義：三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，且它們位于同一條

23、直線上。此法特別適用心，且它們位于同一條直線上。此法特別適用于兩構(gòu)件不直接相聯(lián)的場(chǎng)所。于兩構(gòu)件不直接相聯(lián)的場(chǎng)所。123P21P31E3D3VE3VD3A2VA2VB2A2E3P32結(jié)論：結(jié)論： P21 、 P 31 、 P 32 位于同一條直線上。位于同一條直線上。B23214舉例：求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速度瞬心。舉例：求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速度瞬心。P141234P12 P34P13P24P23解：瞬心數(shù)為：解：瞬心數(shù)為：1.作瞬心多邊形圓作瞬心多邊形圓2.直接察看求瞬心直接察看求瞬心3.三心定律求瞬心三心定律求瞬心N Nn(n-1)/2n(n-1)/26 n=46 n=411123二、速度瞬心在機(jī)構(gòu)速

24、度分析中的運(yùn)用二、速度瞬心在機(jī)構(gòu)速度分析中的運(yùn)用1.求線速度求線速度知凸輪轉(zhuǎn)速知凸輪轉(zhuǎn)速1，求推桿的速度。，求推桿的速度。P23解：解：直接察看求瞬心直接察看求瞬心P13、 P23 。V2求瞬心求瞬心P12的速度的速度 。 V2V P12l(P13P12)1長(zhǎng)度長(zhǎng)度P13P12直接從圖上量取。直接從圖上量取。nnP12P13 根據(jù)三心定律和公法線根據(jù)三心定律和公法線 nn求瞬心的位置求瞬心的位置P12 。2223412.求角速度求角速度解：瞬心數(shù)為解：瞬心數(shù)為 6個(gè)個(gè)直接察看能求出直接察看能求出 4個(gè)個(gè)余下的余下的2個(gè)用三心定律求出。個(gè)用三心定律求出。P24P13求瞬心求瞬心P24的速度的速度 。VP24l(P24P14)4 4 2 (P24P12)/ P24P14 a)鉸鏈機(jī)構(gòu)鉸鏈機(jī)構(gòu)知構(gòu)件知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速2，求構(gòu)件，求構(gòu)件4的角速度的角速度4 。4 4 VP24l(P24P12)2VP24P12P23P34P14方向方向: CW, 與與2一樣。一樣。相對(duì)瞬心位于兩絕對(duì)瞬心的同一側(cè)，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向一樣3 3b)高副機(jī)構(gòu)高副機(jī)構(gòu)知構(gòu)件知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速2，求構(gòu)件，求構(gòu)件3的角速度的角速度3 。2 2n n