機(jī)械原理第1章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1、第一章第一章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)分析分析1 11 1 概述概述1 12 2 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成1 13 3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖1 14 4 平面平面(pngmin)(pngmin)機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度1 15 5 機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析精品資料 本章教學(xué)重點本章教學(xué)重點(zhngdin)和難點和難點4. 4. 平面平面(pngmin)(pngmin)機(jī)構(gòu)自由度的機(jī)構(gòu)自由度的計算計算5. 5. 機(jī)構(gòu)的組成原理及其分析機(jī)構(gòu)的組成原理及其分析3. 3. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制1. 1. 構(gòu)件及其分類構(gòu)件及其分類2.

2、 2. 運(yùn)動副及其分類運(yùn)動副及其分類精品資料 1 1 1 1 、 2 2 若 干若 干(rugn)(rugn)概念概念組成機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的“基本要素基本要素”：構(gòu)件：構(gòu)件(gujin)、運(yùn)、運(yùn)動副動副1.1.定義定義：作者：潘存云教授曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu).exe.exe一、機(jī)構(gòu)及其分類一、機(jī)構(gòu)及其分類2.2.分類分類 是指具有確定相對運(yùn)動的實物組合是指具有確定相對運(yùn)動的實物組合, ,稱稱為為機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)。實物均在實物均在實物不在實物不在精品資料內(nèi)燃機(jī)中的連桿內(nèi)燃機(jī)中的連桿(lin n)作者：潘存云教授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二、構(gòu)件二、構(gòu)件(gujin)

3、及其分類及其分類1.1.定義定義: : 機(jī)構(gòu)中的最小運(yùn)動單元體。機(jī)構(gòu)中的最小運(yùn)動單元體。 構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是由幾個零構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是由幾個零件所組成的剛性結(jié)構(gòu)。如圖所示的件所組成的剛性結(jié)構(gòu)。如圖所示的連桿連桿。精品資料作者(zuzh)：潘存云教授三、運(yùn)動三、運(yùn)動(yndng)副副及其分類及其分類如：凸輪副如：凸輪副1.1.定義：定義：如：齒輪副如：齒輪副12A 兩個構(gòu)件既保持直接接觸，又能產(chǎn)生某些相對運(yùn)動的兩個構(gòu)件既保持直接接觸，又能產(chǎn)生某些相對運(yùn)動的一種動聯(lián)接一種動聯(lián)接, ,此聯(lián)接稱為此聯(lián)接稱為運(yùn)動副運(yùn)動副。精品資料 1)根據(jù)接觸形式根據(jù)接觸形式(xngsh)不同，

4、可分為：不同，可分為： 例如例如(lr)：滾動副、凸輪副、齒輪副等。：滾動副、凸輪副、齒輪副等。高高副副：以點、線接觸的運(yùn)動副以點、線接觸的運(yùn)動副。滾動滾動副副凸輪副凸輪副齒輪副齒輪副2.2.運(yùn)動副的分類運(yùn)動副的分類（三種）：（三種）：由于其接觸應(yīng)力高由于其接觸應(yīng)力高, ,故稱為故稱為高副高副。AAA精品資料凸輪凸輪(tln)副副滾動滾動(gndng)副副齒輪副齒輪副注意注意: :在高副的繪制中，通常應(yīng)繪出其大致形狀，如下圖所示。在高副的繪制中，通常應(yīng)繪出其大致形狀，如下圖所示。精品資料低副：以面接觸低副：以面接觸(jich)的運(yùn)動副。的運(yùn)動副。A.A.轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動(zhun dng)(zhun

5、dng)副：副： 在低副中，若兩構(gòu)件之間只在低副中，若兩構(gòu)件之間只作相對轉(zhuǎn)動作相對轉(zhuǎn)動(zhun dng)(zhun dng)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副xyxy由于其接觸應(yīng)力由于其接觸應(yīng)力低低，故稱為，故稱為低副低副。精品資料移動移動(ydng)副副B.B.移動移動(ydng)(ydng)副副 ：在低副中，兩構(gòu)件之間只作相：在低副中，兩構(gòu)件之間只作相對移動對移動(ydng)(ydng)xyxy精品資料作者(zuzh)：潘存云教授2)2)根據(jù)引入的約束根據(jù)引入的約束(yush)(yush)數(shù)目不同數(shù)目不同, ,可分為：可分為： I I級副級副IIII級副級副IIIIII級副級副I I級副、級副、IIII級副、

6、級副、IIIIII級副、級副、IVIV級副、級副、V V級副等五類。級副等五類。精品資料IVIV級副級副V V級副級副1 1V V級副級副2 2V V級副級副3 3兩者關(guān)聯(lián)精品資料3)3)根據(jù)兩構(gòu)件相對運(yùn)動范圍不同根據(jù)兩構(gòu)件相對運(yùn)動范圍不同(b tn(b tn),),可分為：可分為： A.A.平面平面(pngmin)(pngmin)運(yùn)動副：若兩構(gòu)件位于同一平面運(yùn)動副：若兩構(gòu)件位于同一平面(pngmin)(pngmin)內(nèi)運(yùn)動的運(yùn)動副內(nèi)運(yùn)動的運(yùn)動副B.B.空空間運(yùn)動副間運(yùn)動副：若兩構(gòu)件不位于同一平面內(nèi)運(yùn)動的運(yùn)動副若兩構(gòu)件不位于同一平面內(nèi)運(yùn)動的運(yùn)動副常見運(yùn)動副符號的表示法常見運(yùn)動副符號的表示法:

7、: 見國標(biāo)見國標(biāo)GB4460GB44608484或或表表1-11-1精品資料表表1-1 1-1 常用常用(chn(chn yn yn) )運(yùn)動副的符號運(yùn)動副的符號運(yùn)動運(yùn)動(yndng)副副名稱名稱運(yùn)動副符號運(yùn)動副符號兩運(yùn)動構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動副兩運(yùn)動構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動副轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副移移動動副副1212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時的運(yùn)動副兩構(gòu)件之一為固定時的運(yùn)動副122121平平面面運(yùn)運(yùn)動動副副精品資料平平面面(pngmin)高高副副螺螺旋旋(luxun)副副211221211212球球面面副副,球球銷銷副副121212空空間間運(yùn)運(yùn)動動副副1212兩運(yùn)動構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動副兩運(yùn)動構(gòu)件

8、構(gòu)成的運(yùn)動副兩構(gòu)件之一為固定時的運(yùn)動副兩構(gòu)件之一為固定時的運(yùn)動副精品資料 為了便于以后的機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析和動力學(xué)分析，繪制為了便于以后的機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析和動力學(xué)分析，繪制構(gòu)件時常用構(gòu)件時常用(chn yn)簡圖來表示，但應(yīng)注意兩點簡圖來表示，但應(yīng)注意兩點:作者(zuzh)：潘存云教授簡圖簡圖簡圖簡圖四四、構(gòu)件的表示法構(gòu)件的表示法1)1)常撇開構(gòu)件的實際外形，用規(guī)定線條和符號來表示常撇開構(gòu)件的實際外形，用規(guī)定線條和符號來表示。2)2)只考慮運(yùn)動副的性質(zhì)和相對位置。只考慮運(yùn)動副的性質(zhì)和相對位置。精品資料一般一般(ybn)構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法(五五種種) 桿、軸構(gòu)件桿、軸構(gòu)件(gujin)固定構(gòu)件固

9、定構(gòu)件同一構(gòu)件同一構(gòu)件精品資料三副三副(snf)構(gòu)構(gòu)件件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件(gujin) 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 精品資料五、運(yùn)動五、運(yùn)動(yndng)(yndng)鏈及分類鏈及分類 運(yùn)動鏈：三個或以上運(yùn)動鏈：三個或以上(yshng)的構(gòu)件通過運(yùn)動副的連接而構(gòu)成的結(jié)的構(gòu)件通過運(yùn)動副的連接而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。構(gòu)。1)1)閉式鏈閉式鏈: :在運(yùn)動鏈中，每一構(gòu)件都含有二個或以上運(yùn)動副的運(yùn)在運(yùn)動鏈中，每一構(gòu)件都含有二個或以上運(yùn)動副的運(yùn)閉式鏈閉式鏈開式鏈開式鏈: :在運(yùn)動鏈中，至少有一構(gòu)件只含有一個運(yùn)動副的運(yùn)在運(yùn)動鏈中，至少有一構(gòu)件只含有一個運(yùn)動副的運(yùn)作者：潘存云教授精品資料六、機(jī)構(gòu)(jgu)的

10、組成 (1)(1)機(jī)架：機(jī)架：(2)(2)原動件：原動件：(3)(3)從動件：從動件：機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(jgu)機(jī)架原動件從動件機(jī)架原動件從動件1 1個個1 1個或幾個個或幾個若干若干為便于區(qū)別為便于區(qū)別, ,必加剖面線表示。必加剖面線表示。必須用帶箭頭的圓弧線或直線來標(biāo)注其運(yùn)動形式。必須用帶箭頭的圓弧線或直線來標(biāo)注其運(yùn)動形式。機(jī)構(gòu)中相對不動的構(gòu)件機(jī)構(gòu)中相對不動的構(gòu)件。驅(qū)動力（或驅(qū)動力矩）所作用的構(gòu)件。驅(qū)動力（或驅(qū)動力矩）所作用的構(gòu)件。隨著原動件一起運(yùn)動的構(gòu)件。隨著原動件一起運(yùn)動的構(gòu)件。在運(yùn)動鏈中如果將某一個構(gòu)件固定而成為機(jī)架，則這種運(yùn)動鏈便成為機(jī)構(gòu)精品資料精品資料1 13 3 平面平面(pngmin

11、)(pngmin)機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖構(gòu)運(yùn)動簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：用規(guī)定的運(yùn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：用規(guī)定的運(yùn)動副符號和構(gòu)件線條，按一動副符號和構(gòu)件線條，按一定的比例定的比例(bl)(bl)表示各構(gòu)表示各構(gòu)件和運(yùn)動副相對位置的圖形件和運(yùn)動副相對位置的圖形。 機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖：不按比例繪制的簡圖。不按比例繪制的簡圖。一一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的定義的定義精品資料二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(yndng)簡圖的繪簡圖的繪制步驟：制步驟：1 1）選擇）選擇(xunz)(xunz)合適投影面合適投影面: :一般以它的運(yùn)動平面或?qū)ΨQ平面為投影面。一般以它的運(yùn)動平面或?qū)ΨQ平面為投影面。2 2）選取適當(dāng)?shù)谋壤撸┻x取適當(dāng)

12、的比例尺: :長度比例尺為長度比例尺為 )(mmml圖上尺寸實際尺寸3 3）作圖順序）作圖順序: : 從原動件開始，沿著運(yùn)動傳遞的線路，采用規(guī)定的線條和符號，從原動件開始，沿著運(yùn)動傳遞的線路，采用規(guī)定的線條和符號，依次分別繪出各構(gòu)件和運(yùn)動副。依次分別繪出各構(gòu)件和運(yùn)動副。精品資料三、繪制三、繪制(huzh)時的注意事項時的注意事項(六點六點)1)1)構(gòu)件數(shù)目應(yīng)與實際情況相同構(gòu)件數(shù)目應(yīng)與實際情況相同, ,并用規(guī)定并用規(guī)定(gudng)(gudng)的線條繪出各構(gòu)件；的線條繪出各構(gòu)件；2)2)運(yùn)動副的類型、數(shù)目等應(yīng)與實際情況相符。運(yùn)動副的類型、數(shù)目等應(yīng)與實際情況相符。運(yùn)動副類型的判別方法運(yùn)動副類型的

13、判別方法: :是根據(jù)構(gòu)件間的是根據(jù)構(gòu)件間的“接觸情況接觸情況”和和“相對運(yùn)動形相對運(yùn)動形式式”，來確定運(yùn)動副的類型，并測出各運(yùn)動副間的相對位置尺寸。，來確定運(yùn)動副的類型，并測出各運(yùn)動副間的相對位置尺寸。3)3)編號編號: :一般按運(yùn)動傳遞路線，對各構(gòu)件一般按運(yùn)動傳遞路線，對各構(gòu)件“由小到大由小到大”進(jìn)行編號，其中進(jìn)行編號，其中原動件原動件最好為序號最好為序號1 1，機(jī)架機(jī)架最好為最后的序號數(shù)。最好為最后的序號數(shù)。4)4)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時，必按比例繪出，反之稱為繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時，必按比例繪出，反之稱為機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖。5)5)機(jī)架機(jī)架必加剖面線表示必加剖面線表示; ;原動件原動件必須用帶

14、箭頭的圓弧或直線標(biāo)注其運(yùn)必須用帶箭頭的圓弧或直線標(biāo)注其運(yùn)動形式。動形式。6)6)作圖時作圖時, ,原動件的初始位置可自行決定。原動件的初始位置可自行決定。下面下面, ,通過實例來說明通過實例來說明。精品資料例例1 1：試?yán)L制：試?yán)L制(huzh)(huzh)下述顎式破碎機(jī)的運(yùn)動下述顎式破碎機(jī)的運(yùn)動簡圖。簡圖。解：解：1 1）選擇投影面；）選擇投影面； 2 2）選取比例尺；）選取比例尺；3 3）作圖順序）作圖順序: :從原動件開始從原動件開始，沿著運(yùn)動傳遞，沿著運(yùn)動傳遞(chund)(chund)的線路，采用規(guī)定的線條和的線路，采用規(guī)定的線條和符號，分別繪出各構(gòu)件和運(yùn)符號，分別繪出各構(gòu)件和運(yùn)動副。

15、動副。ABCDADBC顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī).exe.exe1234精品資料例例2 2：繪制：繪制(huzh)(huzh)下述機(jī)構(gòu)的運(yùn)動下述機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。簡圖。解：解：1 1）選擇投影面；）選擇投影面； 2 2）選取比例尺；）選取比例尺； 3 3）作圖順序）作圖順序: :從原動件開始，沿著從原動件開始，沿著 運(yùn)動傳遞運(yùn)動傳遞(chund)(chund)的線路，采用規(guī)的線路，采用規(guī)定的線條定的線條 和符號，分別繪出各構(gòu)件和運(yùn)動副。和符號，分別繪出各構(gòu)件和運(yùn)動副。12344精品資料 第二(d r)講1 14 4 平面平面(pngmin)(pngmin)機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度精品資料回顧回顧: :

16、機(jī)構(gòu)運(yùn)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動(yndng)(yndng)簡簡圖及其繪制圖及其繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：用規(guī)定的運(yùn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：用規(guī)定的運(yùn)動副符號和構(gòu)件線條，按一動副符號和構(gòu)件線條，按一定的比例表示各構(gòu)件和運(yùn)動定的比例表示各構(gòu)件和運(yùn)動副相對副相對(xingdu)(xingdu)位置的位置的圖形。圖形。 機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖：不按比例繪制的簡圖。不按比例繪制的簡圖。一一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的定義的定義精品資料二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制(huzh)步驟：步驟：1 1）選擇）選擇(xunz)(xunz)合適投影面合適投影面: :一般以它的一般以它的運(yùn)動平面運(yùn)動平面或或?qū)ΨQ平面對稱平面為投影面。為

17、投影面。2 2）選取適當(dāng)?shù)谋壤撸┻x取適當(dāng)?shù)谋壤? :長度比例尺為長度比例尺為 )(mmml圖上尺寸實際尺寸3 3）作圖順序）作圖順序: : 從原動件開始，沿著運(yùn)動傳遞的線路，采用規(guī)定的線條和符號，依次分從原動件開始，沿著運(yùn)動傳遞的線路，采用規(guī)定的線條和符號，依次分別繪出各構(gòu)件和運(yùn)動副。別繪出各構(gòu)件和運(yùn)動副。精品資料三、繪制三、繪制(huzh)時的注意事項時的注意事項(六點六點)1)1)構(gòu)件數(shù)目應(yīng)與實際情況構(gòu)件數(shù)目應(yīng)與實際情況(qngkung)(qngkung)相同相同, ,并用規(guī)定的線條繪出各構(gòu)件并用規(guī)定的線條繪出各構(gòu)件；2)2)運(yùn)動副的類型、數(shù)目等應(yīng)與實際情況相符。運(yùn)動副的類型、數(shù)目等應(yīng)

18、與實際情況相符。運(yùn)動副類型的判別方法運(yùn)動副類型的判別方法: :是根據(jù)構(gòu)件間的是根據(jù)構(gòu)件間的“接觸情況接觸情況”和和“相對運(yùn)動形式相對運(yùn)動形式”，來確定運(yùn)動副的類型，并測出各運(yùn)動副間的相對位置尺寸。，來確定運(yùn)動副的類型，并測出各運(yùn)動副間的相對位置尺寸。3)3)編號編號: :一般按運(yùn)動傳遞路線，對各構(gòu)件一般按運(yùn)動傳遞路線，對各構(gòu)件“由小到大由小到大”進(jìn)行編號，其中進(jìn)行編號，其中原原動件動件最好為序號最好為序號1 1，機(jī)架機(jī)架最好為最后的序號數(shù)。最好為最后的序號數(shù)。4)4)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時，必按比例繪出，反之稱為繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時，必按比例繪出，反之稱為機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖。5)5)機(jī)架機(jī)架必加剖

19、面線表示必加剖面線表示; ;原動件原動件必須用帶箭頭的圓弧或直線標(biāo)注其運(yùn)動形必須用帶箭頭的圓弧或直線標(biāo)注其運(yùn)動形式。式。6)6)作圖時作圖時, ,原動件的初始位置可自行決定。原動件的初始位置可自行決定。精品資料作者(zuzh)：潘存云教授1 14 4 平面平面(pngmin)(pngmin)機(jī)構(gòu)自由度及機(jī)構(gòu)自由度及計算計算S3123一一、平面機(jī)構(gòu)自由度的定義平面機(jī)構(gòu)自由度的定義21 有一平面機(jī)構(gòu)如圖所示，已知有一平面機(jī)構(gòu)如圖所示，已知各桿件長度分別為各桿件長度分別為L L1 1和和L L2 2，各構(gòu)件，各構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律分別用參數(shù)的運(yùn)動規(guī)律分別用參數(shù)1 1、2 2和和S S3 3 表示表示，則它

20、們大小等于多少則它們大小等于多少? ? 由理力可知由理力可知, ,若給定若給定1 11 1（t t）， 則則2 22 2（t t ） 、 S S3 3S S3 3(t)(t)均可精確地、唯一地確定。換句話說，在該機(jī)構(gòu)中只需要給定均可精確地、唯一地確定。換句話說，在該機(jī)構(gòu)中只需要給定一一個個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)1 1 或或 S S3 3 ，該機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間便具有確定的相對運(yùn)動該機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間便具有確定的相對運(yùn)動?，F(xiàn)舉二個實例現(xiàn)舉二個實例: :精品資料作者(zuzh)：潘存云教授 又如圖示為一個五桿機(jī)構(gòu)，已又如圖示為一個五桿機(jī)構(gòu)，已知各桿件長度知各桿件長度(chngd)分別為分別為L1 、L2

21、 、L3 、L4和和L5 ，各構(gòu)，各構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律分別用參數(shù)件的運(yùn)動規(guī)律分別用參數(shù)1、 2 、 3 、4、 5表示，若僅給定表示，若僅給定一個運(yùn)動參數(shù)一個運(yùn)動參數(shù)11（t）,則其則其它運(yùn)動參數(shù)它運(yùn)動參數(shù)2 、3 、4 、5均均不能精確地、唯一地確定。不能精確地、唯一地確定。4 412341 13 32 2 若同時給定二個運(yùn)動參數(shù)若同時給定二個運(yùn)動參數(shù)1 1 1 1（t t）和和4 4 4 4（t t） ，則其它運(yùn)動參數(shù)，則其它運(yùn)動參數(shù)3 3 和和2 2 和和5 5都能精確地、唯一地確定。都能精確地、唯一地確定。換句話說，在該機(jī)構(gòu)中需要給定換句話說，在該機(jī)構(gòu)中需要給定兩個兩個獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)獨(dú)立運(yùn)動

22、參數(shù)1 1和和 4 4 ，該機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件間便具有確定的相對運(yùn)動。，該機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件間便具有確定的相對運(yùn)動。5精品資料機(jī)構(gòu)的自由度：欲使機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動時機(jī)構(gòu)的自由度：欲使機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動時, ,所必須所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)給定的獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)(cnsh)(cnsh)的個數(shù)，稱為該機(jī)構(gòu)的自由度，常的個數(shù)，稱為該機(jī)構(gòu)的自由度，常記為記為F F。 所以所以，欲使欲使機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動，條件二條件二為：為：機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度F F原動件個數(shù)原動件個數(shù)W W二二、機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定相對運(yùn)動的條件：機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有

23、確定相對運(yùn)動的條件：F 0表示機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對運(yùn)動表示機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對運(yùn)動F 0表示機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對運(yùn)動表示機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對運(yùn)動條件一條件一: :F 0F 0條件二條件二: :精品資料 討論(toln)：1 1）若）若F0F0，表示機(jī)構(gòu)，表示機(jī)構(gòu)(jgu)(jgu)中的各構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對運(yùn)動中的各構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對運(yùn)動；當(dāng)原動件個數(shù)當(dāng)原動件個數(shù)W=F W=F ，表示各構(gòu)件間具有確定的相對運(yùn)動，表示各構(gòu)件間具有確定的相對運(yùn)動當(dāng)原動件個數(shù)當(dāng)原動件個數(shù)WF WF WF ，表示各構(gòu)件的運(yùn)動會干涉，最終導(dǎo)致破壞，表示各構(gòu)件的運(yùn)動會干涉，最終導(dǎo)致破壞結(jié)

24、論結(jié)論1:1:欲使機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動欲使機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動, ,其條件為：其條件為：機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度F F原動件個數(shù)原動件個數(shù)W W且且 F 0F 0精品資料3 3）若）若F0F 0表示機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對運(yùn)動表示機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對運(yùn)動F 0表示機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對運(yùn)動表示機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對運(yùn)動欲使該機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動欲使該機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件具有確定的相對運(yùn)動, ,其條件為：其條件為：該機(jī)構(gòu)的自由度該機(jī)構(gòu)的自由度F F原動件個數(shù)原動件個數(shù)W W且且 F 0F 0精品資料 F = F = 3n 3n 2P2PL

25、 L P PH H (1)其中其中(qzhng),n-(qzhng),n-機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件的數(shù)目機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件的數(shù)目( (其中其中(qzhng)(qzhng)不含機(jī)架不含機(jī)架) ) PL- PL-機(jī)構(gòu)中的低副數(shù)目機(jī)構(gòu)中的低副數(shù)目 PH- PH-機(jī)構(gòu)中的高副數(shù)目機(jī)構(gòu)中的高副數(shù)目平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)(jgu)(jgu)自由度自由度F F的的計算式為計算式為: :精品資料1.1.復(fù)合復(fù)合(fh)(fh)鉸鏈鉸鏈： 若機(jī)構(gòu)中有若機(jī)構(gòu)中有m m個構(gòu)件個構(gòu)件( (其中其中(qzhng)(qzhng)包括機(jī)架包括機(jī)架) )組成了復(fù)合鉸鏈組成了復(fù)合鉸鏈，則該處轉(zhuǎn)動副個數(shù)為，則該處轉(zhuǎn)動副個數(shù)為(m(m1)1)個。個。

26、兩個低副兩個低副A A三個低副三個低副A A1 12 23 31 12 23 34 4如如: :精品資料2.2.局部局部(jb)(jb)自由度自由度 若機(jī)構(gòu)中存在若機(jī)構(gòu)中存在(cnzi)(cnzi)有有局部自由度局部自由度, ,在自由度在自由度F F計算時，應(yīng)去掉局部自計算時，應(yīng)去掉局部自由度。由度。123123滾子從動件的凸輪機(jī)構(gòu)滾子從動件的凸輪機(jī)構(gòu).exe.exe 局部自由度常出現(xiàn)在局部自由度常出現(xiàn)在滾子從動滾子從動件的凸輪機(jī)構(gòu)件的凸輪機(jī)構(gòu)中。中。精品資料作者(zuzh)：潘存云教授1)1)兩構(gòu)件連接前后兩構(gòu)件連接前后(qinhu)(qinhu)，連接點的軌跡重合。，連接點的軌跡重合。2)

27、2)兩構(gòu)件構(gòu)成多處移動副，且導(dǎo)路平行。兩構(gòu)件構(gòu)成多處移動副，且導(dǎo)路平行。 如如平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)、橢圓儀橢圓儀等等。AAAB3.3.虛約束：虛約束： 若機(jī)構(gòu)中存在有若機(jī)構(gòu)中存在有虛約束虛約束, ,在在自由自由度度F F計算時計算時，應(yīng)去掉虛約束應(yīng)去掉虛約束。常出現(xiàn)虛約束的五種場合：常出現(xiàn)虛約束的五種場合：BB精品資料作者(zuzh)：潘存云教授3)3)兩構(gòu)件構(gòu)成多個兩構(gòu)件構(gòu)成多個(du (du )轉(zhuǎn)動副，且軸線相轉(zhuǎn)動副，且軸線相同。同。4)4)若機(jī)構(gòu)中存在若機(jī)構(gòu)中存在對稱部分對稱部分，且，且對稱部分對稱部分對整對整個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動起著相同的作用個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動起著相同的作用, ,則則對稱部分

28、對稱部分是虛約束。如多個行星輪。是虛約束。如多個行星輪。作者：潘存云教授AB5)5)兩構(gòu)件在多處構(gòu)成高副，且接觸處的公法線重合。兩構(gòu)件在多處構(gòu)成高副，且接觸處的公法線重合。多個行星輪多個行星輪作者：潘存云教授W W等寬凸輪等寬凸輪.MOV.MOV注意：注意：若若接觸處的接觸處的公法線公法線不重合時，則不重合時，則多處高副多處高副變成變成實際約束！實際約束！作者：潘存云教授AABA精品資料 例1:試計算(j sun)下述機(jī)構(gòu)的自由度。F = 3n2PLPH = 35262 = 1 其中， B、E兩點為局部(jb)自由度, EF、BC桿件各有一處為虛約束。解：解：n=5, Pn=5, PL L=6

29、, P=6, PH H=2=2精品資料1 15 5 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成(z chn(z chn) )原理和結(jié)原理和結(jié)構(gòu)分析構(gòu)分析一、若干一、若干(rugn)(rugn)概念概念 2)2)原動件原動件1 1作移動的基本機(jī)構(gòu)作移動的基本機(jī)構(gòu)( (如圖如圖2 2直線電動機(jī)驅(qū)直線電動機(jī)驅(qū)動動) )。211)1)原動件原動件1 1作轉(zhuǎn)動的作轉(zhuǎn)動的基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)( (如圖如圖1 1轉(zhuǎn)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動電動機(jī)驅(qū)動驅(qū)動) )。1.1.基本機(jī)構(gòu)及其分類基本機(jī)構(gòu)及其分類定義定義: :是指由一個原動件和一個機(jī)架所組成的雙是指由一個原動件和一個機(jī)架所組成的雙構(gòu)件機(jī)構(gòu)構(gòu)件機(jī)構(gòu) ，稱為稱為基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)（或稱（或稱級機(jī)構(gòu)

30、級機(jī)構(gòu) ）。）。共同特點共同特點:F=1:F=1分類：分類：21工程上，最常見的形式。工程上，最常見的形式。較少使用的形式。較少使用的形式。精品資料2.2.基本基本(jbn)(jbn)桿桿組組基本桿組：不可再拆分的、自由度基本桿組：不可再拆分的、自由度F F0 0的桿件組合的桿件組合(zh)(zh)稱為稱為基本桿組或簡稱為桿組?；緱U組或簡稱為桿組。設(shè)一機(jī)構(gòu)如下所示。設(shè)一機(jī)構(gòu)如下所示。F=0F=0 現(xiàn)將該機(jī)構(gòu)中的原動件和機(jī)架分離出來，則分離出來的原動件與現(xiàn)將該機(jī)構(gòu)中的原動件和機(jī)架分離出來，則分離出來的原動件與機(jī)架的組合構(gòu)成了機(jī)架的組合構(gòu)成了基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)，其自由度其自由度F=1F=1。 再將

31、自由度再將自由度F F0 0的桿件組合繼續(xù)拆分成更簡單的桿件組合繼續(xù)拆分成更簡單F F0 0的桿件組合，直到的桿件組合，直到不能再拆分為止，此桿件組合稱為不能再拆分為止，此桿件組合稱為基本桿組基本桿組。F=1剩下的桿件組合必有剩下的桿件組合必有F F0 0( (原因是原因是F=W,w=0F=W,w=0) )。精品資料設(shè)一桿組由設(shè)一桿組由n n個構(gòu)件所組成。根據(jù)桿組定義個構(gòu)件所組成。根據(jù)桿組定義(dngy)(dngy)，由于其，由于其F F0 0，則有：，則有： PL 為整數(shù)(zhngsh)， n只能取偶數(shù)(如2、4、6等)。 1)1) 當(dāng)當(dāng)n=2n=2 ，則，則P PL L 3n/23n/2

32、3 3，此桿組稱為，此桿組稱為級桿組級桿組。3.3.桿組分類桿組分類 F3n2PLPH0 ( (假設(shè)該桿組中無高副假設(shè)該桿組中無高副，則則P PH H0 0 ) ) 級桿組級桿組是工程上最簡單的是工程上最簡單的、且應(yīng)用最廣的基本桿組。最典且應(yīng)用最廣的基本桿組。最典型的型的級桿組級桿組有如下有如下五種五種類型類型: :結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：該桿組中任一個構(gòu)件均含有：該桿組中任一個構(gòu)件均含有二個二個運(yùn)動副。運(yùn)動副。 討論討論: :得得: : PL3n/2 (2)精品資料2)2)若若n=4 n=4 則則PL PL 3n/2 3n/2 6 6 ，此桿組稱為，此桿組稱為級桿組。常見的級桿組。常見的級桿組有以

33、級桿組有以下下(yxi)(yxi)三種形式三種形式: :結(jié)構(gòu)特點：其中至少有一個構(gòu)件結(jié)構(gòu)特點：其中至少有一個構(gòu)件(gujin)(gujin)上存在三個運(yùn)動副。上存在三個運(yùn)動副。3)3)若若n6n6，由于此類桿組在工程上一般很少應(yīng)用，由于此類桿組在工程上一般很少應(yīng)用，本書不再一一列本書不再一一列舉。舉。精品資料二、機(jī)構(gòu)的拆分和組成二、機(jī)構(gòu)的拆分和組成(z (z chnchn) )原理原理1 1）首先）首先(shuxin)(shuxin)，從遠(yuǎn)離原動件的構(gòu)件開始拆分；，從遠(yuǎn)離原動件的構(gòu)件開始拆分；2 2）拆分時，先試拆）拆分時，先試拆級桿組級桿組；若不可能時，再試拆；若不可能時，再試拆級桿組級桿組

34、；3 3）拆完第一組桿組后，按照上述方法，開始試拆第二組桿組，依此類）拆完第一組桿組后，按照上述方法，開始試拆第二組桿組，依此類推，直到最后只剩下原動件和機(jī)架為止。推，直到最后只剩下原動件和機(jī)架為止。2.2.拆分的步驟：拆分的步驟：拆分：拆分：將機(jī)構(gòu)分解成將機(jī)構(gòu)分解成基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)和和若干個桿組若干個桿組的過程。的過程。注意注意：若該機(jī)構(gòu)自由度若該機(jī)構(gòu)自由度F=1,F=1,拆分時只有一個基本機(jī)構(gòu)；拆分時只有一個基本機(jī)構(gòu)；若該機(jī)構(gòu)自由度若該機(jī)構(gòu)自由度F=2,F=2,拆分時就有二個基本機(jī)構(gòu)拆分時就有二個基本機(jī)構(gòu)，依此類推。依此類推。1.1.拆分的定義：拆分的定義：精品資料例例2 2：試將下述六桿

35、機(jī)構(gòu)拆分成：試將下述六桿機(jī)構(gòu)拆分成(fn chn(fn chn) )基本機(jī)構(gòu)和基本桿組?；緳C(jī)構(gòu)和基本桿組。解：解：1 1）計算機(jī)構(gòu)）計算機(jī)構(gòu)(jgu)(jgu)自由度，并確定原自由度，并確定原動件動件2)2)拆分拆分F352701 首先從遠(yuǎn)離原動件的構(gòu)件首先從遠(yuǎn)離原動件的構(gòu)件6 6開始拆分；首先試拆開始拆分；首先試拆級桿組，若不可能級桿組，若不可能時，再試拆時，再試拆級桿組；直到最后只剩下原動件和機(jī)架為止。級桿組；直到最后只剩下原動件和機(jī)架為止。原動件原動件: :構(gòu)件構(gòu)件2 2n=5, PL=7, PH=0精品資料 由拆分結(jié)果可知由拆分結(jié)果可知(k zh)，該機(jī)構(gòu)由上述兩個，該機(jī)構(gòu)由上述兩個

36、級級桿組和一個基本機(jī)構(gòu)組成。桿組和一個基本機(jī)構(gòu)組成。精品資料結(jié)論結(jié)論(jiln)(jiln)：任何一個平面機(jī)構(gòu)都可以看成：由基本機(jī)構(gòu)和若：任何一個平面機(jī)構(gòu)都可以看成：由基本機(jī)構(gòu)和若干個桿組所組成的干個桿組所組成的, ,此結(jié)論此結(jié)論(jiln)(jiln)稱為機(jī)構(gòu)的組成原理。稱為機(jī)構(gòu)的組成原理。機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)基本(jbn)(jbn)機(jī)構(gòu)若干桿組機(jī)構(gòu)若干桿組注意注意: :1)1)在上述若干桿組中，可以是相同級別的桿組，也在上述若干桿組中，可以是相同級別的桿組，也可以是不同可以是不同級別的桿組，級別的桿組，如如級桿組級桿組、級桿組級桿組等。等。 2)2)在上述若干桿組中，我們就將該機(jī)構(gòu)中所含級別最高的

37、桿組來命名此機(jī)在上述若干桿組中，我們就將該機(jī)構(gòu)中所含級別最高的桿組來命名此機(jī)構(gòu)。若該機(jī)構(gòu)中所含級別最高的桿組為構(gòu)。若該機(jī)構(gòu)中所含級別最高的桿組為級桿組級桿組，則該機(jī)構(gòu)稱為則該機(jī)構(gòu)稱為級機(jī)構(gòu)級機(jī)構(gòu) ，依此類推。，依此類推。機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析：機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析：就是指確定機(jī)構(gòu)級別的過程。就是指確定機(jī)構(gòu)級別的過程。機(jī)構(gòu)的組成原理：機(jī)構(gòu)的組成原理：精品資料例例3 3：一機(jī)構(gòu)如下：一機(jī)構(gòu)如下(rxi)(rxi)圖所示，試判別該機(jī)構(gòu)的級別。圖所示，試判別該機(jī)構(gòu)的級別。3 3）判別）判別(pnbi)(pnbi)：該機(jī)構(gòu)為：該機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)。級機(jī)構(gòu)。2)2)拆分拆分: :首先從遠(yuǎn)離原動件首先從遠(yuǎn)離原動件1 1的構(gòu)件的

38、構(gòu)件7 7或或6 6開始拆分；先試拆開始拆分；先試拆級桿組，級桿組，若不可能時，再試拆若不可能時，再試拆級桿組；級桿組；直到最后只剩下原動件和機(jī)架直到最后只剩下原動件和機(jī)架為止。其中拆分結(jié)果如左圖所為止。其中拆分結(jié)果如左圖所示。示。解：解：1 1）計算機(jī)構(gòu)自由度，并）計算機(jī)構(gòu)自由度，并確定原動件確定原動件F3721001 原動件原動件: :桿件桿件1 1n=7, PL=10, PH=0精品資料例例4 4：一機(jī)構(gòu)如下：一機(jī)構(gòu)如下(rxi)(rxi)圖所示，試判別該機(jī)構(gòu)的級別。圖所示，試判別該機(jī)構(gòu)的級別。2)2)拆分拆分: :結(jié)果結(jié)果(ji gu)(ji gu)如下如下3 3）判別：）判別：該機(jī)構(gòu)

39、為該機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)級機(jī)構(gòu)。解：解：1 1）計算機(jī)構(gòu)自由度，并確定原動件）計算機(jī)構(gòu)自由度，并確定原動件F352701 原動件原動件: :桿件桿件5 5n=5, PL=7, PH=0精品資料3.3.拆分桿組時的注意事項：拆分桿組時的注意事項：1 1）若機(jī)構(gòu)中存在虛約束）若機(jī)構(gòu)中存在虛約束(yush)(yush)和局部自由度，拆分時應(yīng)去除虛和局部自由度，拆分時應(yīng)去除虛約束約束(yush)(yush)和局部自由度。和局部自由度。3 3）拆分桿組時，同一個構(gòu)件和同一個運(yùn)動副只能）拆分桿組時，同一個構(gòu)件和同一個運(yùn)動副只能(zh nn(zh nn) )出出現(xiàn)一次，不能重復(fù)出現(xiàn)在兩個不同的桿組中?，F(xiàn)一次，不能重

40、復(fù)出現(xiàn)在兩個不同的桿組中。4 4）機(jī)構(gòu)的級別與原動件的選擇有關(guān)。）機(jī)構(gòu)的級別與原動件的選擇有關(guān)。2 2）若機(jī)構(gòu)中存在）若機(jī)構(gòu)中存在高副高副，拆分時應(yīng)首先采用拆分時應(yīng)首先采用“高副低代高副低代”。精品資料舉例說明：舉例說明：第一種情況第一種情況: :一機(jī)構(gòu)如下一機(jī)構(gòu)如下(rxi)(rxi)所示，若桿所示，若桿ABAB為原動件，為原動件，試判別該機(jī)構(gòu)的級別。試判別該機(jī)構(gòu)的級別。精品資料3 3級桿組級桿組2 2級桿組級桿組 由上可知，該機(jī)構(gòu)由一由上可知，該機(jī)構(gòu)由一個個3級桿組、一個級桿組、一個2級桿組和級桿組和一個基本一個基本(jbn)機(jī)構(gòu)所組成機(jī)構(gòu)所組成。此機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)(jgu)(jgu)為為3 3級級機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(jgu)(jgu)精品資料第二種情況第二種情況(qngkung):(qngkung):其它條件不變，若桿其它條件不變，若桿GHGH為原動件，為原動件，試判別該機(jī)構(gòu)的級別。試判別該機(jī)構(gòu)的級別。精品資料精品資料三、平面三、平面(pngmin)(pngmin)機(jī)構(gòu)中機(jī)構(gòu)中的高副低代的高副低代1 1. .高副低代：高副低代： 根據(jù)一定的約束條件，將平面根據(jù)一定的