平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析PPT通用課件

1、2.12.1 平面機構(gòu)的組成平面機構(gòu)的組成2.22.2 平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖2.32.3 平面機構(gòu)的自由度計算平面機構(gòu)的自由度計算2.42.4平面機構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分析第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析運動分析和動力分析以及機構(gòu)綜合的前提。運動分析和動力分析以及機構(gòu)綜合的前提。內(nèi)容：內(nèi)容：機構(gòu)組成及具有確定性運動的條件；機構(gòu)組成及具有確定性運動的條件；機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類；機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類；機構(gòu)的組成原理。機構(gòu)的組成原理。目的：目的：探討機構(gòu)運動的可能性及運動確定性條件；

2、探討機構(gòu)運動的可能性及運動確定性條件；機構(gòu)分類，建立運動分析和動力分析的方法；機構(gòu)分類，建立運動分析和動力分析的方法；繪制機構(gòu)運動簡圖。繪制機構(gòu)運動簡圖。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析用構(gòu)件間能夠相對運動的連接方式用構(gòu)件間能夠相對運動的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)。組成的構(gòu)件系統(tǒng)。平面機構(gòu)：平面機構(gòu)：各運動構(gòu)件都在同一平面或相互平行各運動構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)。（常見的機構(gòu)的平面內(nèi)運動的機構(gòu)。（常見的機構(gòu)大多數(shù)為平面機構(gòu)）。大多數(shù)為平面機構(gòu)）。至少有兩個構(gòu)件在三維空間中至少有兩個構(gòu)件在三維空間中 存在著相對運動。存在著相對運動?？臻g機構(gòu)：空間機構(gòu)

3、：機構(gòu)機構(gòu)：機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2.12.1 平面機構(gòu)的組成平面機構(gòu)的組成機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析運動副元素運動副元素是兩構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成運動副的表面。是兩構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成運動副的表面。運動副運動副：兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成的可動聯(lián)接。兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成的可動聯(lián)接。轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副移動副齒輪副齒輪副1 1）運動副定義）運動副定義一、運動副一、運動副機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析4 4）按其相對運動形式分）按其相對運動形式分轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副(fixed povot)（回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副或或鉸

4、鏈鉸鏈）移動副移動副(sliding pair)螺旋副螺旋副(helical joint)球面副球面副(spherical joint)3 3）按其接觸形式分）按其接觸形式分高副高副(higher pair)： 點、線接觸的運動副點、線接觸的運動副低副低副(lower pair)： 面接觸的運動副面接觸的運動副2) 2) 運動副的分類運動副的分類2 2）按其引入的約束數(shù)目分）按其引入的約束數(shù)目分級副級副、 級副級副、 級副級副1 1）按兩個構(gòu)件運動關(guān)系分為：）按兩個構(gòu)件運動關(guān)系分為：平面運動副平面運動副和和空間運動副空間運動副機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析凸輪高

5、副（點接觸）凸輪高副（點接觸）齒輪高副（線接觸）齒輪高副（線接觸）機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析低副（曲面接觸，轉(zhuǎn)動副）低副（曲面接觸，轉(zhuǎn)動副）低副（平面接觸，移動副）低副（平面接觸，移動副）機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析高副高副機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3) 3) 運動副的運動副的表示（之一）表示（之一）機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3) 3) 運動運動副的表示副的表示（之二）（之二）機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析構(gòu)件通過運動副聯(lián)

6、接而構(gòu)成的相對可動的系統(tǒng)。構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的系統(tǒng)。閉式運動鏈閉式運動鏈 （簡稱簡稱閉鏈閉鏈）開式運動鏈開式運動鏈 （簡稱簡稱開鏈開鏈）1234平面閉式運動鏈平面閉式運動鏈1234空間閉式運動鏈空間閉式運動鏈1234平面開式運動鏈平面開式運動鏈12345空間開式運動鏈空間開式運動鏈平面運動鏈平面運動鏈空間運動鏈空間運動鏈按運動分按運動分按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分運動鏈運動鏈二、運動鏈二、運動鏈機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析運動鏈與機構(gòu)的聯(lián)系：運動鏈與機構(gòu)的聯(lián)系：（1）一個閉式運動鏈；）一個閉式運動鏈；（2）將一構(gòu)件固定不動（機架）；）將一構(gòu)件固定不動（機架

7、）；（3）1個或數(shù)個構(gòu)件具有確定的運動（原動件）；個或數(shù)個構(gòu)件具有確定的運動（原動件）；（4）原動件運動時，其他構(gòu)件就有確定的運動。）原動件運動時，其他構(gòu)件就有確定的運動。機構(gòu)就是帶有機架和原動件，具有確定相對運動的運動鏈。機構(gòu)就是帶有機架和原動件，具有確定相對運動的運動鏈。運動鏈運動鏈機構(gòu)機構(gòu)機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 一般機架相對地面固定不動，但當機一般機架相對地面固定不動，但當機構(gòu)安裝在運動的機械上時則是運動的。構(gòu)安裝在運動的機械上時則是運動的。 按給定已知運動規(guī)律獨立按給定已知運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件；運動的構(gòu)件；機架機架原動件原動件 機構(gòu)中的固定構(gòu)件

8、；機構(gòu)中的固定構(gòu)件；1234平面鉸鏈四桿機構(gòu)平面鉸鏈四桿機構(gòu)常以轉(zhuǎn)向箭頭表示。常以轉(zhuǎn)向箭頭表示。機架原動件從動件從動件從動件 機構(gòu)中其余活動構(gòu)件。機構(gòu)中其余活動構(gòu)件。 其運動規(guī)律決定于原動件的運動規(guī)律其運動規(guī)律決定于原動件的運動規(guī)律和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。機構(gòu)中各構(gòu)件的名稱：機構(gòu)中各構(gòu)件的名稱：機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)常分為機構(gòu)常分為平面機構(gòu)平面機構(gòu)和和空間機構(gòu)空間機構(gòu)兩類，兩類，其中平面機構(gòu)應用最為廣泛。其中平面機構(gòu)應用最為廣泛。Planar and spatial1234原動件空間鉸鏈四桿機構(gòu)空間鉸鏈四桿機構(gòu)機架從動件機

9、械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2.2 平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析用規(guī)定的符號和線條按一定的比例表示構(gòu)件和運動用規(guī)定的符號和線條按一定的比例表示構(gòu)件和運動副的相對位置，并能完全反映機構(gòu)特征的簡圖。副的相對位置，并能完全反映機構(gòu)特征的簡圖。平面機構(gòu)運動簡圖是什么？平面機構(gòu)運動簡圖是什么？機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1221211221、運動副的表示、運動副的表示轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副： 以圓圈表示，圓心代表轉(zhuǎn)動軸線。以圓圈表示，圓心代表轉(zhuǎn)動軸線。如何繪制平面機構(gòu)運動簡圖？如何繪

10、制平面機構(gòu)運動簡圖？機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析121212121212移動副：移動副：若組成運動副的兩構(gòu)件中有一個為機架，則在代表機架的若組成運動副的兩構(gòu)件中有一個為機架，則在代表機架的構(gòu)件上加陰影線。構(gòu)件上加陰影線。導路必須與相對移動方向一致。導路必須與相對移動方向一致。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析齒輪副：齒輪副：凸輪副：凸輪副：畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓。畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓。以點劃線畫出一對以點劃線畫出一對節(jié)圓表示齒輪副。節(jié)圓表示齒輪副。高副：高副：用完整的輪廓曲線用完整的輪廓曲線表示凸輪。表示凸輪。機械原理機械

11、原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2、構(gòu)件（桿）的表示、構(gòu)件（桿）的表示用最簡單的線條直線表示用最簡單的線條直線表示構(gòu)件和兩個運動副聯(lián)接時的表示方法構(gòu)件和兩個運動副聯(lián)接時的表示方法:機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一般來說，參與組成一般來說，參與組成3個轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件可用三角形表示。個轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件可用三角形表示。通常在三角形內(nèi)加剖面線或在三個角上分別涂以焊縫的標記，通常在三角形內(nèi)加剖面線或在三個角上分別涂以焊縫的標記， 表明三角形是一剛性整體。表明三角形是一剛性整體。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3常用機構(gòu)的專門符號（

12、有國家標準）常用機構(gòu)的專門符號（有國家標準）在支架上的電機在支架上的電機帶傳動帶傳動鏈傳動鏈傳動凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)外嚙合圓柱齒輪外嚙合圓柱齒輪機構(gòu)機構(gòu)內(nèi)嚙合圓柱齒輪內(nèi)嚙合圓柱齒輪機構(gòu)機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)圓錐齒輪機構(gòu)圓錐齒輪機構(gòu)蝸桿機構(gòu)蝸桿機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析4、機構(gòu)運動簡圖繪制的步驟、機構(gòu)運動簡圖繪制的步驟（2 2）選擇合理的位置（即能充分反映機構(gòu)的特性的視圖平面）；）選擇合理的位置（即能充分反映機構(gòu)的特性的視圖平面）；（3 3）選適當比例尺，作出各運動副的）選適當比例尺，作出各運動副的相對位置相對位置，再畫出各，再畫出各運運

13、動副和機構(gòu)的符號動副和機構(gòu)的符號，最后用，最后用簡單線條連接簡單線條連接即得機構(gòu)運動簡圖。即得機構(gòu)運動簡圖。（1 1）搞清機械的構(gòu)造及運動情況，沿著運動傳遞路線，查明）搞清機械的構(gòu)造及運動情況，沿著運動傳遞路線，查明組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目、運動副的類別及其位置；組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目、運動副的類別及其位置；機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析l1-原動；原動；4-機架。機架。l1-4在在A處組成回轉(zhuǎn)副；處組成回轉(zhuǎn)副；l 1-2在在B處組成回轉(zhuǎn)副；處組成回轉(zhuǎn)副；l2-3組成移動副；組成移動副；l3-4組成移動副。組成移動副。AB3241例例2-12-1：機械原理機械原理第第2章

14、章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例例2-22-2：顎式破碎機機構(gòu)運動簡圖的繪制：顎式破碎機機構(gòu)運動簡圖的繪制1機架；機架；2偏心軸；偏心軸；3動顎；動顎；4肘板肘板機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析板板4 4與機架與機架1 1繞軸線繞軸線D相對轉(zhuǎn)動。相對轉(zhuǎn)動。顎式破碎機運動簡圖：顎式破碎機運動簡圖：偏心軸偏心軸2與機架與機架1繞軸線繞軸線A相對轉(zhuǎn)動；相對轉(zhuǎn)動；動顎動顎3與偏心軸與偏心軸2繞軸線繞軸線B相對轉(zhuǎn)動；相對轉(zhuǎn)動；肘板肘板4與動顎與動顎3繞軸線繞軸線C相對轉(zhuǎn)動；相對轉(zhuǎn)動；機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例例2-32-3 偏心

15、偏心泵泵機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例例2-2-4 4 偏心輪機構(gòu)運動簡圖偏心輪機構(gòu)運動簡圖234122334411圓盤圓盤2套在套在滑塊滑塊3孔內(nèi)，滑塊孔內(nèi)，滑塊3在在圓盤圓盤4的槽中的槽中滑動，滑動，圓盤圓盤4相相對于機架對于機架1轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析234122334411機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析偏心輪機構(gòu)運動簡圖：偏心輪機構(gòu)運動簡圖：當原動件當原動件2回轉(zhuǎn)時，連桿回轉(zhuǎn)時，連桿3

16、在滑塊在滑塊4中往中往復運動；復運動；連桿連桿3與偏心輪與偏心輪2是轉(zhuǎn)動的面接觸，兩是轉(zhuǎn)動的面接觸，兩者可以相對轉(zhuǎn)動；者可以相對轉(zhuǎn)動；滑塊滑塊4與機架與機架1也是轉(zhuǎn)動的面接觸，兩也是轉(zhuǎn)動的面接觸，兩者可以相對轉(zhuǎn)動。者可以相對轉(zhuǎn)動。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例例2-52-5 內(nèi)燃機運動簡圖內(nèi)燃機運動簡圖機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析在平面四桿機構(gòu)中：在平面四桿機構(gòu)中：汽缸汽缸1為機架，活塞為機架，活塞2為原動件，連桿為原動件，連桿3和曲軸和曲軸4為從動件。為從動件?；钊钊?在汽缸在汽缸1作往復運動，作往復運動，2與與1組成移動

17、副，活塞組成移動副，活塞2與連與連桿桿3，連桿，連桿3和曲軸和曲軸4 ，曲軸，曲軸4和機架和機架1之間均組成轉(zhuǎn)動副。之間均組成轉(zhuǎn)動副。 在齒輪機構(gòu)中：在齒輪機構(gòu)中：齒輪齒輪5固定在曲軸固定在曲軸4上，齒輪上，齒輪5為原動件，齒輪為原動件，齒輪6為從動件，為從動件，齒輪齒輪5、6均與機架組成轉(zhuǎn)動副。均與機架組成轉(zhuǎn)動副。 在凸輪機構(gòu)中：在凸輪機構(gòu)中：凸輪凸輪7為原動件，與齒輪為原動件，與齒輪6處于同一軸上，進氣閥頂桿處于同一軸上，進氣閥頂桿8為從為從動件；凸輪動件；凸輪7與頂桿與頂桿8組成高副；頂桿組成高副；頂桿8相對于機架作往復運相對于機架作往復運動；凸輪動；凸輪7與機架與機架1組成轉(zhuǎn)動副。組成

18、轉(zhuǎn)動副。 機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析內(nèi)燃機運動簡圖：內(nèi)燃機運動簡圖：機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例例2-62-6：小型壓力機機構(gòu)運動簡圖的繪制小型壓力機機構(gòu)運動簡圖的繪制機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析小型壓力機的組成小型壓力機的組成機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析小型壓力機運動簡圖小型壓力機運動簡圖機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 繪制機構(gòu)運動簡圖時應該注意合理的構(gòu)件位置，繪制機構(gòu)運動簡圖時應該注意合理的構(gòu)件位置，使所繪制的運動間圖最

19、為清楚。使所繪制的運動間圖最為清楚。注意事項：注意事項：機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2.3 2.3 平面機構(gòu)的自由度計算平面機構(gòu)的自由度計算機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析構(gòu)件的自由度：構(gòu)件的自由度：構(gòu)件組成運動副后，構(gòu)件間的直接接觸使某些獨立運動受到構(gòu)件組成運動副后，構(gòu)件間的直接接觸使某些獨立運動受到限制，即引入了約束，自由度因而隨之減少。限制，即引入了約束，自由度因而隨之減少。構(gòu)件所具有的獨立運動的數(shù)目。構(gòu)件所具有的獨立運動的數(shù)目。一個作平面運動的自由構(gòu)件具有一個作平面運動的自由構(gòu)件具有3 3個自由度個自由度運動副不同，引入了

20、約束的數(shù)目也不盡相同。運動副不同，引入了約束的數(shù)目也不盡相同。 約束：約束：運動副對構(gòu)件運動的限制作用。運動副對構(gòu)件運動的限制作用。一、構(gòu)件的自由度和運動副的約束一、構(gòu)件的自由度和運動副的約束限制限制1 1個獨立運動個獨立運動= =構(gòu)件上加構(gòu)件上加1 1個約束個約束= =失去失去1 1個自由度個自由度限制獨立運動的數(shù)目限制獨立運動的數(shù)目= =約束數(shù)約束數(shù)= =自由度減少的數(shù)目自由度減少的數(shù)目機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析組成運動副的兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)相對組成運動副的兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)相對轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。每個構(gòu)件只剩每個構(gòu)件只剩1個轉(zhuǎn)動自由度。個轉(zhuǎn)動自由度。轉(zhuǎn)

21、動副（鉸鏈）：轉(zhuǎn)動副（鉸鏈）：組成運動副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對組成運動副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對移動。移動。每個構(gòu)件只剩每個構(gòu)件只剩1個平動自由度。個平動自由度。移動副：移動副：xyxy機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析組成高副的兩構(gòu)件間的相對運動是沿接觸處切線組成高副的兩構(gòu)件間的相對運動是沿接觸處切線方向的相對移動和在平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動。方向的相對移動和在平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動。每個構(gòu)每個構(gòu)件有件有2個自由度。個自由度。高副：高副：xyxy齒輪副齒輪副凸輪副凸輪副機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析低副：低副： 引入引入2個約束個約束高副：

22、高副： 引入引入1個約束個約束機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)相對于機架的獨立運動的數(shù)目機構(gòu)相對于機架的獨立運動的數(shù)目從動件運動是不獨立的，只有原動件才能獨立運動，通常從動件運動是不獨立的，只有原動件才能獨立運動，通常每個原動件具有一個獨立的運動，每個原動件具有一個獨立的運動，一個機構(gòu)的自由度和原一個機構(gòu)的自由度和原動件的數(shù)目相同動件的數(shù)目相同。 二、平面機構(gòu)自由度及其計算公式二、平面機構(gòu)自由度及其計算公式機構(gòu)自由度：機構(gòu)自由度：機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析HLPPnF 23 所以，所以，若若某機構(gòu)含有某機構(gòu)含有n個活動構(gòu)件，

23、個活動構(gòu)件，P PL L個低副，個低副，P PH H個高個高副，則該機構(gòu)的自由度副，則該機構(gòu)的自由度( (degrees of Freedom) )： 每個作平面運動的自由構(gòu)件有每個作平面運動的自由構(gòu)件有3個自由度；個自由度； 每個高副引入每個高副引入1個約束，即所限制的自由度為個約束，即所限制的自由度為1；每個低副引入每個低副引入2個約束，即所限制的自由度為個約束，即所限制的自由度為2。1、基本公式、基本公式機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析ADCBa）鉸鏈四桿機構(gòu)）鉸鏈四桿機構(gòu)解：該機構(gòu)具有解：該機構(gòu)具有4個構(gòu)件，活動構(gòu)件個構(gòu)件，活動構(gòu)件數(shù)數(shù)n為為3；低副數(shù)；低

24、副數(shù)PL=4；高副數(shù)；高副數(shù)PH=0。根據(jù)機構(gòu)自由度計算公式，該機構(gòu)的根據(jù)機構(gòu)自由度計算公式，該機構(gòu)的自由度自由度F為為F=n 2PL PH= 3 2 4 0 = 12、舉例與討論、舉例與討論1)1)由于機構(gòu)的自由度是機構(gòu)的獨立運動的數(shù)目，因此要使由于機構(gòu)的自由度是機構(gòu)的獨立運動的數(shù)目，因此要使機構(gòu)能夠運動，其自由度機構(gòu)能夠運動，其自由度F 0。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析b）凸輪機構(gòu)）凸輪機構(gòu)解：該機構(gòu)具有解：該機構(gòu)具有3個構(gòu)件，活動構(gòu)件數(shù)個構(gòu)件，活動構(gòu)件數(shù)n為為2；低副數(shù)；低副數(shù)PL=2；高副數(shù)；高副數(shù)PH=1。根。根據(jù)機構(gòu)自由度計算公式，該機構(gòu)的自據(jù)機構(gòu)

25、自由度計算公式，該機構(gòu)的自由度由度F為為F=n 2PL PH= 2 2 2 1 1 = 1c）鉸鏈五桿機構(gòu)）鉸鏈五桿機構(gòu)解：該機構(gòu)具有解：該機構(gòu)具有5個構(gòu)件，活個構(gòu)件，活動構(gòu)件數(shù)動構(gòu)件數(shù)n為為4；低副數(shù)；低副數(shù)PL=5；高副數(shù)高副數(shù)PH=0。根據(jù)機構(gòu)自由。根據(jù)機構(gòu)自由度計算公式，該機構(gòu)的自由度計算公式，該機構(gòu)的自由度度F為為F=n2PLPH= 42 50=2機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2）當運動鏈的）當運動鏈的F=0時，說明活動構(gòu)件在自由狀態(tài)下的自由度總時，說明活動構(gòu)件在自由狀態(tài)下的自由度總數(shù)與由于運動副所限制的自由度相等，構(gòu)件之間不存在相對運數(shù)與由于運動副所

26、限制的自由度相等，構(gòu)件之間不存在相對運動，形成一個剛性桁架。動，形成一個剛性桁架。若認為三角形是一個運動鏈，則：若認為三角形是一個運動鏈，則：n=2，PL=3，PH=0，故，故F=n 2PL PH = 2 2 3 0 = 0這是一個靜定的桁架。從運動的觀這是一個靜定的桁架。從運動的觀點來看，相當于焊成一體的三角架，點來看，相當于焊成一體的三角架，是一個構(gòu)件。是一個構(gòu)件。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析若認為右圖是一個運動鏈，則：若認為右圖是一個運動鏈，則：n=3，PL=5，PH=0，故，故 F=n 2PL PH = 3 2 5 0 = 1這是一個超靜定的桁架。這是

27、一個超靜定的桁架。從運動的觀點來看，這相當于是一個從運動的觀點來看，這相當于是一個構(gòu)件。構(gòu)件。3）當運動鏈的）當運動鏈的F 0時，說明活動構(gòu)件在自由狀態(tài)下的自由度時，說明活動構(gòu)件在自由狀態(tài)下的自由度總數(shù)小于由于運動副所限制的自由度，構(gòu)件之間不存在相對總數(shù)小于由于運動副所限制的自由度，構(gòu)件之間不存在相對運動，形成一個超靜定桁架。運動，形成一個超靜定桁架。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、機構(gòu)具有確定運動的條件三、機構(gòu)具有確定運動的條件1）給定運動與自由度的關(guān)系）給定運動與自由度的關(guān)系A(chǔ)DCBa) 鉸鏈四桿機構(gòu)：鉸鏈四桿機構(gòu)：F=1，有一個獨立運動，有一個獨立運動，

28、如果給定一個運如果給定一個運動（構(gòu)件動（構(gòu)件1的轉(zhuǎn)動），的轉(zhuǎn)動），其它構(gòu)件的運動都有確定的運動。其它構(gòu)件的運動都有確定的運動。自由度自由度F 0的運動鏈是可以運動的，但在什么條件下具有確的運動鏈是可以運動的，但在什么條件下具有確定的運動？機構(gòu)是在原動件的作用下才運動的。定的運動？機構(gòu)是在原動件的作用下才運動的。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析ADCB如果給定兩個運動，如構(gòu)件如果給定兩個運動，如構(gòu)件1和構(gòu)件和構(gòu)件3的轉(zhuǎn)動，則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動，則構(gòu)件3必須具必須具有兩個運動，這是不可能的，還會導致機構(gòu)破壞。有兩個運動，這是不可能的，還會導致機構(gòu)破壞。機械原理機械原理第第2章

29、章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 1543DCEDCBA21b) 鉸鏈五桿機構(gòu)：鉸鏈五桿機構(gòu)：F=2，有，有2個獨立運動，如果給定一個個獨立運動，如果給定一個運動（構(gòu)件運動（構(gòu)件1的轉(zhuǎn)動），其它的轉(zhuǎn)動），其它構(gòu)件的運動是不能確定的，構(gòu)件的運動是不能確定的，機構(gòu)的運動則是不確定的。機構(gòu)的運動則是不確定的。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析如果如果給定兩個運動給定兩個運動，如構(gòu)件，如構(gòu)件1和構(gòu)件和構(gòu)件4的轉(zhuǎn)動，則構(gòu)件的轉(zhuǎn)動，則構(gòu)件2和和3具有確定的運動，機構(gòu)的運動則是確定的。具有確定的運動，機構(gòu)的運動則是確定的。因此，當機構(gòu)中給定運動的數(shù)目因此，當機構(gòu)中給定運動的

30、數(shù)目=機構(gòu)的自由度時，機構(gòu)的自由度時，機構(gòu)的相對運動是確定的。機構(gòu)的相對運動是確定的。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析由于由于1個原動件一般只給個原動件一般只給1個運動，因此個運動，因此給定運動數(shù)目給定運動數(shù)目=原動件數(shù)目原動件數(shù)目機構(gòu)具有確定運動的條件為機構(gòu)具有確定運動的條件為:原動件數(shù)原動件數(shù)=機構(gòu)自由度機構(gòu)自由度F2）原動件與自由度的關(guān)系）原動件與自由度的關(guān)系機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析F0， 構(gòu)件間無相對運動，不成為機構(gòu)構(gòu)件間無相對運動，不成為機構(gòu)F0,原動件數(shù)原動件數(shù)=F，運動確定，運動確定原動件數(shù)原動件數(shù)F，機構(gòu)破壞，

31、機構(gòu)破壞機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析四、計算自由度時應注意的事項四、計算自由度時應注意的事項對于大多數(shù)機構(gòu)，可以對于大多數(shù)機構(gòu)，可以依據(jù)機構(gòu)運動簡圖依據(jù)機構(gòu)運動簡圖直接運用公式直接運用公式進行自由度的計算。但對于有些機構(gòu)，則需要在計算自進行自由度的計算。但對于有些機構(gòu)，則需要在計算自由度時考慮以下幾方面的問題，否則將會造成計算所得由度時考慮以下幾方面的問題，否則將會造成計算所得自由度與實際機構(gòu)自由度不相符的情況。自由度與實際機構(gòu)自由度不相符的情況。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析6543FEDCBA217例：例： n=7，PL=6

32、，PH=0，故，故F=n 2PL PH= 7 2 6 0 = 9從本結(jié)果來看該機構(gòu)的自由度從本結(jié)果來看該機構(gòu)的自由度9，需要需要9個原動件。個原動件。實際應用中該機構(gòu)只有實際應用中該機構(gòu)只有1個原動個原動件。件。按運動簡圖計算機構(gòu)自由度是有按運動簡圖計算機構(gòu)自由度是有問題的！問題的！機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析312123K當兩個轉(zhuǎn)動副軸線間的距離縮小到零時，兩軸線重合為一，當兩個轉(zhuǎn)動副軸線間的距離縮小到零時，兩軸線重合為一，形成形成復合鉸鏈復合鉸鏈。3個構(gòu)件匯交成的復合鉸鏈，組成個構(gòu)件匯交成的復合鉸鏈，組成2個轉(zhuǎn)動副。個轉(zhuǎn)動副。K11 1、復合鉸鏈、復合鉸鏈

33、K個構(gòu)件匯交而成的復合鉸鏈應個構(gòu)件匯交而成的復合鉸鏈應該具有（該具有（K1）個轉(zhuǎn)動副。）個轉(zhuǎn)動副。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1111222233334機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析123機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1010273 F例 計算圓盤鋸主體機構(gòu)的自由度。機構(gòu)中有機構(gòu)中有7個活動構(gòu)件，個活動構(gòu)件，n7；

34、A、B、C、D四處都是四處都是3個構(gòu)件匯個構(gòu)件匯交而成的復合鉸鏈，各有交而成的復合鉸鏈，各有2個轉(zhuǎn)動個轉(zhuǎn)動副，副，E、F處各有處各有1個轉(zhuǎn)動副，個轉(zhuǎn)動副，故故PL10，因此，因此機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2 2、局部自由度、局部自由度 在機構(gòu)中，常存在著構(gòu)件的某些自由度（運動）對整個機構(gòu)的在機構(gòu)中，常存在著構(gòu)件的某些自由度（運動）對整個機構(gòu)的運動沒有影響，這樣的自由度稱為運動沒有影響，這樣的自由度稱為局部自由度局部自由度。在計算機構(gòu)自由度時應予以排除。在計算機構(gòu)自由度時應予以排除。為了減少高副接觸

35、處的磨損，為了減少高副接觸處的磨損，在凸輪和從動件間安裝了圓柱在凸輪和從動件間安裝了圓柱形滾子?？梢钥闯?，滾子繞其形滾子?？梢钥闯觯瑵L子繞其自身軸線的自由轉(zhuǎn)動絲毫不影自身軸線的自由轉(zhuǎn)動絲毫不影響其他構(gòu)件的運動，故具有一響其他構(gòu)件的運動，故具有一個局部自由度。個局部自由度。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2323112223 F機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析112223 F機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析在機構(gòu)中，有些運動副引入的約束與另外的運動在機構(gòu)中，有些運動副引入的約束與另外的運動副引入的約束相重復

36、，不能更多地限制機構(gòu)的運副引入的約束相重復，不能更多地限制機構(gòu)的運動，動，通常將這類對機構(gòu)運動實際上通常將這類對機構(gòu)運動實際上不起獨立限制不起獨立限制作用作用的約束稱為的約束稱為虛約束虛約束。處理方法：處理方法：先去掉虛約束，然后計算機構(gòu)的自由度。先去掉虛約束，然后計算機構(gòu)的自由度。3 3、虛約束、虛約束 機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（1）重復軌跡：機構(gòu)中某兩構(gòu)件運動副的聯(lián)接處，在）重復軌跡：機構(gòu)中某兩構(gòu)件運動副的聯(lián)接處，在未組成未組成運動副前，其各自的運動軌跡已重合運動副前，其各自的運動軌跡已重合，則該運動副處必存在虛，則該運動副處必存在虛約束。約束。例：機

37、車車輪聯(lián)動機構(gòu)（對邊平行且相等）。例：機車車輪聯(lián)動機構(gòu)（對邊平行且相等）。n=4，PL=6，PH=0，故，故F=0。與實際不符合。與實際不符合。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析分析：分析：將構(gòu)件將構(gòu)件5及其運動副取出。及其運動副取出。一方面，一方面，BC構(gòu)件上的各點作圓周運動，圓的半徑相同，只是圓心構(gòu)件上的各點作圓周運動，圓的半徑相同，只是圓心不同（落在不同（落在AD上）。上）。E點的軌跡是圓心在點的軌跡是圓心在F點，半徑為點，半徑為FE的圓。的圓。l因此，構(gòu)件因此，構(gòu)件5與構(gòu)件與構(gòu)件3在在E組成運動副后，不能對構(gòu)件組成運動副后，不能對構(gòu)件3產(chǎn)生進產(chǎn)生進一步的約束

38、。一步的約束。l計算自由度時應將構(gòu)件計算自由度時應將構(gòu)件5及轉(zhuǎn)動副去除，再計算機構(gòu)的自由度。及轉(zhuǎn)動副去除，再計算機構(gòu)的自由度。該機構(gòu)的自由度該機構(gòu)的自由度F=1.另一方面，另一方面，對于構(gòu)件對于構(gòu)件5上的上的E點的軌跡也是同樣的圓。點的軌跡也是同樣的圓。5EF機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析F=3n-2PL-Ph=33 -24=1. F=3n-2PL-Ph=33 -24=0. ABCDEF12345ABCDEF12345AB EF CDE1AAB4CDFEFB2DC3機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析A4312BCEDAB=BC=BDB

39、A4123CE5DFA4312BCEDAB=BC=BDBA4123CE5DFF=3n-2PL-Ph=33 -24=1機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析25CDEF1BB2CE5DFAAAB=BC=BD4433BC=BD, AF AE25CDEF1BB2CE5DFAAAB=BC=BD4433BC=BD, AF AEF=3n-2PL-Ph=33 -24=1 34 -26=0機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析321（2）重復低副：兩構(gòu)件同時在幾處構(gòu)成移動副，且）重復低副：兩構(gòu)件同時在幾處構(gòu)成移動副，且各移動副各移動副的導路互相平行的導路互相平行

40、；兩構(gòu)件同時在幾處構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，且；兩構(gòu)件同時在幾處構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，且各轉(zhuǎn)動各轉(zhuǎn)動副的軸線重合副的軸線重合。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析43CBA21（3）重復高副：在機構(gòu)中一些高副的約束與另一些高副的約）重復高副：在機構(gòu)中一些高副的約束與另一些高副的約束重復。束重復。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3AOBnn12F=3n-2PL-Ph=32 -22-1=13 2 -23-2=-2兩構(gòu)件間構(gòu)成多個高副，兩構(gòu)件間構(gòu)成多個高副，如果高副的公法線重合，則存在虛如果高副的公法線重合，則存在虛約束。約束。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)

41、分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析nnnnnnnnAABB高副的公法線不重合，則不存在虛約束。高副的公法線不重合，則不存在虛約束。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（4）在機構(gòu)中對運動傳遞不起獨立作用的對稱部分。）在機構(gòu)中對運動傳遞不起獨立作用的對稱部分。123422F=3n-2PL-Ph =33 -23-2=1注意：注意：1,31,3，機架，機架4 4構(gòu)成了復合鉸鏈構(gòu)成了復合鉸鏈機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（5）在機構(gòu)運動過程中，如果兩構(gòu)件上的某兩點之間的距離）在機構(gòu)運動過程中，如果兩構(gòu)件上的某兩點之間的距離始終保持不變，將此兩點間以一個構(gòu)件

42、和兩個轉(zhuǎn)動副相連，由始終保持不變，將此兩點間以一個構(gòu)件和兩個轉(zhuǎn)動副相連，由此而形成的也是虛約束。此而形成的也是虛約束。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析F=3n-2PL-Ph =33 -24=1134ACD5EF F=3n-2PL-Ph =34 -26=012345ABCDFE機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一般地，虛約束的判別需要通過數(shù)學證明才能確一般地，虛約束的判別需要通過數(shù)學證明才能確定，否則不能隨意確定。定，否則不能隨意確定。虛約束雖然不起作用，虛約束雖然不起作用，但

43、可以增加構(gòu)件的剛性，使構(gòu)件受力均衡。但可以增加構(gòu)件的剛性，使構(gòu)件受力均衡。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1 1 計算顎式破碎機的主體機構(gòu)的自由度計算顎式破碎機的主體機構(gòu)的自由度活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù): n=3: n=3低副數(shù)低副數(shù): P: PL L=4=4高副數(shù)高副數(shù): P: PH H=0=0自由度數(shù)目自由度數(shù)目: : F=3 F=3n-2n-2P PL L-P-PH H 3 33 32 24 4 1 1 例：計算自由度例：計算自由度（先看有無注意事項，再看有幾個構(gòu)件先看有無注意事項，再看有幾個構(gòu)件） 機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

44、2 2 內(nèi)燃機主體機構(gòu)內(nèi)燃機主體機構(gòu)F=3n-2PL-PH3526-21 機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3 3 大篩機構(gòu)自由度計算大篩機構(gòu)自由度計算活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù): : n =7=7低副數(shù)低副數(shù): : PL =9=9高副數(shù)高副數(shù): : PH =1=1自由度數(shù)目自由度數(shù)目: : F F =3 =3n-2-2PL- -PH3 37 72 29-19-12 2 復合鉸鏈復合鉸鏈虛約束虛約束局部自由度局部自由度機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析局部自由度復合鉸鏈虛約束n=8Pl=11Ph=1F=14機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)

45、構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析5局部自由度復合鉸鏈虛約束n=9Pl=12Ph=2F=1虛約束虛約束機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2.42.4 平面機構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一、平面機構(gòu)中的高副低代一、平面機構(gòu)中的高副低代把機構(gòu)中的把機構(gòu)中的高副虛擬地以低副來代替高副虛擬地以低副來代替。簡化對平面機構(gòu)組成原理與結(jié)構(gòu)分析的討論。簡化對平面機構(gòu)組成原理與結(jié)構(gòu)分析的討論。定義定義：目的：目的：代替前后，機構(gòu)的自由度完全相同；代替前后，機構(gòu)的自由度完全相同；代替前后，機構(gòu)的瞬時速度和瞬時加速

46、度完全相同。代替前后，機構(gòu)的瞬時速度和瞬時加速度完全相同。條件：條件：機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析約束相等（約束相等（1個約束）個約束）滿足上述條件滿足上述條件的基本思路：的基本思路： 保持代替前后運動副提供的保持代替前后運動副提供的約束的數(shù)目不變。約束的數(shù)目不變。在平面機構(gòu)中一個高副具有在平面機構(gòu)中一個高副具有1 1個約束，而一個低副具有個約束，而一個低副具有2 2個約個約束，可以用含有束，可以用含有2 2個低副的個低副的1 1個構(gòu)件來代替一個高副。在平面?zhèn)€構(gòu)件來代替一個高副。在平面機構(gòu)中一個自由構(gòu)件具有個自由度，而機構(gòu)中一個自由構(gòu)件具有個自由度，而2 2個

47、低副提供個個低副提供個約束，所以一個含有約束，所以一個含有2 2個低副的構(gòu)件實際提供個低副的構(gòu)件實際提供1 1個約束，即與個約束，即與1 1個高副提供的約束相同。個高副提供的約束相同。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1BACO2O1r1r232BACO2O1r1r22134BACO2O1r1r22134為了滿足條件為了滿足條件，可分以下幾種情況來討論具體的代替方法。，可分以下幾種情況來討論具體的代替方法。1. 用低副代替由兩曲線組成的高副用低副代替由兩曲線組成的高副機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析上述代替方法可推廣到上述代替方法可推廣

48、到非非圓接觸的高副中圓接觸的高副中。進行高。進行高副低代，同樣只需將一虛副低代，同樣只需將一虛擬構(gòu)件在高副兩元素接觸擬構(gòu)件在高副兩元素接觸點處的曲率中心點處的曲率中心1、2分別與兩構(gòu)件、以轉(zhuǎn)分別與兩構(gòu)件、以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。但因兩曲線輪動副相聯(lián)。但因兩曲線輪廓各處的曲率半徑廓各處的曲率半徑 1、 2 不同，相應的曲率中心至不同，相應的曲率中心至構(gòu)件固定回轉(zhuǎn)軸的距離也構(gòu)件固定回轉(zhuǎn)軸的距離也各處不同，代替后，各處不同，代替后，只是只是保持機構(gòu)在此位置時的瞬保持機構(gòu)在此位置時的瞬時速度和瞬時加速度不變時速度和瞬時加速度不變。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析根據(jù)以上的分析可得出

49、以下結(jié)論：根據(jù)以上的分析可得出以下結(jié)論：在平面機構(gòu)中進行高副低代時，只需將一虛擬在平面機構(gòu)中進行高副低代時，只需將一虛擬構(gòu)件在構(gòu)成高副的兩構(gòu)件接觸點的曲率中心處構(gòu)件在構(gòu)成高副的兩構(gòu)件接觸點的曲率中心處分別與該兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副相連。分別與該兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副相連。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2.用低副代替直線與曲線組成的高副用低副代替直線與曲線組成的高副注意：注意：O2的含義。的含義。 O2是是增加的虛擬構(gòu)件增加的虛擬構(gòu)件4與構(gòu)件與構(gòu)件2組成組成的轉(zhuǎn)動副。兩構(gòu)件在的轉(zhuǎn)動副。兩構(gòu)件在 處組成處組成轉(zhuǎn)動副，其相對運動為移動。轉(zhuǎn)動副，其相對運動為移動。因此，虛擬構(gòu)件因此，虛

50、擬構(gòu)件4與構(gòu)件與構(gòu)件2組成組成的移動副。（見下頁）的移動副。（見下頁）機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析xyo xyo移動副導路的方向要與實際運動移動副導路的方向要與實際運動方向相同。方向相同。關(guān)于轉(zhuǎn)動中心處于無窮遠時，兩構(gòu)件的運動副為移動副的說明。關(guān)于轉(zhuǎn)動中心處于無窮遠時，兩構(gòu)件的運動副為移動副的說明。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析用低副代替由點及曲線組成的高副用低副代替由點及曲線組成的高副 代替要點：代替要點：由于點的由于點的曲率半徑為零，因此，曲率半徑為零，因此，此點即為點的曲率中此點即為點的曲率中心心2，并與接觸點，并與接觸點

51、C重合。根據(jù)以上方法重合。根據(jù)以上方法進行高副低代時，虛進行高副低代時，虛擬構(gòu)件的轉(zhuǎn)動副之一擬構(gòu)件的轉(zhuǎn)動副之一應取在點處，而另應取在點處，而另一轉(zhuǎn)動副則取在曲線一轉(zhuǎn)動副則取在曲線在點的曲率中心在點的曲率中心O1處。處。22機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析通過以上的分析可以看出：通過以上的分析可以看出：對于含有高副的平面機構(gòu)可以對于含有高副的平面機構(gòu)可以通過高副低代將其轉(zhuǎn)化為只含有低副的平面機構(gòu)。因此，通過高副低代將其轉(zhuǎn)化為只含有低副的平面機構(gòu)。因此，對平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運動分析及動力分析只需討論僅對平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運動分析及動力分析只需討論僅含低副的機構(gòu)，使

52、研究得以簡化。含低副的機構(gòu)，使研究得以簡化。思考題：對圓柱齒輪傳動的高副進行高副低代。思考題：對圓柱齒輪傳動的高副進行高副低代。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析二、平面機構(gòu)的組成原理二、平面機構(gòu)的組成原理1.桿組的概念：桿組的概念：任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)三部分組成，并任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)三部分組成，并且機構(gòu)的原動件數(shù)目應等于機構(gòu)的自由度。如將機構(gòu)的機架且機構(gòu)的原動件數(shù)目應等于機構(gòu)的自由度。如將機構(gòu)的機架和與機架相聯(lián)的原動件與從動件系統(tǒng)拆分開，則和與機架相聯(lián)的原動件與從動件系統(tǒng)拆分開，則從動件系統(tǒng)從動件系統(tǒng)必然是一個自由度為零的運動鏈必然是一個自由度為零的運動鏈。機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機械原理機械原理第第2章章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 根據(jù)上