機基C-02平面機構(gòu)-xn

1、第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1. 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度2. 平面連桿機構(gòu)的類型及應(yīng)用平面連桿機構(gòu)的類型及應(yīng)用3. 四桿機構(gòu)的基本特性四桿機構(gòu)的基本特性4. 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計第二章第二章 平面機構(gòu)平面機構(gòu)本章本章內(nèi)容內(nèi)容提要提要第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1. 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度2. 平面連桿機構(gòu)的類型及應(yīng)用平面連桿機構(gòu)的類型及應(yīng)用3. 四桿機構(gòu)的基本特性四桿機構(gòu)的基本特性4. 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計本章本章內(nèi)容內(nèi)容提要提要第二章第二章

2、平面機構(gòu)平面機構(gòu)第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1. 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)平面機構(gòu)：平面機構(gòu)：所有構(gòu)件在同一平面或所有構(gòu)件在同一平面或 相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)。相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)。 空間機構(gòu)：空間機構(gòu)：非平面機構(gòu)通稱空間機構(gòu)。非平面機構(gòu)通稱空間機構(gòu)。什么是平面機構(gòu)？什么是平面機構(gòu)？第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu) 1. 1. 原動件：運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件。原動件：運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件。 2. 2. 從動件：隨原動件運動的其余活動構(gòu)件。從動

3、件：隨原動件運動的其余活動構(gòu)件。 3. 3. 固定件固定件( (機架機架) )：支持運動構(gòu)件的構(gòu)件。：支持運動構(gòu)件的構(gòu)件。構(gòu)件的分類：構(gòu)件的分類：機器中每一個獨立的運動單元都可分為：機器中每一個獨立的運動單元都可分為：第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)回顧：機構(gòu)是由許多構(gòu)件組成的。機構(gòu)是由許多構(gòu)件組成的。 構(gòu)成機構(gòu)的各個構(gòu)件中，相鄰兩個構(gòu)件相互接觸，構(gòu)成機構(gòu)的各個構(gòu)件中，相鄰兩個構(gòu)件相互接觸，但是它們之間的連接不是固定連接，而是能產(chǎn)生一定相但是它們之間的連接不是固定連接，而是能產(chǎn)生一定相對運動的連接。對運動的連接。 機構(gòu)正是由運動機構(gòu)正是由運動副逐一連接各個構(gòu)件副逐一連

4、接各個構(gòu)件組成的。組成的。運動副：運動副：使兩構(gòu)件使兩構(gòu)件直接接觸直接接觸而又能產(chǎn)生而又能產(chǎn)生一定相對運動一定相對運動的連接。的連接。思考：各個構(gòu)件之間是如何相互連接的呢？各個構(gòu)件之間是如何相互連接的呢？第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副移動副平面低副平面低副實例：實例：凸凸輪輪副副齒齒輪輪副副平面高副平面高副實例：實例：平面運動副平面運動副低副低副面接觸（轉(zhuǎn)動副、移動副）面接觸（轉(zhuǎn)動副、移動副）高副高副點接觸或線接觸（凸輪副、齒輪副點接觸或線接觸（凸輪副、齒輪副) )第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1. 平面機構(gòu)的運動簡圖和

5、自由度平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)平面機構(gòu)運動簡圖：平面機構(gòu)運動簡圖： 用簡單的線條和符號來表示用簡單的線條和符號來表示構(gòu)件構(gòu)件和和運動副運動副，并并按比例按比例定出各定出各運動副的位置。這種表示機構(gòu)中各構(gòu)件間運動副的位置。這種表示機構(gòu)中各構(gòu)件間相對運動關(guān)系相對運動關(guān)系的簡單圖形的簡單圖形稱為機構(gòu)運動簡圖。稱為機構(gòu)運動簡圖。1. 轉(zhuǎn)動副：用圓圈表示，其圓心代表相對運動軸線；轉(zhuǎn)動副：用圓圈表示，其圓心代表相對運動軸線；1111122222122211第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)2.移動副：用滑塊表示，其導(dǎo)路必須

6、與相對移動方向一致移動副：用滑塊表示，其導(dǎo)路必須與相對移動方向一致;12112121122122112121122第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)3.高副高副 ：畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓。：畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓。慣用畫法慣用畫法:321用用完整的輪廓曲線完整的輪廓曲線表示表示凸輪凸輪。用用粗實線粗實線或或點劃線點劃線畫出一對節(jié)圓來畫出一對節(jié)圓來表示相互嚙合的一對表示相互嚙合的一對齒輪齒輪。第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)4 其他運動副表示方法其他運動副表示方法第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1. 1. 分析機

7、構(gòu)的組成，確定機構(gòu)中機架、原動件、從動件，分析機構(gòu)的組成，確定機構(gòu)中機架、原動件、從動件，確定構(gòu)件的數(shù)目確定構(gòu)件的數(shù)目。2. 2. 循著運動傳遞的路線，逐一分析每兩個構(gòu)件間相對循著運動傳遞的路線，逐一分析每兩個構(gòu)件間相對運動的性質(zhì)，運動的性質(zhì)，確定運動副的類型和數(shù)目確定運動副的類型和數(shù)目; ;4. 4. 選擇適當(dāng)?shù)倪x擇適當(dāng)?shù)谋壤弑壤? , 定出各運動副之間的定出各運動副之間的相對位置相對位置，用規(guī)定的簡單線條和各種運動副符號用規(guī)定的簡單線條和各種運動副符號, , 將機構(gòu)運動簡圖將機構(gòu)運動簡圖畫出來。畫出來。3. 3. 恰當(dāng)?shù)剡x擇恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面投影面：一般選擇與機械多數(shù)構(gòu)件的運：一般選擇與

8、機械多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的平面作為投影面。動平面相平行的平面作為投影面。機構(gòu)運動簡圖應(yīng)與原機械具有完全相同的運動特性。機構(gòu)運動簡圖應(yīng)與原機械具有完全相同的運動特性。）圖示構(gòu)件長度（）實際構(gòu)件長度（比例尺mmml說明：說明：5. 5. 構(gòu)件編數(shù)字，運動副編字母構(gòu)件編數(shù)字，運動副編字母, , 原動件標箭頭。原動件標箭頭。第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)縫紉機下針機構(gòu)縫紉機下針機構(gòu)第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)牛頭刨床牛頭刨床牛頭刨床主運動機構(gòu)牛頭刨床主運動機構(gòu)第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)

9、牛頭刨床結(jié)構(gòu)示意圖牛頭刨床結(jié)構(gòu)示意圖牛頭刨床運動圖牛頭刨床運動圖其他其他例題例題6第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)機構(gòu)機構(gòu)構(gòu)件構(gòu)件運動副運動副+原動原動件件從動從動件件機機 架架低副低副高副高副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副移動副移動副凸輪副凸輪副齒輪副齒輪副一、一、第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖二、二、1. 1. 分析運動、數(shù)清構(gòu)件分析運動、數(shù)清構(gòu)件2. 2. 判定運動副性質(zhì)并表達之判定運動副性質(zhì)并表達之3. 3. 表達構(gòu)件表達構(gòu)件第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1. 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度平面機構(gòu)的運

10、動簡圖和自由度第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1. 1. 自由度與約束自由度與約束構(gòu)件獨立運動的數(shù)目稱為構(gòu)件獨立運動的數(shù)目稱為自由度自由度對構(gòu)件運動的限制作用稱為對構(gòu)件運動的限制作用稱為約束約束1個做平面運動的自由構(gòu)件可以有個做平面運動的自由構(gòu)件可以有3個獨立運動（自由度）。個獨立運動（自由度）。構(gòu)件組成運動副后，其獨立運動構(gòu)件組成運動副后，其獨立運動受到約束，自由度隨之減少。受到約束，自由度隨之減少。第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)平面低副：平面低副：1 1個低副限制個低副限制2 2個自由個自由度（引入度（引入2 2個約束）。個約束）。1

11、1個低副具有個低副具有1 1個自由度。個自由度。平面高副：平面高副：1 1個高副限制個高副限制1 1個自由個自由度（引入度（引入1 1個約束）。個約束）。1 1個高副具有個高副具有2 2個自由度。個自由度。第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)2. 2. 什么是平面機構(gòu)的自由度？什么是平面機構(gòu)的自由度？ 加入運動副（加入運動副（4 4個轉(zhuǎn)動副）個轉(zhuǎn)動副）: :總構(gòu)件：總構(gòu)件：活動構(gòu)件：活動構(gòu)件：不用運動副聯(lián)接，活動構(gòu)件應(yīng)有自由度：不用運動副聯(lián)接，活動構(gòu)件應(yīng)有自由度：圖中機構(gòu)中：圖中機構(gòu)中：平面機構(gòu)自由度計算公式：平面機構(gòu)自由度計算公式：F=3n2PLPH 所謂所謂機構(gòu)的自由

12、度機構(gòu)的自由度，實質(zhì)上就是機，實質(zhì)上就是機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動獨立運動的數(shù)目的數(shù)目。曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)活動構(gòu)件自由度：活動構(gòu)件自由度：4333=924833241第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1). 1). 機構(gòu)的自由度計算公式：機構(gòu)的自由度計算公式： 設(shè)機構(gòu)有設(shè)機構(gòu)有N個構(gòu)件，個構(gòu)件，N-1=n個活動構(gòu)件，用個活動構(gòu)件，用PL個低副，個低副，PH個高副聯(lián)接后個高副聯(lián)接后，機構(gòu)有機構(gòu)有3n個自由度，受到（個自由度，受到（2PL+PH）個約束，則：）個約束，則： 機構(gòu)自由度：機構(gòu)自由度：1)(2 23 HLPPnF2)

13、. 2). 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)的自由度機構(gòu)的自由度機構(gòu)所具有的獨立運機構(gòu)所具有的獨立運動的數(shù)目。通常，每個原動件只具有一個動的數(shù)目。通常，每個原動件只具有一個獨立運動，因此，獨立運動，因此，機構(gòu)自由度必定與原動機構(gòu)自由度必定與原動件的數(shù)目相等。件的數(shù)目相等。牛頭刨床的原動件為電動機牛頭刨床的原動件為電動機單擊單擊第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)n ，L，H 三桿機構(gòu)三桿機構(gòu)A AB BC Cn ，L，H 鉸鏈五桿機構(gòu)鉸鏈五桿機構(gòu)（若機構(gòu)自由度若機構(gòu)自由度，則機構(gòu)不能動，則機構(gòu)不能動）構(gòu)件為原動件，處于構(gòu)件為原動件，處于AB位置時，位

14、置時，構(gòu)件構(gòu)件2、3、4可處于可處于BCDE 或或 BCDE，位置不確定。（位置不確定。（若若00，而原動件數(shù)，而原動件數(shù) ，而原動件數(shù)，而原動件數(shù) F F，構(gòu)件間不能運動或產(chǎn)生破壞，構(gòu)件間不能運動或產(chǎn)生破壞）（若若 ，而原動件數(shù)，而原動件數(shù)F F，則機構(gòu)具，則機構(gòu)具有確定的運動有確定的運動）第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)HLPPnF23HLPPnF23（錯誤？）（錯誤？）（錯誤？）（錯誤？）9627306243第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)1. 1. 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈兩個以上的構(gòu)件兩個以上的構(gòu)件重合在一起所形成的轉(zhuǎn)重合在一起所形成的轉(zhuǎn)

15、動副。個構(gòu)件，構(gòu)成（動副。個構(gòu)件，構(gòu)成（-）個轉(zhuǎn)動副。）個轉(zhuǎn)動副。鋸床進給機構(gòu)鋸床進給機構(gòu)復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)例題例題: 計算圖示鋸床進給機構(gòu)的自由度。計算圖示鋸床進給機構(gòu)的自由度。101027323 HLPPnF鋸床進給機構(gòu)鋸床進給機構(gòu)解：此機構(gòu)解：此機構(gòu)A A、C C、D D 四處均由三個構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，四處均由三個構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，則：則：n n，L L=10=10，P PH H=0=0。因此機構(gòu)的自由度為：。因此機構(gòu)的自由度為：第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu). . 局部自由度局部自由度不影響整個機構(gòu)運動

16、的局部獨立運動不影響整個機構(gòu)運動的局部獨立運動說明：在計算機構(gòu)自由度時，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計。說明：在計算機構(gòu)自由度時，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計。21323323HLPPnF左圖：左圖：（錯誤）（錯誤）11222323 HLPPnF右圖：右圖：（正確）（正確）凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu). . 虛約束虛約束在機構(gòu)中，有些約束所起的限制作用可能是重復(fù)在機構(gòu)中，有些約束所起的限制作用可能是重復(fù)的，這種不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。的，這種不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。說明：應(yīng)先將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件和運動副去掉后再進行計算。說明：應(yīng)先將產(chǎn)生虛約束的

17、構(gòu)件和運動副去掉后再進行計算。第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)常見的虛約束有以下幾種情況常見的虛約束有以下幾種情況: :101213 F圖中曲軸的兩轉(zhuǎn)動副圖中曲軸的兩轉(zhuǎn)動副A A 、B B之一為虛約束，去掉一個后：之一為虛約束，去掉一個后：AB帶虛約束的曲軸帶虛約束的曲軸a）轉(zhuǎn)動副軸線重合的虛約束）轉(zhuǎn)動副軸線重合的虛約束 兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且其軸線相互重合時，只有一個轉(zhuǎn)動副起約束作用。兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且其軸線相互重合時，只有一個轉(zhuǎn)動副起約束作用。第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)b）移動副導(dǎo)路平行的虛約束）移動副導(dǎo)路平行的虛約束104

18、233 23 HLPPnF 移動副其導(dǎo)路相互平行時，只有一個移動副其導(dǎo)路相互平行時，只有一個移動副起約束作用，其余都是虛約束。如移動副起約束作用，其余都是虛約束。如圖所示，移動副圖所示，移動副D、D之一為虛約束。之一為虛約束。于是：于是：帶虛約束的移動副導(dǎo)路帶虛約束的移動副導(dǎo)路第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)c）機構(gòu)對稱部分的虛約束）機構(gòu)對稱部分的虛約束1213233 F行星輪系中的行星輪行星輪系中的行星輪22、2 2為虛約束，去掉后：為虛約束，去掉后： 機構(gòu)中對傳遞運動不起獨立作用的機構(gòu)中對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分，會形成虛約束。對稱部分，會形成虛約束。行星輪

19、系行星輪系第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)10423323HLPPnFd）軌跡重合的虛約束）軌跡重合的虛約束被聯(lián)結(jié)件上的軌跡和機構(gòu)上聯(lián)結(jié)點的軌跡完全重合，形成虛約束被聯(lián)結(jié)件上的軌跡和機構(gòu)上聯(lián)結(jié)點的軌跡完全重合，形成虛約束。桿機構(gòu)中，轉(zhuǎn)動副桿機構(gòu)中，轉(zhuǎn)動副B B、C C和轉(zhuǎn)動副和轉(zhuǎn)動副E E、F F之一為虛約束，于是：之一為虛約束，于是：第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)10423323HLPPnF平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu) 例題：例題：計算大篩機構(gòu)的自由度計算大篩機構(gòu)的自由度 ,并判斷機構(gòu)運動是否確定并判斷機構(gòu)運動是否確定。 解：解：由左圖可知滾子在由左圖可知滾子在F處具有局部自由度，處具有局部自由度，處為復(fù)合鉸鏈，處為復(fù)合鉸鏈， 、G之一為虛約束，。按右圖分析。之一為虛約束，。按右圖分析。 則：則：F=37- 29 - 1=2 因因原動件數(shù)，所以該機構(gòu)運動是確定的。原動件數(shù)，所以該機構(gòu)運動是確定的。第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章第二章 平平 面面 機機 構(gòu)構(gòu)虛約束的本質(zhì)虛約束的本質(zhì)是什么是什么?從運