緒論、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1、第一章第一章 緒緒 論論11 本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容12 本課程在教學(xué)中的地位本課程在教學(xué)中的地位13 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過(guò)程機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過(guò)程顧名思義，本課程研究對(duì)象為：顧名思義，本課程研究對(duì)象為：機(jī)械機(jī)械斜面斜面任何機(jī)械都經(jīng)歷了：任何機(jī)械都經(jīng)歷了：簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程。復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程。機(jī)械機(jī)械人造的用來(lái)減輕或替代人類勞動(dòng)的多件實(shí)物人造的用來(lái)減輕或替代人類勞動(dòng)的多件實(shí)物 的組合體。的組合體。 （包括：龍門(mén)吊、鶴式吊、汽車(chē)吊、（包括：龍門(mén)吊、鶴式吊、汽車(chē)吊、卷?yè)P(yáng)機(jī)、叉車(chē)、電梯電腦控制）。卷?yè)P(yáng)機(jī)、叉車(chē)、電梯電腦控制）。杠桿杠桿 起重轱轆起重轱轆 滑輪組滑輪

2、組 手動(dòng)手動(dòng)(電動(dòng))葫蘆葫蘆現(xiàn)代起重機(jī)現(xiàn)代起重機(jī)起重機(jī)的發(fā)展歷程：起重機(jī)的發(fā)展歷程：11 本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容一、本課程研究對(duì)象一、本課程研究對(duì)象 二、基本術(shù)語(yǔ)二、基本術(shù)語(yǔ) 1. 1. 零件零件 零件是機(jī)器加工零件是機(jī)器加工( (制造制造) )的最小單元體。若將一部機(jī)的最小單元體。若將一部機(jī)器進(jìn)行拆卸，拆到不可再拆的最小單元就是零件。器進(jìn)行拆卸，拆到不可再拆的最小單元就是零件。2.構(gòu)件構(gòu)件 構(gòu)件是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的最小單元體，是組成機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)件是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的最小單元體，是組成機(jī)構(gòu)的基本要素。構(gòu)件可能是一個(gè)零件，也可能是由若干零要素。構(gòu)件可能是一個(gè)零件，也可能是由若干零件固聯(lián)在一

3、起的一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的整體件固聯(lián)在一起的一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的整體 。如。如圖圖所示所示內(nèi)燃機(jī)中的連桿。內(nèi)燃機(jī)中的連桿。內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)連桿連桿套筒套筒連桿體連桿體螺栓螺栓墊圈墊圈螺母螺母軸瓦軸瓦連桿蓋連桿蓋4.機(jī)器機(jī)器 機(jī)器是由若干機(jī)構(gòu)組成的，用來(lái)變換或傳遞能量、機(jī)器是由若干機(jī)構(gòu)組成的，用來(lái)變換或傳遞能量、物料和信息的裝置。物料和信息的裝置。如如: : 縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、各類機(jī)床、運(yùn)輸車(chē)輛、農(nóng)用縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、各類機(jī)床、運(yùn)輸車(chē)輛、農(nóng)用機(jī)器、起重機(jī)機(jī)器、起重機(jī)等。等。 機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別：機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別：機(jī)構(gòu)只有一個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)機(jī)構(gòu)只有一個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)器除構(gòu)件系統(tǒng)之外還包含電氣、液壓等其它裝置；器除構(gòu)件系統(tǒng)

4、之外還包含電氣、液壓等其它裝置；機(jī)構(gòu)只用于傳遞運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)只用于傳遞運(yùn)動(dòng)(或改變運(yùn)動(dòng)形式或改變運(yùn)動(dòng)形式)和力，而機(jī)器和力，而機(jī)器除傳遞運(yùn)動(dòng)和力之外，還具有變換或傳遞能量、物除傳遞運(yùn)動(dòng)和力之外，還具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。料、信息的功能。任意復(fù)雜的機(jī)器都是由若干組機(jī)構(gòu)按一任意復(fù)雜的機(jī)器都是由若干組機(jī)構(gòu)按一定規(guī)律組合而成的。定規(guī)律組合而成的。3.機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力的、有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架的、機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力的、有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架的、用構(gòu)件間能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)。用構(gòu)件間能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)。如如：連桿機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)、 齒輪機(jī)構(gòu)

5、齒輪機(jī)構(gòu)等。等。典型機(jī)器的分析：典型機(jī)器的分析：1.內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)組成：組成：65438712910汽缸體汽缸體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9、10工作原理：工作原理：1.活塞下行，進(jìn)氣閥開(kāi)啟，混合氣體活塞下行，進(jìn)氣閥開(kāi)啟，混合氣體 進(jìn)入汽缸；進(jìn)入汽缸；2.活塞上行，氣閥關(guān)閉，混合氣體被壓縮，活塞上行，氣閥關(guān)閉，混合氣體被壓縮， 在頂部點(diǎn)在頂部點(diǎn) 火燃燒；火燃燒；3.高壓燃燒氣體推動(dòng)活塞下行，兩氣閥關(guān)閉；高壓燃燒氣體推動(dòng)活塞下行，兩氣閥關(guān)閉；4.活塞上行，排氣閥開(kāi)啟，廢氣體被排出汽缸?；钊闲?，排氣閥開(kāi)啟，廢

6、氣體被排出汽缸。設(shè)計(jì)：潘存云進(jìn)氣進(jìn)氣壓縮壓縮爆炸爆炸排氣排氣內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程：內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程：活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該組合體稱為：軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該組合體稱為：內(nèi)燃機(jī)各部分的作用：內(nèi)燃機(jī)各部分的作用：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪和頂桿用來(lái)啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；稱為：凸輪和頂桿用來(lái)啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)兩個(gè)齒輪用來(lái)保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動(dòng)兩個(gè)齒輪用來(lái)保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動(dòng)作，稱為：作，稱為：齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)各部分各部分協(xié)調(diào)動(dòng)作協(xié)調(diào)動(dòng)作的結(jié)果：的結(jié)果： 化學(xué)能化學(xué)能 機(jī)械能機(jī)械能機(jī)器的共有特征：機(jī)器的共有特

7、征： 人造的實(shí)物組合體；人造的實(shí)物組合體；各部分有各部分有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；代替或減輕人類勞動(dòng)代替或減輕人類勞動(dòng)完成有用功完成有用功或或?qū)崿F(xiàn)能量實(shí)現(xiàn)能量 的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換機(jī)器的分類：機(jī)器的分類： 原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)（如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)）工作機(jī)工作機(jī)完成有用功（如機(jī)床等）完成有用功（如機(jī)床等）一般機(jī)器的組成：一般機(jī)器的組成：動(dòng)力部分動(dòng)力部分是工作機(jī)動(dòng)力的來(lái)源，最常見(jiàn)的是電動(dòng)是工作機(jī)動(dòng)力的來(lái)源，最常見(jiàn)的是電動(dòng) 機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。 工作部分工作部分完成預(yù)定的動(dòng)作，位于傳動(dòng)路線的終點(diǎn)。完成預(yù)定的動(dòng)作，位于傳動(dòng)路線的終點(diǎn)。 傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分

8、聯(lián)接原動(dòng)機(jī)和工作部分的中間部分。聯(lián)接原動(dòng)機(jī)和工作部分的中間部分。 控制部分控制部分保證機(jī)器的啟動(dòng)、停止和正常協(xié)調(diào)動(dòng)作。保證機(jī)器的啟動(dòng)、停止和正常協(xié)調(diào)動(dòng)作。機(jī)械機(jī)械機(jī)器機(jī)器機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)傳動(dòng) 工作工作 控制控制 原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)工作機(jī)工作機(jī)5.機(jī)械機(jī)械 機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。控制器控制器(控制控制)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)(原動(dòng)原動(dòng))帶帶(傳動(dòng)傳動(dòng))減速器減速器(傳動(dòng)傳動(dòng))波輪波輪(工作工作)分析自動(dòng)洗衣機(jī)的組成：分析自動(dòng)洗衣機(jī)的組成：三、本課程研究的內(nèi)容三、本課程研究的內(nèi)容研究?jī)?nèi)容：機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)的工作原理、結(jié)研究?jī)?nèi)容：機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法

9、。構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。研究?jī)?nèi)容分為三大部分：研究?jī)?nèi)容分為三大部分：機(jī)械結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力機(jī)械結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)學(xué)課程性質(zhì)：課程性質(zhì)： 技術(shù)基礎(chǔ)課技術(shù)基礎(chǔ)課 作用作用： 承前啟后承前啟后 本課程的特點(diǎn)：是本課程的特點(diǎn)：是工程制圖、工程材料及機(jī)械制造工程制圖、工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)、理論力學(xué)，材料力學(xué)、金工實(shí)習(xí)基礎(chǔ)、理論力學(xué)，材料力學(xué)、金工實(shí)習(xí)等理論知識(shí)等理論知識(shí)和實(shí)踐技能的綜合運(yùn)用。和實(shí)踐技能的綜合運(yùn)用。同時(shí)，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可為今后學(xué)習(xí)諸如紡織同時(shí)，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可為今后學(xué)習(xí)諸如紡織機(jī)械原理、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)床、機(jī)械制造工藝學(xué)機(jī)械原理、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)床、機(jī)械制造工藝

10、學(xué)等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)，等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)， 12 本課程在教學(xué)中的地位本課程在教學(xué)中的地位機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的新機(jī)械或改規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的新機(jī)械或改 進(jìn)原有機(jī)械的性能。進(jìn)原有機(jī)械的性能?；疽螅夯疽螅涸跐M足預(yù)期功能的前提下，在滿足預(yù)期功能的前提下，性能好、效性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、維修簡(jiǎn)單和率高、成本低、安全可靠、操作方便、維修簡(jiǎn)單和造型美觀。造型美觀。機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容：1.1.確定確定機(jī)械的工作原理，選擇合宜的機(jī)構(gòu)；機(jī)械的工作原理，選擇合宜的機(jī)構(gòu)；2. 擬定設(shè)計(jì)方案；擬定設(shè)計(jì)方案；3. 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，計(jì)算各構(gòu)件上的載

11、荷；進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，計(jì)算各構(gòu)件上的載荷；4. 進(jìn)行零部件工作能力計(jì)算、總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)行零部件工作能力計(jì)算、總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。13 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過(guò)程機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過(guò)程 3）仔細(xì)觀察實(shí)物和模型，認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)。）仔細(xì)觀察實(shí)物和模型，認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)。 課程安排：課程安排：共共68學(xué)時(shí)，其中講授學(xué)時(shí)，其中講授66學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)。學(xué)時(shí)。要求：要求： 1）作業(yè)必須按時(shí)完成，繪圖準(zhǔn)確，字跡工整，作業(yè)）作業(yè)必須按時(shí)完成，繪圖準(zhǔn)確，字跡工整，作業(yè) 成績(jī)未及格不能參加考試。成績(jī)未及格不能參加考試。 2）上課認(rèn)真聽(tīng)講，及時(shí)消化，不主張占用較多的課）上課認(rèn)真聽(tīng)講，及時(shí)消化，

12、不主張占用較多的課 外時(shí)間。外時(shí)間。 希望：希望： 克服畏難情緒，樹(shù)立自信心?？朔冯y情緒，樹(shù)立自信心。 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21 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22 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成23 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖24 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25 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26 自由度計(jì)算中的特殊問(wèn)題自由度計(jì)算中的特殊問(wèn)題 27 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21 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)的條件研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條

13、件2.按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類 3.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 4.研究機(jī)構(gòu)的組成原理研究機(jī)構(gòu)的組成原理 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副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)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。定義：定義：運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)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)的連接。生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。三個(gè)條件，缺一不可三個(gè)條件，缺一不可22 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成 1)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有：按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有：

14、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、螺旋。例如：球鉸鏈、螺旋。球面副球面副空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副移動(dòng)副螺旋副螺旋副兩者關(guān)聯(lián)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)。運(yùn)動(dòng)副的分類：運(yùn)動(dòng)副的分類： 2)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。低副低副面接觸，應(yīng)力低面接觸，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。例如例如：轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副）（回轉(zhuǎn)副）、移動(dòng)副移動(dòng)副 。23 平面

15、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用以說(shuō)明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相用以說(shuō)明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)對(duì) 運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。作用：作用： 1.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。機(jī)動(dòng)示意圖機(jī)動(dòng)示意圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖現(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。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)。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121212121212121212121

16、21212兩構(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121212三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 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)件注意事項(xiàng)注意事項(xiàng): 畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)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)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的應(yīng)滿足的條件條件： 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

17、.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)際機(jī)構(gòu)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) 成比例。成比例。DCBA1432繪制圖繪制圖示示鱷式破碎機(jī)鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。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24 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)的條件給定給定S S3 3S S3 3(t)(t)，一個(gè)獨(dú)立參數(shù)一個(gè)獨(dú)立參數(shù)1 11 1（t t）唯一確定，該機(jī)唯一確定，該機(jī)構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。 若僅給定若僅給定1 11 1（t t）, ,則則2 2 3 3 4 4 均

18、不能唯一確定。若同均不能唯一確定。若同時(shí)給定時(shí)給定1 1和和4 4 ，則，則3 3 2 2 能能唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)參數(shù) 。4 4S3123S31 112341 1定義：定義：保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的保證機(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)的自由度獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。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。一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(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)作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的

19、參數(shù)置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)（x，y, ）才能唯一確定。才能唯一確定。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 3 325 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=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，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：

20、自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù)自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù) n 計(jì)算公式：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： 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

21、=3n 2PL PH =34 25 =2 高副數(shù)高副數(shù)PH=012341 1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 =1高副數(shù)高副數(shù)PH=1123 26 自由度計(jì)算中的特殊問(wèn)題自由度計(jì)算中的特殊問(wèn)題 12345678ABCDEF計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示圓盤(pán)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(duì)！計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！1.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)

22、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。計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示圓盤(pán)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。12345678ABCDEF圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)圓盤(pán)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， PL=3，F(xiàn)=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1對(duì)于右

23、邊的機(jī)構(gòu)，有：對(duì)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)的運(yùn)動(dòng)相同，且事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且F=11231232.局部自由度局部自由度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 FP=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(chǎng)合，出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp。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 =

24、34 26 =0PH=03.虛約束虛約束 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。 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。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件是：

25、1234ABCDEF4F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。 ABCDEF虛約束虛約束出現(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(chē)輪火車(chē)輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明)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。稱部分

26、。如多個(gè)行星輪如多個(gè)行星輪。EF6.兩構(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(chē)輪。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車(chē)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 !CDABGFoEE計(jì)算圖示

27、大篩機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。位置位置C ，2個(gè)個(gè)低副低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:局部自由度局部自由度 1個(gè)個(gè)虛約束虛約束En= 7PL = 9PH =1F=3n 2PL PH =37 29 1 =2CDABGFoEB2I9C 3A1J6H87DE4FG5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)個(gè)低副低副復(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 =3定義：定義：最簡(jiǎn)單的最簡(jiǎn)單的F0的