第01章-平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1、第01章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 1-2 運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副及其分類自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，其獨(dú)立運(yùn)動(dòng)受到約束，自由度隨之減少。低副：兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副高副：兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有3 3個(gè)自由度個(gè)自由度下一頁(yè)低副的種類低副的種類轉(zhuǎn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對(duì)移動(dòng)移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對(duì)移動(dòng) 下一頁(yè)高副的種類高副的種類車輪與鋼軌車輪

2、與鋼軌 凸輪與從動(dòng)件凸輪與從動(dòng)件 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)球面副球面副螺旋副螺旋副空間副空間副下一頁(yè)1-3 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1 運(yùn)動(dòng)副的表示方法運(yùn)動(dòng)副的表示方法2 構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 撇開那些與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的構(gòu)件外形和運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造，僅用簡(jiǎn)單線條和符號(hào)來(lái)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例畫出運(yùn)動(dòng)副的位置。這種說(shuō)明各構(gòu)件間相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。下一頁(yè)1 運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)圖表示方法運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)圖表示方法轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副移動(dòng)副高高 副副下一頁(yè)2 構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法桿軸類構(gòu)件同一構(gòu)件包含兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件包含三個(gè)運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件固定構(gòu)件

3、包含四個(gè)運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件下一頁(yè)畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)避開實(shí)際機(jī)構(gòu)的外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)避開實(shí)際機(jī)構(gòu)的外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的表示方法機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的表示方法機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件分為：固定構(gòu)件（機(jī)架）、原動(dòng)件（主動(dòng)件）和從機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件分為：固定構(gòu)件（機(jī)架）、原動(dòng)件（主動(dòng)件）和從動(dòng)件。動(dòng)件。固定構(gòu)件固定構(gòu)件：原動(dòng)件原動(dòng)件：從動(dòng)件從動(dòng)件：用來(lái)支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件，為研究活動(dòng)構(gòu)件用來(lái)支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件，為研究活動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)的參考坐標(biāo)系。的運(yùn)動(dòng)時(shí)的參考坐標(biāo)系。運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件。其運(yùn)動(dòng)由外界輸入，又稱運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件。其運(yùn)動(dòng)由外界輸入，又稱為輸入構(gòu)件；為輸入構(gòu)件；機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的

4、其余活動(dòng)構(gòu)件。其中輸出預(yù)期運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件為輸出構(gòu)件，其他從動(dòng)件則起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用下一頁(yè)CAB12344D556內(nèi)燃機(jī)下一頁(yè)插齒機(jī)繪圖步驟：繪圖步驟：了解機(jī)構(gòu)組成：固定、活動(dòng)構(gòu)件，運(yùn)動(dòng)流向了解機(jī)構(gòu)組成：固定、活動(dòng)構(gòu)件，運(yùn)動(dòng)流向分析構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)副類型、數(shù)目分析構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)副類型、數(shù)目確定與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸：回轉(zhuǎn)中心、導(dǎo)路中心位置，高副接觸點(diǎn)位置確定與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸：回轉(zhuǎn)中心、導(dǎo)路中心位置，高副接觸點(diǎn)位置選擇適當(dāng)視圖：全面反映機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系選擇適當(dāng)視圖：全面反映機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系定長(zhǎng)度比例定長(zhǎng)度比例l=實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸/圖形尺寸圖形尺寸下一頁(yè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖鄂式破碎機(jī)鄂式破碎機(jī)下一頁(yè)機(jī)構(gòu)

5、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖活塞泵活塞泵下一頁(yè)例 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖下一頁(yè)柱塞式油泵下一頁(yè)1）先找首端原動(dòng)件 再找尾端工作構(gòu)件2）確定機(jī)架3）確定各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)副種類 “兩兩分析相對(duì)運(yùn)動(dòng)”4）代表回轉(zhuǎn)副的小圓，其圓心必須與相對(duì)運(yùn)動(dòng) 回轉(zhuǎn)中心重合。代表移動(dòng)副的滑塊，其導(dǎo)路 方向必須與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向一致。5）比例、符號(hào)、線條、標(biāo)號(hào)小結(jié)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法：下一頁(yè)1-4 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度1 平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式3 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)（1）復(fù)合鉸鏈）復(fù)合鉸鏈（2）局部自由度）局部自由度（3）虛約束）虛約束 機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件之間應(yīng)具

6、有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了使機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件之間應(yīng)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了使機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并具有運(yùn)動(dòng)確定性，應(yīng)機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并具有運(yùn)動(dòng)確定性，應(yīng)探討：探討：機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2 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)的條件下一頁(yè)1 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式 一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有3 3個(gè)自由度：沿個(gè)自由度：沿x x軸軸和和y y軸的移動(dòng)，以及在軸的移動(dòng)，以及在xoyxoy平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)；平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)； 當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到約束，自由當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到約束，自由度隨之

7、減少；度隨之減少；低副低副：高副高副：引入兩個(gè)約束，使構(gòu)件失去兩個(gè)自由度引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度只約束了沿接觸線公法線方向移動(dòng)的自由度，保留只約束了沿接觸線公法線方向移動(dòng)的自由度，保留沿公切線移動(dòng)和繞接觸處轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度。沿公切線移動(dòng)和繞接觸處轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度。（特點(diǎn)：點(diǎn)、線接觸）（特點(diǎn)：點(diǎn)、線接觸）轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副移動(dòng)副（特點(diǎn)：面接觸）（特點(diǎn)：面接觸）下一頁(yè)自由度計(jì)算公式自由度計(jì)算公式當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接組成機(jī)構(gòu)后，由于受到當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接組成機(jī)構(gòu)后，由于受到 個(gè)約束，個(gè)約束，整個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度為：整個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度為： F=3n2PLPH 設(shè)平面機(jī)構(gòu)共包含設(shè)平面機(jī)構(gòu)共包含K K個(gè)構(gòu)件、個(gè)構(gòu)

8、件、P PL L個(gè)低副和個(gè)低副和P PH H個(gè)高副個(gè)高副。現(xiàn)假定其中某個(gè)構(gòu)件固定現(xiàn)假定其中某個(gè)構(gòu)件固定( (作為機(jī)架作為機(jī)架) )，則余下，則余下n n K K1 1個(gè)個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，共有活動(dòng)構(gòu)件，在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，共有3n3n個(gè)自由度；個(gè)自由度；2PLPH下一頁(yè)例例1 計(jì)算鄂式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算鄂式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度F=3n2PLPH=33240=1 在鄂式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)中，有三在鄂式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)中，有三個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；包括個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；包括4 4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，所以個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，所以機(jī)構(gòu)自由度為：機(jī)構(gòu)自由度為：下一頁(yè)例例2 計(jì)算活塞泵的自由度計(jì)算活塞泵的自由度 在活塞泵主體機(jī)構(gòu)

9、中，有四個(gè)在活塞泵主體機(jī)構(gòu)中，有四個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；包括活動(dòng)構(gòu)件；包括5 5個(gè)低副（個(gè)低副（4 4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和副和1 1個(gè)移動(dòng)副），個(gè)移動(dòng)副），1 1個(gè)高副，所以個(gè)高副，所以機(jī)構(gòu)自由度為：機(jī)構(gòu)自由度為：F=3n2PLPH=34251=1下一頁(yè)2 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)的條件機(jī)構(gòu)自由度等于機(jī)構(gòu)自由度等于2的情況的情況機(jī)構(gòu)自由度等于機(jī)構(gòu)自由度等于1的情況的情況機(jī)構(gòu)自由度為零的情況機(jī)構(gòu)自由度為零的情況機(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：F0F0，且，且F F等于原動(dòng)件數(shù)。等于原動(dòng)件數(shù)。下一頁(yè)3 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)（1）：復(fù)合鉸鏈）：復(fù)合

10、鉸鏈復(fù)合鉸鏈：復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接構(gòu)成兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接構(gòu)成三個(gè)構(gòu)件共組成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；依次類推，K個(gè)構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈具有（ K -1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。下一頁(yè)復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈例例1計(jì)算圓盤鋸主體結(jié)構(gòu)的自由度。計(jì)算圓盤鋸主體結(jié)構(gòu)的自由度。解：機(jī)構(gòu)中共有解：機(jī)構(gòu)中共有7個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，復(fù)個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，復(fù)合鉸鏈有合鉸鏈有4處：處：A、B、C、D都是都是3個(gè)構(gòu)件匯個(gè)構(gòu)件匯交而成，各有交而成，各有2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。故個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。故PL=10。因此：因此：F=3n-2PL=37-210=1下一頁(yè)（2）：局部自由度）：局部自由度局部自由度局部自由度：機(jī)構(gòu)中與：機(jī)構(gòu)中與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)

11、無(wú)關(guān)輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度的自由度例：計(jì)算圖例：計(jì)算圖a示滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)示滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的自由度，構(gòu)的自由度，如圖如圖a所示，從動(dòng)件所示，從動(dòng)件2為輸出構(gòu)件為輸出構(gòu)件滾子滾子3繞其中心的轉(zhuǎn)動(dòng)是一個(gè)繞其中心的轉(zhuǎn)動(dòng)是一個(gè)局部自由度局部自由度可將滾子可將滾子3與從動(dòng)件與從動(dòng)件2焊成一體，焊成一體，轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副C也隨之消失，變成圖也隨之消失，變成圖b所示形式：所示形式：F=3n-2PL-PH=32-22-1=1優(yōu)點(diǎn)：滾子可將高副接觸處的滑動(dòng)摩擦變成滾動(dòng)摩擦，減少磨損。圖圖b中，中，n=2，PL=2，PH=1，因此：，因此：圖a 圖b下一頁(yè)（3）：虛約束）：虛約束虛約束：虛約束：或稱消極約束，重

12、復(fù)而對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起限制作用的約束或稱消極約束，重復(fù)而對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起限制作用的約束平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合：平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合：（1）兩個(gè)構(gòu)件間組成多兩個(gè)構(gòu)件間組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副時(shí)，個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起作用只有一個(gè)移動(dòng)副起作用（2 2）兩個(gè)構(gòu)件間組成）兩個(gè)構(gòu)件間組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起時(shí)，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用作用（5 5）機(jī)構(gòu)中對(duì)傳）機(jī)構(gòu)中對(duì)傳運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分的對(duì)稱部分優(yōu)點(diǎn)：可以增加機(jī)構(gòu)的剛性（1，2），使構(gòu)件受力均衡（5）。下一頁(yè)兩構(gòu)件在多處組成高副兩構(gòu)件在多處組成高副下一頁(yè)(3)

13、(3) 在機(jī)構(gòu)中，如果用在機(jī)構(gòu)中，如果用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接兩構(gòu)件上運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接兩構(gòu)件上運(yùn)動(dòng)軌跡相重合的點(diǎn)，則動(dòng)軌跡相重合的點(diǎn)，則該聯(lián)接將帶入一個(gè)虛約該聯(lián)接將帶入一個(gè)虛約束。束。 優(yōu)點(diǎn)：可以增加機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性（3，4）。下一頁(yè) (4) (4) 在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，若兩構(gòu)件上某兩點(diǎn)之間的若兩構(gòu)件上某兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變，又用距離始終保持不變，又用雙轉(zhuǎn)動(dòng)副桿將此兩點(diǎn)相聯(lián)，雙轉(zhuǎn)動(dòng)副桿將此兩點(diǎn)相聯(lián)，也將帶入也將帶入1 1個(gè)虛約束。個(gè)虛約束。 如果不滿足上述條件，如如果不滿足上述條件，如上圖所示則不構(gòu)成虛約束上圖所示則不構(gòu)成虛約束該機(jī)構(gòu)的自由度為該機(jī)構(gòu)的自由度為0 0。下一頁(yè)機(jī)構(gòu)自由度例：計(jì)

14、算大篩機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)自由度例：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)中的滾子有一個(gè)機(jī)構(gòu)中的滾子有一個(gè)局部自由度局部自由度，頂桿與機(jī)架在，頂桿與機(jī)架在E E和和E E組成兩組成兩個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，其中之一為個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，其中之一為虛約束虛約束，C C處是處是復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈。今將滾子與頂桿焊為一體，去掉移動(dòng)副今將滾子與頂桿焊為一體，去掉移動(dòng)副E E ，并在，并在C C點(diǎn)注明轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)注明轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)，如圖副數(shù)，如圖b b。圖b中，n=7，PL=9，PH=1，因此：F=3n-2PL-PH=37-29-1=2此機(jī)構(gòu)的自由度為此機(jī)構(gòu)的自由度為2 2，有兩個(gè)原動(dòng)件。，有兩個(gè)原動(dòng)件。下一頁(yè)例例1.3 1.3 試計(jì)算圖

15、試計(jì)算圖1.231.23所示某包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度所示某包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度( (圖中圖中ED=FI=GJ)ED=FI=GJ)， 并判并判斷該機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。斷該機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。 解解 在機(jī)構(gòu)中在機(jī)構(gòu)中C C、H H兩處滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自兩處滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，且不難分析機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由度，且不難分析機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，F(xiàn) F、I I兩點(diǎn)間的距離始終保持不變，因而用雙轉(zhuǎn)動(dòng)兩點(diǎn)間的距離始終保持不變，因而用雙轉(zhuǎn)動(dòng)副桿副桿8 8聯(lián)接此兩點(diǎn)將引入聯(lián)接此兩點(diǎn)將引入1 1個(gè)虛約束個(gè)虛約束，復(fù)合鉸，復(fù)合鉸鏈鏈D D包含兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副包含兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，因此，因此n=6n=6，P PL L=

16、7=7，P PH H=3=3。故由式。故由式(1.1)(1.1)可得：可得： F=3nF=3n2P2PL LP PH H =3=36 62 27 73 =13 =1 由于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)與原動(dòng)件數(shù)相等，故由于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)與原動(dòng)件數(shù)相等，故機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。下一頁(yè)BCDE12345678APl = 10n =7 F = 37210 = 1下一頁(yè)計(jì)算下面左圖夾緊機(jī)構(gòu)的自由度，并加以改進(jìn)計(jì)算下面左圖夾緊機(jī)構(gòu)的自由度，并加以改進(jìn)下一頁(yè)F=35-26-2=1F=36-28-1=11-5 機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)分析 1. 1.桿組桿組 在研究機(jī)構(gòu)的組成原理前，首

17、先分析從動(dòng)件系統(tǒng)的組成單元在研究機(jī)構(gòu)的組成原理前，首先分析從動(dòng)件系統(tǒng)的組成單元桿組。桿組。 一般每個(gè)原動(dòng)件的自由度為一般每個(gè)原動(dòng)件的自由度為1 1，且根據(jù)運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件可知，機(jī)構(gòu)的，且根據(jù)運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件可知，機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)與原動(dòng)件數(shù)應(yīng)相等，所以，從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度數(shù)必然為零。自由度數(shù)與原動(dòng)件數(shù)應(yīng)相等，所以，從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度數(shù)必然為零。 即：即：3n3n2P2PL LP PH H=0 =0 式中式中n n為基本桿組中的構(gòu)件數(shù)，而為基本桿組中的構(gòu)件數(shù)，而P PL L 及及P PH H分別為基本桿組中的低副和高副數(shù)。又如在分別為基本桿組中的低副和高副數(shù)。又如在基本桿組中的運(yùn)動(dòng)副全部為低

18、副，則上式變?yōu)椋夯緱U組中的運(yùn)動(dòng)副全部為低副，則上式變?yōu)椋?3n3n2P2PL L=0 =0 或或 P PL L =3n/2 =3n/2 由于構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)必須是整數(shù)，故由于構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)必須是整數(shù)，故n n2 2，4 4，6 6，、P PL L3 3，6 6，9 9， 下一頁(yè)n n2 2、P PL L3 3 這種基本桿組稱為這種基本桿組稱為級(jí)級(jí)桿組。桿組。n n4 4、P PL L6 6 這種基本桿組稱為這種基本桿組稱為級(jí)級(jí)桿組。桿組。(其中一構(gòu)件有其中一構(gòu)件有3個(gè)低副個(gè)低副)下一頁(yè)2. 2. 機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)的組成原理 把若干個(gè)自由度為零的基本桿組依次聯(lián)接到原動(dòng)件和機(jī)架上，就可組成一

19、個(gè)新把若干個(gè)自由度為零的基本桿組依次聯(lián)接到原動(dòng)件和機(jī)架上，就可組成一個(gè)新的機(jī)構(gòu)，其自由度數(shù)與原動(dòng)件數(shù)目相等。這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。的機(jī)構(gòu)，其自由度數(shù)與原動(dòng)件數(shù)目相等。這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。 桿組的桿組的錯(cuò)誤連錯(cuò)誤連結(jié)結(jié) 原則：在滿足相同工作要求的原則：在滿足相同工作要求的前提下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、前提下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、桿組的級(jí)別越低、構(gòu)件數(shù)和運(yùn)桿組的級(jí)別越低、構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目越少越好。動(dòng)副的數(shù)目越少越好。 下一頁(yè)3. 3. 平面機(jī)構(gòu)的高副低代平面機(jī)構(gòu)的高副低代 為了不改變機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性及運(yùn)動(dòng)特性，高副低代的條件是：為了不改變機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性及運(yùn)動(dòng)特性，高副低代的條件是： (1) (1)

20、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)的運(yùn)動(dòng)狀況代替前后機(jī)構(gòu)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。 機(jī)構(gòu)中的高副機(jī)構(gòu)中的高副C C完全可用完全可用構(gòu)件構(gòu)件4 4和位于和位于OO1 1、OO2 2 ( (曲率曲率中心中心) )的兩個(gè)低副來(lái)代替。的兩個(gè)低副來(lái)代替。 當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著接觸點(diǎn)的改當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著接觸點(diǎn)的改變，兩輪廓曲線在接觸點(diǎn)處的曲率變，兩輪廓曲線在接觸點(diǎn)處的曲率中心也隨著改變，中心也隨著改變，OO1 1和和OO2 2點(diǎn)的位置點(diǎn)的位置也將隨之改變。因此，對(duì)于一般高也將隨之改變。因此，對(duì)于一般高副機(jī)構(gòu)

21、只能進(jìn)行瞬時(shí)替代，機(jī)構(gòu)在副機(jī)構(gòu)只能進(jìn)行瞬時(shí)替代，機(jī)構(gòu)在不同位置時(shí)將有不同的瞬時(shí)替代機(jī)不同位置時(shí)將有不同的瞬時(shí)替代機(jī)構(gòu)構(gòu) 。下一頁(yè)圖圖a)a)所示，則可把直所示，則可把直線的曲率中心看成趨線的曲率中心看成趨于無(wú)窮遠(yuǎn)處，此時(shí)，于無(wú)窮遠(yuǎn)處，此時(shí)，替代轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移替代轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副動(dòng)副 若兩接觸輪廓之一為一點(diǎn)，如圖若兩接觸輪廓之一為一點(diǎn)，如圖a)a)所所示，那么，點(diǎn)的曲率半徑等于零，其示，那么，點(diǎn)的曲率半徑等于零，其替代方法如圖替代方法如圖b)b)所示。所示。下一頁(yè)將將a)a)圖進(jìn)行高副低代如圖圖進(jìn)行高副低代如圖b)b)所示。所示。結(jié)束結(jié)束作業(yè)作業(yè)1.21.3(高副低代，拆桿組)1.4 (a)

22、(b) 1.5題題1.2圖圖題題1.3圖圖拆桿組（拆桿組（4個(gè)二級(jí)桿組屬于二級(jí)機(jī)構(gòu)）個(gè)二級(jí)桿組屬于二級(jí)機(jī)構(gòu)）題題1.4圖圖F=3x4-2x5-1=1b) F=3x5-2x6-2=1 F=3x7-2x8-2-2=1c) F=3x9-2x13=1d) F=3x6-2x8-1=1g) F=3x6-2x8=2e) F=3x5-2x7=1f) F=3x6-2x8-1=1h) F=3x10-2x14-1=1機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算舉例機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算舉例例 1 圖示牛頭刨床設(shè)計(jì)方案草圖。設(shè)計(jì)思路為：動(dòng)力由曲柄1輸入，通過(guò)滑塊2使擺動(dòng)導(dǎo)桿 3 作往復(fù)擺動(dòng)，并帶動(dòng)滑枕4作往復(fù)移動(dòng) ，已達(dá)到刨削加工目的。 試問(wèn)圖示的構(gòu)件組

23、合是否能達(dá)到此目的？ 如果不能，該如何修改？1 12 23 34解：首先計(jì)算設(shè)計(jì)方案草圖的自由度解：首先計(jì)算設(shè)計(jì)方案草圖的自由度0624323HPPnFL改進(jìn)措施：改進(jìn)措施：1 1、增加一個(gè)低副和一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；、增加一個(gè)低副和一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；2 2、用一個(gè)高副代替低副。、用一個(gè)高副代替低副。即表示如果按此方案設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)是不能運(yùn)動(dòng)的。必即表示如果按此方案設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)是不能運(yùn)動(dòng)的。必須修改，以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。須修改，以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。改進(jìn)方案改進(jìn)方案改進(jìn)方案改進(jìn)方案改進(jìn)方案改進(jìn)方案改進(jìn)方案改進(jìn)方案例例 2 2 如圖所示，已知：如圖所示，已知： DE=FG=HIDE=FG=HI，且相互平行；，且相互

24、平行；DF=EGDF=EG，且相互平行；且相互平行；DH=EIDH=EI，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度 ( (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。ADECHGFIBK1234567891111283231;11;8HHLPPnFPPnLADECHGFIBK123456789局部自由度局部自由度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈虛約束虛約束例例 3 3 計(jì)算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度 ( (若存在局部自由度、若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。7 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 67 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 6局部自由度局部自由度虛約束虛約束118263231;8