3機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)分析

1、第三章機(jī)構(gòu)的組成與結(jié)構(gòu)分析3.1機(jī)構(gòu)的組成3.2機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖3.3機(jī)構(gòu)的自由度和具有確定運(yùn)動條件3.4平面閉鏈機(jī)構(gòu)組成原理及結(jié)構(gòu)分析3.1機(jī)構(gòu)的組成 一、構(gòu)件 二、運(yùn)動副 三、運(yùn)動鏈（區(qū)分運(yùn)動鏈和機(jī)構(gòu)） 四、機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是傳遞運(yùn)動和力或者導(dǎo)引構(gòu)件上的點(diǎn)按給定軌跡運(yùn)動的機(jī)械裝置。機(jī)構(gòu)的組成要素為構(gòu)件和運(yùn)動副一、構(gòu)件從制造加工角度：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)動和功能實(shí)現(xiàn)角度：從運(yùn)動和功能實(shí)現(xiàn)角度： 構(gòu)件構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動的單元體獨(dú)立運(yùn)動的單元體注意：構(gòu)件可以是單一零件，也可以是幾個零件的組合聯(lián)接注意：構(gòu)件可以是單一零件，也可以是幾個零件的組合聯(lián)接機(jī)構(gòu)的

2、組成二、運(yùn)動副 (一)運(yùn)動副元素 (二)運(yùn)動副的自由度與約束度 (三)運(yùn)動副類型 運(yùn)動副：指兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運(yùn)動的聯(lián)接。運(yùn)動副：指兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運(yùn)動的聯(lián)接。 運(yùn)動副元素：指兩個構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運(yùn)動副的部分。運(yùn)動副元素：指兩個構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運(yùn)動副的部分。 機(jī)構(gòu)的組成(一) 運(yùn)動副元素運(yùn)動副元素不外乎為點(diǎn)、運(yùn)動副元素不外乎為點(diǎn)、線、面線、面。機(jī)構(gòu)的組成(二)運(yùn)動副的自由度與約束度1. 構(gòu)件的自由度：構(gòu)件的自由度：指一指一個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動?？赡艹霈F(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動。一個自由構(gòu)件在空間具一個自由構(gòu)件在空間具有有6個自由度。個自由度。2.

3、約束：約束：指通過運(yùn)動副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的某些相對獨(dú)立運(yùn)指通過運(yùn)動副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的某些相對獨(dú)立運(yùn)動所受到的限制。動所受到的限制。運(yùn)動副引入的約束數(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)動副引入的約束數(shù)：最多為運(yùn)動副引入的約束數(shù)：最多為5個。個。機(jī)構(gòu)的組成 對于兩個空間構(gòu)件 對于兩個平面構(gòu)件6 fs3 fs機(jī)構(gòu)的組成1. 按運(yùn)動副相對運(yùn)動形式分按運(yùn)動副相對運(yùn)動形式分 （三）運(yùn)動副類型（三）運(yùn)動副類型轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副移動副螺旋副螺旋副球面副球面副 2. 按運(yùn)動副引入的約束數(shù)分：按運(yùn)動副引入的約束數(shù)分： X級運(yùn)動副：指引入級運(yùn)動副：指引入X個約束的

4、運(yùn)動副。個約束的運(yùn)動副。級副、級副、級副、級副、級、級、級副、級副、級副級副級副級副級副級副級副級副機(jī)構(gòu)的組成3. 按運(yùn)動副接觸形式分按運(yùn)動副接觸形式分 低副低副: 兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副統(tǒng)稱為低副運(yùn)動副統(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)而構(gòu)成的運(yùn) 動副統(tǒng)稱為高副動副統(tǒng)稱為高副; 4. 按運(yùn)動副的運(yùn)動空間分按運(yùn)動副的運(yùn)動空間分: 平面運(yùn)動副平面運(yùn)動副:指構(gòu)成運(yùn)動副的兩指構(gòu)成運(yùn)動副的兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動的構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動的運(yùn)動副運(yùn)動副; 空間運(yùn)動副空間運(yùn)動副:指構(gòu)成運(yùn)動副的兩指構(gòu)成運(yùn)動副的兩構(gòu)

5、件之間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動。構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動。機(jī)構(gòu)的組成12運(yùn)動副元素間的鎖合 幾何鎖合 力鎖合機(jī)構(gòu)的組成三、運(yùn)動鏈 運(yùn)動鏈運(yùn)動鏈:指兩個以上的構(gòu)件通過運(yùn)動副聯(lián)接而構(gòu)成指兩個以上的構(gòu)件通過運(yùn)動副聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。 閉鏈閉鏈: : 運(yùn)動鏈運(yùn)動鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首的各構(gòu)件構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。尾封閉的系統(tǒng)。 開鏈開鏈: : 運(yùn)動運(yùn)動鏈的各構(gòu)件未鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首尾封閉構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)的組成運(yùn)動鏈（續(xù)）平面運(yùn)動鏈平面運(yùn)動鏈:各構(gòu)件間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動的運(yùn)動鏈。各構(gòu)件間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動的運(yùn)動鏈。 空間運(yùn)動鏈空間運(yùn)動鏈:各構(gòu)件間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動的運(yùn)動鏈各構(gòu)件間的相

6、對運(yùn)動為空間運(yùn)動的運(yùn)動鏈 ?？臻g運(yùn)動鏈空間運(yùn)動鏈機(jī)構(gòu)的組成四、機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu):在運(yùn)動鏈中將一構(gòu)在運(yùn)動鏈中將一構(gòu)件加以固定作為機(jī)架或參考件加以固定作為機(jī)架或參考構(gòu)件構(gòu)件, 并給定另外一個或少并給定另外一個或少數(shù)幾個構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律，則數(shù)幾個構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律，則運(yùn)動鏈便成為機(jī)構(gòu)。運(yùn)動鏈便成為機(jī)構(gòu)。機(jī)架：機(jī)架：機(jī)構(gòu)中固定不動構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中固定不動構(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)動為平面運(yùn)動。機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動。 空間機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu): 機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動。機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動。原動件原動件: 機(jī)構(gòu)中按給定的機(jī)構(gòu)中按給定的運(yùn)動規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動的構(gòu)件。運(yùn)動

7、規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動的構(gòu)件。從動件從動件:機(jī)構(gòu)其余活動構(gòu)件。機(jī)構(gòu)其余活動構(gòu)件。機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)中構(gòu)件類型機(jī)構(gòu)的組成構(gòu)件名稱構(gòu)件的作用和要求機(jī)架（參考構(gòu)件）機(jī)構(gòu)中視為不動的構(gòu)件，用于支承和作為研究其他構(gòu)件運(yùn)動的參考坐標(biāo)輸入（主動）件機(jī)構(gòu)中運(yùn)動規(guī)律為給定或已知的一個或幾個構(gòu)件從動件其運(yùn)動規(guī)律取決于機(jī)構(gòu)型式、機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸或參數(shù)以及主動件運(yùn)動規(guī)律的構(gòu)件；除主動件以外的所有可動構(gòu)件均可視為從動件輸出件機(jī)構(gòu)中具有期望運(yùn)動規(guī)律或運(yùn)動要求的從動件傳動件在主動件和從動件間傳遞運(yùn)動和動力的所有構(gòu)件導(dǎo)引件在機(jī)構(gòu)中具有給定位置或軌跡要求的所有構(gòu)件原動件由外界輸入驅(qū)動力或驅(qū)動力矩的構(gòu)件3.2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動

8、簡圖機(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)動簡圖：機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：指根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸指根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸, 按一定的比例按一定的比例尺定出各運(yùn)動副的位置尺定出各運(yùn)動副的位置, 并用國標(biāo)規(guī)定的簡單線條和符號并用國標(biāo)規(guī)定的簡單線條和符號代表構(gòu)件和運(yùn)動副，繪制出表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動關(guān)系的簡明圖形。代表構(gòu)件和運(yùn)動副，繪制出表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動關(guān)系的簡明圖形。 機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖為什么要畫機(jī)為什么要畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖？構(gòu)運(yùn)動簡圖？機(jī)構(gòu)的運(yùn)動：與原動件運(yùn)動規(guī)律、運(yùn)動副類型、機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動：與原動件運(yùn)動規(guī)律、運(yùn)動副類型

9、、機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸有關(guān)運(yùn)動尺寸有關(guān),而與機(jī)構(gòu)的而與機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)尺寸和形狀以及運(yùn)動結(jié)構(gòu)尺寸和形狀以及運(yùn)動副的具體構(gòu)造無關(guān)，因此可以不計或略去那些與機(jī)構(gòu)副的具體構(gòu)造無關(guān)，因此可以不計或略去那些與機(jī)構(gòu)運(yùn)動無關(guān)的運(yùn)動無關(guān)的 因素。因素。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖 （一）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟和方法 （二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中常用的規(guī)定符號 （三）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的識別機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖（一）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的步驟與方法:1.恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面：恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面：一般選擇與機(jī)械的多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動平一般選擇與機(jī)械的多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動平面相平行的平面作為投影面。面相平行的平面作為投影面。2.分析機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動情況分析機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動情況，確定

10、機(jī)構(gòu)中的機(jī)架、原動部，確定機(jī)構(gòu)中的機(jī)架、原動部分、傳動部分和執(zhí)行部分，以確定構(gòu)件和運(yùn)動副的數(shù)目。分、傳動部分和執(zhí)行部分，以確定構(gòu)件和運(yùn)動副的數(shù)目。3.循著運(yùn)動傳遞的路線，循著運(yùn)動傳遞的路線，逐一分析每兩個構(gòu)件間相對運(yùn)動的逐一分析每兩個構(gòu)件間相對運(yùn)動的性質(zhì)，確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目性質(zhì)，確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目;還應(yīng)確定與機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性還應(yīng)確定與機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性相關(guān)的相關(guān)的 運(yùn)動要素：運(yùn)動副間的相對位置；如轉(zhuǎn)動副中心的運(yùn)動要素：運(yùn)動副間的相對位置；如轉(zhuǎn)動副中心的位置和移動副導(dǎo)路的方位；高副的廓線形狀，包括其曲率中位置和移動副導(dǎo)路的方位；高副的廓線形狀，包括其曲率中心和曲率半徑等。心和曲率半徑等。4. 選擇

11、適當(dāng)?shù)谋壤哌x擇適當(dāng)?shù)谋壤? 用規(guī)定的簡單線條和各種運(yùn)動副符號用規(guī)定的簡單線條和各種運(yùn)動副符號, 將機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖畫出來。將機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖畫出來。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中的常用符號機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖常用傳動系統(tǒng)簡圖機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖 例題一：繪制圖示顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖例題一：繪制圖示顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖分析：該機(jī)構(gòu)有分析：該機(jī)構(gòu)有6個構(gòu)件和個構(gòu)件和7個轉(zhuǎn)個轉(zhuǎn)動副。動副。123456 畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的方法畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的方法機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖例題二：例題二：繪制圖示偏心輪傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖繪制圖示偏心輪傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖例題

12、三、圖示為一沖床。繞固定中心例題三、圖示為一沖床。繞固定中心A轉(zhuǎn)動的菱形盤轉(zhuǎn)動的菱形盤1為為原動件，與滑塊原動件，與滑塊2在在B點(diǎn)鉸接，滑塊點(diǎn)鉸接，滑塊2推動撥叉推動撥叉3繞固定軸繞固定軸C轉(zhuǎn)動，撥叉轉(zhuǎn)動，撥叉3與圓盤與圓盤4為同一構(gòu)件，當(dāng)圓盤為同一構(gòu)件，當(dāng)圓盤4轉(zhuǎn)動時，通轉(zhuǎn)動時，通過連桿過連桿5使沖頭使沖頭6實(shí)現(xiàn)沖壓運(yùn)動。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。實(shí)現(xiàn)沖壓運(yùn)動。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。 畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的方法畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的方法分析：分析：繪制簡圖：繪制簡圖：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖ABCDE123456（三）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的識別 由于移動副繪制和表達(dá)方法的不同而出現(xiàn)的簡圖差異 由于轉(zhuǎn)動副元素尺寸變化而出現(xiàn)的簡

13、圖差異實(shí)際繪制的運(yùn)動簡圖會因?yàn)檫\(yùn)動副繪制或表達(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)動簡圖不同；或不同機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖相同。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖3.3 機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件 一、機(jī)構(gòu)的自由度 二、平面機(jī)構(gòu)自由度 三、空間機(jī)構(gòu)自由度 四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動條件一、機(jī)構(gòu)的自由度 構(gòu)件的自由度 確定平面或空間運(yùn)動構(gòu)件位置所需的獨(dú)立位置參數(shù)的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度平面和空間運(yùn)動構(gòu)件分別有3個和6個自由度 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)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目或組成該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動鏈的位形相對于機(jī)架或參考構(gòu)件所需的獨(dú)立位置參數(shù)的數(shù)目，用F表示機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件假設(shè)平面機(jī)構(gòu)有假設(shè)平面機(jī)構(gòu)有n

14、個個活動活動構(gòu)件：構(gòu)件： 3n個自由度個自由度有有P5 個低副和個低副和P4 個高副：個高副： 平面自由構(gòu)件：平面自由構(gòu)件：3個自由度個自由度平面低副：引入平面低副：引入2個約束個約束平面高副：引入平面高副：引入1個約束個約束平面機(jī)構(gòu)的自由度計算公式：平面機(jī)構(gòu)的自由度計算公式： F= 3n-(2 p5+ p4)引入引入(2 P5 +P4)約束約束分析：分析： 平面機(jī)構(gòu)自由度的計算公式平面機(jī)構(gòu)自由度的計算公式運(yùn)動副的作用是約束構(gòu)件自由度的，所以機(jī)構(gòu)的自由度為活動構(gòu)件在自由狀態(tài)自由狀態(tài)下自由度總和減去由于運(yùn)動副運(yùn)動副引入而限制的自由度機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件自由度計算實(shí)例分析自由度計算實(shí)例分析

15、F=3n-2 P5 P4=34 - 25-0=2F=3n-2 p5 p4=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)機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 實(shí)例分析實(shí)例分析1：計算圖示直線機(jī)構(gòu)：計算圖示直線機(jī)構(gòu)(實(shí)現(xiàn)無導(dǎo)軌直線運(yùn)動實(shí)現(xiàn)無導(dǎo)軌直線運(yùn)動)自由度自由度解：解：F=3n-2 p5 p4=37 - 26-0=9解：解：F=3n-2 p5 p4=37 - 210-0=1 兩個以上構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接即構(gòu)成復(fù)合鉸兩個以上構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接即構(gòu)成復(fù)合鉸鏈。鏈。m個構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈聯(lián)接所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副數(shù)為個構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈聯(lián)接所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副數(shù)為(m-1)個個注意注意：復(fù)

16、合鉸鏈只存在于轉(zhuǎn)動副中。 。機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件實(shí)例分析實(shí)例分析2：計算圖示凸輪機(jī)構(gòu)自由度：計算圖示凸輪機(jī)構(gòu)自由度解：解：F=3n-2 p5 p4=33 - 23-1=2F=3n-2 p5 p4 - 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 p5 p4=32 - 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)動并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動動, 把這種局部運(yùn)動的自由度稱為局部自由度。數(shù)目用把這種局部運(yùn)動的自由度稱為局部自由度。數(shù)目用f表示表示.注意：計算機(jī)構(gòu)自由

17、度時注意：計算機(jī)構(gòu)自由度時, 應(yīng)將局應(yīng)將局部自由度除去不計部自由度除去不計。方法一：方法一：機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件 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)動下，有些運(yùn)動副帶入的約束對機(jī)構(gòu)運(yùn)動實(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)動實(shí)際上起不到獨(dú)立的約束作用, 這些對機(jī)構(gòu)運(yùn)動實(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)動實(shí)際上不起約束作用的約束稱為虛約束，用用P表示。表示。 虛約束虛約束注意：在計算自由度時，應(yīng)將虛約束除去不計。注意：在計算自由度時，應(yīng)將虛約束除去不計。不計引起虛約束的附加構(gòu)件和運(yùn)動副數(shù)。不計引起虛約束的附加構(gòu)件和運(yùn)動副數(shù)。

18、 F=3n-2 p5 p4去除虛約束的方法：去除虛約束的方法：機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件F=3n-2 pl ph=34 - 26-0=0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個虛約束個虛約束;正確計算：正確計算：不計引起虛約束的附加構(gòu)件不計引起虛約束的附加構(gòu)件和運(yùn)動副數(shù)。和運(yùn)動副數(shù)。F=3n-2 p5 p4=33 - 24-0=1用于連接構(gòu)件2和3的轉(zhuǎn)動副C即屬此種情況。因?yàn)镃2和C3在未連接前的軌跡都沿Y軸。此時轉(zhuǎn)動副C將引入一個虛約束。計算時去掉構(gòu)件3和轉(zhuǎn)動副C以及3和機(jī)家移動副機(jī)

19、構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件F=3n-2 p5 p4=33 - 24-0=1F=3n-2 p5 p4=34 - 26-0=0 分析：分析：E3和和E5點(diǎn)的軌跡重合，引入一個虛約束點(diǎn)的軌跡重合，引入一個虛約束正確計算：正確計算： n=3 P5=4 P4=0 F=3n-(2P5+P4)=3*3-2*4=1 機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件兩構(gòu)件在幾處接觸兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成移動副且導(dǎo)路而構(gòu)成移動副且導(dǎo)路互相平行或重合。互相平行或重合。兩個構(gòu)件組成在幾處兩個構(gòu)件組成在幾處構(gòu)成轉(zhuǎn)動副且各轉(zhuǎn)動副構(gòu)成轉(zhuǎn)動副且各轉(zhuǎn)動副的軸線是重合的。的軸線是重合的。只有一個運(yùn)動副起約只有一個運(yùn)動副起約束作用束作用,其它各處均為其它

20、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)動副兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成運(yùn)動副n=3 P5=4 P4=0 F=3n-(2P5+P4)=3*3-2*4=1 圖示機(jī)構(gòu)的兩個移動副即屬此種情況。計算其自由度時，只按一個移動副計算 機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件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,則只能算一個平面高副。若公法線方向不則只能算一個平面高副。若公法線方向不重合，將提供各重合，將提供各2個約束。個約束。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)動副，b）圖相當(dāng)于移

21、動副 n=2 P5=2 P4=1 F=3n-(2P5+P4)=3*2-2*2-1=1 機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件5. 某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動的對稱部分或重動的對稱部分或重復(fù)部分所帶入的約復(fù)部分所帶入的約束為虛約束。束為虛約束。 3和1繞同一個軸轉(zhuǎn)動，計算機(jī)構(gòu)自由度時，只考慮對稱或重復(fù)部分中的一處，去掉2和2構(gòu)件4. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中, 某某兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)之間的兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變距離始終保持不變, 將此將此兩點(diǎn)以構(gòu)件相聯(lián)兩點(diǎn)以構(gòu)件相聯(lián), 則將帶則將帶入入1個虛約束。個虛約束。n=3 P5=4 P4=0 F=3n-(2P5+P4)=3*3-2*4=1 連接

22、構(gòu)件2和4上的E點(diǎn)和F點(diǎn)的構(gòu)件5及轉(zhuǎn)動副E和F即屬此種情況，引入一個虛約束。n=3 P5=3 P4=2 F=3n-(2P5+P4)=3*3-2*3-2=1 機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件小結(jié)小結(jié)存在于轉(zhuǎn)動副處存在于轉(zhuǎn)動副處正確處理方法：復(fù)合鉸鏈處有正確處理方法：復(fù)合鉸鏈處有m個構(gòu)件個構(gòu)件則有則有(m-1)個轉(zhuǎn)動副個轉(zhuǎn)動副 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摩擦常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動摩擦變成滾動摩擦所增加的滾子處。變成滾動摩擦所增加的滾子處。正確處理方法：計算自由度時將局部自正確處理方法：計算自由度時將局部自由度減去。由度減去。 虛約束虛約束存在于特定的幾何條

23、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)動副除去不計。運(yùn)動副除去不計。機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件典型例題一：計算圖示某包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度，典型例題一：計算圖示某包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷該機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動。并判斷該機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動。解法解法1：計算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件典型例題一：計算圖示某包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度，典型例題一

24、：計算圖示某包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷該機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動。并判斷該機(jī)構(gòu)是否有確定運(yùn)動。解法解法2：復(fù)合鉸鏈：復(fù)合鉸鏈：D包含包含2個轉(zhuǎn)動副個轉(zhuǎn)動副(桿桿4和和7)局部自由度：局部自由度：F=2虛約束：桿虛約束：桿8及轉(zhuǎn)動副及轉(zhuǎn)動副F、I引引入入1個虛約束。個虛約束。計算自由度前直接去除虛約計算自由度前直接去除虛約束和局部自由度：束和局部自由度： n=6 p5=7 p4=3 F=3n-2p5-p4=1計算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析 機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件11112832345ppnF典型例題二：典型例題二：計計 算算 圖圖 示示 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 的的 自自 由由 度，

25、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 動動 件。件。復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈局部自由度局部自由度1 1個虛約束個虛約束復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈計算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件典型例題三典型例題三計算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計算機(jī)構(gòu)自由度典型例題分析計算圖示機(jī)構(gòu)自由度。分析：該機(jī)構(gòu)具有5個活動構(gòu)件，有7個轉(zhuǎn)動副，即低副，沒有高副。于是機(jī)構(gòu)自由度為123456機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件 F=3n-2 p5 p4=35 - 27

26、-0=1四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件 機(jī)構(gòu)中獨(dú)立機(jī)構(gòu)中獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的構(gòu)件運(yùn)動參數(shù)的構(gòu)件為原動件。為原動件。 問題：取運(yùn)動鏈中某個構(gòu)件為機(jī)架，即構(gòu)成問題：取運(yùn)動鏈中某個構(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？機(jī)構(gòu)，那么機(jī)構(gòu)在什么條件下才具有確定運(yùn)動？因?yàn)樽杂啥葹橐驗(yàn)樽杂啥葹?給定一個獨(dú)立給定一個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)，其余構(gòu)件有確定運(yùn)動參數(shù)，其余構(gòu)件有確定運(yùn)動。運(yùn)動。v自由度小于等于零v自由度大于零若獨(dú)立運(yùn)動數(shù)大于自由度v自由度大于零若獨(dú)立運(yùn)動數(shù)小于自由度v自由度大于零若獨(dú)立運(yùn)動數(shù)等于自由度機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件 結(jié)論結(jié)論機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件為：機(jī)構(gòu)自由度

27、大于機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件為：機(jī)構(gòu)自由度大于0且機(jī)構(gòu)原動件且機(jī)構(gòu)原動件數(shù)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)四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件四、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件給定一個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)：給定一個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)：機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動。機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動。給定兩個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)：給定兩個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)：機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動。機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動。機(jī)構(gòu)的自由度與確定運(yùn)動條件3.4平面閉鏈機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析一、平面閉鏈機(jī)構(gòu)的組成原理二、平面閉鏈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的高副低代一、機(jī)構(gòu)的組成原理一、機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件： 自由度數(shù)自由度數(shù)=原動件數(shù)原動件數(shù)基本桿組：把機(jī)構(gòu)中

28、最后不能再拆的自由度為零的構(gòu)件組基本桿組：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。稱為機(jī)構(gòu)的基本桿組。1. 桿組桿組機(jī)架和原動件與從動件組分開，機(jī)架和原動件與從動件組分開，運(yùn)動副仍保留在桿組：運(yùn)動副仍保留在桿組： 從動構(gòu)從動構(gòu)件組自由度為零。件組自由度為零?？梢栽俨鸪筛唵蔚目梢栽俨鸪筛唵蔚淖杂啥葹榱愕臈U組自由度為零的桿組平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析0235 pn532pn 對于全低副的桿組：對于全低副的桿組：n個構(gòu)件、個構(gòu)件、p5個低副個低副 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, p5=3

29、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n和和pl為整數(shù)為整數(shù)n=2,4,6平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析（2）n=4, p5=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三副構(gòu)件。特征為桿組中具有一個三副構(gòu)件。常見的三種形式為常見的三種形式為532pn （3）更高級別的桿組）更高級別的桿組平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)組成原理指把若干個基本桿組依次聯(lián)接到原動件機(jī)構(gòu)組成原理指把若干個基本桿組依次聯(lián)接到原動件和機(jī)架上，就可以組成自由度數(shù)與原動件數(shù)相等的新機(jī)構(gòu)。和機(jī)架上，就可以組成自由度數(shù)與原動件數(shù)相等的新機(jī)構(gòu)。2. 機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)

30、的組成原理 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)遵循的原則機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計應(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，在滿足相同工作利用機(jī)構(gòu)組成原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新時，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、桿組的級別越低、構(gòu)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)動副數(shù)越少越好。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的級別越高，機(jī)構(gòu)的件數(shù)和運(yùn)動副數(shù)越少越好。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的級別越高，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和動力分析也越困難運(yùn)動和動力分析也越困難.自由度為F的機(jī)構(gòu)=F 個主動桿+1個自由度為0的機(jī)架+若干個自由度為0的基本桿組平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析二、平面閉鏈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析二、平面閉鏈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 級機(jī)構(gòu)級機(jī)構(gòu) 只由機(jī)架和原動件組成的機(jī)

31、構(gòu)稱為只由機(jī)架和原動件組成的機(jī)構(gòu)稱為級的機(jī)構(gòu)。級的機(jī)構(gòu)。 （杠桿機(jī)構(gòu)、斜面機(jī)構(gòu)）（杠桿機(jī)構(gòu)、斜面機(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)中基本桿組的最高級別為指機(jī)構(gòu)中基本桿組的最高級別為III級組的機(jī)構(gòu)。級組的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)分類的依據(jù)：機(jī)構(gòu)分類的依據(jù)： 根據(jù)機(jī)構(gòu)中基本桿組的級別進(jìn)行分類。根據(jù)機(jī)構(gòu)中基本桿組的級別進(jìn)行分類。平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析目的結(jié)構(gòu)分析目的 ： 了解機(jī)構(gòu)的組成，確定機(jī)構(gòu)的級別。了解機(jī)構(gòu)的組成，確定機(jī)構(gòu)的級別。把機(jī)構(gòu)分解為基本桿組、機(jī)架和原動件。把機(jī)構(gòu)分解為基本桿組、機(jī)架和原

32、動件。 結(jié)構(gòu)分析的過程：結(jié)構(gòu)分析的過程：拆桿組拆桿組 從離原動件最遠(yuǎn)的構(gòu)件開始試拆，先拆從離原動件最遠(yuǎn)的構(gòu)件開始試拆，先拆II級組，若不級組，若不成，再拆成，再拆III級組，每拆出一個桿組后，機(jī)構(gòu)的剩余部分仍級組，每拆出一個桿組后，機(jī)構(gòu)的剩余部分仍應(yīng)是一個與原機(jī)構(gòu)有相同自由度的機(jī)構(gòu)，直到只剩原動件應(yīng)是一個與原機(jī)構(gòu)有相同自由度的機(jī)構(gòu)，直到只剩原動件為止。為止。 桿組拆分原則桿組拆分原則平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析步驟機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析步驟1、除去虛約束和局部自由度，正確計算機(jī)構(gòu)的自由度；、除去虛約束和局部自由度，正確計算機(jī)構(gòu)的自由度；2、指定機(jī)構(gòu)的主動件、指定機(jī)構(gòu)的主動件3、將機(jī)構(gòu)中的全部平面高副替換為低副、將機(jī)構(gòu)中的全部平面高副替換為低副4、根據(jù)機(jī)構(gòu)拆分原則進(jìn)行拆分、根據(jù)機(jī)構(gòu)拆分原則進(jìn)行拆分5、最后定出機(jī)構(gòu)的級別。、最后定出機(jī)構(gòu)的級別。6、對于帶有氣、液缸的平面機(jī)構(gòu)，可先拆桿數(shù)較少的待、對于帶有氣、液缸的平面機(jī)構(gòu)，可先拆桿數(shù)較少的待缸或不帶缸的桿組，帶缸桿組自由度為缸數(shù)，而不帶缸缸或不帶缸的桿組，帶缸桿組自由度為缸數(shù)，而不帶缸桿組自由度為桿組自由度為0平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析典型例題：試計算圖示沖壓機(jī)構(gòu)的自由度，并分析下列情典型例題：試計算圖示沖壓機(jī)構(gòu)的自由度，并分析下列情況下組成機(jī)構(gòu)的基本桿組及機(jī)