平面機(jī)構(gòu)的自由度

1、1 1 運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副及其分類2 2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖3 3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度 案例導(dǎo)入 案例分析：如圖所示為縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)，為其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和結(jié)構(gòu)示意圖?？p紉機(jī)傳動(dòng)路線為:操作者踩踏踏板使搖桿1（原動(dòng)件）往復(fù)擺動(dòng)連桿2驅(qū)曲柄3（從動(dòng)件）帶動(dòng)帶輪使機(jī)頭主軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu) 問題：（1）各構(gòu)件的長度如何才能保證實(shí)現(xiàn)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)？ （2）該機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，出現(xiàn)卡死現(xiàn)象如何處理？ 縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)案例導(dǎo)入一、自由度和約束： 1.自由度：構(gòu)件所具有的這種獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為構(gòu)件 的自由度。 1 運(yùn)動(dòng)

2、副及其分類2.約束 但當(dāng)這些構(gòu)件之間以一定的方式聯(lián)接起來成為構(gòu)件系統(tǒng)時(shí)，各個(gè)構(gòu)件不再是自由構(gòu)件。兩相互接觸的構(gòu)件間只能作一定的相對運(yùn)動(dòng)，自由度減少。 這種對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所施加的限制稱為約束約束。3.自由度和約束的關(guān)系 運(yùn)動(dòng)副每引入一個(gè)約束，構(gòu)件就失去N自由度。 運(yùn)動(dòng)副既限制了兩構(gòu)件的某些相對運(yùn)動(dòng)，又允許構(gòu)件間有一定的相對運(yùn)動(dòng)。 二、運(yùn)動(dòng)副1.運(yùn)動(dòng)副概念：兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，稱為運(yùn) 動(dòng)副。是可動(dòng)連接。 例如：軸和軸承、嚙合中的一對齒廓、均保持直接接觸，并能 產(chǎn)生一定的相對運(yùn)動(dòng)，因而它們都構(gòu)成了運(yùn)動(dòng)副。a)兩個(gè)構(gòu)件、b) 直接接觸、c) 有相對運(yùn)動(dòng)三個(gè)條件，缺一不可2.運(yùn)動(dòng)副元素

3、：兩構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、線、面部分。 例如：軸與軸承間構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，軸的外圓柱面與軸承內(nèi)孔為運(yùn)動(dòng)副元素。凸輪與滾子間構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，凸輪與滾子接觸部分為運(yùn)動(dòng)副元素。 運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素二、運(yùn)動(dòng)副所有構(gòu)件均在同一平面或在幾個(gè)相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)概述概述第第2 2章章機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)二、運(yùn)動(dòng)副按兩構(gòu)件接觸特性，常分為低副、高副兩大類。 低副：兩構(gòu)件以面接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副。按運(yùn)動(dòng)特性可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副1) 轉(zhuǎn)動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱作鉸鏈。 a)固定鉸鏈（1）、平面運(yùn)動(dòng)副3. 運(yùn)動(dòng)副分類二、運(yùn)動(dòng)副b)活動(dòng)鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副固定鉸鏈和活動(dòng)鉸鏈模型2) 移動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對移動(dòng)。移動(dòng)

4、副模型結(jié)論:兩構(gòu)件用低副聯(lián)接，失去兩個(gè)自由度；壓力小。高副：兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。凸輪副齒輪副高副模型兩構(gòu)件用高副聯(lián)接，失去一個(gè)自由度；壓力大。 結(jié)論:(2)、空間運(yùn)動(dòng)副 若兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)均為空間運(yùn)動(dòng)，則稱為空間運(yùn)動(dòng)副。螺旋副球面副2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖 1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：用簡單的線條和規(guī)定符號表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例確定運(yùn)動(dòng)副的相對位置及與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，這種表明機(jī)構(gòu)組成和各構(gòu)件間真實(shí)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡單的圖形。 和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的：運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)目、相對位置、構(gòu)件數(shù)目； 和運(yùn)動(dòng)無關(guān)的：構(gòu)件外形、截面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造。一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的概念2、機(jī)構(gòu)示

5、意圖：只需表明機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞情況和構(gòu)造特征，不必按嚴(yán)格比例所畫的圖形二、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制（一）構(gòu)件的表示方法 1.構(gòu)件構(gòu)件均用直線或小方塊等來表示，畫有斜線的表示機(jī)架。2.轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如下圖表示。圖垂直于回轉(zhuǎn)軸線用圖a表示；圖不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖b表示。表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓圈，圓心須與回轉(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)畫上斜線。3. 移動(dòng)副兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，其導(dǎo)路必須與相對移動(dòng)方向一致。4. 平面高副 兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，其運(yùn)動(dòng)簡圖中應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對于凸輪、滾子，習(xí)慣劃出其全部輪廓；對于齒輪，常用點(diǎn)劃線劃出其節(jié)圓。常用運(yùn)動(dòng)副的符

6、號常用運(yùn)動(dòng)副的符號運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副名稱名稱運(yùn)動(dòng)副符號運(yùn)動(dòng)副符號兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副移移動(dòng)動(dòng)副副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副122121平平面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球銷銷副副121212空空間間運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副121212一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 桿、軸構(gòu)件桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件同一構(gòu)件兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 三副構(gòu)件三副構(gòu)件 常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號 在在機(jī)機(jī)架架上上的的電電機(jī)機(jī)齒齒輪輪齒齒條條傳

7、傳動(dòng)動(dòng)帶帶傳傳動(dòng)動(dòng)圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)鏈鏈傳傳動(dòng)動(dòng)圓柱圓柱蝸桿蝸桿蝸輪蝸輪傳動(dòng)傳動(dòng)凸凸輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)外嚙外嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)內(nèi)嚙內(nèi)嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)棘棘輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)（二）繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟 圖上尺寸(mm)mm實(shí)際尺寸l1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對運(yùn)動(dòng)，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目；2）確定所有運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目；3）選擇合理的位置（即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性）；4）確定比例尺：5）用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖。（從原動(dòng)件開始畫)注意：要明確三類構(gòu)件 固定件（機(jī)架）：機(jī)架中只有一個(gè)為機(jī)架。 原動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中有驅(qū)動(dòng)力或已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件。 從動(dòng)件：除原動(dòng)件以外的所有活動(dòng)構(gòu)件。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖應(yīng)

8、滿足的條件：1.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同2.運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符3.運(yùn)動(dòng)副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例。例 試?yán)L制顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的方法電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng) 動(dòng)顎板擺動(dòng)，與定顎板一起壓碎物料工作原理：1、工作原理1 機(jī)架2 曲軸（原動(dòng)件）3 動(dòng)顎4 肘板2、運(yùn)動(dòng)副機(jī)架1肘板4動(dòng)顎3曲軸21與2在A回轉(zhuǎn)副2和3 在B回轉(zhuǎn)副3與4在C回轉(zhuǎn)副4與1在D回轉(zhuǎn)副A AB BC C3、選擇投影面4、比例尺1：1D DA AB BC CD D1 12 23 34 4例 試?yán)L制顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖解：1）分析運(yùn)動(dòng)，確定構(gòu)件的 類型和數(shù)量 2）確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目

9、 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 對位置 5）畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符 號，并表示出各構(gòu)件例例1-2 1-2 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖氣缸體氣缸體1活塞活塞2進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥3排氣閥排氣閥4連桿連桿5曲軸曲軸6凸輪凸輪7頂桿頂桿8齒輪齒輪10解：解：1 1）分析運(yùn)動(dòng)，確定構(gòu)件）分析運(yùn)動(dòng)，確定構(gòu)件的類型和數(shù)量的類型和數(shù)量 2 2）確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目）確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目 3 3）選擇視圖平面）選擇視圖平面 4 4）選取比例尺，根據(jù)機(jī)構(gòu)）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)副間的運(yùn)動(dòng)尺寸，定出各運(yùn)動(dòng)副間的相對位置相對位置 5

10、5）畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符）畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號，并表示出各構(gòu)件號，并表示出各構(gòu)件內(nèi)燃機(jī)工作原理內(nèi)燃機(jī)工作原理一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算 1.1.構(gòu)件自由度（復(fù)習(xí)）構(gòu)件自由度（復(fù)習(xí)） 一個(gè)自由的平面構(gòu)件有一個(gè)自由的平面構(gòu)件有三個(gè)自由度三個(gè)自由度。構(gòu)件間構(gòu)件間 低副聯(lián)接低副聯(lián)接 減少減少2 2個(gè)自由度個(gè)自由度 高副聯(lián)接高副聯(lián)接 減少減少1 1個(gè)自由度個(gè)自由度 1.3 1.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度2.2.自由度計(jì)算公式自由度計(jì)算公式n:n:機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù); ; P PL L ：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)；：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)； P PH H ：機(jī)構(gòu)中高副數(shù)；：機(jī)構(gòu)中高副

11、數(shù)；F F ：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；則則F = 3n - 2PF = 3n - 2PL L - P- PH H 計(jì)算實(shí)例計(jì)算實(shí)例 n = 3, PL = 4, PH = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0= 1 例題例題計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 4低副數(shù)低副數(shù)PL=5F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副數(shù)高副數(shù)PH=012341 1例題例題計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 2低副數(shù)低副數(shù)PL=2F=3n 2PL PH =32 221

12、=1高副數(shù)高副數(shù)PH=1123二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件4 412341 1如果自由度與原動(dòng)件數(shù)不如果自由度與原動(dòng)件數(shù)不相等，會(huì)有以下相等，會(huì)有以下4種情況：種情況：第一種情況：第一種情況：原動(dòng)件數(shù)小于自由度，如圖原動(dòng)件數(shù)小于自由度，如圖。F342x 52 原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)(1)當(dāng)只給定原動(dòng)件當(dāng)只給定原動(dòng)件1的位置角的位置角1時(shí)，從動(dòng)件時(shí)，從動(dòng)件2、3、4的位置不能確定，不具的位置不能確定，不具有確定的相對運(yùn)動(dòng)。只有給出兩個(gè)原動(dòng)件，使構(gòu)件有確定的相對運(yùn)動(dòng)。只有給出兩個(gè)原動(dòng)件，使構(gòu)件1、4都處于給定位置，都處于給定位置，才能使從動(dòng)件獲得確定運(yùn)動(dòng)。才能使從動(dòng)件獲得確定運(yùn)動(dòng)

13、。自由度原動(dòng)件數(shù)自由度原動(dòng)件數(shù)第二種情況第二種情況：原動(dòng)件數(shù)大于自由度，如圖：原動(dòng)件數(shù)大于自由度，如圖111。 F=332X 41 原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)2如果原動(dòng)件如果原動(dòng)件1和原動(dòng)件和原動(dòng)件3的給定運(yùn)動(dòng)都要同時(shí)滿足，的給定運(yùn)動(dòng)都要同時(shí)滿足，勢必將桿勢必將桿2拉斷拉斷!第三種情況第三種情況：原動(dòng)件數(shù)等于：原動(dòng)件數(shù)等于0，如圖，如圖112。F34260各構(gòu)件間不可能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)各構(gòu)件間不可能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)!圖圖1-13 F0,原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)=F，運(yùn)動(dòng)確定，運(yùn)動(dòng)確定原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)F，機(jī)構(gòu)破壞，機(jī)構(gòu)破壞綜上所述可知，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：綜上所述可知，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：F0 且且 F=原動(dòng)

14、件數(shù)原動(dòng)件數(shù)三、三、 自由度計(jì)算中的特殊問題自由度計(jì)算中的特殊問題12345678ABCDEF例題例題計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 7低副數(shù)低副數(shù)PL=6F=3n 2PL PH 高副數(shù)高副數(shù)PH=0=37 26 0=9計(jì)算結(jié)果肯定不對！計(jì)算結(jié)果肯定不對！構(gòu)件數(shù)不會(huì)錯(cuò)，肯定是低副數(shù)目搞錯(cuò)了！1.1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動(dòng)副連兩個(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。接，就形成了復(fù)合鉸鏈。 慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)C C處為復(fù)合鉸鏈處為復(fù)合鉸鏈n = 5, Pl = 7, Ph = 0= 35 -27

15、0 = 1F = 3n - 2Pl Ph三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。推理推理：m m個(gè)構(gòu)件時(shí)，有個(gè)構(gòu)件時(shí)，有m1m1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 上例：在上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有四處應(yīng)各有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)副。個(gè)運(yùn)動(dòng)副。例題例題重新計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。重新計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)低副數(shù)PL=10F=3n 2PL PH =37 2100 =112345678ABCDEF圓盤鋸機(jī)構(gòu)圓盤鋸機(jī)構(gòu)計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：解：n=3 3，PL= 3，F(xiàn)=3n 2PL PH =33

16、23 1 =2PH=1對于右邊的機(jī)構(gòu)，有：對于右邊的機(jī)構(gòu)，有： F=32 22 1=1事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的 運(yùn) 動(dòng) 相 同 ， 且的 運(yùn) 動(dòng) 相 同 ， 且F=11231232.局部自由度局部自由度F=3n 2PL PH =33 23 1 =1或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈：或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈： F=32 22 1 =1定義：定義：構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計(jì)算時(shí)出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉。應(yīng)去掉。滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦。123123解：解：n= 4， PL= 6，F(xiàn)=3n 2PL PH

17、=34 26 =0PH=03.3.虛約束虛約束對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。 FE FEAB AB CD CD ，故增加構(gòu)件故增加構(gòu)件4 4前后前后E E點(diǎn)的軌跡都是圓弧，。點(diǎn)的軌跡都是圓弧，。增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4 4。已知：已知： ABABCDCDEFEF，計(jì)算圖示平行四邊形計(jì)算圖示平行四邊形 機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)的自由度。 1234ABCDEF重新計(jì)算：重新計(jì)算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1特別注意：此例存在虛約束的幾何條

18、件是：特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：1234ABCDEF4FABCDEF出現(xiàn)虛約束的場合：出現(xiàn)虛約束的場合： 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，如平行四邊形機(jī)構(gòu)（火車輪）如平行四邊形機(jī)構(gòu)（火車輪） 橢圓儀等。橢圓儀等。處理方法：處理方法：計(jì)算中只計(jì)入一計(jì)算中只計(jì)入一 個(gè)移動(dòng)副。個(gè)移動(dòng)副。 2. 2.兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路相互平行或兩構(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，其余為虛重合時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余為虛約束。約束。F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=33-23-24=14=1F

19、=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=31-21-21=11=1 3. 3. 兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只有兩構(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，其余為約束。一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其余為約束。 處理方法：處理方法：計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。4.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。5.對運(yùn)動(dòng)不起作用的對對運(yùn)動(dòng)不起作用的對稱部分。如多個(gè)行星輪。稱部分。如多個(gè)行星輪。EF作者：潘存云教授6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。如等寬凸輪如等寬凸輪WF=3n-

20、2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=32-22-22-1=12-1=1注意：注意：各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的 !虛約束的作用：虛約束的作用：改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)行星輪。改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)行星輪。增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車輪。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車輪。7.在輸入與輸出件之間用多組完全相同的結(jié)構(gòu)聯(lián)在輸入與輸出件之間用多組完全相同的結(jié)構(gòu)聯(lián)接。接。12122”1”12345F=3n 2PL PH =35 27 =1綜上：計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)先判斷

21、有無復(fù)合鉸鏈、綜上：計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)先判斷有無復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束局部自由度、虛約束例例113247568解：解：n= 10，PL=F=3n 2PL PH =310 214 =2PH=9101234解：解：n=4，F(xiàn)=3n 2PL PH =34 251 =114，0PL= 5， PH= 1例例2例例3解：解：n= 6，PL=F=3n 2PL PH =36 28 - - 1 =1PH=8，1例4解：解：n= 7，PL=F=3n 2PL PH =37 29 - - 1 =2PH=9，1習(xí)題 一 判斷 1. 平面低副具有兩個(gè)約束，而高副具有一個(gè)約束。() 2. 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)不需要考慮復(fù)

22、合鉸鏈。() 3. 齒輪與齒輪的接觸屬于低副聯(lián)接。() 二 選擇 1. 當(dāng)機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件數(shù)目()機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目時(shí)，該機(jī)構(gòu)具有確定的相對運(yùn)動(dòng)。 A. 小于 B. 等于C. 大于 D. 大于或等于 2. 平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件最多具有( ) A. 一個(gè)自由度 B. 兩個(gè)自由度 C. 三個(gè)自由度 D. 四個(gè)自由度 3. 一個(gè)高副可以對構(gòu)件限制( ) A. 一個(gè)自由度 B. 兩個(gè)自由度 C. 三個(gè)自由度 D. 四個(gè)自由度 4. 一個(gè)低副可以對構(gòu)件限制( ) A. 一個(gè)自由度 B. 兩個(gè)自由度 C. 三個(gè)自由度 D. 四個(gè)自由度 三 簡答 1. 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件？ 2. 計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)需要注意哪些問題？四

23、 試計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)的自由度(若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束，必須明確指出) 。8、10、11、9、12、13、15、14、（A，B兩個(gè)凸輪固連于同一軸上）兩個(gè)凸輪固連于同一軸上）16、17、19、18、HF垂直垂直FI,HG=FG=GI20、本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法。 自由度的計(jì)算。自由度的計(jì)算。 例題：圖示為一簡易沖床的設(shè)計(jì)圖。試分析設(shè)計(jì)例題：圖示為一簡易沖床的設(shè)計(jì)圖。試分析設(shè)計(jì)方案是否合理。如不合理，則繪出修改后的機(jī)構(gòu)運(yùn)方案是否合理。如不合理，則繪出修改后的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。動(dòng)簡圖。 在一般情況下，梁橫截面上的剪力和彎矩是隨橫截面的位置而變化的。

24、設(shè)橫截面沿梁軸線的位置用坐標(biāo)x表示，則梁的各個(gè)橫截面上的剪力和彎矩可以表示為坐標(biāo)x的函數(shù)，即 剪力方程和彎矩方程分別表示梁軸線各橫截面上剪力和彎矩的變化規(guī)律。)(xFSFS 剪力方程)(xMM 彎矩方程二、剪力方程和彎矩方程：剪力圖和彎矩圖二、剪力方程和彎矩方程：剪力圖和彎矩圖 為了直觀地確定梁的最大剪力和最大彎矩，及其所在截面的位置，需要畫出剪力圖和彎矩圖。另外，在計(jì)算梁的位移時(shí)，也需要利用彎矩方程或者彎矩圖。 以橫截面上的剪力或彎矩為縱坐標(biāo)，以橫截面的位置為橫坐標(biāo)，根據(jù)剪力方程或彎矩方程繪出表示Fs(x)和M(x) 的圖線，表示沿梁軸線各橫截面上剪力或者彎矩的變化情況，分別稱為梁的剪力圖或

25、彎矩圖。繪制時(shí)將正值的剪力畫在x軸的上側(cè)，負(fù)值剪力畫在x軸的下側(cè)。至于彎矩，則正彎矩畫在下側(cè)，負(fù)的畫在梁上側(cè)(也就是將彎矩畫在受拉側(cè))。二、剪力方程和彎矩方程：剪力圖和彎矩圖二、剪力方程和彎矩方程：剪力圖和彎矩圖( )sOF xYP解：求支反力)Lx(PMxY)x(MOO 寫出內(nèi)力方程PL MPYOO ; PYOL根據(jù)方程畫內(nèi)力圖M(x)xFs(x)Fs(x)M(x)xxPPLMO例 作出下圖梁的剪力圖和彎矩圖。解：寫出內(nèi)力方程根據(jù)方程畫內(nèi)力圖( )sF xqx 221qx)x(MLqM(x)xFs(x)Fs(x)xM(x)x qL22qL例 作出下圖梁的剪力圖和彎矩圖。例 作出下圖梁的剪力圖

26、和彎矩圖。lFAFB( )2sAqlF xFqxqx解：求支反力內(nèi)力方程2ql FFBA根據(jù)方程畫內(nèi)力圖222)(2qxqlxxqxxFxMAFs(x)x2ql2qlxM2 +82qlq例 作出下圖梁的剪力圖和彎矩圖。lFAFB( ) 0( )0sFbF x (xa)lFbM xx (xa)l解：求支反力內(nèi)力方程根據(jù)方程畫內(nèi)力圖abFlFaFlFb FBA ,xM(x)lFab對于左段( ) ( )()sFaF x (axl)lFaM xlx (axl)l 對于右段lFbFs(x)x+lFa例 作出下圖梁的剪力圖和彎矩圖。lFAFB( ) 0esMF x (xl)l解：求支反力內(nèi)力方程根據(jù)方程畫內(nèi)力圖abMelMFlM FeBeA ,lMeFs(x)x+l)x(a xllMMxlMxMa)x (x lMxMeeee)( )(0)(xM(x)laMelbMe三、純彎曲時(shí)正應(yīng)力zIMyy )(三、純彎曲時(shí)正應(yīng)力zIMyy )(maxmaxyIMzmaxyIWzzzWMmaxzWMmaxmaxyIWzz2123hbh62bhmaxyIWzz2