機(jī)械原理講稿2

1、 第二章第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 Structure Analysis of Planar MechanismStructure Analysis of Planar Mechanisml2.1 2.1 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的1.1.研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件；研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件；2.2.掌握正確繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法；掌握正確繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法；3.3.研究機(jī)構(gòu)的組成原理；研究機(jī)構(gòu)的組成原理；4.4.根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。l2.22.2機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成l2.2.12.2

2、.1運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副(kinematic pair)(kinematic pair)1.1.運(yùn)動(dòng)副定義運(yùn)動(dòng)副定義：這種使兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生：這種使兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副。如：。如：l2.2.運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素:(pairing element):(pairing element)l兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面l（點(diǎn)點(diǎn)、線線、面面）部分稱為部分稱為運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素。l3.3.自由度與約束自由度與約束(freedom and constraint)(freedom and cons

3、traint)l當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將l受到某些限制，這些限制稱為受到某些限制，這些限制稱為約束約束。而仍具有的。而仍具有的l相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為自由度自由度。約束與自由度的多少由運(yùn)動(dòng)副。約束與自由度的多少由運(yùn)動(dòng)副的類型不同而不同。的類型不同而不同。l4.4.運(yùn)動(dòng)副分類：運(yùn)動(dòng)副分類：根據(jù)運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)來分根據(jù)運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)來分級(jí)副、級(jí)副、級(jí)副級(jí)副、級(jí)副。級(jí)副。根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來分根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來分 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副移動(dòng)副根據(jù)兩運(yùn)動(dòng)副元素的接觸情況來分根據(jù)兩運(yùn)動(dòng)副元素的接觸情況來分 低副：

4、面接觸低副：面接觸 高副：點(diǎn)、線接觸高副：點(diǎn)、線接觸平面機(jī)構(gòu)中可分為平面機(jī)構(gòu)中可分為 平面平面高副高副（higher pair)higher pair)：點(diǎn)、線接觸，：點(diǎn)、線接觸，1 1個(gè)約束個(gè)約束2 2個(gè)自由度個(gè)自由度 平面平面低副低副（lower pair)lower pair)：面接觸，：面接觸，2 2個(gè)約束個(gè)約束1 1個(gè)自由度個(gè)自由度2.2.2 2.2.2 運(yùn)動(dòng)鏈（運(yùn)動(dòng)鏈（kinematic chain)kinematic chain)（運(yùn)動(dòng)的單元是構(gòu)件）兩個(gè)以（運(yùn)動(dòng)的單元是構(gòu)件）兩個(gè)以 上構(gòu)件由運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接成為運(yùn)動(dòng)鏈。上構(gòu)件由運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接成為運(yùn)動(dòng)鏈。開鏈開鏈：首尾不封閉：首尾不封閉閉鏈閉

5、鏈：首尾封閉：首尾封閉平面運(yùn)動(dòng)鏈平面運(yùn)動(dòng)鏈空間運(yùn)動(dòng)鏈空間運(yùn)動(dòng)鏈 l2.2.3 2.2.3 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(mechanism)(mechanism)l用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力的，具有一個(gè)固定構(gòu)件的用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力的，具有一個(gè)固定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)鏈鏈 。（。（構(gòu)件組合）構(gòu)件組合）l組成機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)件名稱：組成機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)件名稱：機(jī)架機(jī)架（frame):frame):機(jī)構(gòu)中作為相對(duì)參考坐標(biāo)系的固定構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中作為相對(duì)參考坐標(biāo)系的固定構(gòu)件。原動(dòng)件原動(dòng)件（driving link):driving link):運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件。運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件。從動(dòng)件從動(dòng)件（driven link):driven link):有

6、若干。有若干。為滿足機(jī)構(gòu)按照一定的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的傳遞及變換，當(dāng)為滿足機(jī)構(gòu)按照一定的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的傳遞及變換，當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，該機(jī)構(gòu)中其余機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，該機(jī)構(gòu)中其余各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)也都應(yīng)該是完全確定的。各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)也都應(yīng)該是完全確定的。但是在什么情況下才能滿足這一要求呢？但是在什么情況下才能滿足這一要求呢？即：即：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？ 2.3 2.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖l 2.3.1 2.3.1 什么是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和機(jī)構(gòu)示意圖什么是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和機(jī)構(gòu)示意圖按一定按一定比例比例，用國(guó)標(biāo)，用國(guó)標(biāo)規(guī)定的線條和符號(hào)規(guī)定

7、的線條和符號(hào)來表示的機(jī)構(gòu)來表示的機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)圖對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)圖，稱為，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。不失比例不失比例的繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖稱為的繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖。 2.3.2 2.3.2 為什么要畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，其原理是什么？為什么要畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，其原理是什么？ 為了構(gòu)思和分析機(jī)構(gòu)的方便，需要一種既簡(jiǎn)明又能真實(shí)反映為了構(gòu)思和分析機(jī)構(gòu)的方便，需要一種既簡(jiǎn)明又能真實(shí)反映機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的圖形來表示。機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的圖形來表示。 從原理方案設(shè)計(jì)的角度來看，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)僅與組成機(jī)構(gòu)的所從原理方案設(shè)計(jì)的角度來看，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)僅與組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副

8、的類型、數(shù)目、相對(duì)位置及原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有有構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)目、相對(duì)位置及原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有關(guān)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖則能滿足要求。關(guān)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖則能滿足要求。 2.3.3 2.3.3 常用運(yùn)動(dòng)副及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的代表常用運(yùn)動(dòng)副及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的代表符號(hào)符號(hào) (p7 (p7 表表2-1 2-1 常用運(yùn)動(dòng)副的模型及符號(hào)常用運(yùn)動(dòng)副的模型及符號(hào) GB4460/T1984GB4460/T1984 p10 p10 表表2-2 2-2 常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)，常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)， p10 p10 表表2-3 2-3 一般構(gòu)件的表示方法）一般構(gòu)件的表示方法）l 2.3.4 2.3.4 舉例說明簡(jiǎn)圖繪制步驟舉例說明

9、簡(jiǎn)圖繪制步驟1 1、了解被測(cè)機(jī)械的名稱、用途等內(nèi)容。、了解被測(cè)機(jī)械的名稱、用途等內(nèi)容。2 2、分清組成機(jī)構(gòu)的三類構(gòu)件。緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)機(jī)構(gòu)，從原動(dòng)件開、分清組成機(jī)構(gòu)的三類構(gòu)件。緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)機(jī)構(gòu)，從原動(dòng)件開始，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)傳遞路線，仔細(xì)觀察相互連接的兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)始，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)傳遞路線，仔細(xì)觀察相互連接的兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，從而弄清組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目關(guān)系，從而弄清組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目 3 3、選擇合理視圖并畫圖、選擇合理視圖并畫圖l 選擇合理的視圖平面：通常是選擇大多數(shù)構(gòu)件所在的運(yùn)動(dòng)選擇合理的視圖平面：通常是選擇大多數(shù)構(gòu)件所在的運(yùn)動(dòng)平面或平行于運(yùn)動(dòng)平面的平面為視圖平面，平

10、面或平行于運(yùn)動(dòng)平面的平面為視圖平面， 若一個(gè)視圖表達(dá)若一個(gè)視圖表達(dá)不清，還可再補(bǔ)充輔助視圖。不清，還可再補(bǔ)充輔助視圖。l 選擇一個(gè)合適的原動(dòng)件位置，以使圖清楚選擇一個(gè)合適的原動(dòng)件位置，以使圖清楚, ,然后先草畫出然后先草畫出機(jī)構(gòu)示意圖，并量取機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸。機(jī)構(gòu)示意圖，并量取機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸。l 選擇合適的比例，保證視圖足夠清楚選擇合適的比例，保證視圖足夠清楚l l l=l=lABAB( (實(shí)際尺寸）實(shí)際尺寸）/ /ABAB（圖尺寸）（圖尺寸）= =m/mmm/mml然后，用選定的比例尺，按規(guī)定的符號(hào)畫出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。然后，用選定的比例尺，按規(guī)定的符號(hào)畫出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。標(biāo)注原動(dòng)件符號(hào)并按順序標(biāo)注運(yùn)動(dòng)副字母符

11、號(hào)標(biāo)注原動(dòng)件符號(hào)并按順序標(biāo)注運(yùn)動(dòng)副字母符號(hào)和桿件號(hào)。和桿件號(hào)。4 4、計(jì)算自由度檢驗(yàn)繪圖正確性、計(jì)算自由度檢驗(yàn)繪圖正確性l2.4 2.4 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件l2.4.1 2.4.1 機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)機(jī)構(gòu)具有確定的運(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，稱為的數(shù)目，稱為機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度。簡(jiǎn)稱為。簡(jiǎn)稱為自由度自由度反過來機(jī)構(gòu)有幾個(gè)自由度則加幾個(gè)原動(dòng)件則機(jī)構(gòu)的反過來機(jī)構(gòu)有幾個(gè)自由度則加幾個(gè)原動(dòng)件則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)便會(huì)確定。即：運(yùn)動(dòng)便會(huì)確定。即： 2.4.2 2.4.2 機(jī)構(gòu)具有機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件確定運(yùn)動(dòng)的條件為：為：

12、機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。 那么自由度那么自由度F=?F=?2.5 2.5 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 F(Freedom)=3n-2PF(Freedom)=3n-2PL L-P-PH H舉例：舉例：三桿三桿 F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=32-22-23-0=03-0=0l 四桿四桿 F= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 33-23-24-0=14-0=1l 五桿五桿 F= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 34-24-25-0=25-0=2l齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu) F=

13、 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 32-22-22-1=12-1=1l機(jī)械手機(jī)械手 F= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 33-23-23=33=3 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) F= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 37-27-28-4=18-4=12.6 2.6 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈lF= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 35-25-26=6=3 3 兩個(gè)以上的構(gòu)件同時(shí)在一處用回轉(zhuǎn)副相連接則構(gòu)成兩個(gè)以上的構(gòu)件同時(shí)在一處用回轉(zhuǎn)副相連接則構(gòu)成復(fù)合復(fù)合鉸鏈鉸

14、鏈，其回轉(zhuǎn)副數(shù)目應(yīng)等于，其回轉(zhuǎn)副數(shù)目應(yīng)等于（K1K1）個(gè)。再計(jì)算上題：個(gè)。再計(jì)算上題： F= F= 3n-2P3n-2PL L-P-PH H= = 3 35-25-27=1 7=1 局部局部自由度自由度lF= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 33-23-23-1=3-1=2 2 ？ 象這種不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的局部運(yùn)動(dòng)稱為象這種不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的局部運(yùn)動(dòng)稱為局部自由度局部自由度。計(jì)。計(jì)算時(shí)或除去，或保留，但必須加注說明其中一個(gè)為局部自由度。算時(shí)或除去，或保留，但必須加注說明其中一個(gè)為局部自由度。lF= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H FF= 3= 33-

15、23-23-1-1=3-1-1=1 1 F= 3n-2PL-PH= 32-22-1=1 虛約束虛約束l F= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 34-24-26=0 6=0 l 在機(jī)構(gòu)中不起獨(dú)立約束作用的約束稱為在機(jī)構(gòu)中不起獨(dú)立約束作用的約束稱為虛約束虛約束，計(jì)算時(shí)應(yīng)去除。，計(jì)算時(shí)應(yīng)去除。l F= 3n-2PF= 3n-2PL L-P-PH H= 3= 33-23-24=1 4=1 l F= 3n-(2P F= 3n-(2PL L+P+PH H - -PP)-F= 3)-F= 34-(24-(26-1)=1 6-1)=1 l P= 2PP= 2PL L+P+PH H -3

16、n=2-3n=22-3=12-3=1l平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況：平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況： 轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接的是兩構(gòu)件上運(yùn)動(dòng)軌跡相重合的點(diǎn)，則該轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接的是兩構(gòu)件上運(yùn)動(dòng)軌跡相重合的點(diǎn)，則該聯(lián)接將帶入聯(lián)接將帶入1 1個(gè)虛約束。個(gè)虛約束。 兩構(gòu)件間構(gòu)成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件間構(gòu)成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副 兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，但其軸線重合；兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，但其軸線重合； 兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，但其導(dǎo)路平行或重合；兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，但其導(dǎo)路平行或重合；兩構(gòu)件兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)平面高副，各接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合時(shí)構(gòu)成多個(gè)平面高副，各接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合時(shí)只算一個(gè)高副；而各接觸點(diǎn)處的公法線方向彼此不

17、重合時(shí)，只算一個(gè)高副；而各接觸點(diǎn)處的公法線方向彼此不重合時(shí)，將提供兩個(gè)約束，即相當(dāng)于兩個(gè)高副或一個(gè)低副而不是虛約將提供兩個(gè)約束，即相當(dāng)于兩個(gè)高副或一個(gè)低副而不是虛約束。束。機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分對(duì)稱部分 l例題例題:(:(注意工程計(jì)算格式，三種情況的標(biāo)注。注意工程計(jì)算格式，三種情況的標(biāo)注。) )1. F=3n-2p1. F=3n-2pL L-p-pH H= 3= 37-27-210-0 =110-0 =12. F=3n-2p2. F=3n-2pL L-p-pH H= 3= 37-27-29-1=29-1=2復(fù)合鉸鏈局部自由度l3. F=3n-2pL-pH

18、l = 33-25l =-14. F=3n-2pL-pH = 32-23 =0l3. F=3n-2pL-pHl = 35-27 l =14. F=3n-2pL-pH = 33-24 =1l2.7 2.7 機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析l2.7.1 2.7.1 平面機(jī)構(gòu)的高副低代平面機(jī)構(gòu)的高副低代(Higher Pair to (Higher Pair to Be Replaced With Lower Pair of Planar Be Replaced With Lower Pair of Planar Mechnism)Mechnism)l1. 1. 高副低代的條件是：高

19、副低代的條件是：(1)(1)代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同。代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同。(2)(2)代替前后機(jī)構(gòu)代替前后機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況的運(yùn)動(dòng)狀況( (位移，速度，加速度位移，速度，加速度) )相同。相同。對(duì)于對(duì)于(1)(1)，一個(gè)高副一個(gè)約束，一個(gè)低副，一個(gè)高副一個(gè)約束，一個(gè)低副2 2個(gè)約束，但個(gè)約束，但一個(gè)含有兩個(gè)低副的一個(gè)構(gòu)件只有一個(gè)約束，一個(gè)含有兩個(gè)低副的一個(gè)構(gòu)件只有一個(gè)約束，4-3=14-3=1。所以，可用含有兩個(gè)低副的一個(gè)約束來代替一個(gè)高副。所以，可用含有兩個(gè)低副的一個(gè)約束來代替一個(gè)高副。保證了代替前后自由度不變。保證了代替前后自由度不變。l對(duì)于對(duì)于(2)(2)通過例子說明通過例子說

20、明如圖所示，構(gòu)件如圖所示，構(gòu)件1 1和構(gòu)件和構(gòu)件2 2分別為繞分別為繞和和轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)圓轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)圓盤，兩圓盤的圓心分別為盤，兩圓盤的圓心分別為O O1 1、O O2 2，半徑為半徑為r r1 1、r r2 2，它們它們?cè)谠贑 C點(diǎn)構(gòu)成高副，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，圖中虛線所示的替代點(diǎn)構(gòu)成高副，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，圖中虛線所示的替代機(jī)構(gòu)可以保證代替前后的運(yùn)動(dòng)不變。機(jī)構(gòu)可以保證代替前后的運(yùn)動(dòng)不變。1l由此得出結(jié)論：在平面機(jī)構(gòu)中進(jìn)行高副低代時(shí)，由此得出結(jié)論：在平面機(jī)構(gòu)中進(jìn)行高副低代時(shí)，為了保證代替前后機(jī)構(gòu)的自由度及運(yùn)動(dòng)保持不變?yōu)榱吮ＷC代替前后機(jī)構(gòu)的自由度及運(yùn)動(dòng)保持不變，只要用一個(gè)虛擬構(gòu)件分別在高副兩元素接觸點(diǎn)處只要

21、用一個(gè)虛擬構(gòu)件分別在高副兩元素接觸點(diǎn)處的曲率中心與構(gòu)成該高副的兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)的曲率中心與構(gòu)成該高副的兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)就行了。就行了。l也就是說：也就是說：高副低代的關(guān)鍵高副低代的關(guān)鍵是找出構(gòu)成高副的兩是找出構(gòu)成高副的兩輪廓曲線在接觸點(diǎn)處的曲率中心，然后用兩個(gè)轉(zhuǎn)輪廓曲線在接觸點(diǎn)處的曲率中心，然后用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副位于兩個(gè)曲率中心的一個(gè)低副動(dòng)副位于兩個(gè)曲率中心的一個(gè)低副 構(gòu)件來代替構(gòu)件來代替該高副。該高副。l根據(jù)此結(jié)論可得以下幾種具體情況的高副低代方根據(jù)此結(jié)論可得以下幾種具體情況的高副低代方法：法：兩回轉(zhuǎn)圓盤兩回轉(zhuǎn)圓盤任意曲線外形而互相接觸的兩構(gòu)件構(gòu)成高副時(shí)。任意曲線外形而互相接觸的兩構(gòu)件構(gòu)成高副

22、時(shí)。（注意：（注意：是瞬時(shí)變化的）是瞬時(shí)變化的）若兩輪廓之一為直線時(shí)，若兩輪廓之一為直線時(shí)，直線的曲率中心在直線的曲率中心在無窮遠(yuǎn)處，無窮遠(yuǎn)處，該轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副。該轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副。若兩接觸輪廓之一為一點(diǎn)時(shí)，因?yàn)榍拾霃綖槿魞山佑|輪廓之一為一點(diǎn)時(shí)，因?yàn)榍拾霃綖榱?，曲率中心與接觸點(diǎn)重合。零，曲率中心與接觸點(diǎn)重合。l2.7.2 2.7.2 機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)的組成原理l1.1.基本桿組基本桿組(Assur group )(Assur group )l機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是其原動(dòng)件的數(shù)目機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是其原動(dòng)件的數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。因此，若將機(jī)構(gòu)的機(jī)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。因此，若將機(jī)

23、構(gòu)的機(jī)架及和機(jī)架相連接的原動(dòng)件與其余構(gòu)件拆分架及和機(jī)架相連接的原動(dòng)件與其余構(gòu)件拆分開，則由其余構(gòu)件組成的構(gòu)件組合必然是一開，則由其余構(gòu)件組成的構(gòu)件組合必然是一個(gè)自由度為零的構(gòu)件組。而這個(gè)構(gòu)件組有時(shí)個(gè)自由度為零的構(gòu)件組。而這個(gè)構(gòu)件組有時(shí)還可以再拆成更簡(jiǎn)單的構(gòu)件組，我們把最后還可以再拆成更簡(jiǎn)單的構(gòu)件組，我們把最后不能再拆的自由度為零的構(gòu)件組合稱為基本不能再拆的自由度為零的構(gòu)件組合稱為基本桿組桿組。簡(jiǎn)稱為桿組簡(jiǎn)稱為桿組?；蛘f為：或說為：桿組為不可再桿組為不可再拆的自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈拆的自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈。lF= 3n-2PL-PH= 37-210=1lF= 3n-2PL-PH= 36-29=0lF=

24、 3n-2PL-PH= 32-23=0 lF= 3n-2PL-PH= 34-26=0 l2.2.桿組的分類桿組的分類l由于桿組的自由度為零，則桿組的桿數(shù)由于桿組的自由度為零，則桿組的桿數(shù)n n和和低副數(shù)低副數(shù)P PL L由自由度計(jì)算公式應(yīng)滿足下式：由自由度計(jì)算公式應(yīng)滿足下式： F=3n-2pF=3n-2pL L=0=0l則：則：P PL L=3n/2=3n/2，其中，其中P PL L 、n n必須為整數(shù)，則：必須為整數(shù)，則： P PL L 和和n n的關(guān)系如下表：的關(guān)系如下表：l 桿組名稱桿組名稱雙桿組或雙桿組或級(jí)桿組級(jí)桿組多桿組或高級(jí)組多桿組或高級(jí)組桿件數(shù)桿件數(shù)n n2 24 46 68 8

25、低副數(shù)低副數(shù)P PL L3 36 69 91212類類 型型1 12 21010173173常見的常見的級(jí)桿組有以下幾種形式：級(jí)桿組有以下幾種形式：鉸鏈二桿組轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿組 搖塊組雙滑塊組雙滑塊組桿組的級(jí)別是由桿組中包含的最高級(jí)別封閉多邊桿組的級(jí)別是由桿組中包含的最高級(jí)別封閉多邊形來確定的。對(duì)于形來確定的。對(duì)于n=4, Pn=4, PL L=6=6的桿組有兩類。的桿組有兩類。(a).(a).其外接構(gòu)件均為二副構(gòu)件，而中心構(gòu)件為三副構(gòu)其外接構(gòu)件均為二副構(gòu)件，而中心構(gòu)件為三副構(gòu)件，故稱為件，故稱為級(jí)桿組。級(jí)桿組。(b).(b).中心構(gòu)件形成封閉的四邊形，故稱其為中心構(gòu)件形成封閉的四邊形，故稱其為級(jí)桿組

26、。級(jí)桿組。l3.3.機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)的組成原理l 任何機(jī)構(gòu)都可以看作為由若干基本桿組依次任何機(jī)構(gòu)都可以看作為由若干基本桿組依次聯(lián)接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成的聯(lián)接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成的。這就是所謂的這就是所謂的機(jī)構(gòu)的組成原理。機(jī)構(gòu)的組成原理。此理論是由前蘇聯(lián)的此理論是由前蘇聯(lián)的.（阿蘇爾）于（阿蘇爾）于19161916年提出。年提出。在進(jìn)行機(jī)械方案設(shè)計(jì)時(shí)，此原理即可作為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新的在進(jìn)行機(jī)械方案設(shè)計(jì)時(shí)，此原理即可作為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新的重要依據(jù)，但要注意，在滿足功能的情況下，桿組的重要依據(jù)，但要注意，在滿足功能的情況下，桿組的級(jí)別要盡量低，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單為好。級(jí)別要盡量低，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單為好。l2.7.3 2.7.3 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析此過程是前面機(jī)構(gòu)組合的反過程。此過程是前面機(jī)構(gòu)組合的反過程。l拆桿組應(yīng)遵循以下原則：拆桿組應(yīng)遵循以下原則：1.1.去除虛約束，機(jī)構(gòu)高副低代，用箭頭注出原動(dòng)