scq-結(jié)構(gòu)分析ppt課件

1、機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析一、機構(gòu)構(gòu)造分析的內(nèi)容及目的一、機構(gòu)構(gòu)造分析的內(nèi)容及目的 研討機構(gòu)的組成及機構(gòu)具有確定運動的條件。研討機構(gòu)的組成及機構(gòu)具有確定運動的條件。 目的是弄清機構(gòu)包含哪幾個部分，各部分如何目的是弄清機構(gòu)包含哪幾個部分，各部分如何相聯(lián)？以及怎樣的構(gòu)造才干保證具有確定的相對運相聯(lián)？以及怎樣的構(gòu)造才干保證具有確定的相對運動？動？ 這對于設(shè)計新的機構(gòu)顯得尤其重要。這對于設(shè)計新的機構(gòu)顯得尤其重要。(2) (2) 研討機構(gòu)運動簡圖的繪制方法。研討機構(gòu)運動簡圖的繪制方法。 如何用簡單的圖形表示機構(gòu)的構(gòu)造和運動情況，如何用簡單的圖形表示機構(gòu)的構(gòu)造和運動情況，目的是為機構(gòu)的運動分析和動力分析

2、作預(yù)備。目的是為機構(gòu)的運動分析和動力分析作預(yù)備。(3) (3) 研討機構(gòu)的組成原理并按構(gòu)造特點對機構(gòu)進(jìn)展分類。研討機構(gòu)的組成原理并按構(gòu)造特點對機構(gòu)進(jìn)展分類。機構(gòu)有簡有繁，構(gòu)件有多有少，不同的機構(gòu)都有各自的特點，而運動確定是它們的共同特征。把各種機構(gòu)按構(gòu)造加以分類，其目的是搞清楚按何種把各種機構(gòu)按構(gòu)造加以分類，其目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運動確定性的要求，并按其分規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運動確定性的要求，并按其分類建立運動分析和動力分析的普通方法。類建立運動分析和動力分析的普通方法。一、機構(gòu)構(gòu)造分析的內(nèi)容及目的一、機構(gòu)構(gòu)造分析的內(nèi)容及目的機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的

3、組成 構(gòu)件構(gòu)件獨立運動的最小單元體獨立運動的最小單元體 組成機構(gòu)的根本要素，本課程組成機構(gòu)的根本要素，本課程研討的根本單元研討的根本單元 單一零件或多個零件剛性聯(lián)接單一零件或多個零件剛性聯(lián)接 而成的一個獨立運動單元而成的一個獨立運動單元 零件零件加工制造的最小單元體加工制造的最小單元體 機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析名詞術(shù)語名詞術(shù)語:運動副運動副運動副元素運動副元素 a)兩個構(gòu)件、兩個構(gòu)件、b) 直接接觸、直接接觸、c) 有相對運動有相對運動機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 兩個構(gòu)件之間接觸式的可動兩個構(gòu)件之間接觸式的可動聯(lián)接聯(lián)接三個條件，缺一不可三個條件，缺一不可 兩構(gòu)件直接接觸的點、線、面兩構(gòu)件

4、直接接觸的點、線、面 部分部分二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成名詞術(shù)語名詞術(shù)語:運動副作用是限制構(gòu)件間的相對運動，使相對運動自在度運動副作用是限制構(gòu)件間的相對運動，使相對運動自在度的數(shù)目減少，這種限制造用稱為約束的數(shù)目減少，這種限制造用稱為約束運動副分類運動副分類2 2按相對運動的范圍分按相對運動的范圍分平面運動副、空間運動副平面運動副、空間運動副凡是以面接觸的運動副稱為低副，而以點凡是以面接觸的運動副稱為低副，而以點或線相接觸的運動副稱為高副或線相接觸的運動副稱為高副3 3按運動副引入的約束數(shù)分按運動副引入的約束數(shù)分 4 4按運動副接觸部分的幾何外形分按運動副接觸部分的幾何外形分 假設(shè)運動副元素間

5、只能相互作平面平行運動，假設(shè)運動副元素間只能相互作平面平行運動，那么稱之為平面運動副，否那么稱為空間運那么稱之為平面運動副，否那么稱為空間運動副動副將引入一個約束數(shù)的運動副稱為將引入一個約束數(shù)的運動副稱為I I級副，引入級副，引入兩個約束數(shù)的運動副稱為兩個約束數(shù)的運動副稱為級副，依此類推級副，依此類推點接觸高副點接觸高副 線接觸高副線接觸高副 球面副球面副 球銷副球銷副 圓柱副圓柱副 螺旋副螺旋副 平面高副平面高副 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 挪動副挪動副 等等21I級副、級副、II級副、級副、III級副、級副、IV級副、級副、V級副級副機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析2-1-1二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成1 1

6、按運動副的接觸方式分按運動副的接觸方式分 高副、低副高副、低副 運動副是約束運動的，故一個運動副至少引運動副是約束運動的，故一個運動副至少引入一個約束，也至少保管一個自在度入一個約束，也至少保管一個自在度 常見運動副符號的表示常見運動副符號的表示: 國標(biāo)國標(biāo)GB446084 (表表2-1)機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成普通構(gòu)件的表示方法普通構(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)件機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)

7、造分析二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成普通構(gòu)件的表示方法普通構(gòu)件的表示方法 本卷須知本卷須知: :畫構(gòu)件時，構(gòu)件上與運動無關(guān)的要素復(fù)雜外畫構(gòu)件時，構(gòu)件上與運動無關(guān)的要素復(fù)雜外形等應(yīng)略去，只思索與運動有關(guān)的要素。形等應(yīng)略去，只思索與運動有關(guān)的要素。機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成普通構(gòu)件的表示方法普通構(gòu)件的表示方法 運動鏈運動鏈閉式鏈閉式鏈 運動鏈中的各構(gòu)件構(gòu)成首末封鎖的系統(tǒng)運動鏈中的各構(gòu)件構(gòu)成首末封鎖的系統(tǒng) 機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析兩個以上的構(gòu)件經(jīng)過運動副聯(lián)接而構(gòu)兩個以上的構(gòu)件經(jīng)過運動副聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的構(gòu)件系統(tǒng)成的相對可動的構(gòu)件系統(tǒng)二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成在普通機構(gòu)

8、中，大多采用閉式鏈在普通機構(gòu)中，大多采用閉式鏈 運動鏈運動鏈閉式鏈閉式鏈 運動鏈中的各構(gòu)件構(gòu)成首末封鎖的系統(tǒng)運動鏈中的各構(gòu)件構(gòu)成首末封鎖的系統(tǒng) 開式鏈開式鏈 運動鏈中的各構(gòu)件未構(gòu)成首末封運動鏈中的各構(gòu)件未構(gòu)成首末封鎖的系統(tǒng)鎖的系統(tǒng)機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析兩個以上的構(gòu)件經(jīng)過運動副聯(lián)接而構(gòu)兩個以上的構(gòu)件經(jīng)過運動副聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的構(gòu)件系統(tǒng)成的相對可動的構(gòu)件系統(tǒng)二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成機器人機構(gòu)大多采用開式鏈機器人機構(gòu)大多采用開式鏈在普通機構(gòu)中，大多采用閉式鏈在普通機構(gòu)中，大多采用閉式鏈平平面面閉閉式式鏈鏈空空間間閉閉式式鏈鏈閉閉式式鏈鏈機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組

9、成平平面面開開式式鏈鏈空空間間開開式式鏈鏈開開式式鏈鏈機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成機構(gòu)機構(gòu) 具有固定構(gòu)件的運動鏈具有固定構(gòu)件的運動鏈機架機架作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、 飛機機身等飛機機身等平面機構(gòu)平面機構(gòu)二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成各構(gòu)件相互作平面平行運動各構(gòu)件相互作平面平行運動機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析空間機構(gòu)空間機構(gòu)機構(gòu)機構(gòu) 具有固定構(gòu)件的運動鏈具有固定構(gòu)件的運動鏈機架機架作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、飛機機身等飛機機身等各構(gòu)件的運動不在一個平面內(nèi)各構(gòu)件的運動不

10、在一個平面內(nèi)二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析原主動件原主動件 按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件假設(shè)假設(shè)干干1個或幾個個或幾個1個個機構(gòu)的組成：機構(gòu)的組成：機構(gòu)機架原動件從動件機構(gòu)機架原動件從動件機架機架作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、飛機機身等飛機機身等從動件從動件 其他可動構(gòu)件其他可動構(gòu)件機構(gòu)機構(gòu) 具有固定構(gòu)件的運動鏈具有固定構(gòu)件的運動鏈二二 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析三三 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖作用：作用： 1.1.表示機械的構(gòu)造及運動傳送情況表示機械的構(gòu)造

11、及運動傳送情況機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析2.2.作為運動分析和動力分析的幾何模型作為運動分析和動力分析的幾何模型用簡單線條和規(guī)定的運動副符號，用簡單線條和規(guī)定的運動副符號，按比例尺畫出的表示機構(gòu)中各構(gòu)件按比例尺畫出的表示機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系的簡單圖形之間的相對運動關(guān)系的簡單圖形 由機器籠統(tǒng)出的幾何模型由機器籠統(tǒng)出的幾何模型機構(gòu)位置圖機構(gòu)位置圖指定位置的簡圖指定位置的簡圖機構(gòu)表示圖機構(gòu)表示圖不按比例繪制的簡圖不按比例繪制的簡圖 機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)位置圖機構(gòu)位置圖指定位置的簡圖指定位置的簡圖機構(gòu)表示圖機構(gòu)表示圖不按比例繪制的簡圖不按比例繪制的簡圖 三三 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運

12、動簡圖機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖表表22摘錄了部分摘錄了部分GB446084常用機構(gòu)運動簡圖常用機構(gòu)運動簡圖表示圖符號。表示圖符號。機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析三三 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖(1) 確定機構(gòu)中的原動件和運動輸出構(gòu)件，弄清兩者確定機構(gòu)中的原動件和運動輸出構(gòu)件，弄清兩者之間的運動傳送道路，從而找出組成機構(gòu)的一切之間的運動傳送道路，從而找出組成機構(gòu)的一切構(gòu)件，并確定構(gòu)件間的運動副類型構(gòu)件，并確定構(gòu)件間的運動副類型繪制步驟繪制步驟機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析先兩頭，后中間，從頭至尾走一遍，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，再看它們怎相聯(lián)先兩頭，后中間，從頭至尾走一遍，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，再看它們怎相聯(lián)(2)

13、恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面。普通選擇機構(gòu)中與多數(shù)構(gòu)件的恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面。普通選擇機構(gòu)中與多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的面為投影面運動平面相平行的面為投影面(3) 丈量各運動副之間的尺寸，選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸ㄕ闪扛鬟\動副之間的尺寸，選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸ǔ龈鬟\動副之間的相對位置，用規(guī)定符號繪制出機出各運動副之間的相對位置，用規(guī)定符號繪制出機構(gòu)的運動簡圖構(gòu)的運動簡圖 簡圖比例尺：簡圖比例尺： l =實踐尺寸實踐尺寸 m / 圖上長度圖上長度mm(4) 在機架上加上陰影線，原動件標(biāo)上運動方向箭頭，在機架上加上陰影線，原動件標(biāo)上運動方向箭頭，按運動傳送道路將各構(gòu)件依次標(biāo)上構(gòu)件號按運動傳送道路將各構(gòu)件依次標(biāo)上構(gòu)件號1，

14、2，3 ，各運動副上標(biāo)上字母，各運動副上標(biāo)上字母A,B,C, (5) 檢驗機構(gòu)能否滿足運動確定的條件檢驗機構(gòu)能否滿足運動確定的條件三三 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖繪制顎式破碎機的機構(gòu)運動簡圖繪制顎式破碎機的機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件：機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件： 1. 構(gòu)件數(shù)目與實踐一樣構(gòu)件數(shù)目與實踐一樣 2. 運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實踐相符運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實踐相符 3. 運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實踐運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實踐機構(gòu)成比例機構(gòu)成比例機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)運動簡圖繪制機構(gòu)運動簡圖繪制 例例1 1三三 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)

15、的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖繪制繪制 例例2 2例例3 3三三 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖表表22摘錄了部分摘錄了部分GB446084常用機構(gòu)運動簡圖常用機構(gòu)運動簡圖表示圖符號表示圖符號機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析也是機械系統(tǒng)常用的驅(qū)動和運動傳送變換安裝也是機械系統(tǒng)常用的驅(qū)動和運動傳送變換安裝四四 機械系統(tǒng)常用的驅(qū)動和運動傳送變換安裝機械系統(tǒng)常用的驅(qū)動和運動傳送變換安裝五五 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析在鉸鏈四桿機構(gòu)中，假在鉸鏈四桿機構(gòu)中，假設(shè)給定設(shè)給定1個獨立的知運動個獨立的知運動參數(shù)，

16、那么其他構(gòu)件的參數(shù)，那么其他構(gòu)件的運動完全確定運動完全確定假設(shè)給定假設(shè)給定2個獨立的知運個獨立的知運動參數(shù)，那么將導(dǎo)致機構(gòu)動參數(shù)，那么將導(dǎo)致機構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)損壞中最薄弱的環(huán)節(jié)損壞在鉸鏈五桿機構(gòu)中，假設(shè)在鉸鏈五桿機構(gòu)中，假設(shè)只給定只給定1個獨立知的運動個獨立知的運動參數(shù)，那么其他構(gòu)件的運參數(shù)，那么其他構(gòu)件的運動將不確定動將不確定假設(shè)給定假設(shè)給定2個獨立的知運個獨立的知運動參數(shù)，那么此時各構(gòu)件動參數(shù)，那么此時各構(gòu)件的運動將完全確定的運動將完全確定機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析五五 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 機構(gòu)的自在度機構(gòu)的自在度 保證機構(gòu)具有確定運動時保證機構(gòu)具有確定運動時所

17、必需給定的獨立運動參數(shù)所必需給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目，用的數(shù)目，用F表示表示 F 0 且且 F =原動件個數(shù)原動件個數(shù) 機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析原動件原動件能獨立運動的構(gòu)件能獨立運動的構(gòu)件 機構(gòu)具有確定運動的條件為機構(gòu)具有確定運動的條件為自在度原動件數(shù)自在度原動件數(shù) 普通普通1 1個原動件只能提供一個獨立的運動參數(shù)個原動件只能提供一個獨立的運動參數(shù)五五 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 高副總的高副總的約束數(shù)約束數(shù) 六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算 F = 3n - 2Pl - Ph3n2PlPh+()- -=Fyx(x , y)F = 3活動構(gòu)活動構(gòu)件數(shù)件數(shù) 構(gòu)件的總構(gòu)

18、件的總自在度自在度低副總的低副總的約束數(shù)約束數(shù) 單個平面自在運動構(gòu)單個平面自在運動構(gòu)件的自在度為件的自在度為 3 321機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析平面機構(gòu)的自在度平面機構(gòu)的自在度 F F n 3n Pl (低副個數(shù)低副個數(shù)) Ph(高副個數(shù)高副個數(shù)) n=3,pl=4,ph=0n=3,pl=4,ph=0F=3F=33 32 24 41 1機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 F = 3n - 2Pl - Phn=4,pl=5,ph=0n=4,pl=5,ph=0F=3F=34 42 25 52 2六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算n=3,pl=5,ph=0n=3,pl=5,ph=0F=3F=33

19、32 25 5-1-10 0n=4,pl=6,ph=0n=4,pl=6,ph=0F=3F=34 42 26 60 0n=2,pl=3,ph=0n=2,pl=3,ph=0F=3F=32 22 23 30 0機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 F = 3n - 2Pl - Ph六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算n=6,pl=8,ph=1F=362811機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 F = 3n - 2Pl - Ph六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算n=5,pl=7,ph=0n=5,pl=7,ph=0F=3F=35 52 27 70 01 1機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自

20、在度的計算空間機構(gòu)的自在度空間機構(gòu)的自在度F F N 個構(gòu)件組成機構(gòu)個構(gòu)件組成機構(gòu))2345(612345pppppnF i i 級運動副的約束數(shù)級運動副的約束數(shù)機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 p1 個個I級副級副 p2個個II級副級副 p3個個III級副級副 p4個個IV級副級副 p5個個V級副級副活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) n=N-1具有自在度具有自在度 6n 516iiipn聯(lián)接成運動鏈后聯(lián)接成運動鏈后當(dāng)用當(dāng)用共引入共引入 (5p54 p4 3 p3 2p2 p1) 個約束個約束六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算 51123456)2345(6iiipnpppppnF有些運動鏈由于運動副的構(gòu)

21、造和布置的特殊性，其一有些運動鏈由于運動副的構(gòu)造和布置的特殊性，其一切構(gòu)件常同時遭到某些一樣的公共約束。對于具有切構(gòu)件常同時遭到某些一樣的公共約束。對于具有m (m =0，1，2，3，4) 個公共約束的運動鏈，那么：個公共約束的運動鏈，那么：)1()2()3()4()5()6(12345pmpmpmpmpmnmF 51)()6(miipminmF m = 0 ，運動鏈中無公共約束，運動鏈中無公共約束假設(shè)假設(shè) m = 5 ，一切各構(gòu)件間已無法以任何運動副相聯(lián)成運動鏈，一切各構(gòu)件間已無法以任何運動副相聯(lián)成運動鏈故故 m = 0，1，2，3，4機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自

22、在度的計算 513)3()36(iipin4523ppn 對于平面機構(gòu)對于平面機構(gòu) m =3 51)()6(miipminmFhlppn 23 54)3(3iipin平面機構(gòu)中，只需平面機構(gòu)中，只需IV級副和級副和V級副，而通常級副，而通常IV級副為平面高副，級副為平面高副，V級副為平面低副級副為平面低副機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算 51)()6(miipminmF例：空間四桿機構(gòu)自在度計算例：空間四桿機構(gòu)自在度計算解：解：n = 3P1=0F=6n - 5P5 - 4P4 - 3P3 =6

23、3 - 52 - 41 - 31 =1 P2=0P3=P4=P5=112m =0機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算例：機械手的自在度計算例：機械手的自在度計算 51)()6(miipminmF解：解：n =8P1=0F=6n - 5P5 - 4P4 =68 - 57 - 41 = 9 P2=0P3=P4=P5=017m= 0機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算例：楔形滑塊機構(gòu)自在度計算例：楔形滑塊機構(gòu)自在度計算 51)()6(miipminmF解：解：n = 2m = 45)5()6(pmnmF = 2n - P5 = 22 - 1

24、3 = 1 P1 = 0P2 = 0P3 = 0P4 = 0P5 = 3機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析六六 機構(gòu)自在度的計算機構(gòu)自在度的計算計算圖示凸輪機構(gòu)的自在度計算圖示凸輪機構(gòu)的自在度解：解：2低副數(shù)低副數(shù) PL= 2F=3n 2Pl Ph =32 221 =1高副數(shù)高副數(shù) PH=1123七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 F = 3n - 2Pl - Ph活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù) n =n=3， Pl =3， Ph=1231計算結(jié)果錯誤！計算結(jié)果錯誤！F=3n 2Pl Ph =33 231 =2 F = 3n - 2Pl - Ph

25、解：解：計算圖示凸輪機構(gòu)的自在度計算圖示凸輪機構(gòu)的自在度機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項1 1 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈-兩個以上的構(gòu)件同在一處構(gòu)兩個以上的構(gòu)件同在一處構(gòu)成的多個轉(zhuǎn)動副成的多個轉(zhuǎn)動副復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束計算：計算：m個構(gòu)件個構(gòu)件,應(yīng)有應(yīng)有m1轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項2 2 部分自在度部分自在度-機構(gòu)中與輸出構(gòu)件運動無機構(gòu)中與輸出構(gòu)件運動無關(guān)的自在度關(guān)的自在度復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束復(fù)合鉸鏈、部分自

26、在度和虛約束機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項12312F=3n 2Pl PhF =33 23 1 1 =1F常出如今加裝滾子的場常出如今加裝滾子的場所，計算時應(yīng)去掉所，計算時應(yīng)去掉滾子的作用：滾子的作用：滑動摩擦滑動摩擦滾動摩擦滾動摩擦或計算時去掉滾子和鉸鏈：或計算時去掉滾子和鉸鏈： 此機構(gòu)中部分自在度此機構(gòu)中部分自在度 F=1 F=32 22 1 =1復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項2 2 部分自在度部分自

27、在度-機構(gòu)中與輸出構(gòu)件運動無機構(gòu)中與輸出構(gòu)件運動無關(guān)的自在度關(guān)的自在度3 3 虛約束虛約束-機構(gòu)中不產(chǎn)生實踐約束效果的機構(gòu)中不產(chǎn)生實踐約束效果的反復(fù)約束反復(fù)約束 在一些特定的幾何條件或構(gòu)造條件下，某在一些特定的幾何條件或構(gòu)造條件下，某些運動副所引入的約束虛約束能夠與其它些運動副所引入的約束虛約束能夠與其它運動副所起的限制造用一樣。運動副所起的限制造用一樣。在計算在計算F 時，應(yīng)將虛約束去處時，應(yīng)將虛約束去處留意：各種出現(xiàn)虛約束的場所都是有條件的留意：各種出現(xiàn)虛約束的場所都是有條件的 !復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束復(fù)合鉸鏈、部分自在度和虛約束機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時

28、應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項(1) 兩構(gòu)件間構(gòu)成多個運動副兩構(gòu)件間構(gòu)成多個運動副機構(gòu)中虛約束常發(fā)生的場所：機構(gòu)中虛約束常發(fā)生的場所： 只需一個運動副起約束作用只需一個運動副起約束作用(2) 運動時，兩構(gòu)件上的兩點間的間隔一直堅運動時，兩構(gòu)件上的兩點間的間隔一直堅持不變持不變(3) 聯(lián)接構(gòu)件與被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡聯(lián)接構(gòu)件與被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡 重合重合(4) 機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項存在虛約束存在虛約束和部分自在度和部分自在度n=4 , p

29、l=5 , ph=1n=4 , pl=5 , ph=1F=3F=34 42 25 51 11 1計算圖示機構(gòu)的自在度計算圖示機構(gòu)的自在度機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項 F = 3n - 2Pl - Ph機構(gòu)中存在不影響機構(gòu)中存在不影響運動傳送的構(gòu)造對運動傳送的構(gòu)造對稱反復(fù)部分所稱反復(fù)部分所帶入的虛約束帶入的虛約束F=3F=37 72 210100 01 1n=n=計算圖示機構(gòu)的自在度計算圖示機構(gòu)的自在度pl=pl=7 7ph=0ph=01010機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度

30、時應(yīng)留意的事項 F = 3n - 2Pl - Ph 計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自在度計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自在度n = 6，PL= 7，F(xiàn)=3n 2PL PH =36 27 3 =1部分自在度部分自在度2個個虛約束虛約束1處處, 構(gòu)件構(gòu)件8復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈位置位置D ，2個低副個低副PH=3分析：分析：機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項n=7,pl=9,ph=1 F=3n=7,pl=9,ph=1 F=37 72 29-19-12 2計算圖示大篩機構(gòu)的自在度計算圖示大篩機構(gòu)的自在度機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度

31、時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項 F = 3n - 2Pl - Phn=8,pl=11,ph=1 F=3n=8,pl=11,ph=1 F=38 82 211-111-11 1計算圖示機構(gòu)的自在度計算圖示機構(gòu)的自在度機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項F = 3n - 2Pl - Phn=10,pl=14,ph=1n=10,pl=14,ph=1計算圖示機構(gòu)的自在度計算圖示機構(gòu)的自在度機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析七七 計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項計算平面機構(gòu)自在度時應(yīng)留意的事項nppphl 32虛約束數(shù)虛約束數(shù)Fppp

32、nFhl )2(32203 111 F310(214+11)11F = 3n - 2Pl - Ph八八 虛約束對機構(gòu)任務(wù)性能的影響及機構(gòu)構(gòu)造虛約束對機構(gòu)任務(wù)性能的影響及機構(gòu)構(gòu)造的合理設(shè)計的合理設(shè)計 虛約束是在一些特定的幾何條件或構(gòu)造條虛約束是在一些特定的幾何條件或構(gòu)造條件下，某些運動副所引入的約束。件下，某些運動副所引入的約束。虛約束的作用：虛約束的作用： 改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪 添加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌添加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌 使機構(gòu)運動順利經(jīng)過轉(zhuǎn)機點，防止運動不使機構(gòu)運動順利經(jīng)過轉(zhuǎn)機點，防止運動不確定，如機車車輪確定，如機車

33、車輪機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 對有虛約束的機構(gòu)，其相關(guān)尺寸的制造精度要求對有虛約束的機構(gòu)，其相關(guān)尺寸的制造精度要求高，從而增大了制造本錢。高，從而增大了制造本錢。 為保證機構(gòu)運動靈敏和便于加工裝配等，設(shè)計時為保證機構(gòu)運動靈敏和便于加工裝配等，設(shè)計時應(yīng)盡量減少機構(gòu)中的虛約束。應(yīng)盡量減少機構(gòu)中的虛約束。如內(nèi)燃機的曲柄滑塊機構(gòu)中，將活塞和氣缸作成圓柱副。平面如內(nèi)燃機的曲柄滑塊機構(gòu)中，將活塞和氣缸作成圓柱副。平面機構(gòu)變成空間機構(gòu)機構(gòu)變成空間機構(gòu)機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 機構(gòu)中的虛約束數(shù)越多，要求精度高的尺寸參數(shù)機構(gòu)中的虛約束數(shù)越多，要求精度高的尺寸參數(shù)也就越多，制造難度也就越大。也就越多，制造

34、難度也就越大。工程中經(jīng)常出現(xiàn)的機構(gòu)運轉(zhuǎn)不靈、甚至工程中經(jīng)常出現(xiàn)的機構(gòu)運轉(zhuǎn)不靈、甚至“卡死等景卡死等景象，往往是由于沒有滿足虛約束條件而呵斥的。象，往往是由于沒有滿足虛約束條件而呵斥的。八八 虛約束對機構(gòu)任務(wù)性能的影響及機構(gòu)構(gòu)造虛約束對機構(gòu)任務(wù)性能的影響及機構(gòu)構(gòu)造的合理設(shè)計的合理設(shè)計九九 平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析 F = 3n - 2Pl - Ph 51123456)2345(6iiipnpppppnF機構(gòu)的自在度機構(gòu)的自在度 F 與機構(gòu)中的與機構(gòu)中的n運動副的類型運動副的類型有關(guān)有關(guān)按該公式直接進(jìn)展機構(gòu)構(gòu)造設(shè)計是困難的，故按該公式直接

35、進(jìn)展機構(gòu)構(gòu)造設(shè)計是困難的，故需求更加深化地研討機構(gòu)的組成規(guī)律需求更加深化地研討機構(gòu)的組成規(guī)律根本桿組的概念及其運用，開辟了進(jìn)一步研討根本桿組的概念及其運用，開辟了進(jìn)一步研討機構(gòu)的構(gòu)造分析和設(shè)計的途徑機構(gòu)的構(gòu)造分析和設(shè)計的途徑運動副的數(shù)目運動副的數(shù)目 任何機構(gòu)中都包含有三部分任何機構(gòu)中都包含有三部分: : 原動件原動件 機架機架 從動件系統(tǒng)從動件系統(tǒng)F=0F=0普通每個原動件普通每個原動件 F=1F=1根據(jù)機構(gòu)具有確定運動的條件：根據(jù)機構(gòu)具有確定運動的條件： 機構(gòu)自在度數(shù)原動件個數(shù)機構(gòu)自在度數(shù)原動件個數(shù)機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析九九 平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類21

36、21a)原動件作挪動原動件作挪動 (如直線如直線 電機、內(nèi)燃機電機、內(nèi)燃機)b)原動件作轉(zhuǎn)動原動件作轉(zhuǎn)動 (如電動機如電動機)-由根本桿組組成由根本桿組組成機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析根本機構(gòu)根本機構(gòu) ： 由一個原動件和一個機架組成的雙桿機構(gòu)由一個原動件和一個機架組成的雙桿機構(gòu)級機構(gòu)級機構(gòu)九九 平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類 任何機構(gòu)中都包含有三部分任何機構(gòu)中都包含有三部分: : 原動件原動件 機架機架 從動件系統(tǒng)從動件系統(tǒng)F=0F=0普通每個原動件普通每個原動件 F=1F=1根本桿組根本桿組( (桿組桿組) )-自在度為零的不可再分解的最簡運動鏈自在度為零的不可再分

37、解的最簡運動鏈 或或 最簡單的最簡單的F F0 0的構(gòu)件組的構(gòu)件組由于組成平面低副機構(gòu)的從動件系統(tǒng)應(yīng)滿足條件：由于組成平面低副機構(gòu)的從動件系統(tǒng)應(yīng)滿足條件：或或 Pl =(3 / 2) n n = 2 Pl = 3， 4， 6，6，9F= 3n-2Pl= 0那么根本桿組為：那么根本桿組為：機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析九九 平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類-由根本桿組組成由根本桿組組成 任何機構(gòu)中都包含有三部分任何機構(gòu)中都包含有三部分: : 原動件原動件 機架機架 從動件系統(tǒng)從動件系統(tǒng)F=0F=0普通每個原動件普通每個原動件 F=1F=1 n = 2 Pl = 3， 4，

38、6，6，9那么根本桿組為：那么根本桿組為：最簡單的平面根本桿組是由兩個構(gòu)件三個低副最簡單的平面根本桿組是由兩個構(gòu)件三個低副( (二桿三副二桿三副) )組成的組成的IIII級桿組級桿組 ( (雙桿組雙桿組) )機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析根本桿組根本桿組( (桿組桿組) )九九 平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類-由根本桿組組成由根本桿組組成 任何機構(gòu)中都包含有三部分任何機構(gòu)中都包含有三部分: : 原動件原動件 機架機架 從動件系統(tǒng)從動件系統(tǒng)F=0F=0普通每個原動件普通每個原動件 F=1F=1 n = 2 Pl = 3， 4， 6，6，9那么根本桿組為：那么根本桿組為：n

39、=4 Pl =6 四個構(gòu)件六個低副四個構(gòu)件六個低副(四桿六副四桿六副)組成的為組成的為級或級或級桿組多桿組級桿組多桿組機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析根本桿組根本桿組( (桿組桿組) )九九 平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類-由根本桿組組成由根本桿組組成 任何機構(gòu)中都包含有三部分任何機構(gòu)中都包含有三部分: : 原動件原動件 機架機架 從動件系統(tǒng)從動件系統(tǒng)F=0F=0普通每個原動件普通每個原動件 F=1F=1機構(gòu)的組成原理和構(gòu)造分類機構(gòu)的組成原理和構(gòu)造分類 任何機構(gòu)都是由假設(shè)干個根本桿組依次聯(lián)接任何機構(gòu)都是由假設(shè)干個根本桿組依次聯(lián)接到原動件和機架上所組成的系統(tǒng)到原動件和機架上

40、所組成的系統(tǒng) 機構(gòu)根本機構(gòu)根本桿組機構(gòu)根本機構(gòu)根本桿組留意：留意：桿組的各外端副不可以同時聯(lián)在同一個構(gòu)件上，桿組的各外端副不可以同時聯(lián)在同一個構(gòu)件上，否那么將成為剛體否那么將成為剛體(構(gòu)造構(gòu)造)機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析九九 平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類平面機構(gòu)的組成原理及構(gòu)造分類機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成十十 平面機構(gòu)的構(gòu)造分析平面機構(gòu)的構(gòu)造分析 機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成-研討如何將假設(shè)干個自在度為零的根研討如何將假設(shè)干個自在度為零的根本桿組依次聯(lián)于原動件和機架上，以本桿組依次聯(lián)于原動件和機架上，以組成新的機構(gòu)組成新的機構(gòu)機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析過程正好相反過程正好相

41、反機構(gòu)構(gòu)造分析機構(gòu)構(gòu)造分析-研討如何將現(xiàn)有機構(gòu)依次拆成根本研討如何將現(xiàn)有機構(gòu)依次拆成根本桿組、原動件及機架，以便對機構(gòu)桿組、原動件及機架，以便對機構(gòu)進(jìn)展構(gòu)造分類進(jìn)展構(gòu)造分類目的是了解機構(gòu)的組成，并確定機構(gòu)的級別目的是了解機構(gòu)的組成，并確定機構(gòu)的級別它為設(shè)計者進(jìn)展機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計提供了一條途徑它為設(shè)計者進(jìn)展機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計提供了一條途徑構(gòu)造分析的方法構(gòu)造分析的方法 機構(gòu)構(gòu)造分析的過程又稱為拆桿組。對機構(gòu)構(gòu)造分析的過程又稱為拆桿組。對于一個已于一個已有的機構(gòu)，由于事先并不知道哪個桿組是最后有的機構(gòu)，由于事先并不知道哪個桿組是最后添加上添加上去的，也不知道它是屬于哪一級桿組，因此桿去的，也不知道它是屬于哪一

42、級桿組，因此桿組的拆組的拆除帶有一定的試拆性質(zhì)。為了有助于正確撤除除帶有一定的試拆性質(zhì)。為了有助于正確撤除桿組，桿組，應(yīng)遵照一定的拆組原那么。應(yīng)遵照一定的拆組原那么。機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析十十 平面機構(gòu)的構(gòu)造分析平面機構(gòu)的構(gòu)造分析 1)1)除去機構(gòu)中的虛約束、部分自在度，且高副低代；除去機構(gòu)中的虛約束、部分自在度，且高副低代；2)2)由遠(yuǎn)離原動件的部分開場試拆桿組由遠(yuǎn)離原動件的部分開場試拆桿組3)3)每次均先試拆每次均先試拆級桿組，假設(shè)剩余部分不能構(gòu)成一個級桿組，假設(shè)剩余部分不能構(gòu)成一個完好機構(gòu)，再試拆高一級桿組完好機構(gòu)，再試拆高一級桿組4)4)拆到只剩下原動件和機架所組成的拆到只剩下原

43、動件和機架所組成的I I級機構(gòu)為止級機構(gòu)為止構(gòu)造分析的拆組原那么：構(gòu)造分析的拆組原那么：機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析十十 平面機構(gòu)的構(gòu)造分析平面機構(gòu)的構(gòu)造分析 5)5)所拆桿組中，桿組的最高級別就是機構(gòu)的級別所拆桿組中，桿組的最高級別就是機構(gòu)的級別留意：留意：1) 1) “遠(yuǎn)離原動件，指的是在傳動關(guān)系和傳動道路遠(yuǎn)離原動件，指的是在傳動關(guān)系和傳動道路 上離原動件最遠(yuǎn)上離原動件最遠(yuǎn)2) 2) 每撤除一個桿組，剩余的部分仍應(yīng)是一個與原機構(gòu)每撤除一個桿組，剩余的部分仍應(yīng)是一個與原機構(gòu) 有一樣自在度的一個完好的機構(gòu)有一樣自在度的一個完好的機構(gòu)3) 3) 同一機構(gòu)，原動件不同，機構(gòu)的級別普通不同同一機構(gòu)，原動件不同，機構(gòu)的級別普通不同機構(gòu)的構(gòu)造分析機構(gòu)的構(gòu)造分析十十 平面機構(gòu)的構(gòu)造分析平面機構(gòu)的構(gòu)造分析 高副低代的條件：高副低代的條件