第1章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1、什么是平面機(jī)構(gòu)？什么是平面機(jī)構(gòu)？ 平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)相對(duì)。只是機(jī)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動(dòng)的平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)相對(duì)。只是機(jī)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動(dòng)的空間不同：平面機(jī)構(gòu)，可以認(rèn)為組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件在同空間不同：平面機(jī)構(gòu)，可以認(rèn)為組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件在同一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，或在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)?？臻g一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，或在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)?？臻g機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可以分解為平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)；因此，課堂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可以分解為平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)；因此，課堂上以平面機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)來研究機(jī)構(gòu)學(xué)。上以平面機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)來研究機(jī)構(gòu)學(xué)。第第1 1章章 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.研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件研

2、究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件目的是2.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 目的是為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析作準(zhǔn)備。目的是為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析作準(zhǔn)備。弄清機(jī)構(gòu)包含哪幾個(gè)部分弄清機(jī)構(gòu)包含哪幾個(gè)部分;各部分如何相聯(lián)？各部分如何相聯(lián)？ 以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ 這對(duì)于設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)顯得尤其重要。3.研究機(jī)構(gòu)的組成原理，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類研究機(jī)構(gòu)的組成原理，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類 目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機(jī)構(gòu)能滿足運(yùn)動(dòng)目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機(jī)構(gòu)能滿足運(yùn)動(dòng)確定性的要求。不同的機(jī)構(gòu)都有各自的特點(diǎn)，把各種確定性的要求。不同的機(jī)構(gòu)都有各自

3、的特點(diǎn)，把各種機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)加以分類，其目的是按其分類建立運(yùn)動(dòng)分機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)加以分類，其目的是按其分類建立運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的一般方法。析和動(dòng)力分析的一般方法。第第1 1章章 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 1-1 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成 1-2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 1-3 平面機(jī)構(gòu)自由度平面機(jī)構(gòu)自由度 1-4 機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)的組成原理一、組成機(jī)構(gòu)的兩要素：一、組成機(jī)構(gòu)的兩要素：11 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件構(gòu)件-忽略其具體的結(jié)構(gòu)、形狀作為獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元忽略其具體的結(jié)構(gòu)、形狀作為獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元 作者：仝美娟a)兩個(gè)構(gòu)件、兩個(gè)構(gòu)件、b) 直接接觸、直接接觸、c) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)

4、運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）例如：例如：凸輪凸輪、齒輪齒廓齒輪齒廓、活塞與缸套活塞與缸套等。等。2.運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。三個(gè)條件，缺一不可三個(gè)條件，缺一不可作者：仝美娟舉例：舉例：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)副的可動(dòng)連接有什么特點(diǎn)？運(yùn)動(dòng)副的可動(dòng)連接有什么特點(diǎn)？類別和構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有無關(guān)系？類別和構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有無關(guān)系？1. 按運(yùn)動(dòng)副元素分有：按運(yùn)動(dòng)副元素分有： 高副高副 點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高。點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高。低副低副(lower pair)面接觸，應(yīng)力低。面

5、接觸，應(yīng)力低。例如：例如：滾動(dòng)滾動(dòng)副副、凸輪副凸輪副、齒輪副齒輪副等。等。以圓柱面接觸稱為以圓柱面接觸稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副（又稱為回轉(zhuǎn)副、鉸鏈（又稱為回轉(zhuǎn)副、鉸鏈-固定固定鉸鏈及活動(dòng)鉸鏈）鉸鏈及活動(dòng)鉸鏈）二、運(yùn)動(dòng)副的分類：二、運(yùn)動(dòng)副的分類： 以平面接觸稱之為以平面接觸稱之為移動(dòng)副移動(dòng)副2.移動(dòng)副，移動(dòng)副，決定了兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只能為相對(duì)移動(dòng)，比決定了兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只能為相對(duì)移動(dòng)，比如：活塞與汽缸體之間的低副。如：活塞與汽缸體之間的低副。低副的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：低副的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：1. 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副，決定了兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只能為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，決定了兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只能為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，比如：活塞與連桿之

6、間的運(yùn)動(dòng)副；連桿與連桿與曲軸之間；曲軸與汽缸體的運(yùn)比如：活塞與連桿之間的運(yùn)動(dòng)副；連桿與連桿與曲軸之間；曲軸與汽缸體的運(yùn)動(dòng)副等。動(dòng)副等。這類低副稱之為轉(zhuǎn)動(dòng)副，又稱為這類低副稱之為轉(zhuǎn)動(dòng)副，又稱為鉸鏈鉸鏈，若其中一個(gè)構(gòu)，若其中一個(gè)構(gòu)件不動(dòng)，稱之為件不動(dòng)，稱之為固定鉸鏈固定鉸鏈；若兩構(gòu)件都為活動(dòng)構(gòu)件則稱之為；若兩構(gòu)件都為活動(dòng)構(gòu)件則稱之為活動(dòng)鉸鏈活動(dòng)鉸鏈。 先了解獨(dú)立自由構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，即沒有和其它構(gòu)件形成運(yùn)動(dòng)先了解獨(dú)立自由構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，即沒有和其它構(gòu)件形成運(yùn)動(dòng)副之前的運(yùn)動(dòng)：副之前的運(yùn)動(dòng)：獨(dú)立自由構(gòu)件的自由度獨(dú)立自由構(gòu)件的自由度 獨(dú)立自由構(gòu)件在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可以用三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)來表述：獨(dú)立自由構(gòu)件在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可

7、以用三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)來表述：沿著沿著x方向移動(dòng)；沿著方向移動(dòng)；沿著y方向移動(dòng)；垂直于方向移動(dòng)；垂直于xoy平面的轉(zhuǎn)動(dòng)。平面的轉(zhuǎn)動(dòng)。獨(dú)立自由構(gòu)件在空間的運(yùn)動(dòng)可以用獨(dú)立自由構(gòu)件在空間的運(yùn)動(dòng)可以用6個(gè)自由度來描述。個(gè)自由度來描述。把獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱之為把獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱之為自由度自由度，即獨(dú)立構(gòu)件在平面內(nèi)有，即獨(dú)立構(gòu)件在平面內(nèi)有3個(gè)自由度；個(gè)自由度；平面運(yùn)動(dòng)副中約束平面運(yùn)動(dòng)副中約束+自由度自由度=3；空間運(yùn)動(dòng)副中約束空間運(yùn)動(dòng)副中約束+自由度自由度=6約束約束-運(yùn)動(dòng)的限制運(yùn)動(dòng)的限制約束和自由度相對(duì)。約束和自由度相對(duì)。2.運(yùn)動(dòng)副中最多可以有多少約束？運(yùn)動(dòng)副中最多可以有多少約束？ 最少可以有幾個(gè)自由度？最少可以有幾個(gè)自由

8、度？1.平面低副中帶來了幾個(gè)約束？平面低副中帶來了幾個(gè)約束？ 高副帶來幾個(gè)約束？高副帶來幾個(gè)約束？ 問題：?jiǎn)栴}：2. 按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有：按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有： 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)平面運(yùn)動(dòng)平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)全部由平面運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。全部由平面運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。例如：球鉸鏈、拉桿天線、螺旋、生物關(guān)節(jié)。例如：球鉸鏈、拉桿天線、螺旋、生物關(guān)節(jié)?？臻g運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)空間機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)至少含有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)。至少含有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)。作者：仝美娟3. 按引入的約束數(shù)分有：按引入的約束數(shù)分有： I級(jí)副級(jí)副II級(jí)副級(jí)副III級(jí)副級(jí)副I級(jí)副、級(jí)副、II級(jí)副、級(jí)副、III級(jí)副、級(jí)

9、副、IV級(jí)副、級(jí)副、V級(jí)副。級(jí)副。IV級(jí)副級(jí)副V級(jí)副級(jí)副1V級(jí)副級(jí)副2V級(jí)副級(jí)副3兩者關(guān)聯(lián)三、常見運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示三、常見運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示: 國標(biāo)國標(biāo)GB446084 常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副名稱名稱運(yùn)動(dòng)副符號(hào)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)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121212四、構(gòu)件的表示方法四、構(gòu)件的表示

10、方法: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)件三（運(yùn)動(dòng)）三（運(yùn)動(dòng)）副構(gòu)件副構(gòu)件 兩兩(運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng))副構(gòu)件副構(gòu)件 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng):作者：仝美娟 畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)副的性質(zhì)。閉式鏈閉式鏈(Close chain) 3. 運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈 (Kinematic chain) 作者：仝美娟開式鏈開式鏈(Open chain)若干若干1個(gè)或幾個(gè)個(gè)或幾

11、個(gè)1個(gè)個(gè)五、五、 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)定義定義：具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu) 。機(jī)架機(jī)架作為參考系的構(gòu)件作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車輛如機(jī)床床身、車輛底盤、飛機(jī)機(jī)身。底盤、飛機(jī)機(jī)身。機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的，很顯然，機(jī)構(gòu)歸屬于運(yùn)動(dòng)鏈，那么，運(yùn)動(dòng)鏈在什么條件下就能稱為機(jī)構(gòu)呢？即各部分運(yùn)動(dòng)確定。分別用四桿機(jī)構(gòu)和五桿機(jī)構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論：在運(yùn)動(dòng)鏈中，如果以某一個(gè)構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個(gè)（或少數(shù)幾個(gè)）構(gòu)件相對(duì)于該坐標(biāo)系按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運(yùn)動(dòng)，那么，該運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)

12、構(gòu)。 原（主）動(dòng)件原（主）動(dòng)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件從動(dòng)件其余可動(dòng)構(gòu)件。其余可動(dòng)構(gòu)件。12 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖問題：?jiǎn)栴}： 機(jī)構(gòu)作為能執(zhí)行某種運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)裝置。如何表述其在機(jī)構(gòu)作為能執(zhí)行某種運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)裝置。如何表述其在運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)作的原理？運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)作的原理？-機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（1）所繪制的圖樣和實(shí)際機(jī)構(gòu)之間的尺寸差異如何表述？）所繪制的圖樣和實(shí)際機(jī)構(gòu)之間的尺寸差異如何表述？-采取適當(dāng)?shù)谋壤?！采取適當(dāng)?shù)谋壤撸。?）機(jī)構(gòu)是在運(yùn)動(dòng)中，如何把動(dòng)態(tài)在圖紙上以靜態(tài)的方式表）機(jī)構(gòu)是在運(yùn)動(dòng)中，如何把動(dòng)態(tài)在圖紙上以靜態(tài)的方式表述出來？述出來？-選

13、取運(yùn)動(dòng)中易于表達(dá)各構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的瞬間選取運(yùn)動(dòng)中易于表達(dá)各構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的瞬間（3）機(jī)構(gòu)是有其立體形狀的，而圖紙是平面的，如何解決？）機(jī)構(gòu)是有其立體形狀的，而圖紙是平面的，如何解決？-選擇合適的繪圖投影面選擇合適的繪圖投影面12 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖-用簡(jiǎn)單的線條代表構(gòu)件，用簡(jiǎn)單的線條代表構(gòu)件，規(guī)定的符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副，采用一定的比例尺繪制出規(guī)定的符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副，采用一定的比例尺繪制出代表其運(yùn)動(dòng)過程的原理簡(jiǎn)圖，以說明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件代表其運(yùn)動(dòng)過程的原理簡(jiǎn)圖，以說明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。作用：作用： （1）

14、.表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。u 機(jī)動(dòng)示意圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖（機(jī)動(dòng)示意圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖（僅表示機(jī)構(gòu)僅表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成情況，而不能用于定量分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)組成情況，而不能用于定量分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)）（2）.作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)。作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)?，F(xiàn)摘錄了部分現(xiàn)摘錄了部分GB446084機(jī)構(gòu)示意圖如下表機(jī)構(gòu)示意圖如下表。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) 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)u

15、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的條件應(yīng)滿足的條件： （1）.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同構(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(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 成比例。成比例。棘棘輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)內(nèi)嚙內(nèi)嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)二、二、 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖順口溜：順口溜：先兩頭，后中間，先兩頭，后中間， 從頭至尾走一遍，從頭至尾走一遍， 數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少， 再看它們?cè)跸嗦?lián)。再看它們?cè)跸嗦?lián)。步驟：步驟：1.運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)

16、副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；2.測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面（運(yùn)動(dòng)平面）。測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面（運(yùn)動(dòng)平面）。3.選擇比例繪制。選擇比例繪制。 簡(jiǎn)圖比例尺：簡(jiǎn)圖比例尺： l = =實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸 m / m / 圖上長(zhǎng)度圖上長(zhǎng)度mm mm 或或思路：思路：先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線路末端），弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)路末端），弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型，并用符號(hào)表示出來。動(dòng)副的類型，并用符號(hào)表示出來。l =實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸 mm / 圖上長(zhǎng)度圖上長(zhǎng)度mm4.繪制并檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。繪制并檢驗(yàn)

17、機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。舉例：舉例：繪制繪制內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。注意：比例尺注意：比例尺l 的單位的單位m / mm或或mm / mm含義含義:每每mm圖示尺寸代表多少實(shí)際尺寸圖示尺寸代表多少實(shí)際尺寸 實(shí)例實(shí)例內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)分析：分析：（1）搞清楚機(jī)械實(shí)際構(gòu)造和運(yùn)）搞清楚機(jī)械實(shí)際構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)情況，包含運(yùn)動(dòng)路線。動(dòng)情況，包含運(yùn)動(dòng)路線。構(gòu)件：構(gòu)件：10. 活塞活塞 11.汽缸體汽缸體3. 連桿連桿4. 曲軸曲軸1. 小齒輪小齒輪18. 大齒輪大齒輪7. 凸輪凸輪8. 推桿推桿CBDEAFHI（2）根據(jù)相鄰兩構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)性）根據(jù)相鄰兩構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副類型。質(zhì)，確定

18、運(yùn)動(dòng)副類型。103：回轉(zhuǎn)副：回轉(zhuǎn)副34：回轉(zhuǎn)副：回轉(zhuǎn)副（41：一體）：一體） 118：高副（齒輪副）：高副（齒輪副）（718：一體）：一體）78：高副（凸輪副）：高副（凸輪副） 1011：滑動(dòng)副：滑動(dòng)副42：12: 回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副72: 回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副82：移動(dòng)副：移動(dòng)副CBDEAFHIHIABDCxy（2）選擇投影面）選擇投影面（3）比例尺比例尺（4）繪圖及檢查機(jī)構(gòu)是）繪圖及檢查機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)否具有確定的運(yùn)動(dòng)CBDEAFHIHIABDCE（4）繪圖及檢查機(jī)構(gòu)是）繪圖及檢查機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)否具有確定的運(yùn)動(dòng)（2）選擇投影面）選擇投影面（3）比例尺比例尺CBDEAFHIHIABDCEF（

19、4）繪圖及檢查機(jī)構(gòu)是）繪圖及檢查機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)否具有確定的運(yùn)動(dòng)（2）選擇投影面）選擇投影面（3）比例尺比例尺CBDEAFHIHIABDCEF（3）選擇投影面及比例尺）選擇投影面及比例尺（4）繪圖）繪圖（4）繪圖及檢查機(jī)構(gòu)是）繪圖及檢查機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)否具有確定的運(yùn)動(dòng)（1）首先要搞清楚實(shí)際構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)情況，弄清路線。）首先要搞清楚實(shí)際構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)情況，弄清路線。（2）高副要繪制接觸處的曲線輪廓。高副要繪制接觸處的曲線輪廓。（3）選擇機(jī)構(gòu)的多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面為投影面。）選擇機(jī)構(gòu)的多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面為投影面。u 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：（4）比例尺表示方法。）比例尺表示方法。（5）機(jī)架間的相對(duì)

20、位置很重要（如對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）機(jī)架間的相對(duì)位置很重要（如對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 和偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）。和偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）。（6）轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，和移動(dòng)副的移動(dòng)導(dǎo)路方向。為了）轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，和移動(dòng)副的移動(dòng)導(dǎo)路方向。為了準(zhǔn)確地反映構(gòu)件間原有的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確地反映構(gòu)件間原有的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的小圓必須與相對(duì)回轉(zhuǎn)軸線重合；表示移動(dòng)副表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的小圓必須與相對(duì)回轉(zhuǎn)軸線重合；表示移動(dòng)副的滑塊，導(dǎo)桿或?qū)Р?，其?dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng)方向一致；表的滑塊，導(dǎo)桿或?qū)Р?，其?dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng)方向一致；表示平面高副的曲線，其曲率中心的位置必須與構(gòu)件的實(shí)際輪示平面高副的曲線，其曲率中心的位置必須與構(gòu)件的實(shí)際輪廓相等

21、。廓相等。作者：仝美娟1234繪制圖示繪制圖示偏心泵偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖偏心泵偏心泵機(jī)構(gòu)在怎樣的條件下才具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？機(jī)構(gòu)在怎樣的條件下才具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？問題問題1：1-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度1-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度一、一、 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1.1.機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)自由度(Freedom) (Freedom) ： 保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。 用用F表示。表示。 1個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)就有個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)就有1個(gè)自由度；獨(dú)立的自由構(gòu)件有個(gè)自

22、由度；獨(dú)立的自由構(gòu)件有3個(gè)自由個(gè)自由度，當(dāng)其和其它構(gòu)件形成運(yùn)動(dòng)副之后，原有的自由度數(shù)度，當(dāng)其和其它構(gòu)件形成運(yùn)動(dòng)副之后，原有的自由度數(shù)目減少。目減少。自由度：用來表述其獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。自由度：用來表述其獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。舉例：五桿機(jī)構(gòu)舉例：五桿機(jī)構(gòu)F=2F12.2.原動(dòng)件原動(dòng)件能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。 原動(dòng)件一般只和機(jī)架相連，一個(gè)原動(dòng)件原動(dòng)件一般只和機(jī)架相連，一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：自由度原動(dòng)件數(shù)自由度原動(dòng)件數(shù)若該機(jī)構(gòu)自由度若該機(jī)構(gòu)自由度原動(dòng)件數(shù)，其運(yùn)動(dòng)情況怎樣？原動(dòng)件數(shù)，其運(yùn)動(dòng)情況怎樣？問題問題2：機(jī)構(gòu)在怎樣的

23、條件下才具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？機(jī)構(gòu)在怎樣的條件下才具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？問題問題1：自由度自由度F F原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)問題問題3：自由度如何計(jì)算？自由度如何計(jì)算？二、二、 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！作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置！作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)（x，y, ）才能唯一確定。即才能唯一確定。即3個(gè)自由度個(gè)自由度yx(x , y)F = 3單個(gè)自由構(gòu)件的自由度為單個(gè)自由構(gòu)件的自由度為 3自由構(gòu)自由構(gòu)件的自件的自由度數(shù)由度數(shù)運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 自由度數(shù)自由度數(shù) 約束數(shù)約束數(shù)回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副 1（） + 2（x，y） = 3yx12Syx12xy12R=

24、2, F=1R=2, F=1R=1, F=2結(jié)論：結(jié)論：構(gòu)件自由度構(gòu)件自由度3約束數(shù)約束數(shù)移動(dòng)副移動(dòng)副 1（x） + 2（y，）= 3高高 副副 2（x,） + 1（y） = 3經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，由于有約束，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，由于有約束，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù) n 機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式： F=3n(2PL +Ph )要求：要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。構(gòu)件總自由度構(gòu)件總自由度低副約束數(shù)低副約束數(shù) 高副約束數(shù)高副約束數(shù) 3n 2 PL1 Ph例題例題計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件

25、數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 3低副數(shù)低副數(shù)PL= 4F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副數(shù)高副數(shù)PH=0S3123推廣到一般：推廣到一般： 機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)自由度= =活動(dòng)構(gòu)件帶來總自活動(dòng)構(gòu)件帶來總自由度由度- -所有運(yùn)動(dòng)副帶來的約束數(shù)所有運(yùn)動(dòng)副帶來的約束數(shù)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

26、21-1 =1高副數(shù)高副數(shù)PH=11231.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。副相聯(lián)。計(jì)算：計(jì)算：m個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件, 有有m1轉(zhuǎn)動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩個(gè)低副兩個(gè)低副自由度計(jì)算中的自由度計(jì)算中的3個(gè)特殊問題個(gè)特殊問題上例：若忽略在上例：若忽略在B、C、D、E四處各有四處各有 2 個(gè)運(yùn)個(gè)運(yùn)動(dòng)副，則計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！動(dòng)副，則計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！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=10F=3n 2PL PH =37 2100 =1可以證明：可以證明：F點(diǎn)的軌跡為一直線。點(diǎn)的軌跡為一直線

27、。12345678ABCDEF作者：仝美娟圓盤鋸機(jī)構(gòu)圓盤鋸機(jī)構(gòu)2.局部自由度局部自由度 計(jì)算計(jì)算F時(shí)去掉滾子和鉸鏈：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。局部自由度出現(xiàn)在加裝滾子局部自由度出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合，計(jì)算時(shí)應(yīng)視滾子和的場(chǎng)合，計(jì)算時(shí)應(yīng)視滾子和推桿為一體。推桿為一體。滾子的作用：滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦。123123事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且同，且F=13.虛約束虛約束( formal constraint)對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的

28、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。作者：仝美娟解：解：n=4， PL=6，F(xiàn)=3n 2PL PH =34 26 =0PH=0例例已知：已知：ABCDEF，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 FEAB CD ，故增加構(gòu)件，故增加構(gòu)件4前后前后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。作者：仝美娟重新計(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件是：特別注意：此例存在虛約束的幾何條

29、件是：1234ABCDEF4FABCDEF虛約束虛約束作者：仝美娟出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合：出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)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，2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，且兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路平行。導(dǎo)路平行。 如如平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車輪火車輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明)作者：仝美娟4.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。兩點(diǎn)距離始終不變。3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且同軸。且同軸。5.對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分。如多個(gè)行星輪。稱部分。如多個(gè)行星輪。EF作者：仝美娟作者：仝美娟作者：仝

30、美娟作者：仝美娟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。如如等寬凸輪等寬凸輪W注意：注意：法線不重合時(shí)，法線不重合時(shí)，變成實(shí)際約束！變成實(shí)際約束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA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。注意：注意：各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的 !作者：仝美娟作者：仝美娟B2I9C 3A1

31、J6H87DE4FG5計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。分析：分析：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n：A1B2I9C 3J6H87DE4FG592個(gè)低副個(gè)低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:局部自由度局部自由度 2個(gè)個(gè)虛約束虛約束: 1處處I8去掉局部自由度去掉局部自由度和虛約束后：和虛約束后： n =6PL = 7F=3n 2PL PH =36 27 3 =1PH =31-4 機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類一、機(jī)構(gòu)的組成原理一、機(jī)構(gòu)的組成原理 a)原動(dòng)件作移動(dòng)原動(dòng)件作移動(dòng) (如直線電機(jī)、如直線電機(jī)、 流體壓力作動(dòng)筒流體壓力作動(dòng)筒)。21 b)原動(dòng)件作轉(zhuǎn)動(dòng)原動(dòng)件作轉(zhuǎn)動(dòng) (如電動(dòng)如電動(dòng) 機(jī)機(jī))。211.1.基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu) 由一個(gè)原動(dòng)件和一個(gè)機(jī)架組成的雙桿機(jī)構(gòu)。由一個(gè)原動(dòng)件和一個(gè)機(jī)架組成的雙桿機(jī)構(gòu)。2.2.基本桿組基本桿組定義：定義：最簡(jiǎn)單的最簡(jiǎn)單的F0的構(gòu)件組，稱為基本桿組。的構(gòu)件組，稱為基本桿組。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是原動(dòng)件數(shù)自由度原動(dòng)件數(shù)自由度。F=1F=0現(xiàn)設(shè)想將機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件和機(jī)架斷開，則原動(dòng)件與機(jī)架現(xiàn)設(shè)想將機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件和機(jī)架斷開，則原動(dòng)件與機(jī)架構(gòu)成了基本機(jī)構(gòu)，其構(gòu)成了基本機(jī)構(gòu)，其F1。剩下的構(gòu)件組必有。剩下的構(gòu)件組必有F0。將。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡(jiǎn)單構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡(jiǎn)單F0的