機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二章(平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析)

1、Fundamentals of Machine Design（第二章）（第二章）一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析四四、復(fù)習(xí)題、復(fù)習(xí)題五、復(fù)習(xí)題參考答案五、復(fù)習(xí)題參考答案第二章第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析回目錄 1基本內(nèi)容基本內(nèi)容(1) 平面運(yùn)動(dòng)副及其分類；平面運(yùn)動(dòng)副及其分類；(2) 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法；平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法；(3) 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。一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求 2學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求 (1) 熟悉構(gòu)件自由度、約束和運(yùn)動(dòng)副的概念，掌握熟悉構(gòu)件自

2、由度、約束和運(yùn)動(dòng)副的概念，掌握各種平面運(yùn)動(dòng)副和高副的一般表示方法。能搞懂教材中各種平面運(yùn)動(dòng)副和高副的一般表示方法。能搞懂教材中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，通過實(shí)踐初步掌握將實(shí)際機(jī)構(gòu)繪制成的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，通過實(shí)踐初步掌握將實(shí)際機(jī)構(gòu)繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的技能。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的技能。 (2) 能識(shí)別平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部能識(shí)別平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，會(huì)運(yùn)用公式計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度并自由度和虛約束，會(huì)運(yùn)用公式計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度并判斷其運(yùn)動(dòng)是否確定。判斷其運(yùn)動(dòng)是否確定。一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求3. 重點(diǎn)重點(diǎn)(1) 運(yùn)動(dòng)副的概念及分類，能看懂并能繪制平面運(yùn)動(dòng)副的

3、概念及分類，能看懂并能繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；(2) 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。件。 4. 難點(diǎn)難點(diǎn)復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷。復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷。一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 1. 1. 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 兩構(gòu)件直接接觸并能兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接接稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件通過稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件通過面接觸面接觸所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為副稱為低副低副，見圖，見圖2-12-1；兩構(gòu)件通過；兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸點(diǎn)或線接觸所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為

4、所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副高副，見圖，見圖2-2 2-2 。 為方便學(xué)習(xí)和記憶，將平面機(jī)構(gòu)常用運(yùn)動(dòng)副為方便學(xué)習(xí)和記憶，將平面機(jī)構(gòu)常用運(yùn)動(dòng)副及其特性列于下表中。及其特性列于下表中。 二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 類類 別別引入約束數(shù)引入約束數(shù)保留自由度數(shù)保留自由度數(shù)特特 點(diǎn)點(diǎn) 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)低低副副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 0210 兩構(gòu)件面接觸，能承兩構(gòu)件面接觸，能承受較大壓力，易于潤滑，受較大壓力，易于潤滑，經(jīng)久耐用，具有運(yùn)動(dòng)可經(jīng)久耐用，具有運(yùn)動(dòng)可逆性逆性 移動(dòng)副移動(dòng)副1101高高副副凸輪副凸輪副0111 兩構(gòu)件點(diǎn)或線接觸，兩構(gòu)件點(diǎn)或線接觸，單位壓力較大，易磨損，單位壓力較大，易磨損，因具有較

5、多自由度，所因具有較多自由度，所以比低副易獲得復(fù)雜運(yùn)以比低副易獲得復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)規(guī)律 齒輪副齒輪副0111二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副移動(dòng)副 低副：低副： a.a. 面接觸；面接觸； b. b. 有有一個(gè)自由度一個(gè)自由度，轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。，轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。 （約束了二個(gè)自由度約束了二個(gè)自由度）圖圖2-1二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 高副：高副： a.a. 點(diǎn)或線接觸；點(diǎn)或線接觸； b. b. 有兩個(gè)自由度有兩個(gè)自由度，轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng) + + 移動(dòng)。移動(dòng)。 （約束了一個(gè)自由度約束了一個(gè)自由度）圖圖2-21 1-構(gòu)件構(gòu)件1 2 2-構(gòu)件構(gòu)件2二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 2. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法機(jī)

6、構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖時(shí)，要用簡單的線條表示構(gòu)件，用規(guī)定的符繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖時(shí)，要用簡單的線條表示構(gòu)件，用規(guī)定的符號(hào)表示運(yùn)動(dòng)副。為了反映機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，代表轉(zhuǎn)動(dòng)副的小圓，其號(hào)表示運(yùn)動(dòng)副。為了反映機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，代表轉(zhuǎn)動(dòng)副的小圓，其圓心必須與相對(duì)回轉(zhuǎn)中心重合；代表移動(dòng)副的滑塊，其導(dǎo)路方向必圓心必須與相對(duì)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)移動(dòng)方向一致；如兩構(gòu)件組成高副，應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處須與相對(duì)移動(dòng)方向一致；如兩構(gòu)件組成高副，應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的輪廓曲線；應(yīng)特別注意合理選擇視圖平面，并確定一個(gè)瞬時(shí)的機(jī)的輪廓曲線；應(yīng)特別注意合理選擇視圖平面，并確定一個(gè)瞬時(shí)的機(jī)構(gòu)位置

7、，通常選取平行于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平面為視圖平面，必要時(shí)還可構(gòu)位置，通常選取平行于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平面為視圖平面，必要時(shí)還可以再補(bǔ)充輔助視圖；一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖一般只表示出一個(gè)瞬時(shí)的機(jī)以再補(bǔ)充輔助視圖；一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖一般只表示出一個(gè)瞬時(shí)的機(jī)構(gòu)位置，如無特殊指明某一位置要求，則應(yīng)選擇各構(gòu)件不相互重疊構(gòu)位置，如無特殊指明某一位置要求，則應(yīng)選擇各構(gòu)件不相互重疊的機(jī)構(gòu)位置，以使圖面簡單清晰。的機(jī)構(gòu)位置，以使圖面簡單清晰。 二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 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 (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：F=3n-2PL -PH (2) 在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題

8、在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈。如果如果m個(gè)構(gòu)件在一處組成鉸鏈，則該個(gè)構(gòu)件在一處組成鉸鏈，則該處的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為處的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為( (m1) 個(gè)。應(yīng)注意復(fù)合鉸鏈?zhǔn)侵竷蓚€(gè)。應(yīng)注意復(fù)合鉸鏈?zhǔn)侵竷蓚€(gè)以上構(gòu)件同時(shí)在一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，而不應(yīng)僅僅根據(jù)個(gè)以上構(gòu)件同時(shí)在一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，而不應(yīng)僅僅根據(jù)若干構(gòu)件匯交來判斷。見圖若干構(gòu)件匯交來判斷。見圖2-3，鉸鏈，鉸鏈C處構(gòu)件處構(gòu)件2、3、4構(gòu)構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，成復(fù)合鉸鏈，C處要按兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算；而鉸鏈處要按兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算；而鉸鏈E處雖有處雖有4 4、5、6三個(gè)構(gòu)件匯交，其中構(gòu)件三個(gè)構(gòu)件匯交，其中構(gòu)件5、6 構(gòu)成移動(dòng)副，構(gòu)件構(gòu)成移動(dòng)副，構(gòu)件

9、構(gòu)件構(gòu)件4、5構(gòu)成的是轉(zhuǎn)動(dòng)副，因此構(gòu)成的是轉(zhuǎn)動(dòng)副，因此E處三個(gè)構(gòu)件構(gòu)成一個(gè)移處三個(gè)構(gòu)件構(gòu)成一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，不存在復(fù)合鉸鏈。動(dòng)副和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，不存在復(fù)合鉸鏈。 二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)24312345C6Ea)a)b)b)圖圖2-3c)c)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 局部自由度局部自由度( (圖圖2-4)2-4)。與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度即。與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度即為局部自由度，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)除去不計(jì)。在平面機(jī)構(gòu)為局部自由度，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)除去不計(jì)。在平面機(jī)構(gòu)中，局部自由度主要出現(xiàn)在有滾子的場合，見圖中，局部自由度主要出現(xiàn)在有滾子的場合，見圖2-4c處，滾子處，滾子繞其回

10、轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)是局部自由度，為了防止誤判構(gòu)件數(shù)和運(yùn)繞其回轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)是局部自由度，為了防止誤判構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)，建議將滾子與安裝件假設(shè)焊在一起，計(jì)算時(shí)要將滾子動(dòng)副數(shù)，建議將滾子與安裝件假設(shè)焊在一起，計(jì)算時(shí)要將滾子與構(gòu)件與構(gòu)件2作為一個(gè)構(gòu)件來處理。作為一個(gè)構(gòu)件來處理。圖圖2-42-4c)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 虛約束。虛約束。 虛約束的判別是本章的難點(diǎn)。我們知道，在虛約束的判別是本章的難點(diǎn)。我們知道，在機(jī)構(gòu)中，當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，將引入約束來限制兩構(gòu)件機(jī)構(gòu)中，當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，將引入約束來限制兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。但是，有的運(yùn)動(dòng)副所引入的某些約束，可能間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。但是，有的運(yùn)動(dòng)副所引入的某

11、些約束，可能與其他約束重復(fù)，即這些約束對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的限制與其他約束與其他約束重復(fù)，即這些約束對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的限制與其他約束對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的限制重復(fù)，因而對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上起不到約對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的限制重復(fù)，因而對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上起不到約束作用，這樣的約束稱為束作用，這樣的約束稱為“虛約束虛約束”。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。虛約束比較復(fù)雜，故只要求理解和，應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。虛約束比較復(fù)雜，故只要求理解和熟悉以下幾種場合中的虛約束。熟悉以下幾種場合中的虛約束。 二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) a) a) 由兩構(gòu)件組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副而產(chǎn)生的虛約由兩構(gòu)件組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副而產(chǎn)

12、生的虛約束，見圖束，見圖2-5 H、G處，這種虛約束出現(xiàn)的情況最多，應(yīng)引起處，這種虛約束出現(xiàn)的情況最多，應(yīng)引起足夠的重視。足夠的重視。 b) b) 由兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副而出現(xiàn)的虛約由兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副而出現(xiàn)的虛約束，見教材圖束，見教材圖2-14，齒輪軸，齒輪軸2由由機(jī)架機(jī)架1上的兩個(gè)軸承支承，在上的兩個(gè)軸承支承，在計(jì)算自由度時(shí)，應(yīng)按一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算。計(jì)算自由度時(shí)，應(yīng)按一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算。圖圖2-5 虛約束虛約束 H G二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) c) c) 機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)起重復(fù)作用的對(duì)稱部分，將引起機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)起重復(fù)作用的對(duì)稱部分，將引起虛約束。見圖虛約束。見圖2-62-

13、6，中心輪，中心輪1經(jīng)過行星輪經(jīng)過行星輪2、2和和2驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪輪3，為了使機(jī)構(gòu)受力均勻和改善動(dòng)平衡性能，常對(duì)稱安裝行，為了使機(jī)構(gòu)受力均勻和改善動(dòng)平衡性能，常對(duì)稱安裝行星輪，從運(yùn)動(dòng)傳遞的角度來說僅有一個(gè)行星輪星輪，從運(yùn)動(dòng)傳遞的角度來說僅有一個(gè)行星輪2起作用，其余起作用，其余兩個(gè)行星輪兩個(gè)行星輪2和和2引入的約束為虛約束，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度引入的約束為虛約束，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)除去不計(jì)。該周轉(zhuǎn)輪系的自由度按時(shí)應(yīng)除去不計(jì)。該周轉(zhuǎn)輪系的自由度按 n=3，PL=3，PH =2來來計(jì)算。所以計(jì)算。所以F=3n2PLPH=33232=1 圖圖2-62-61-中心輪中心輪 1 2-行星輪行星輪 3-中心輪

14、中心輪2 4-轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) d) 在平行四邊形機(jī)構(gòu)中加入一在平行四邊形機(jī)構(gòu)中加入一個(gè)與某邊平行且相等的構(gòu)件，造成軌個(gè)與某邊平行且相等的構(gòu)件，造成軌跡重合而產(chǎn)生的虛約束，見圖跡重合而產(chǎn)生的虛約束，見圖2-7構(gòu)件構(gòu)件5引入的運(yùn)動(dòng)副為虛約束，計(jì)算機(jī)構(gòu)引入的運(yùn)動(dòng)副為虛約束，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)要將構(gòu)件的自由度時(shí)要將構(gòu)件5及運(yùn)動(dòng)副都除及運(yùn)動(dòng)副都除去不計(jì)。此時(shí)去不計(jì)。此時(shí) n=3，PL =4，PH =0，故機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)為故機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)為F=3n2PLPH=33240=1其他類型的軌跡重合比較復(fù)雜，可參見有關(guān)資料。其他類型的軌跡重合比較復(fù)雜，可參見有關(guān)資料。圖圖2-75二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、

15、學(xué)習(xí)指導(dǎo) (3) 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)原動(dòng)件的數(shù)目機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目N必須等于機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目必須等于機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目F。如果如果FN，則機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定；如果則機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定；如果FN，則機(jī)構(gòu)不能則機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 在進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到這樣的在進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到這樣的問題，即所設(shè)計(jì)或分析的機(jī)構(gòu)，經(jīng)過計(jì)算，其自由度數(shù)問題，即所設(shè)計(jì)或分析的機(jī)構(gòu)，經(jīng)過計(jì)算，其自由度數(shù)F0。顯然，該構(gòu)件組合不能運(yùn)動(dòng)，故也不能稱其為機(jī)顯然，該構(gòu)件組合不能運(yùn)動(dòng)，故也不能稱其為機(jī)構(gòu)。構(gòu)。 三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 例例2-1 圖圖2-8為簡易沖床設(shè)

16、計(jì)方案，畫結(jié)構(gòu)簡圖并分析其能為簡易沖床設(shè)計(jì)方案，畫結(jié)構(gòu)簡圖并分析其能否運(yùn)動(dòng)，設(shè)法改正錯(cuò)誤。否運(yùn)動(dòng)，設(shè)法改正錯(cuò)誤。圖圖2-8 三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 解：由圖解：由圖2-9a 得得 n=3，PL=4，PH=1。 機(jī)構(gòu)自由度為機(jī)構(gòu)自由度為F = 3 n2PLPH =3 32 41 = 0 計(jì)算結(jié)果表明：該構(gòu)件組合不能運(yùn)動(dòng)，原方案需要按以下計(jì)算結(jié)果表明：該構(gòu)件組合不能運(yùn)動(dòng)，原方案需要按以下方法修改。方法修改。 (1) 在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副；在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副； (2) 在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置用一個(gè)高副代替一個(gè)低副。在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置用一個(gè)高副代替一個(gè)低

17、副。 按按 (1)、(2) 修改后的機(jī)構(gòu)能滿足工作的要求，其運(yùn)動(dòng)簡圖修改后的機(jī)構(gòu)能滿足工作的要求，其運(yùn)動(dòng)簡圖見圖見圖2-9 b、c、d，它們的機(jī)構(gòu)自由度數(shù)它們的機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F均為均為1，即當(dāng)機(jī)構(gòu)具有，即當(dāng)機(jī)構(gòu)具有一個(gè)原動(dòng)件時(shí)，該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。一個(gè)原動(dòng)件時(shí)，該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 b a c d 圖圖2-9） 例例2-2 2-2 計(jì)算圖計(jì)算圖2-102-10中牛頭刨床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度。中牛頭刨床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度。 解：解：n=6，PL= 8，PH=1。 F=3n-2PL-PH=3 6-2 8-1=1 即該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，即該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，與原動(dòng)件數(shù)

18、相同（齒輪與原動(dòng)件數(shù)相同（齒輪3為原動(dòng)為原動(dòng)件）件）。所以所以,滿足機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)滿足機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。動(dòng)的條件。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 圖圖2-10 例例2-3. 2-3. 已知一機(jī)構(gòu)如圖已知一機(jī)構(gòu)如圖2-112-11所示，求其自由度。所示，求其自由度。 解：解：1. 1. A A、B B、C C、D D處為復(fù)合鉸鏈處為復(fù)合鉸鏈 2. 2. n n=7 =7 P PL L= 10 = 10 P PH H=0=0F F=3=3n n-2-2P PL L- -P PH H=3=3 7-27-2 10-0=110-0=1 即該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，與原即該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，與原動(dòng)件

19、數(shù)相同（桿動(dòng)件數(shù)相同（桿8 8為原動(dòng)件）為原動(dòng)件）。所以所以, ,滿足機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。滿足機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 圖圖2-11 例題例題2-4 2-4 已知一機(jī)構(gòu)如圖已知一機(jī)構(gòu)如圖2-122-12所示，求其自由度。所示，求其自由度。 解：解：n n=4 =4 P PL L= 6 = 6 P PH H=0=0 F F=3=3n n-2-2P PL L- -P PH H=3=3 4-24-2 6-0=0 6-0=0 即該機(jī)構(gòu)自由度為即該機(jī)構(gòu)自由度為0 0，它的各，它的各構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 1

20、2345圖圖2-12 例例2-5 2-5 計(jì)算圖計(jì)算圖2-132-13所示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。所示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。 解：解：E E或或 E E 為虛約束為虛約束 C C為復(fù)合鉸鏈為復(fù)合鉸鏈 F F為局部自由度為局部自由度 n n=7 =7 P PL L= 9 = 9 P PH H=1=1 F F=3=3n n-2-2P PL L- -P PH H=3=3 7-27-2 9-1=2 9-1=2 即該機(jī)構(gòu)自由度為即該機(jī)構(gòu)自由度為2 2 ，具有兩個(gè)原動(dòng)件，即桿，具有兩個(gè)原動(dòng)件，即桿ABAB、凸輪凸輪O O。三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 圖圖2-13三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 例例2-6 2

21、-6 圖圖2-142-14為電為電動(dòng)鉸車上的周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)動(dòng)鉸車上的周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。試分別計(jì)算閘瓦機(jī)構(gòu)。試分別計(jì)算閘瓦 K K制動(dòng)和未制動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)的自制動(dòng)和未制動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)的自由度。由度。 K E C D A B H 1 2 3 4 圖圖2-14三、典型實(shí)例分析三、典型實(shí)例分析 解：解：(1) 當(dāng)閘瓦當(dāng)閘瓦K未制動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)構(gòu)件有齒輪未制動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)中的活動(dòng)構(gòu)件有齒輪1、2、3及及轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂H，A、B、C三處為轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中三處為轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中B處有復(fù)合鉸鏈，處有復(fù)合鉸鏈，D、E兩處為兩處為高副。即高副。即n =4，PL=4，PH=2故該機(jī)構(gòu)的自由度為故該機(jī)構(gòu)的自由度為F = 3 n2PLPH =3

22、42 42 = 2 計(jì)算表明，機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度。這種具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系計(jì)算表明，機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度。這種具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動(dòng)輪系。機(jī)構(gòu)為獲得確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，需要給定兩個(gè)原動(dòng)件。稱為差動(dòng)輪系。機(jī)構(gòu)為獲得確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，需要給定兩個(gè)原動(dòng)件。 (2) 當(dāng)閘瓦當(dāng)閘瓦K制動(dòng)時(shí)，齒輪制動(dòng)時(shí)，齒輪3成為機(jī)架，此時(shí)成為機(jī)架，此時(shí)n =3，PL=3，PH=2，則則F = 3 n2PLPH =3 32 32 = 1 此時(shí)周轉(zhuǎn)輪系具有一個(gè)自由度。這種具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系此時(shí)周轉(zhuǎn)輪系具有一個(gè)自由度。這種具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。只要給定一個(gè)原動(dòng)件，該機(jī)構(gòu)就具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。稱為行星輪

23、系。只要給定一個(gè)原動(dòng)件，該機(jī)構(gòu)就具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 填空題填空題 （1）兩構(gòu)件通過）兩構(gòu)件通過 接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，低副又分接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，低副又分為為 副和副和 副兩種。副兩種。 （2）兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副叫作）兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副叫作 。 （3）機(jī)構(gòu)中存在著與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度稱為）機(jī)構(gòu)中存在著與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度稱為 。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)應(yīng) 。 （4）在任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，只能有）在任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，只能有 個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題 選擇題選擇題 （1）一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有）一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自

24、由構(gòu)件具有 自由度。自由度。 (A) 一個(gè)；一個(gè)； (B) 二個(gè)；二個(gè)； (C) 三個(gè)；三個(gè)； (D) 四個(gè)。四個(gè)。 （2）平面機(jī)構(gòu)中的高副所引入的約束數(shù)目為）平面機(jī)構(gòu)中的高副所引入的約束數(shù)目為 。 (A) 一個(gè)；一個(gè)； (B) 二個(gè)；二個(gè)； (C) 三個(gè)；三個(gè)； (D) 四個(gè)。四個(gè)。 （3）平面機(jī)構(gòu)中的低副所保留的自由度數(shù)目為）平面機(jī)構(gòu)中的低副所保留的自由度數(shù)目為 。 (A) 一個(gè)；一個(gè)； (B) 二個(gè)；二個(gè)； (C) 三個(gè)；三個(gè)； (D) 四個(gè)。四個(gè)。 （4）當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)）當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù) 機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)時(shí)，該機(jī)構(gòu)具有確機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)時(shí)，該機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 (A) 大于；大于； (B) 等于；等于； (C) 小于。小于。四、復(fù)習(xí)題四、復(fù)習(xí)題 問答題問答題 （1）何謂運(yùn)動(dòng)副？何謂高副和低副？每種運(yùn)動(dòng)副各引入）何謂運(yùn)動(dòng)副？何謂高