最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件

機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合

本章要求了解機(jī)構(gòu)的組成，運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度等基本概念；能繪制常用機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。

重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)鏈的概念、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。

難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中有關(guān)虛約束的識(shí)別及處理。本章要求了解機(jī)構(gòu)的組成，運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由2最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件3最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件4最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件5最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件6最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件7最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件82、運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之間的直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分稱為運(yùn)動(dòng)副元素?；蚪M成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、線、面稱為運(yùn)動(dòng)副元素。運(yùn)動(dòng)副元素2、運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之間的直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)9（1）自由度

一個(gè)自由構(gòu)件作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性，這種可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為自由度。（1）自由度一個(gè)自由構(gòu)件作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)有三10（2）約束兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用是限制構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種限制作用稱為約束。（2）約束兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用是限制構(gòu)件間的相113、運(yùn)動(dòng)鏈若干個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)鏈。如果運(yùn)動(dòng)鏈中的各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)則稱為閉式鏈,否則稱為開式鏈。3、運(yùn)動(dòng)鏈若干個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為12機(jī)架：支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件；原動(dòng)件(主動(dòng)件)：運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件，又稱輸入件；從動(dòng)件：隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)要按一定的要求實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞與變換，各構(gòu)件要具有確定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為描述其傳遞和變換關(guān)系及各構(gòu)件的位置，須選定一個(gè)構(gòu)件作為參照體，將其視為與靜止坐標(biāo)固結(jié)，即取一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。4、機(jī)構(gòu)機(jī)架：支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件；機(jī)構(gòu)要按一定的要求實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)13二、運(yùn)動(dòng)副的分類1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類：把引入一個(gè)約束數(shù)的運(yùn)動(dòng)副稱為I級(jí)副，引入兩個(gè)約束數(shù)的運(yùn)動(dòng)副稱為Ⅱ級(jí)副，依此類推，最末為V級(jí)副。二、運(yùn)動(dòng)副的分類1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類：142)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的接觸情況進(jìn)行分類：凡是以面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，而以點(diǎn)或線相接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。2)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的接觸情況進(jìn)行分類：15平面低副平面低副的約束數(shù)為２，自由度為1。平面低副平面低副的約束數(shù)為２，自由度為1。16低副又分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副：允許構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。移動(dòng)副：允許構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。低副又分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。17最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件18平面高副平面高副的約束數(shù)為１，自由度為2。平面高副平面高副的約束數(shù)為１，自由度為2。193)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間形式進(jìn)行分類：如果運(yùn)動(dòng)副元素間只能相互作平面平行運(yùn)動(dòng)，則稱之為平面運(yùn)動(dòng)副，否則稱為空間運(yùn)動(dòng)副。3)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間形式進(jìn)行分類：20三機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制三機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義21（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義用簡單的線條和符號(hào)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副位置，表示機(jī)構(gòu)的組成和傳動(dòng)情況。這樣繪制出的簡明圖形就稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。為了表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)情況，不嚴(yán)格按比例繪制的機(jī)構(gòu)簡圖，稱為機(jī)構(gòu)示意圖。（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義用簡單的線條和符號(hào)代表構(gòu)件和22（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制1、運(yùn)動(dòng)副的表示方法：機(jī)架:（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制1、運(yùn)動(dòng)副的表示方法：23低副低副24高副高副25

2、構(gòu)件的表示方法：軸、桿固定件2、構(gòu)件的表示方法：軸、桿固定件26常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號(hào)常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號(hào)27最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件283、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制步驟1）確定機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)部分和工作部分，然后再把兩者之間的傳動(dòng)搞清楚，從而找出組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件并確定構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副類型。2）恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面。一般選擇機(jī)構(gòu)中與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面作為繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的投影面。3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制步驟1）確定機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)部分和工作部分293）選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，確定各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，用規(guī)定的符號(hào)畫出各類運(yùn)動(dòng)副，并將同一構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)副元素用簡單線條連接起來，即為所繪的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。3）選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，確定各運(yùn)動(dòng)副之間30例1：繪制油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖例1：繪制油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖31例2:繪制內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖CAB12344'D55'6例2:繪制內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖CAB12344'D55'632例3:繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖ECAB1DFG2345678HI插齒機(jī)例3:繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖ECAB1DFG2345678HI插齒33§2-3機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式二、機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)四、空間機(jī)構(gòu)自由度簡述§2-3機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式34一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式

設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)有K個(gè)構(gòu)件，其中必有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)架的自由度為零，則活動(dòng)件個(gè)數(shù)n=K-1；這些活動(dòng)構(gòu)件在未組成運(yùn)動(dòng)副之前總共有3n個(gè)自由度，組成運(yùn)動(dòng)副后，自由度將減少。若機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副和PH個(gè)高副，則引入的約束數(shù)為(2PL+PH)，機(jī)構(gòu)的自由度F為:F=3n-(2PL+PH)=3n-2PL-PH

一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)有K個(gè)構(gòu)件35例1：計(jì)算油泵機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=3,ＰL=4,ＰH=0Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×3－２×4－0＝1例1：計(jì)算油泵機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=3,ＰL=4,ＰH36例2：計(jì)算牛頭刨床機(jī)構(gòu)的自由度解：Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×6－２×8－1＝1例2：計(jì)算牛頭刨床機(jī)構(gòu)的自由度解：37二、機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件自由度：是描述或確定一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)或位置所必須的的獨(dú)立參數(shù)。

ABCDＦ＝３ｎ－２ＰL－ＰH

＝３×3－２×4－0＝1

二、機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件自由度：是描述或38四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置可由B、C兩點(diǎn)的位置確定，平面上的每個(gè)點(diǎn)包含兩個(gè)位置變量，所以平面四桿機(jī)構(gòu)的任意位置狀態(tài)需由四個(gè)位置變量確定。另外，四桿機(jī)構(gòu)又有三個(gè)桿長引入三個(gè)桿長約束方程。四個(gè)位置變量需滿足三個(gè)約束方程，故只有一個(gè)變量是獨(dú)立的，說明平面四桿機(jī)構(gòu)的位置需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，即有一個(gè)自由度。ABCD四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置可由B、C兩點(diǎn)的位置確定，平39一般，機(jī)構(gòu)約束方程的數(shù)目總小于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)位置變量的數(shù)目；要解出確定的變量，必須引入附加的獨(dú)立方程，需引入方程的個(gè)數(shù)等于位置變量數(shù)與獨(dú)立約束方程間的差值，這個(gè)差值便是機(jī)構(gòu)的自由度。一般，機(jī)構(gòu)約束方程的數(shù)目總小于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)位置變量的數(shù)目40設(shè)構(gòu)件1為原動(dòng)件，參變量φ1表示構(gòu)件1的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，則由圖可見，每給出一個(gè)φ1的數(shù)值，從動(dòng)件2、3便有一個(gè)確定的位置。因此，這個(gè)自由度等于1的機(jī)構(gòu)，在具有一個(gè)原動(dòng)件時(shí)的運(yùn)動(dòng)是確定的。設(shè)構(gòu)件1為原動(dòng)件，參變量φ1表示構(gòu)件1的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，則41五桿機(jī)構(gòu)F=3*4-2*5=2AEBCD五桿機(jī)構(gòu)F=3*42該機(jī)構(gòu)的自由度為2，應(yīng)當(dāng)有2個(gè)原動(dòng)件，若取構(gòu)件1和構(gòu)件4為原動(dòng)件，φ1和φ4分別表示構(gòu)件1和4的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。每給定一組φ1和φ4的數(shù)值，從動(dòng)件2、3便有一個(gè)確定的相應(yīng)位置。因此，這個(gè)自由度等于2的機(jī)構(gòu)在具有兩個(gè)原動(dòng)件時(shí)運(yùn)動(dòng)是確定的。該機(jī)構(gòu)的自由度為2，應(yīng)當(dāng)有2個(gè)原動(dòng)件，若取構(gòu)件1和構(gòu)43小結(jié)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目和機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目與機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系：1)若機(jī)構(gòu)自由度F≤0，則機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)桁架（桁架）。n=2,Pl=3,F=0231小結(jié)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目和機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目與機(jī)構(gòu)的運(yùn)442)若Ｆ>0且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。n=3,Pl=4,F=114123ABCD2)若Ｆ>0且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是453)若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的；Ｆ＝３ｎ－(２ＰL＋ＰH)＝３×４－（２×５＋０）＝２AEBCD3)若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的；464）若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)>F，則構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。4）若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)>F，則構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。47機(jī)構(gòu)并非是構(gòu)件的任意拼湊組合，而機(jī)構(gòu)自由度、原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系。機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)=機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)并非是構(gòu)件的任意拼湊組合，而機(jī)構(gòu)自由度、原動(dòng)件數(shù)48三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1、復(fù)合鉸鏈2、局部自由度3、虛約束三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1、復(fù)合鉸鏈491、復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。由m個(gè)構(gòu)件匯集而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)當(dāng)包含（m-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。1、復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)50例：計(jì)算直線機(jī)構(gòu)的自由度解：Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×7－２×10－０＝1例：計(jì)算直線機(jī)構(gòu)的自由度解：512、局部自由度對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)（或其他構(gòu)件）運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計(jì)。21ACB4321ACB3?2、局部自由度對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)（或其他構(gòu)件）運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由523、虛約束在機(jī)構(gòu)中不起獨(dú)立限制作用的（或著說這些約束所起的限制作用是重復(fù)的）約束稱為虛約束。3、虛約束在機(jī)構(gòu)中不起獨(dú)立限制作用的（或著說這些53常見的虛約束有以下幾種情況1)移動(dòng)副導(dǎo)路平行當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束，2CAB134常見的虛約束有以下幾種情況1)移動(dòng)副導(dǎo)路平行2CAB13542)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線互相重合時(shí)，則只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)副都是虛約束。2)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合553)軌跡重合如果機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)若用具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的附加構(gòu)件來連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束。3)軌跡重合56ABCDEF？4F5123ADBCE123ADBCEABCDEF？4F5123ADBCE123ADBCE57

4)機(jī)構(gòu)存在對(duì)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)約束作用的對(duì)稱部分在機(jī)構(gòu)中，某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束為虛約束。4)機(jī)構(gòu)存在對(duì)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)約束作用的對(duì)稱部分585)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副，且在接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合,則只能算一個(gè)平面高副。5)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副，且在接觸點(diǎn)處的公法59例：計(jì)算內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=5,ＰL=6,ＰH=2Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×5－２×6－2＝1CAB12344'D55'6例：計(jì)算內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=5,ＰL=6,ＰH=60例：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度解:Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×7－２×9－1＝2324例：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度解:32461四、空間機(jī)構(gòu)自由度簡述若n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件中有P1個(gè)一級(jí)副；有P2個(gè)二級(jí)副；有P3個(gè)三級(jí)副；有P4個(gè)四級(jí)副；有P5個(gè)五級(jí)副，則可得空間機(jī)構(gòu)的自由度公式為：F=6n－5P5－4P4－3P3－2P2－P1四、空間機(jī)構(gòu)自由度簡述若n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件中有P1個(gè)一級(jí)副62§2-4平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的高副低代§2-4平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理63一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理1、基本桿組的定義2、平面機(jī)構(gòu)的組成原理3、基本桿組的分類4、機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理1、基本桿組的定義641、基本桿組的定義去掉機(jī)架和原動(dòng)件,余下的是從動(dòng)件系統(tǒng)，它的F=0。最簡單的、不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組。1、基本桿組的定義去掉機(jī)架和原動(dòng)件,余下的是從動(dòng)件系652134ABCDEF561A6F=1F=0F=0234BCDEF5F=1F=023BCDE4F52134ABCDEF561A6F=1F=0F=0234BCD662、平面機(jī)構(gòu)的組成原理任何機(jī)構(gòu)都包含有機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)。所以機(jī)構(gòu)可以看成由若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的系統(tǒng)，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。2、平面機(jī)構(gòu)的組成原理任何機(jī)構(gòu)都包含有機(jī)架、原動(dòng)件和67任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次聯(lián)結(jié)到原動(dòng)件和機(jī)架上去的方法來組成。E4F523BCD61A1A623BCDE4F5任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次聯(lián)結(jié)到E683、基本桿組的分類基本桿組：F＝3n－(2PL＋PH)＝0當(dāng)運(yùn)動(dòng)副全為低副時(shí)(高副可低代)則：F＝3n－2PL＝0∵n、PL均為整數(shù)，即：ｎ為２的倍數(shù)

PL為3的倍數(shù)∴基本組合有：ｎ＝２，PL＝３；ｎ＝４，PL＝６；ｎ＝６，PL＝９；．．．．．3、基本桿組的分類基本桿組：F＝3n－(2PL＋PH)＝069

最簡單的的平面基本桿組是由兩個(gè)構(gòu)件、三個(gè)低副組成的桿組，稱為Ⅱ級(jí)組。轉(zhuǎn)動(dòng)副用R表示，移動(dòng)副用P表示。桿組的型式如下：

（2）RRP（1）RRRII級(jí)組(二桿三副)最簡單的的平面基本桿組是由兩個(gè)構(gòu)件、三個(gè)低副組成的桿組70（3）RPR（5）RPP（4）PRP（3）RPR（5）RPP（4）PRP71III級(jí)組(四桿六副)IV級(jí)組(四桿六副)：具有四個(gè)內(nèi)運(yùn)動(dòng)副組成閉廓的桿組。III級(jí)組(四桿六副)IV級(jí)組(四桿六副)：具有四個(gè)內(nèi)運(yùn)動(dòng)副724、機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)

（在同一機(jī)構(gòu)中可以同時(shí)包含不同級(jí)別的基本桿組），把機(jī)構(gòu)中包含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)稱為該機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)。4、機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)（在同一機(jī)構(gòu)中可以同時(shí)包含不同級(jí)別的基73八桿機(jī)構(gòu)組成：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)八桿機(jī)構(gòu)組成：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)74二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義751、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析就是將已知機(jī)構(gòu)分解為原動(dòng)件、機(jī)架和若干個(gè)基本桿組，進(jìn)而了解機(jī)構(gòu)的組成，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析就是將已知機(jī)762、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟1)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原動(dòng)件。（先去除局部自由度和虛約束）2)拆桿組。從遠(yuǎn)離原動(dòng)件處開始→Ⅱ級(jí)（不行）→Ⅲ級(jí)→直到只剩Ⅰ級(jí)（每拆出一個(gè)桿組后，剩下的仍能組成機(jī)構(gòu)，且F不變）

3）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟1)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原77八桿機(jī)構(gòu)Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)八桿機(jī)構(gòu)Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)78例1：確定圖示機(jī)構(gòu)的級(jí)別解：F＝3n－(2PL＋PH)＝３×５－２×７＝１Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu).例1：確定圖示機(jī)構(gòu)的級(jí)別解：F＝3n－(2PL＋PH)Ⅱ級(jí)79例2：確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別（１）計(jì)算自由度（構(gòu)件1為原動(dòng)件）F=3×7－2×10－0=1（2）拆桿組：（3）確定級(jí)別：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。例2：確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別（１）計(jì)算自由度（構(gòu)件1為原動(dòng)件）（3）80將原動(dòng)件改為構(gòu)件８將原動(dòng)件改為構(gòu)件８81三、平面機(jī)構(gòu)的高副低代1、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的意義2、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的條件三、平面機(jī)構(gòu)的高副低代1、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的意義821、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的意義為使平面低副機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析方法適合于含有高副的平面機(jī)構(gòu)，可根據(jù)一定的約束條件將平面機(jī)構(gòu)中的高副虛擬地用低副代替，稱為高副低代。1、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的意義為使平面低副機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分832、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的條件（不改變機(jī)構(gòu)特性）1）代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同。2）代替前后機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況（位移，速度，加速度）相同。2132、平面機(jī)構(gòu)的高副低代的條件（不改變機(jī)構(gòu)特性）21384

高副低代關(guān)鍵：找出構(gòu)成高副的兩輪廓曲線相接觸點(diǎn)處的曲率中心。然后用一個(gè)構(gòu)件和位于兩個(gè)曲率中心的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副來代替該高副。

高副低代關(guān)鍵：85若兩輪廓之一為直線，則轉(zhuǎn)動(dòng)副演化為移動(dòng)副。2O1若兩輪廓之一為直線，則轉(zhuǎn)動(dòng)副演化為移動(dòng)副。2O186若兩輪廓之一為一點(diǎn)，點(diǎn)的曲率半徑為零。B21AC321ACB3若兩輪廓之一為一點(diǎn)，點(diǎn)的曲率半徑為零。B21AC321ACB87（1）計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，去除虛約束、局部自由度，并高副低代，ABCDOEFGHABCDEFGOH例：確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別（1）計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，去除虛約束、局部自由度，并高副低代，88（2）先試拆級(jí)組，若拆不出級(jí)組，再試拆級(jí)組。（3）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別，以機(jī)構(gòu)桿組的最高級(jí)別命名機(jī)構(gòu)的級(jí)別。FABCDEGOHFGOABCDHE注意：遠(yuǎn)離主動(dòng)件的桿組先坼。（2）先試拆級(jí)組，若拆不出級(jí)組，再試拆級(jí)89§2-5平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合的意義2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合方法§2-5平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合的意義901、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合的意義根據(jù)機(jī)構(gòu)的輸入特性與輸出特性的要求設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的過程一般稱為結(jié)構(gòu)綜合（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）。

1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合的意義根據(jù)機(jī)構(gòu)的輸入特性與輸出91平面機(jī)構(gòu)的綜合是研究一定數(shù)量的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副可以組成多少種機(jī)構(gòu)型式的綜合過程。通過進(jìn)行機(jī)構(gòu)的型式綜合，可提供相同數(shù)目的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)組合而成的各種機(jī)構(gòu)型式，為設(shè)計(jì)新機(jī)器提供了擇優(yōu)選擇的條件。平面機(jī)構(gòu)的綜合是研究一定數(shù)量的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副可以組成多922、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合方法根據(jù)平面機(jī)構(gòu)的組成原理，在綜合平面機(jī)構(gòu)時(shí)，如果沒有虛約束，則只須往原動(dòng)件和機(jī)架（即I級(jí)機(jī)構(gòu)）上聯(lián)接自由度等于零的基本桿組。這種結(jié)構(gòu)綜合的方法稱為基本桿組疊加法。2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合方法根據(jù)平面機(jī)構(gòu)的組成原理，在93自由度等于零的平面基本桿組滿足機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)綜合條件式F＝3n－2PL＝0綜合機(jī)構(gòu)＝Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)＋基本桿組自由度等于零的平面基本桿組滿足機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)綜合條件式941：當(dāng)ｎ＝１時(shí)即與Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的構(gòu)件數(shù)為１，不滿足F＝3n－2PL＝0的條件，但滿足F=3n-2PL-PH=0，即：PL=1，PH=1，形成只有一個(gè)從動(dòng)件的機(jī)構(gòu)。1：當(dāng)ｎ＝１時(shí)95⑴移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)⑵擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)（或一對(duì)齒輪傳動(dòng)）⑴移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)⑵擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)（或一對(duì)齒輪傳動(dòng)）962.當(dāng)ｎ＝２時(shí)即與Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的構(gòu)件數(shù)為２，滿足F＝3n－2PL＝0的條件，PL=3，PH=0。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2.當(dāng)ｎ＝２時(shí)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)97導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)98

平面機(jī)構(gòu)如果沒有高副，可按公式綜合出各種類型的基本桿組，再利用串聯(lián)、并聯(lián)等方式將基本桿組與I級(jí)機(jī)構(gòu)和機(jī)架聯(lián)接，即可得到各種類型的機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)如果沒有高副，可按公式綜合出各種類型的基99例如顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)II級(jí)桿組和I級(jí)機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成。例如顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)II級(jí)桿組和I級(jí)機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成。100

結(jié)束語謝謝大家聆聽?。?！101

結(jié)束語謝謝大家聆聽?。?！101機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合

本章要求了解機(jī)構(gòu)的組成，運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度等基本概念；能繪制常用機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。

重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)鏈的概念、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。

難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中有關(guān)虛約束的識(shí)別及處理。本章要求了解機(jī)構(gòu)的組成，運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由103最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件104最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件105最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件106最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件107最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件108最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件1092、運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之間的直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分稱為運(yùn)動(dòng)副元素?；蚪M成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、線、面稱為運(yùn)動(dòng)副元素。運(yùn)動(dòng)副元素2、運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之間的直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)110（1）自由度

一個(gè)自由構(gòu)件作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性，這種可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為自由度。（1）自由度一個(gè)自由構(gòu)件作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)有三111（2）約束兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用是限制構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種限制作用稱為約束。（2）約束兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用是限制構(gòu)件間的相1123、運(yùn)動(dòng)鏈若干個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)鏈。如果運(yùn)動(dòng)鏈中的各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)則稱為閉式鏈,否則稱為開式鏈。3、運(yùn)動(dòng)鏈若干個(gè)構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為113機(jī)架：支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件；原動(dòng)件(主動(dòng)件)：運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件，又稱輸入件；從動(dòng)件：隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)要按一定的要求實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞與變換，各構(gòu)件要具有確定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為描述其傳遞和變換關(guān)系及各構(gòu)件的位置，須選定一個(gè)構(gòu)件作為參照體，將其視為與靜止坐標(biāo)固結(jié)，即取一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。4、機(jī)構(gòu)機(jī)架：支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件；機(jī)構(gòu)要按一定的要求實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)114二、運(yùn)動(dòng)副的分類1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類：把引入一個(gè)約束數(shù)的運(yùn)動(dòng)副稱為I級(jí)副，引入兩個(gè)約束數(shù)的運(yùn)動(dòng)副稱為Ⅱ級(jí)副，依此類推，最末為V級(jí)副。二、運(yùn)動(dòng)副的分類1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類：1152)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的接觸情況進(jìn)行分類：凡是以面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，而以點(diǎn)或線相接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。2)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的接觸情況進(jìn)行分類：116平面低副平面低副的約束數(shù)為２，自由度為1。平面低副平面低副的約束數(shù)為２，自由度為1。117低副又分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副：允許構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。移動(dòng)副：允許構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。低副又分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。118最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件119平面高副平面高副的約束數(shù)為１，自由度為2。平面高副平面高副的約束數(shù)為１，自由度為2。1203)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間形式進(jìn)行分類：如果運(yùn)動(dòng)副元素間只能相互作平面平行運(yùn)動(dòng)，則稱之為平面運(yùn)動(dòng)副，否則稱為空間運(yùn)動(dòng)副。3)根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩元素間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間形式進(jìn)行分類：121三機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制三機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義122（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義用簡單的線條和符號(hào)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副位置，表示機(jī)構(gòu)的組成和傳動(dòng)情況。這樣繪制出的簡明圖形就稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。為了表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)情況，不嚴(yán)格按比例繪制的機(jī)構(gòu)簡圖，稱為機(jī)構(gòu)示意圖。（一）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義用簡單的線條和符號(hào)代表構(gòu)件和123（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制1、運(yùn)動(dòng)副的表示方法：機(jī)架:（二）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制1、運(yùn)動(dòng)副的表示方法：124低副低副125高副高副126

2、構(gòu)件的表示方法：軸、桿固定件2、構(gòu)件的表示方法：軸、桿固定件127常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號(hào)常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號(hào)128最新機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與綜合課件1293、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制步驟1）確定機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)部分和工作部分，然后再把兩者之間的傳動(dòng)搞清楚，從而找出組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件并確定構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副類型。2）恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面。一般選擇機(jī)構(gòu)中與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面作為繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的投影面。3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制步驟1）確定機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)部分和工作部分1303）選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，確定各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，用規(guī)定的符號(hào)畫出各類運(yùn)動(dòng)副，并將同一構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)副元素用簡單線條連接起來，即為所繪的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。3）選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，確定各運(yùn)動(dòng)副之間131例1：繪制油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖例1：繪制油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖132例2:繪制內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖CAB12344'D55'6例2:繪制內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖CAB12344'D55'6133例3:繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖ECAB1DFG2345678HI插齒機(jī)例3:繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖ECAB1DFG2345678HI插齒134§2-3機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式二、機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)四、空間機(jī)構(gòu)自由度簡述§2-3機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式135一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式

設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)有K個(gè)構(gòu)件，其中必有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)架的自由度為零，則活動(dòng)件個(gè)數(shù)n=K-1；這些活動(dòng)構(gòu)件在未組成運(yùn)動(dòng)副之前總共有3n個(gè)自由度，組成運(yùn)動(dòng)副后，自由度將減少。若機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副和PH個(gè)高副，則引入的約束數(shù)為(2PL+PH)，機(jī)構(gòu)的自由度F為:F=3n-(2PL+PH)=3n-2PL-PH

一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)有K個(gè)構(gòu)件136例1：計(jì)算油泵機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=3,ＰL=4,ＰH=0Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×3－２×4－0＝1例1：計(jì)算油泵機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=3,ＰL=4,ＰH137例2：計(jì)算牛頭刨床機(jī)構(gòu)的自由度解：Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×6－２×8－1＝1例2：計(jì)算牛頭刨床機(jī)構(gòu)的自由度解：138二、機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件自由度：是描述或確定一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)或位置所必須的的獨(dú)立參數(shù)。

ABCDＦ＝３ｎ－２ＰL－ＰH

＝３×3－２×4－0＝1

二、機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件自由度：是描述或139四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置可由B、C兩點(diǎn)的位置確定，平面上的每個(gè)點(diǎn)包含兩個(gè)位置變量，所以平面四桿機(jī)構(gòu)的任意位置狀態(tài)需由四個(gè)位置變量確定。另外，四桿機(jī)構(gòu)又有三個(gè)桿長引入三個(gè)桿長約束方程。四個(gè)位置變量需滿足三個(gè)約束方程，故只有一個(gè)變量是獨(dú)立的，說明平面四桿機(jī)構(gòu)的位置需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，即有一個(gè)自由度。ABCD四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置可由B、C兩點(diǎn)的位置確定，平140一般，機(jī)構(gòu)約束方程的數(shù)目總小于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)位置變量的數(shù)目；要解出確定的變量，必須引入附加的獨(dú)立方程，需引入方程的個(gè)數(shù)等于位置變量數(shù)與獨(dú)立約束方程間的差值，這個(gè)差值便是機(jī)構(gòu)的自由度。一般，機(jī)構(gòu)約束方程的數(shù)目總小于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)位置變量的數(shù)目141設(shè)構(gòu)件1為原動(dòng)件，參變量φ1表示構(gòu)件1的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，則由圖可見，每給出一個(gè)φ1的數(shù)值，從動(dòng)件2、3便有一個(gè)確定的位置。因此，這個(gè)自由度等于1的機(jī)構(gòu)，在具有一個(gè)原動(dòng)件時(shí)的運(yùn)動(dòng)是確定的。設(shè)構(gòu)件1為原動(dòng)件，參變量φ1表示構(gòu)件1的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，則142五桿機(jī)構(gòu)F=3*4-2*5=2AEBCD五桿機(jī)構(gòu)F=3*143該機(jī)構(gòu)的自由度為2，應(yīng)當(dāng)有2個(gè)原動(dòng)件，若取構(gòu)件1和構(gòu)件4為原動(dòng)件，φ1和φ4分別表示構(gòu)件1和4的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。每給定一組φ1和φ4的數(shù)值，從動(dòng)件2、3便有一個(gè)確定的相應(yīng)位置。因此，這個(gè)自由度等于2的機(jī)構(gòu)在具有兩個(gè)原動(dòng)件時(shí)運(yùn)動(dòng)是確定的。該機(jī)構(gòu)的自由度為2，應(yīng)當(dāng)有2個(gè)原動(dòng)件，若取構(gòu)件1和構(gòu)144小結(jié)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目和機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目與機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系：1)若機(jī)構(gòu)自由度F≤0，則機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)桁架（桁架）。n=2,Pl=3,F=0231小結(jié)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目和機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目與機(jī)構(gòu)的運(yùn)1452)若Ｆ>0且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。n=3,Pl=4,F=114123ABCD2)若Ｆ>0且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是1463)若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的；Ｆ＝３ｎ－(２ＰL＋ＰH)＝３×４－（２×５＋０）＝２AEBCD3)若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的；1474）若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)>F，則構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。4）若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)>F，則構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。148機(jī)構(gòu)并非是構(gòu)件的任意拼湊組合，而機(jī)構(gòu)自由度、原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有著密切的關(guān)系。機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)=機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)并非是構(gòu)件的任意拼湊組合，而機(jī)構(gòu)自由度、原動(dòng)件數(shù)149三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1、復(fù)合鉸鏈2、局部自由度3、虛約束三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1、復(fù)合鉸鏈1501、復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。由m個(gè)構(gòu)件匯集而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)當(dāng)包含（m-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。1、復(fù)合鉸鏈由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)151例：計(jì)算直線機(jī)構(gòu)的自由度解：Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×7－２×10－０＝1例：計(jì)算直線機(jī)構(gòu)的自由度解：1522、局部自由度對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)（或其他構(gòu)件）運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計(jì)。21ACB4321ACB3?2、局部自由度對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)（或其他構(gòu)件）運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由1533、虛約束在機(jī)構(gòu)中不起獨(dú)立限制作用的（或著說這些約束所起的限制作用是重復(fù)的）約束稱為虛約束。3、虛約束在機(jī)構(gòu)中不起獨(dú)立限制作用的（或著說這些154常見的虛約束有以下幾種情況1)移動(dòng)副導(dǎo)路平行當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束，2CAB134常見的虛約束有以下幾種情況1)移動(dòng)副導(dǎo)路平行2CAB131552)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線互相重合時(shí)，則只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)副都是虛約束。2)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合1563)軌跡重合如果機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)若用具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的附加構(gòu)件來連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束。3)軌跡重合157ABCDEF？4F5123ADBCE123ADBCEABCDEF？4F5123ADBCE123ADBCE158

4)機(jī)構(gòu)存在對(duì)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)約束作用的對(duì)稱部分在機(jī)構(gòu)中，某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束為虛約束。4)機(jī)構(gòu)存在對(duì)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)約束作用的對(duì)稱部分1595)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副，且在接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合,則只能算一個(gè)平面高副。5)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副，且在接觸點(diǎn)處的公法160例：計(jì)算內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=5,ＰL=6,ＰH=2Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×5－２×6－2＝1CAB12344'D55'6例：計(jì)算內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度解：n=5,ＰL=6,ＰH=161例：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度解:Ｆ＝３ｎ－２ＰL－ＰH＝３×7－２×9－1＝2324例：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度解:324162四、空間機(jī)構(gòu)自由度簡述若n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件中有P1個(gè)一級(jí)副；有P2個(gè)二級(jí)副；有P3個(gè)三級(jí)副；有P4個(gè)四級(jí)副；有P5個(gè)五級(jí)副，則可得空間機(jī)構(gòu)的自由度公式為：F=6n－5P5－4P4－3P3－2P2－P1四、空間機(jī)構(gòu)自由度簡述若n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件中有P1個(gè)一級(jí)副163§2-4平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的高副低代§2-4平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理164一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理1、基本桿組的定義2、平面機(jī)構(gòu)的組成原理3、基本桿組的分類4、機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)一、平面機(jī)構(gòu)的組成原理1、基本桿組的定義1651、基本桿組的定義去掉機(jī)架和原動(dòng)件,余下的是從動(dòng)件系統(tǒng)，它的F=0。最簡單的、不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組。1、基本桿組的定義去掉機(jī)架和原動(dòng)件,余下的是從動(dòng)件系1662134ABCDEF561A6F=1F=0F=0234BCDEF5F=1F=023BCDE4F52134ABCDEF561A6F=1F=0F=0234BCD1672、平面機(jī)構(gòu)的組成原理任何機(jī)構(gòu)都包含有機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)。所以機(jī)構(gòu)可以看成由若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的系統(tǒng)，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。2、平面機(jī)構(gòu)的組成原理任何機(jī)構(gòu)都包含有機(jī)架、原動(dòng)件和168任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次聯(lián)結(jié)到原動(dòng)件和機(jī)架上去的方法來組成。E4F523BCD61A1A623BCDE4F5任何平面機(jī)構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次聯(lián)結(jié)到E1693、基本桿組的分類基本桿組：F＝3n－(2PL＋PH)＝0當(dāng)運(yùn)動(dòng)副全為低副時(shí)(高副可低代)則：F＝3n－2PL＝0∵n、PL均為整數(shù)，即：ｎ為２的倍數(shù)

PL為3的倍數(shù)∴基本組合有：ｎ＝２，PL＝３；ｎ＝４，PL＝６；ｎ＝６，PL＝９；．．．．．3、基本桿組的分類基本桿組：F＝3n－(2PL＋PH)＝0170

最簡單的的平面基本桿組是由兩個(gè)構(gòu)件、三個(gè)低副組成的桿組，稱為Ⅱ級(jí)組。轉(zhuǎn)動(dòng)副用R表示，移動(dòng)副用P表示。桿組的型式如下：

（2）RRP（1）RRRII級(jí)組(二桿三副)最簡單的的平面基本桿組是由兩個(gè)構(gòu)件、三個(gè)低副組成的桿組171（3）RPR（5）RPP（4）PRP（3）RPR（5）RPP（4）PRP172III級(jí)組(四桿六副)IV級(jí)組(四桿六副)：具有四個(gè)內(nèi)運(yùn)動(dòng)副組成閉廓的桿組。III級(jí)組(四桿六副)IV級(jí)組(四桿六副)：具有四個(gè)內(nèi)運(yùn)動(dòng)副1734、機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)

（在同一機(jī)構(gòu)中可以同時(shí)包含不同級(jí)別的基本桿組），把機(jī)構(gòu)中包含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)稱為該機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)。4、機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)（在同一機(jī)構(gòu)中可以同時(shí)包含不同級(jí)別的基174八桿機(jī)構(gòu)組成：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)八桿機(jī)構(gòu)組成：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)175二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義1761、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析就是將已知機(jī)構(gòu)分解為原動(dòng)件、機(jī)架和若干個(gè)基本桿組，進(jìn)而了解機(jī)構(gòu)的組成，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的意義機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析就是將已知機(jī)1772、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟1)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原動(dòng)件。（先去除局部自由度和虛約束）2)拆桿組。從遠(yuǎn)離原動(dòng)件處開始→Ⅱ級(jí)（不行）→Ⅲ級(jí)→直到只剩Ⅰ級(jí)（每拆出一個(gè)桿組后，剩下的仍能組成機(jī)構(gòu)，且F不變）

3）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。2、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟1)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原178八桿機(jī)構(gòu)Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)八桿機(jī)構(gòu)Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)179例1：確定圖示機(jī)構(gòu)的級(jí)別解：F＝3n－(2PL＋PH)＝３×５－２×７＝１Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu).例1：確定圖示機(jī)構(gòu)的級(jí)別解：F＝3n－(2PL＋PH)Ⅱ級(jí)180例2：確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別（１）計(jì)算自由度（構(gòu)件1為原動(dòng)件）F=3×7－2×10－0=1（2）拆桿組：（3）確定級(jí)別：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。例2：確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別（１）計(jì)算自由度（構(gòu)件1為原動(dòng)件）（3）181將原動(dòng)件改為構(gòu)件８將原動(dòng)件改為構(gòu)件８182三、平面機(jī)構(gòu)的高