第2章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度計(jì)算

1、 在設(shè)計(jì)新機(jī)器和研究機(jī)器的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力特性時(shí)，常采用機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖來(lái)對(duì)比各種設(shè)計(jì)方案，按照運(yùn)動(dòng)要求確定機(jī)器組成構(gòu)件的主要尺寸，按照強(qiáng)度條件和工作情況確定機(jī)構(gòu)各部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸。 機(jī)械系統(tǒng)要完成比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，一般都需要將若干個(gè)機(jī)構(gòu)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合的要求組合起來(lái)，因此機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖也是機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 機(jī)械（機(jī)構(gòu)）系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是用規(guī)定的符號(hào)，繪出能準(zhǔn)確表達(dá)機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系及運(yùn)動(dòng)特征的簡(jiǎn)單圖形。 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品十分重要的內(nèi)容，正確、合理地設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，對(duì)于滿足機(jī)械產(chǎn)品的功能要求，提高性能和質(zhì)量，降低制造成本和使用費(fèi)用等是十分重要的。第2章

2、 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度計(jì)算第2章 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度計(jì)算21 機(jī)構(gòu)的組成22 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖23 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件24 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算是組成機(jī)械的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的單元。2.1.1 構(gòu)件構(gòu)件：2-1 機(jī)構(gòu)的組成構(gòu)件與零件的區(qū)別：構(gòu)件是機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)單元，零件是制造單元，構(gòu)件可以是一個(gè)零件也可以由多個(gè)零件組成自由度：構(gòu)件相對(duì)于參考系統(tǒng)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目。三維空間構(gòu)件二維空間構(gòu)件構(gòu)件和構(gòu)件之間既要相互連接（接觸）在一起，又要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。而兩構(gòu)件之間這種可動(dòng)的連接（接觸）就稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)副元素：兩構(gòu)件上直接參加接觸構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分。2.1.2 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副：2-1 機(jī)

3、構(gòu)的組成 兩齒輪輪齒的嚙合 球面與平面的接觸圓柱與平面的接觸 空間任意兩個(gè)構(gòu)件1與2，當(dāng)它們尚未構(gòu)起運(yùn)動(dòng)副之前，構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2共有6個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的自由度。 當(dāng)兩構(gòu)件以某種方式相聯(lián)接而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，則兩者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)便受到一定的約束。 約束：對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制。 自由度減少的數(shù)目=運(yùn)動(dòng)副所引入的約束的數(shù)目。 兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副后所受到的約束數(shù)最少為1，而最多為5。運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)2-1 機(jī)構(gòu)的組成1）按其引入的約束數(shù)目分：級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副。2）按其接觸形式分高副：點(diǎn)、線接觸的運(yùn)動(dòng)副低副：面接觸的運(yùn)動(dòng)副3）按其相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）移動(dòng)副螺旋副球面副運(yùn)動(dòng)副還可分為平面運(yùn)動(dòng)副與空間運(yùn)動(dòng)副兩類(lèi)。

4、按兩構(gòu)件接觸情況，常分為低副、高副兩大類(lèi)。 1.低副 兩構(gòu)件以面接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副。 (1) 轉(zhuǎn)動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱(chēng)作鉸鏈。 a)固定鉸鏈平面運(yùn)動(dòng)副2-1 機(jī)構(gòu)的組成b)活動(dòng)鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副2-1 機(jī)構(gòu)的組成(2) 移動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)。移動(dòng)副2-1 機(jī)構(gòu)的組成2.高副 兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。凸輪副2-1 機(jī)構(gòu)的組成齒輪副2-1 機(jī)構(gòu)的組成空間運(yùn)動(dòng)副若兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均為空間運(yùn)動(dòng)，則稱(chēng)為空間運(yùn)動(dòng)副。螺旋副球面副2-1 機(jī)構(gòu)的組成2-1 機(jī)構(gòu)的組成運(yùn)動(dòng)鏈 把兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對(duì)可動(dòng)的系統(tǒng)稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈。如運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成了首末封閉的系統(tǒng)

5、，則稱(chēng)其為閉式運(yùn)動(dòng)鏈或簡(jiǎn)稱(chēng)閉鏈(圖a和b)；如運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)，則稱(chēng)其為開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈，或簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)鏈(圖c和d) 。2-1 機(jī)構(gòu)的組成2.1.3 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：是指具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合體。構(gòu)成機(jī)構(gòu)三要素：構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)鏈中，如果將其某一構(gòu)件加以固定而成為機(jī)架，則該運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1234機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件 機(jī) 架機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件。 一般機(jī)架相對(duì)地面固定不動(dòng)，但當(dāng)機(jī)構(gòu)安裝在運(yùn)動(dòng)的機(jī)械上時(shí)則是運(yùn)動(dòng)的。 原動(dòng)件按給定已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；常以轉(zhuǎn)向箭頭表示。從動(dòng)件機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的尺寸。2-1 機(jī)構(gòu)的組

6、成零件構(gòu)件運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)機(jī)器機(jī)械制造單元運(yùn)動(dòng)單元直接接觸，可動(dòng)聯(lián)接一個(gè)或多個(gè)剛性聯(lián)接構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接形成的可動(dòng)系統(tǒng)其中一個(gè)構(gòu)件固定為機(jī)架統(tǒng)稱(chēng)一個(gè)或多個(gè)按一定的運(yùn)動(dòng)要求具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合許多獨(dú)立的零件組成幾個(gè)術(shù)語(yǔ)及其關(guān)系1）低副 構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如下圖表示。圖面垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖a表示；圖面不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖b表示。表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓圈，其圓心必須與回轉(zhuǎn)軸線重合。一個(gè)構(gòu)件具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，則應(yīng)在兩條交叉處涂黑，或在其內(nèi)畫(huà)上斜線，圖c所示。2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.2.1 運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的表示方法 轉(zhuǎn)動(dòng)副：移動(dòng)副：兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，其導(dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng)方向一致。2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

7、簡(jiǎn)圖2） 平面高副 兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中應(yīng)畫(huà)出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對(duì)于凸輪、滾子，習(xí)慣劃出其全部輪廓；對(duì)于齒輪，常用點(diǎn)劃線劃出其節(jié)圓。2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3） 構(gòu)件機(jī)架AB機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過(guò)移動(dòng)副聯(lián)接2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件聯(lián)接2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖兩副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)外副)注：點(diǎn)劃線表示與其聯(lián)接的其他構(gòu)件2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖兩副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)外副)2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖偏心輪AB12BA212-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖三副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三個(gè)外副)2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖三副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三

8、個(gè)外副)2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)2.2.2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制 任何一個(gè)機(jī)構(gòu)都是有若干構(gòu)件組成，這些構(gòu)件可以分為三類(lèi)：原動(dòng)件、機(jī)架（即固定件）、從動(dòng)件。將機(jī)構(gòu)中作用有驅(qū)動(dòng)力或力矩的構(gòu)件稱(chēng)為原動(dòng)件，有時(shí)也可以把運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)架稱(chēng)為原動(dòng)件；機(jī)構(gòu)中固結(jié)于參考系的構(gòu)件稱(chēng)為機(jī)架，機(jī)構(gòu)中除了原動(dòng)件和機(jī)架以外的構(gòu)件通稱(chēng)為從動(dòng)件。 用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)表示組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例尺表示運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置的簡(jiǎn)單圖形稱(chēng)為機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟1）分析運(yùn)動(dòng)情況，確定構(gòu)件的類(lèi)型及其數(shù)目；2）從原動(dòng)件

9、開(kāi)始，按運(yùn)動(dòng)傳遞順序確定各運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目；3）選擇視圖平面；4）選取適當(dāng)?shù)谋壤?，確定個(gè)運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置；5）用規(guī)定的符號(hào)畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，通常用阿拉伯?dāng)?shù)字表示構(gòu)件，用大寫(xiě)英文字母表示運(yùn)動(dòng)副，用箭頭表示原動(dòng)件。2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖功用：壓碎物料組成：見(jiàn)右圖大帶輪大帶輪4 4電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)1 1V V帶帶3 3小帶輪小帶輪2 2肘板肘板7 7定顎板定顎板8 8動(dòng)顎板動(dòng)顎板6 6偏心軸偏心軸5 52-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖例 試?yán)L制顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖工作過(guò)程：電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)顎板做平面運(yùn)動(dòng)，與定顎板一起實(shí)現(xiàn)物料的破碎2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖內(nèi)燃機(jī)功用：內(nèi)燃機(jī)是將燃?xì)馊紵?/p>

10、時(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器 組成：見(jiàn)右圖氣缸體氣缸體1 1活塞活塞2 2進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥3 3排氣閥排氣閥4 4連桿連桿5 5曲軸曲軸6 6凸輪凸輪7 7頂桿頂桿8 8齒輪齒輪9 9例 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 活塞下行，進(jìn)氣閥打開(kāi)，燃?xì)獗换钊滦?，進(jìn)氣閥打開(kāi)，燃?xì)獗晃肫孜肫谆钊闲校M(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)饣钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞點(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng)下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng) 活塞上行，排氣閥打開(kāi)，排出廢氣活塞上行，排氣閥打開(kāi)，排出廢氣工作過(guò)程：2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖氣缸體1機(jī)架活塞2進(jìn)氣閥3

11、排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7(兩件)頂桿8(兩件)齒輪9解：1）分析運(yùn)動(dòng)，確定構(gòu)件的類(lèi)型和數(shù)量 2）確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目 3）選擇視圖平面 4）選取比例尺，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸，定出各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置 5）畫(huà)出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號(hào)，并表示出各構(gòu)件2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖練習(xí)： 三種形式液壓泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。結(jié)構(gòu)圖選擇機(jī)架提取構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸確定比例尺選擇機(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，繪圖編號(hào)：A、B、C 表示運(yùn)動(dòng)副 1、2、3 表示構(gòu)件 O1、O2表示固定轉(zhuǎn)軸 原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖練習(xí)： 小型壓力機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2-3 平面機(jī)

12、構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件實(shí)例分析 11給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù) = (t)構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)是指該機(jī)構(gòu)在原動(dòng)件給定以后，所有從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)是完全確定的。四桿機(jī)構(gòu)給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù) ，構(gòu)件2、3、4的運(yùn)動(dòng)是不確定的 11t 再給定構(gòu)件4運(yùn)動(dòng)參數(shù) ，構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的 t442-3 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件五桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目。平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)原動(dòng)件個(gè)數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。 原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)無(wú)確定運(yùn)動(dòng) 原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)在薄弱處損壞 2-3 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2.4.1 平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算 一

13、個(gè)平面構(gòu)件未用運(yùn)動(dòng)副與其它構(gòu)件連接之前，有三個(gè)自由度。當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副連接后，構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到約束，失去一些自由度。運(yùn)動(dòng)副不同，失去的自由度數(shù)目和保留的自由度數(shù)目也不同。一個(gè)平面低副引入2個(gè)約束，高副引入1個(gè)約束。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算 自由度是指構(gòu)件相對(duì)于參考坐標(biāo)系所具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目。計(jì)算公式n：機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)； Pl ：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)； Ph ：機(jī)構(gòu)中高副數(shù)； F ：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；F = 3n - 2Pl - Ph 計(jì)算實(shí)例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0設(shè)則= 1 2-4

14、平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算計(jì)算實(shí)例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n 2Pl Ph = 35 27 0= 1解：2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算2.4.2 自由度計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的幾種情況 1.復(fù)合鉸鏈2.局部自由度 3.虛約束 兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，就形成了復(fù)合鉸鏈。 個(gè)別構(gòu)件所具有的，不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度稱(chēng)為局部自由度。 重復(fù)出現(xiàn)的，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束稱(chēng)為虛約束。 4.虛約束常見(jiàn)情況及處理方法 5.虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影響 2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算慣性篩機(jī)構(gòu)C處為復(fù)合鉸鏈計(jì)算中注意觀察是否有復(fù)合鉸鏈，以免漏算轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目，出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。n = 5,

15、Pl = 7, Ph = 0= 35 -27 0 = 1F = 3n - 2Pl Ph2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。推理：m個(gè)構(gòu)件時(shí)，有m 1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，屬局部自由度。 計(jì)入局部自由度時(shí) n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =33 - 2- 1 = 2 與實(shí)際不符2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算 應(yīng)除去局部自由度，即把滾子和從動(dòng)件看作一個(gè)構(gòu)件。處理方法 實(shí)際結(jié)構(gòu)上為減小摩擦采用局部自由度，“除去”指計(jì)算中不計(jì)入，并非實(shí)際拆除。教材圖教材圖1-13b動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)n = 2, Pl = 2, P

16、h = 1, F = 32 - 22 1 = 1與實(shí)際相符2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算n = 4, Pl =6, Ph = 0 構(gòu)件5給機(jī)構(gòu)引入三個(gè)自由度，四個(gè)約束。多出的一個(gè)約束對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立的限制作用，是虛約束。 與實(shí)際不符 F = 34 -26 0 = 02-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算n = 3, Pl =4, Ph =0F = 33 - 24 0 = 1處理方法與實(shí)際相符 應(yīng)除去虛約束，即將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件5及運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算1.兩構(gòu)件未組成運(yùn)動(dòng)副前，連接點(diǎn)處的軌跡已重合為一，組成的運(yùn)動(dòng)副存在虛約束。 計(jì)算中應(yīng)將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副一起除去不計(jì)。 虛

17、約束常見(jiàn)情況及處理2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算虛約束常見(jiàn)情況及處理計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)移動(dòng)副。 2.兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路相互平行或重合時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余為虛約束。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算 3.兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其余為虛約束。 虛約束常見(jiàn)情況及處理計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算 3.兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其余為虛約束。 計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算虛約束常見(jiàn)情況及處理計(jì)算中應(yīng)將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副一起除去不計(jì)。4.兩構(gòu)件兩點(diǎn)間未組成運(yùn)動(dòng)副前距離

18、保持不變，兩點(diǎn)間用另一構(gòu)件連接時(shí)，將產(chǎn)生虛約束。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算虛約束常見(jiàn)情況及處理計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱(chēng)部分除去不計(jì)。 5.機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱(chēng)部分，將產(chǎn)生虛約束。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算虛約束常見(jiàn)情況及處理如果兩構(gòu)件在多處構(gòu)成平面高副，且接觸點(diǎn)的公法線重合，只能算一個(gè)高副，如不重合，則相當(dāng)于一個(gè)低副 6.公法線重合2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影響機(jī)構(gòu)中虛約束是實(shí)際存在的，計(jì)算中所謂“除去不計(jì)”是從運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)分析做的假想處理，并非實(shí)際拆除。 虛約束是在一些特定的幾何條件下引入的，如“平行”、“重合”、“距離不變”等。如果幾何條件不滿足，虛約束會(huì)轉(zhuǎn)化為有效約束。機(jī)

19、構(gòu)中引入虛約束是為了受力均衡，增大剛度等，同時(shí)也提高了對(duì)制造和裝配精度的要求。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算例題：F=3n-2PL-Ph=37 -29 -1=2。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算1234567ABCDEF例：計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算A4312BCEDAB=BC=BDBA4123CE5DF7 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 6例：計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算DC=HG且平行,CE=GF且平行C C2 21 1A AB BE ED DF F3 34 45 56 67 78 89 910101111G GH HI IJ JK KL L2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算IJ=HG并平行JK=GL并平行2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算例：計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算例：計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算例：計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。2-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算例：計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度