第1章平面機(jī)構(gòu)自由度.ppt1-1

1、一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題五、復(fù)習(xí)題參考答案五、復(fù)習(xí)題參考答案第第1 1章章 平面機(jī)構(gòu)的平面機(jī)構(gòu)的自由度自由度回目錄 1基本內(nèi)容基本內(nèi)容(1) 平面運(yùn)動(dòng)副及其分類；平面運(yùn)動(dòng)副及其分類；(2) 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法；平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法；(3) 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。(4)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意事項(xiàng)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意事項(xiàng)一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求 2學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求 (1) 熟悉構(gòu)件自由度、約束和運(yùn)動(dòng)副的概念，掌握熟悉構(gòu)件自由度、約束和運(yùn)動(dòng)副的

2、概念，掌握各種平面運(yùn)動(dòng)副和高副的一般表示方法。能搞懂教材中各種平面運(yùn)動(dòng)副和高副的一般表示方法。能搞懂教材中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，通過實(shí)踐初步掌握將實(shí)際機(jī)構(gòu)繪制成的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，通過實(shí)踐初步掌握將實(shí)際機(jī)構(gòu)繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的技能。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的技能。 (2) 能識(shí)別平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部能識(shí)別平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，會(huì)運(yùn)用公式計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度并自由度和虛約束，會(huì)運(yùn)用公式計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度并判斷其運(yùn)動(dòng)是否確定。判斷其運(yùn)動(dòng)是否確定。一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求3. 重點(diǎn)重點(diǎn)(1) 運(yùn)動(dòng)副的概念及分類，能看懂并能繪制平面運(yùn)動(dòng)副的概念及分類，能看懂并

3、能繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；(2) 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。件。 4. 難點(diǎn)難點(diǎn)復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷。復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷。一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求第第1章章 平面機(jī)構(gòu)的平面機(jī)構(gòu)的自由度自由度1 11 1運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副及其分類 一、機(jī)構(gòu)的組成一、機(jī)構(gòu)的組成 1. 1. 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動(dòng)的連兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動(dòng)的連接接稱為運(yùn)動(dòng)副稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件通過兩構(gòu)件通過面接觸面接觸所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副副稱為低副（稱為低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副、

4、移動(dòng)副），、移動(dòng)副），兩構(gòu)件通過兩構(gòu)件通過點(diǎn)點(diǎn)或線接觸或線接觸所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為稱為高副高副。1 12 2 平面平面 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖為方便學(xué)習(xí)和記憶，將平面機(jī)構(gòu)常用運(yùn)動(dòng)副及為方便學(xué)習(xí)和記憶，將平面機(jī)構(gòu)常用運(yùn)動(dòng)副及其特性列于下表中。其特性列于下表中。 移動(dòng)副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副移動(dòng)副 低副：低副： a.a. 面接觸；面接觸； b. b. 有一個(gè)自由度，轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。有一個(gè)自由度，轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。 （約束了二個(gè)自由度約束了二個(gè)自由度）二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 高副：高副： a.a. 點(diǎn)或線接觸；點(diǎn)或線接觸； b. b. 有兩個(gè)自由度，轉(zhuǎn)動(dòng)有兩個(gè)自由度，轉(zhuǎn)動(dòng) + + 移動(dòng)。移

5、動(dòng)。 （約束了一個(gè)自由度約束了一個(gè)自由度）1 1-構(gòu)件構(gòu)件1 2 2-構(gòu)件構(gòu)件2121212 平面平面 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖時(shí)，要用簡單的線條表示構(gòu)件，用規(guī)定的符繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖時(shí)，要用簡單的線條表示構(gòu)件，用規(guī)定的符號表示運(yùn)動(dòng)副。為了反映機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，號表示運(yùn)動(dòng)副。為了反映機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，代表轉(zhuǎn)動(dòng)副的小圓，其代表轉(zhuǎn)動(dòng)副的小圓，其圓心必須與相對回轉(zhuǎn)中心重合；代表移動(dòng)副的滑塊，其導(dǎo)路方向必圓心必須與相對回轉(zhuǎn)中心重合；代表移動(dòng)副的滑塊，其導(dǎo)路方向必須與相對移動(dòng)方向一致；須與相對移動(dòng)方向一致；如兩構(gòu)件組成高副，應(yīng)畫出兩構(gòu)件接

6、觸處如兩構(gòu)件組成高副，應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的輪廓曲線；應(yīng)特別注意合理選擇視圖平面，并確定一個(gè)瞬時(shí)的機(jī)的輪廓曲線；應(yīng)特別注意合理選擇視圖平面，并確定一個(gè)瞬時(shí)的機(jī)構(gòu)位置，通常選取平行于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平面為視圖平面，一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)構(gòu)位置，通常選取平行于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平面為視圖平面，一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖一般只表示出一個(gè)瞬時(shí)的機(jī)構(gòu)位置，如無特殊指明某一位置動(dòng)簡圖一般只表示出一個(gè)瞬時(shí)的機(jī)構(gòu)位置，如無特殊指明某一位置要求，則應(yīng)選擇各構(gòu)件不相互重疊的機(jī)構(gòu)位置，以使圖面簡單清晰要求，則應(yīng)選擇各構(gòu)件不相互重疊的機(jī)構(gòu)位置，以使圖面簡單清晰。 要求學(xué)生能對實(shí)際機(jī)構(gòu)進(jìn)行測量并繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，同時(shí)要求學(xué)生能對實(shí)際機(jī)構(gòu)進(jìn)行測量并繪制出機(jī)

7、構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，同時(shí)能較熟練地看懂教材中的平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。能較熟練地看懂教材中的平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。 顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)破碎機(jī)簡圖破碎機(jī)簡圖Oxzysxszsy y x z空間運(yùn)動(dòng)剛體的自由度空間運(yùn)動(dòng)剛體的自由度 一個(gè)完全獨(dú)立的剛體一個(gè)完全獨(dú)立的剛體在空間直角坐標(biāo)系下的在空間直角坐標(biāo)系下的自自由度由度( (Degree of freedom, Mobility) )為為sx，sy，sz， x， y， z ，即自由度數(shù)，即自由度數(shù) f 6。平面運(yùn)動(dòng)剛體的自由平面運(yùn)動(dòng)剛體的自由度為度為sx，sy， z，即自由度即自由度數(shù)數(shù) f 3。y x z O y z(x , y)xO平面運(yùn)動(dòng)剛體的自由度平面運(yùn)動(dòng)

8、剛體的自由度sxsy1-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度 剛體的自由度剛體的自由度:1-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度一、一、 平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式重點(diǎn)討論：重點(diǎn)討論：1.1.一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件有三個(gè)自由度，假如一個(gè)平一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件有三個(gè)自由度，假如一個(gè)平面機(jī)構(gòu)共有面機(jī)構(gòu)共有K K個(gè)構(gòu)件，除去固定構(gòu)件，剩下就是活動(dòng)構(gòu)個(gè)構(gòu)件，除去固定構(gòu)件，剩下就是活動(dòng)構(gòu)件，則該機(jī)構(gòu)中的件，則該機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為為nK1（固定件）（固定件）。在沒有用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，。在沒有用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，這些這些活動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)為活動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)為3n。2.當(dāng)用運(yùn)動(dòng)

9、副將構(gòu)件聯(lián)接起來，構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)就受到限當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副將構(gòu)件聯(lián)接起來，構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)就受到限制，組成低副受到兩個(gè)約束，自由度減少兩個(gè)，用制，組成低副受到兩個(gè)約束，自由度減少兩個(gè)，用PL表示低副表示低副。所以引入。所以引入2PL個(gè)約束。個(gè)約束。 3.組成高副受到一個(gè)約束，自由度減少一個(gè)，組成高副受到一個(gè)約束，自由度減少一個(gè)， 用用PH表示高副表示高副。 那么約束總數(shù)為那么約束總數(shù)為2PLPH 自由度數(shù)為：自由度數(shù)為： F=3n2PL PH 對于機(jī)構(gòu)來說，由于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)是由外界給定的，對于機(jī)構(gòu)來說，由于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)是由外界給定的，是已知條件，所以只需要算出機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，是已知條件，所以只需要算出機(jī)構(gòu)的自由

10、度數(shù)，就可以判斷它的運(yùn)動(dòng)是否確定。就可以判斷它的運(yùn)動(dòng)是否確定。 類類 別別引入約束數(shù)引入約束數(shù)保留自由度數(shù)保留自由度數(shù)特特 點(diǎn)點(diǎn) 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)低低副副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 0210 兩構(gòu)件面接觸，能承兩構(gòu)件面接觸，能承受較大壓力，易于潤滑，受較大壓力，易于潤滑，經(jīng)久耐用，具有運(yùn)動(dòng)可經(jīng)久耐用，具有運(yùn)動(dòng)可逆性逆性 移動(dòng)副移動(dòng)副1101高高副副凸輪副凸輪副0111 兩構(gòu)件點(diǎn)或線接觸，兩構(gòu)件點(diǎn)或線接觸，單位壓力較大，易磨損，單位壓力較大，易磨損，因具有較多自由度，所因具有較多自由度，所以比低副易獲得復(fù)雜運(yùn)以比低副易獲得復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)規(guī)律 齒輪副齒輪副01113F= 3n（2 pl + pH

11、 ）=3324=11312給一個(gè)主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。例1：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)二、自由度計(jì)算二、自由度計(jì)算11F=34-25=24234F= 3n -（2 pl + pH ）=3425=2給兩個(gè)主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。例2：鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)F=3223=0桁架結(jié)構(gòu)F= 3n- （2 pl + pH ）例3：剛性桁架舉例舉例4 4：F0三、平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件三、平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件F0，則機(jī)構(gòu)不能則機(jī)構(gòu)不能 運(yùn)動(dòng)。只有運(yùn)動(dòng)。只有F0，則機(jī)構(gòu)才能運(yùn)動(dòng)；則機(jī)構(gòu)才能運(yùn)動(dòng)；在進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到這樣的問題，即在進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到這樣的問題，即所設(shè)計(jì)或分析的機(jī)構(gòu)，經(jīng)

12、過計(jì)算，其自由度數(shù)所設(shè)計(jì)或分析的機(jī)構(gòu)，經(jīng)過計(jì)算，其自由度數(shù) F0顯然該構(gòu)顯然該構(gòu)件組合不能運(yùn)動(dòng)，故也不能稱其為機(jī)構(gòu)。件組合不能運(yùn)動(dòng)，故也不能稱其為機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件： 1. F0 2. 機(jī)構(gòu)自由度數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F=機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目F=0F=2F=1機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：1. F02. F=原動(dòng)件數(shù)F=-10 四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈： 指在同一軸線上有兩個(gè)以上構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接指在同一軸線上有兩個(gè)以上構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接就構(gòu)成復(fù)合鉸鏈。同理就構(gòu)成復(fù)合鉸鏈。同理如果如果K

13、個(gè)構(gòu)件在一處組成復(fù)合鉸鏈，個(gè)構(gòu)件在一處組成復(fù)合鉸鏈，則該處的則該處的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為(K1) 個(gè)個(gè)，K構(gòu)件數(shù)目（包含固定件）。構(gòu)件數(shù)目（包含固定件）。鉸鏈鉸鏈C處構(gòu)件處構(gòu)件2、3、4構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，C處要按兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算；處要按兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算；而鉸鏈而鉸鏈E處雖有處雖有4、5、6三個(gè)構(gòu)件匯交，其中構(gòu)件三個(gè)構(gòu)件匯交，其中構(gòu)件5、6 構(gòu)成構(gòu)成移動(dòng)副，構(gòu)件移動(dòng)副，構(gòu)件4、5構(gòu)成的是轉(zhuǎn)動(dòng)副，因此構(gòu)成的是轉(zhuǎn)動(dòng)副，因此E處三個(gè)構(gòu)件構(gòu)成處三個(gè)構(gòu)件構(gòu)成一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，不存在復(fù)合鉸鏈。一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，不存在復(fù)合鉸鏈。 24312345C6Ea)a)b)b)c)c)復(fù)合鉸鏈

14、復(fù)合鉸鏈 2.局部自由度局部自由度與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度即為局部自由度，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度即為局部自由度，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)由度時(shí)應(yīng)除去不計(jì)應(yīng)除去不計(jì)。在平面機(jī)構(gòu)中，局部自由度主要出現(xiàn)在有在平面機(jī)構(gòu)中，局部自由度主要出現(xiàn)在有滾子的場合，滾子繞其回轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)是局部自由度，為了防滾子的場合，滾子繞其回轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)是局部自由度，為了防止誤判構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)，止誤判構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)，建議將滾子與安裝件假設(shè)焊在一起建議將滾子與安裝件假設(shè)焊在一起，計(jì)算時(shí)要將滾子與構(gòu)件，計(jì)算時(shí)要將滾子與構(gòu)件2 2作為一個(gè)構(gòu)件來處理。作為一個(gè)構(gòu)件來處理。圖圖2-42-4c)局部自由度局部自由度ABC

15、321ABC321 3. 3. 虛約束虛約束 虛約束的判別是本章的難點(diǎn)。我們知道，在機(jī)構(gòu)中，當(dāng)兩虛約束的判別是本章的難點(diǎn)。我們知道，在機(jī)構(gòu)中，當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，將引入約束來限制兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，將引入約束來限制兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)。但是，有的運(yùn)動(dòng)副所引入的某些約束，可能與其他約束重。但是，有的運(yùn)動(dòng)副所引入的某些約束，可能與其他約束重復(fù)，即這些約束對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的限制與其他約束對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的復(fù)，即這些約束對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的限制與其他約束對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的限制重復(fù)，限制重復(fù)，因而對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上起不到約束作用，這樣因而對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上起不到約束作用，這樣的約束稱為的約束稱為“虛約束虛約束”。

16、在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)將虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。除去不計(jì)。虛約束比較復(fù)雜，故只要求理解和熟悉以下幾種虛約束比較復(fù)雜，故只要求理解和熟悉以下幾種場合中的虛約束。場合中的虛約束。 虛約束虛約束 1234ABDFEC四邊形四邊形ABCDEF12345平行四邊形機(jī)構(gòu)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) a) a) 由兩構(gòu)件組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副而產(chǎn)生的由兩構(gòu)件組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副而產(chǎn)生的虛約虛約束束，見圖，見圖H、G處，這種虛約束出現(xiàn)的情況最多，應(yīng)引起足處，這種虛約束出現(xiàn)的情況最多，應(yīng)引起足夠的重視。夠的重視。 b) b) 由兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副而出現(xiàn)的虛約由兩構(gòu)件組成多個(gè)

17、軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副而出現(xiàn)的虛約束，見束，見圖圖齒輪軸齒輪軸由由機(jī)架上的機(jī)架上的B B、C C處兩個(gè)軸承支承，在計(jì)算自處兩個(gè)軸承支承，在計(jì)算自由度時(shí)，應(yīng)按一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算。由度時(shí)，應(yīng)按一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算。虛約束虛約束 ABCDHG三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析例例1：繪出：繪出內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖例例2：繪出抽水機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：繪出抽水機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖抽水機(jī)抽水機(jī)三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 例例1-1 為簡易沖床設(shè)計(jì)方案，畫結(jié)構(gòu)簡圖并分析其能否運(yùn)動(dòng)，為簡易沖床設(shè)計(jì)方案，畫結(jié)構(gòu)簡圖并分析其能否運(yùn)動(dòng)，設(shè)法改正錯(cuò)誤。設(shè)法改正錯(cuò)誤。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 解：由圖解：由圖a 得得

18、 n=3，PL=4，PH=1。 機(jī)構(gòu)自由度為機(jī)構(gòu)自由度為F = 3 n2PLPH =3 32 41 = 0 計(jì)算結(jié)果表明：該構(gòu)件組合不能運(yùn)動(dòng)，原方案需要按以下計(jì)算結(jié)果表明：該構(gòu)件組合不能運(yùn)動(dòng)，原方案需要按以下方法修改。方法修改。 (1) 在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副；在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副； (2) 在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置用一個(gè)高副代替一個(gè)低副。在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置用一個(gè)高副代替一個(gè)低副。 按按 (1)、(2) 修改后的機(jī)構(gòu)能滿足工作的要求，其運(yùn)動(dòng)簡圖修改后的機(jī)構(gòu)能滿足工作的要求，其運(yùn)動(dòng)簡圖見圖見圖 b、c、d，它們的機(jī)構(gòu)自由度數(shù)它們的機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F均為均為1，即當(dāng)機(jī)構(gòu)

19、具有一，即當(dāng)機(jī)構(gòu)具有一個(gè)原動(dòng)件時(shí)，該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。個(gè)原動(dòng)件時(shí)，該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 b a c d abcd 例例1-2 1-2 計(jì)算計(jì)算牛頭刨牛頭刨床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度。床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度。 解：解：n=6，PL= 8，PH=1。 F=3n-2PL-PH=3 6-2 8-1=1 即該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，即該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，與原動(dòng)件數(shù)相同（齒輪與原動(dòng)件數(shù)相同（齒輪3為原動(dòng)為原動(dòng)件）件）。所以所以,滿足機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)滿足機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。動(dòng)的條件。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 圖圖2-10牛頭刨床牛頭刨床牛頭刨床n13.flc 例例1-3. 已

20、知一機(jī)構(gòu)如圖所示，求其自由度。已知一機(jī)構(gòu)如圖所示，求其自由度。解：解：1. A、B、C、D處為復(fù)合鉸鏈處為復(fù)合鉸鏈 2. n=7 PL= 10 PH=0 F=3n-2PL-PH=3 7-2 10-0=1 即該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，與原動(dòng)即該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，與原動(dòng)件數(shù)相同（桿件數(shù)相同（桿8為原動(dòng)件）為原動(dòng)件）。所以所以,滿足滿足機(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。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 圖圖2-11 例題例題1-4 已知一機(jī)構(gòu)如圖所示，求其自由度。已知一機(jī)構(gòu)如圖所示，求其自由度。 解：解：n=4 PL= 6 PH=0 F=3n-2PL-PH=3 4-2 6-0=0 即該機(jī)

21、構(gòu)自由度為即該機(jī)構(gòu)自由度為0，它的各構(gòu)，它的各構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)。件之間不能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 12345 例例1-5 計(jì)算圖所示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖所示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。 解：解：E或或 E 為虛約束為虛約束 C為復(fù)合鉸鏈為復(fù)合鉸鏈 F為局部自由度為局部自由度 n=7 PL= 9 PH=1 F=3n-2PL-PH=3 7-2 9-1=2 即該機(jī)構(gòu)自由度為即該機(jī)構(gòu)自由度為2 ，具有兩個(gè)原動(dòng)件，即桿，具有兩個(gè)原動(dòng)件，即桿AB、凸輪凸輪O。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 例例1-6 為電動(dòng)鉸車上為電動(dòng)鉸車上的周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

22、。試的周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。試分別計(jì)算閘瓦分別計(jì)算閘瓦 K制動(dòng)和未制動(dòng)和未制動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)的自由度。制動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)的自由度。 K E C D A B H 1 2 3 4 三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 解：解：(1) 當(dāng)閘瓦當(dāng)閘瓦K未制動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)構(gòu)件有齒輪未制動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)構(gòu)件有齒輪1、2、3及及轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂H，A、B、C三處為轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中三處為轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中B處有復(fù)合鉸鏈，處有復(fù)合鉸鏈，D、E兩處為兩處為高副。即高副。即n =4，PL=4，PH=2故該機(jī)構(gòu)的自由度為故該機(jī)構(gòu)的自由度為F = 3 n2PLPH =3 42 42 = 2 計(jì)算表明，機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度。這種具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系計(jì)算表明

23、，機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度。這種具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動(dòng)輪系。機(jī)構(gòu)為獲得確定的相對運(yùn)動(dòng)，需要給定兩個(gè)原動(dòng)件。稱為差動(dòng)輪系。機(jī)構(gòu)為獲得確定的相對運(yùn)動(dòng)，需要給定兩個(gè)原動(dòng)件。 (2) 當(dāng)閘瓦當(dāng)閘瓦K制動(dòng)時(shí)，齒輪制動(dòng)時(shí)，齒輪3成為機(jī)架，此時(shí)成為機(jī)架，此時(shí)n =3，PL=3，PH=2，則則F = 3 n2PLPH =3 32 32 = 1 此時(shí)周轉(zhuǎn)輪系具有一個(gè)自由度。這種具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系此時(shí)周轉(zhuǎn)輪系具有一個(gè)自由度。這種具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。只要給定一個(gè)原動(dòng)件，該機(jī)構(gòu)就具有確定的相對運(yùn)動(dòng)。稱為行星輪系。只要給定一個(gè)原動(dòng)件，該機(jī)構(gòu)就具有確定的相對運(yùn)動(dòng)。 填空題填空題 （1）兩構(gòu)件通過

24、）兩構(gòu)件通過 接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，低副又分接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，低副又分為為 副和副和 副兩種。副兩種。 （2）兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副叫作）兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副叫作 。 （3）機(jī)構(gòu)中存在著與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度稱為）機(jī)構(gòu)中存在著與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度稱為 。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)應(yīng) 。 （4）在任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，只能有）在任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，只能有 個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題 選擇題選擇題 （1）一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有）一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有 自由度。自由度。 (A) 一個(gè)；一個(gè)； (B) 二個(gè)；二個(gè)； (C) 三個(gè)；三個(gè)； (D) 四個(gè)