自由度的計算

第一章機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計算

§1.1

機(jī)構(gòu)的組成§1.2

機(jī)構(gòu)運動簡圖§1.3

機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件§1.4

平面機(jī)構(gòu)自由度的計算§1.5

平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析第一頁，共三十八頁。本章的主要內(nèi)容1、主要內(nèi)容機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件機(jī)構(gòu)運動簡圖及其繪制機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類2、重點機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件和平面機(jī)構(gòu)自由度的計算機(jī)構(gòu)的組成分析和機(jī)構(gòu)的級別判別。3、難點

虛約束的判別第二頁，共三十八頁?！?.1機(jī)構(gòu)的組成

1.構(gòu)件2.運動副3.運動鏈4.機(jī)構(gòu)第三頁，共三十八頁。構(gòu)件機(jī)構(gòu)是怎樣組成的？連接：運動副

運動單元：構(gòu)件

運動單元+連接運動鏈

運動鏈+機(jī)架機(jī)構(gòu)第四頁，共三十八頁。運動副:兩個構(gòu)件直接接觸并產(chǎn)生某些相對運動的可動聯(lián)接

兩個構(gòu)件上參加接觸的運動副表面稱運動副元素，運動副的元素是點、線、面。第五頁，共三十八頁。運動副分類：空間和平面運動副

平面運動副空間運動副第六頁，共三十八頁。平面運動副：兩構(gòu)件相對運動為平面運動的運動副

低副：面接觸的運動副（回轉(zhuǎn)副、移動副）第七頁，共三十八頁。高副:點、線接觸的運動副

第八頁，共三十八頁。平面運動副符號：第九頁，共三十八頁。空間運動副的符號

第十頁，共三十八頁。PPT內(nèi)容概述第一章機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計算。第一章機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計算?！?.5平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析。機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件。機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類。機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件和平面機(jī)構(gòu)自由度的計算。機(jī)構(gòu)的組成分析和機(jī)構(gòu)的級別判別。高副:點、線接觸的運動副。顯然，不能運動或無規(guī)則亂動的運動鏈都不能成為。機(jī)構(gòu)示意圖按比例繪出不嚴(yán)格的，只表示機(jī)械結(jié)構(gòu)狀況的簡圖?！?.5平面機(jī)構(gòu)的組成原理

和結(jié)構(gòu)分析。構(gòu)件組去掉機(jī)架和原動件后剩下的F=0的最小運動鏈。內(nèi)接副：與桿組內(nèi)部的構(gòu)件相連的運動副。所拆桿組中，級別最高的桿組為該機(jī)構(gòu)的桿組級別。組成原理：原動件+機(jī)架+桿組（F=0)。高副低代的方法：

二高副元素在接觸點處的曲率中心用一構(gòu)件和兩個低副代替?；緱U組拆分的原則及方法第十一頁，共三十八頁。3.運動鏈

運動鏈：構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而成的相對可動的系統(tǒng)。

第十二頁，共三十八頁。運動鏈成為機(jī)構(gòu)的條件：將運動鏈的一個構(gòu)件固定，當(dāng)它的一個或幾個構(gòu)件作獨立運動時，其余構(gòu)件隨之作確定的運動，這種運動鏈便成為機(jī)構(gòu)。顯然，不能運動或無規(guī)則亂動的運動鏈都不能成為機(jī)構(gòu)。

為使運動鏈獲得確定的相對運動，構(gòu)件的總數(shù)、運動副類型和數(shù)量以及獨立運動數(shù)目必須符合一定的關(guān)系，將在自由度計算中加以論述。第十三頁，共三十八頁。§1.2機(jī)構(gòu)運動簡圖

在對現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行分析或設(shè)計新機(jī)器時，都需要繪出其機(jī)構(gòu)運動簡圖。1.機(jī)構(gòu)運動簡圖的定義機(jī)構(gòu)運動簡圖

根據(jù)機(jī)構(gòu)的運動尺寸，按一定的比例尺定出各運動副的位置，采用運動副及常用機(jī)構(gòu)運動簡圖符號和構(gòu)件的表示方法，將機(jī)構(gòu)運動傳遞情況表示出來的簡化圖形。機(jī)構(gòu)示意圖按比例繪出不嚴(yán)格的，只表示機(jī)械結(jié)構(gòu)狀況的簡圖。第十四頁，共三十八頁。2.機(jī)構(gòu)運動簡圖的繪制

繪制方法及步驟：（1）搞清機(jī)械的構(gòu)造及運動情況，沿著運動傳遞路線，查明組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目、運動副的類別及其位置；（2）選定視圖平面；（3）選適當(dāng)比例尺，作出各運動副的相對位置，再畫出各運動副和機(jī)構(gòu)的符號，最后用簡單線條連接即得機(jī)構(gòu)運動簡圖。第十五頁，共三十八頁。

舉例1小型壓力機(jī)第十六頁，共三十八頁。舉例2內(nèi)燃機(jī)第十七頁，共三十八頁?！?.3機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件

構(gòu)件自由度:構(gòu)件具有獨立運動參數(shù)的數(shù)目

機(jī)構(gòu)自由度:機(jī)構(gòu)具有獨立運動參數(shù)的數(shù)目第十八頁，共三十八頁。一個構(gòu)件的平面運動有三個自由度

無約束第十九頁，共三十八頁。平面運動副的約束

第二十頁，共三十八頁。平面運動副的約束

高副約束1個自由度第二十一頁，共三十八頁。§1.4平面機(jī)構(gòu)的自由度計算公式n個活動構(gòu)件（不包括機(jī)架）,pl個低副,

ph個高副，則自由度計算公式:F=3n-(2pl+ph)第二十二頁，共三十八頁。舉例3第二十三頁，共三十八頁。機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件

原動件數(shù)=機(jī)構(gòu)的自由度第二十四頁，共三十八頁。

計算平面機(jī)構(gòu)自由度時的注意事項

復(fù)合鉸鏈：兩個以上構(gòu)件通過回轉(zhuǎn)副并聯(lián)在一起局部自由度：機(jī)構(gòu)中某構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運動并不影響整個機(jī)構(gòu)中其它構(gòu)件的運動虛約束：機(jī)構(gòu)中某些運動副或某些運動副與構(gòu)件的組合所形成的約束與其它約束重復(fù)而不再起作用第二十五頁，共三十八頁。舉例4第二十六頁，共三十八頁。

虛約束注意事項

兩構(gòu)件連接前后軌跡重合點兩構(gòu)件某兩點間的距離始終不變兩構(gòu)件組成多個移動副兩構(gòu)件組成多個轉(zhuǎn)動副不影響機(jī)構(gòu)運動的重復(fù)部分第二十七頁，共三十八頁。§1.5平面機(jī)構(gòu)的組成原理

和結(jié)構(gòu)分析

組成原理結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分析第二十八頁，共三十八頁?；緱U組：（低副）

構(gòu)件組去掉機(jī)架和原動件后剩下的F=0的最小運動鏈。F=3n-2pl=0級別ⅡⅢ：n24pl36第二十九頁，共三十八頁。結(jié)構(gòu)分類：桿組為幾級？什么形式？

例如Ⅱ級組：二桿三副組

外接副：與桿組以外的構(gòu)件相連的運動副內(nèi)接副：與桿組內(nèi)部的構(gòu)件相連的運動副第三十頁，共三十八頁。例如Ⅲ級組：三桿六副組

特點：其中一個構(gòu)件上有三個內(nèi)接副

第三十一頁，共三十八頁。舉例5第三十二頁，共三十八頁。結(jié)構(gòu)分析：

從遠(yuǎn)離原動件的構(gòu)件開始，盡可能拆成最低的桿組，每拆完一個桿組，保證剩下的桿組自由度為零。對剩下的桿組再拆時，仍從最遠(yuǎn)端開始拆，每拆一次桿組，均從最低級的桿組開始，無法拆時，再試拆高一級的桿組。所拆桿組中，級別最高的桿組為該機(jī)構(gòu)的桿組級別第三十三頁，共三十八頁。顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖及桿組拆法

組成原理：原動件+機(jī)架+桿組（F=0)第三十四頁，共三十八頁。平面機(jī)構(gòu)中的高副低代

高副低代的原則：代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同代替前后機(jī)構(gòu)的瞬時速度和瞬時加速度完全相同第三十五頁，共三十