機(jī)械原理第2章機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)類型綜合

第二章機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)類型綜合2.1內(nèi)容提要及基本概念2.2本章重點(diǎn)、難點(diǎn)2.3典型例題精解2.1內(nèi)容提要及基本概念2.1.1內(nèi)容提要掌握平面運(yùn)動(dòng)副的類型及其提供的約束條件、運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法和步驟、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法。了解機(jī)構(gòu)的組成原理。2.1.2基本概念復(fù)習(xí)構(gòu)件(link)

——獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元；零件(part)

——獨(dú)立的制造單元1.機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡圖

1）構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副作者：潘存云教授套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋內(nèi)燃機(jī)連桿運(yùn)動(dòng)副——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。注意：三個(gè)條件缺一不可：a)兩個(gè)構(gòu)件，b)直接接觸，c)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副元素——兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）例如凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。作者：潘存云教授運(yùn)動(dòng)副的分類：①按引入的約束數(shù)分有：I級(jí)副、II級(jí)副、III級(jí)副、IV級(jí)副、V級(jí)副。構(gòu)件受到約束后自由度減少，每加上一個(gè)約束，便失去一個(gè)自由度，自由度與約束數(shù)之和為6。提供一個(gè)約束條件的，稱為I級(jí)副。其余依此類推。I級(jí)副作者：潘存云教授II級(jí)副III級(jí)副IV級(jí)副V級(jí)副1V級(jí)副2V級(jí)副3兩者關(guān)聯(lián)②按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有平面運(yùn)動(dòng)副——平面運(yùn)動(dòng)(plannar

kinematicpair)空間運(yùn)動(dòng)副——空間運(yùn)動(dòng)(spatialkinematicpair)例如球鉸鏈、拉桿天線、螺旋、生物關(guān)節(jié)。平面機(jī)構(gòu)——全部由平面運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)?？臻g機(jī)構(gòu)——至少含有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)。③按運(yùn)動(dòng)副元素分有面接觸（應(yīng)力低）的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，例如轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副）、移動(dòng)副

；點(diǎn)、線接觸的運(yùn)動(dòng)副（應(yīng)力高）稱為高副，例如滾動(dòng)副、凸輪副、齒輪副等。2）運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈——兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副的連接而構(gòu)成的系統(tǒng)。分為閉式運(yùn)動(dòng)鏈和開式運(yùn)動(dòng)鏈兩種。作者：潘存云教授1個(gè)或幾個(gè)1個(gè)機(jī)構(gòu)——將運(yùn)動(dòng)鏈中某一構(gòu)件固定，而其余構(gòu)件相對(duì)于它有確定運(yùn)動(dòng)，此種運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。機(jī)架——作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車輛底盤、飛機(jī)機(jī)身。主（原）動(dòng)件——按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)于機(jī)架獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。主動(dòng)件往往也是驅(qū)動(dòng)力作用的構(gòu)件，即原動(dòng)件。從動(dòng)件——除主動(dòng)件之外，其余相對(duì)于機(jī)架運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)＝機(jī)架＋原動(dòng)件＋從動(dòng)件若干3）平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖——用以說明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡單圖形。作用：①表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。

②作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)。機(jī)構(gòu)示意圖——不按精確比例繪制的簡圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號(hào)已經(jīng)有國家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)運(yùn)動(dòng)副、構(gòu)件及各種機(jī)構(gòu)的表示符號(hào)作了規(guī)定，下表中構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表示方法供參考。構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表示方法雙副三副構(gòu)件兩構(gòu)件為活動(dòng)構(gòu)件有一個(gè)構(gòu)件固定121212121221轉(zhuǎn)動(dòng)副12兩構(gòu)件為活動(dòng)構(gòu)件有一個(gè)構(gòu)件固定1212121212121212移動(dòng)副齒輪的輪齒與輪齒接觸凸輪與從動(dòng)件的接觸高副121212212121機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖應(yīng)滿足的條件：①構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同;②運(yùn)動(dòng)副的特點(diǎn)、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)成比例。繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的思路：先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線路末端），弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型，并用符號(hào)表示出來。順口溜：先兩頭，后中間，從頭至尾走一遍，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，再看它們?cè)跸噙B。繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟：①運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；②測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選視圖平面（通常選與運(yùn)動(dòng)平面平行的平面），繪制示意圖；③按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡圖；④

檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。EC顎式破碎機(jī)舉例：繪制破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。分析：該例題中各構(gòu)件全部由轉(zhuǎn)動(dòng)副連接而成，其中O、E、F三處是與機(jī)架相連的固定鉸鏈，原動(dòng)件為AC，作整周旋轉(zhuǎn)。難點(diǎn)：關(guān)鍵是搞清楚原動(dòng)構(gòu)件AC是一個(gè)作整周旋轉(zhuǎn)的偏心輪，不容易看出。BDFAO作者：潘存云教授1234舉例：繪制圖示偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡圖分析：該例題中共有四個(gè)構(gòu)件，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，一個(gè)移動(dòng)副。原動(dòng)件是一個(gè)偏心輪，其上有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。另外一個(gè)構(gòu)件是搖塊，其外形是圓柱，與機(jī)架構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，與深黃色構(gòu)件（連桿）構(gòu)成移動(dòng)副。難點(diǎn)：弄清原動(dòng)構(gòu)件為一個(gè)偏心輪以及搖塊上運(yùn)動(dòng)副的特點(diǎn)。偏心泵單個(gè)自由構(gòu)件的自由度為32.機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)確定的條件

1）平面機(jī)構(gòu)的自由度

定義：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。計(jì)算方法：作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)（x，y,θ）才能唯一確定。yxθ(x,y)F=3o自由構(gòu)件的自由度數(shù)運(yùn)動(dòng)副自由度數(shù)F約束數(shù)R回轉(zhuǎn)副1（θ）+2（x，y）=3Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2結(jié)論：構(gòu)件自由度＝3－約束數(shù)＝自由構(gòu)件的自由度數(shù)－約束數(shù)移動(dòng)副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）

=3yx12θ經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相連后，由于有約束，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)

n

計(jì)算公式：

F=3n－(2PL+Ph)要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。構(gòu)件總自由度

低副約束數(shù)

高副約束數(shù)

3×n

2×PL1

×Ph推廣到一般情況：設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)，共有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，用PL個(gè)低副和PH個(gè)高副連接。如上所述，一個(gè)沒有任何約束的構(gòu)件作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)具有3個(gè)自由度，一個(gè)低副有兩個(gè)約束條件，一個(gè)高副有一個(gè)約束條件。因此：例題①計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=3

低副數(shù)PL=4

高副數(shù)PH=0F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1123例題②計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=4

低副數(shù)PL=5

高副數(shù)PH=0F=3n－2PL－PH

=3×4－2×5=21234θ1例題③計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=2

低副數(shù)PL=2

高副數(shù)PH=1F=3n－2PL－PH

=3×2－2×2－1=1123原動(dòng)件——驅(qū)動(dòng)力作用的，相對(duì)于機(jī)架能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。因?yàn)橐粋€(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)所以機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為自由度＝原動(dòng)件數(shù)2）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件作者：潘存云教授給定S3＝S3(t)，一個(gè)獨(dú)立參數(shù)θ1＝θ1（t）唯一確定，該機(jī)構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。若僅給定θ1＝θ1（t）,則θ2

θ3

θ4均不能唯一確定。若同時(shí)給定θ1和θ4

，則θ3

θ2

能唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)。θ4S3123S’3θ11234θ1①復(fù)合鉸鏈。兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連。每兩個(gè)構(gòu)件之間構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，因此，當(dāng)有m個(gè)構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連時(shí)，有m－1轉(zhuǎn)動(dòng)副。此處有兩個(gè)低副例題④

求圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：在B、C、D、E四處各有三個(gè)構(gòu)件形成復(fù)合鉸鏈，每處有

2

個(gè)運(yùn)動(dòng)副，因此有活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7

低副數(shù)PL=10F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=1如果不考慮復(fù)合鉸鏈，低副數(shù)目為6個(gè)，則計(jì)算的自由度數(shù)為9，顯然計(jì)算有誤！12345678ABCDEF作者：潘存云教授圓盤鋸機(jī)構(gòu)3）計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)例題⑥計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：如果不考慮局部自由度，那么有

n=3,PL=3,PH=1F=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu)，有：

F=3×2－2×2－1=1第一例計(jì)算結(jié)果顯然有誤。事實(shí)上，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)速一樣時(shí)，兩個(gè)機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)完全相同，且兩個(gè)機(jī)構(gòu)的F=1。加裝滾子的好處在于將滑動(dòng)摩擦變成滾動(dòng)摩擦以減小摩擦力。123123②局部自由度。定義：構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。局部自由度常出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)去掉。否則會(huì)出錯(cuò)。解：若套用公式直接計(jì)算有

n=4，PL=6，PH=0

F=3n

－2PL

－PH

=3×4－2×6=0事實(shí)上，該機(jī)構(gòu)是可以運(yùn)動(dòng)的，老式的蒸汽機(jī)火車頭車輪驅(qū)動(dòng)就采用了該機(jī)構(gòu)。③虛約束(

formalconstraint)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。因?yàn)?/p>

AB

＝CD＝FE

，故增加構(gòu)件4前后E點(diǎn)的軌跡都是圓弧。增加了構(gòu)件4，帶來3個(gè)自由度，同時(shí)多了2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，帶來了4個(gè)約束。但增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4后變?yōu)橄聢D，重新計(jì)算得

F=1。例題⑦已知：AB＝CD＝EF，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。1234ABCDEF作者：潘存云教授1234ABCDEF4F特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：AB＝CD＝EF出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合：

a.兩構(gòu)件連接前后，連接點(diǎn)的軌跡重合；b.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路平行。

如平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車輪，橢圓儀等。d.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。c.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且同軸。e.對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分。如多個(gè)行星輪。EF作者：潘存云教授虛約束虛約束虛約束虛約束虛約束作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授f.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合如等寬凸輪。W注意：法線不重合時(shí)，變成實(shí)際約束！AA’n1n1n2n2n1n1n2n2A’A注意：各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的!虛約束的作用：①改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)行星輪。②增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。③使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車輪。虛約束虛約束高副低代：為了使平面低副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析方法能適用于所有平面機(jī)構(gòu)，因而要了解平面高副與平面低副之間的內(nèi)在聯(lián)系，研究在平面機(jī)構(gòu)中用低副代替高副的條件和方法（簡稱高副低代）。為保證機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)保持不變，進(jìn)行高副低代必須滿足的條件是：a.代替機(jī)構(gòu)和原機(jī)構(gòu)的自由度必須完全相同。b.瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度必須完全相同。高副低代的方法：用一個(gè)帶有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件來代替一個(gè)高副，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別處在高副兩元素接觸點(diǎn)的曲率中心。

平面機(jī)構(gòu)中的高副均可以用低副來代替。3.機(jī)構(gòu)的高副低代、結(jié)構(gòu)分析和組成原理

1）平面機(jī)構(gòu)中高副用低副代替的方法b)32A1B4O1O2O12r1A31nO2r2nBa)32A1B4b)高副機(jī)構(gòu)任意曲線輪廓高副機(jī)構(gòu)O12r1A31nO2r2nBa)C曲率圓a)123ACBO1n(O2)nb)AO1O22413B若高副兩元素之一為一點(diǎn)(如下圖a)，則因其曲率半徑為零，所以曲率中心與兩構(gòu)件的接觸點(diǎn)C重合，其瞬時(shí)代替機(jī)構(gòu)如圖b：123BO1AO2a)C若高副兩元素之一為一直線(如下圖a)，則因其曲率中心在無窮遠(yuǎn)處，所以這一端的轉(zhuǎn)動(dòng)副將轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副，其瞬時(shí)代替機(jī)構(gòu)如圖b或圖c：23BAC41c)b)23BO1AC41機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是原動(dòng)件數(shù)＝自由度。現(xiàn)設(shè)想將機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件和機(jī)架斷開，則原動(dòng)件與機(jī)架構(gòu)成了基本機(jī)構(gòu)，其F＝1。剩下的構(gòu)件組必有F＝0。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡單的F＝0的構(gòu)件組，直到不能再拆為止。2）平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析定義：最簡單的F＝0的構(gòu)件組，稱為基本桿組。F=1F=0基本桿組按結(jié)構(gòu)分類：設(shè)基本桿組中有n個(gè)構(gòu)件，PL個(gè)低副，則由條件F＝0有：

F＝3n－2PL－PH＝0(低副機(jī)構(gòu)中PH＝0)

因?yàn)?/p>

PL

為整數(shù)，所以

n只能取偶數(shù)。

n

＝24n>4

已無實(shí)例了!

PL

＝36

其中最簡單的組合是n=2，

PL=3。這種基本桿組稱為II級(jí)組——應(yīng)用最廣而又最簡單的基本桿組。共有以下5種類型：得

PL＝3n/2n=4（PL＝6）的事Ⅲ級(jí)組有以下四種類型:結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：其中一個(gè)構(gòu)件有三個(gè)運(yùn)動(dòng)副。Ⅳ級(jí)組：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有兩個(gè)三副桿，且4個(gè)構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。Ⅳ級(jí)組在實(shí)際機(jī)構(gòu)中應(yīng)用很少。機(jī)構(gòu)命名方式：按所含最高桿組級(jí)別命名，如Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)，Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)等。必須強(qiáng)調(diào)指出：

①桿組的各個(gè)外端副不可以同時(shí)加在同一個(gè)構(gòu)件上，否則將成為剛體。例如下圖中兩種情況桿組都不能運(yùn)動(dòng)。

②機(jī)構(gòu)的級(jí)別與原動(dòng)件的選擇有關(guān)。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的步驟：①

計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件。②從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的地方開始拆桿組。先試拆Ⅱ級(jí)組，當(dāng)不可能時(shí)再試拆Ⅲ級(jí)組。但應(yīng)注意，每拆出一個(gè)桿組后，剩下的部分仍組成機(jī)構(gòu)，且自由度與原機(jī)構(gòu)相同，直至全部桿組拆出只剩下Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)。③確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。舉例：圖示八桿機(jī)構(gòu)中，若分別以構(gòu)件1、6、7為作為原動(dòng)件，試將其拆分成基本機(jī)構(gòu)和基本桿組。解：①當(dāng)構(gòu)件1作為原動(dòng)件時(shí)，拆分所得桿組最高級(jí)別為Ⅲ級(jí)組，故原機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。71324568Ⅲ級(jí)組Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)②當(dāng)構(gòu)件6作為原動(dòng)件時(shí)，拆分所得桿組最高級(jí)別為Ⅱ級(jí)組，故原機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。Ⅱ級(jí)組71324568Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)③當(dāng)構(gòu)件7作為原動(dòng)件時(shí)，拆分所得桿組最高級(jí)別為Ⅱ級(jí)組，故原機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。71324568Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)Ⅱ級(jí)組由上述機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的過程可知，平面機(jī)構(gòu)的組成原理是：任何機(jī)構(gòu)都可以看作是由若干個(gè)基本桿組依次連接到原動(dòng)件和機(jī)架上所組成。在設(shè)計(jì)一個(gè)新機(jī)構(gòu)時(shí)，可先選定機(jī)架，并將等于該機(jī)構(gòu)自由度數(shù)的若干個(gè)原動(dòng)件用低副連接于機(jī)架上，然后將各個(gè)基本桿組連接于機(jī)架和原動(dòng)件上，即可完成該簡圖的設(shè)計(jì)。例如下圖所示牛頭刨床主機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程。3）平面機(jī)構(gòu)的組成原理12345EDA6CB牛頭刨床主機(jī)構(gòu)的組成原理D45E1A612345EDA6CB23CBD45E123A6CB現(xiàn)以由轉(zhuǎn)動(dòng)副（不包含復(fù)合鉸鏈）組成的運(yùn)動(dòng)鏈為研究對(duì)象。圖a所示的閉式運(yùn)動(dòng)鏈中，自由度為

F=3×4-2×4=4若將某一構(gòu)件固定，如圖b所示，則可得一個(gè)單自由度的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)?？梢?，綜合一個(gè)單自由度機(jī)構(gòu)與綜合一個(gè)四自由度的運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)且恢碌摹?.機(jī)構(gòu)的類型綜合

1）運(yùn)動(dòng)鏈的基本型式a)b)設(shè)運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)件數(shù)為N，轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為P，由平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)公式得可見，構(gòu)件數(shù)必為偶數(shù)，所以構(gòu)件數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)的可能組合是

N=2P=1(無實(shí)際價(jià)值)

N=4P=4

N=6P=7

N=8P=10多環(huán)機(jī)構(gòu)的環(huán)數(shù)L=P-N+1，帶入以上公式得P-3L=1，所以多環(huán)機(jī)構(gòu)的可能組合是

N=4P=4L=1

N=6P=7L=2

N=8P=10L=3由上式可見，四桿運(yùn)動(dòng)鏈只有一個(gè)閉環(huán)，因而僅有一種基本形式。一個(gè)具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件是六桿運(yùn)動(dòng)鏈中最復(fù)雜的構(gòu)件，六桿運(yùn)動(dòng)鏈的組裝有兩種可能性：a)b)142365圖a：型式Ⅰ，瓦特型，其中兩個(gè)具有三副的構(gòu)件在一個(gè)公共點(diǎn)相連接。圖b：型式Ⅱ，斯蒂芬遜型，其中兩個(gè)三副構(gòu)件被兩個(gè)雙副構(gòu)件隔開。而八桿運(yùn)動(dòng)鏈具有三個(gè)閉環(huán)，其運(yùn)動(dòng)鏈的基本型式有十六種。六桿運(yùn)動(dòng)鏈613452單閉環(huán)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：①

構(gòu)件總數(shù)N與運(yùn)動(dòng)副總數(shù)P相等；②

N=P≥3所以構(gòu)件數(shù)與運(yùn)動(dòng)副數(shù)有N=P=PL＋PH≥3根據(jù)平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式有F=3（N－1）－2PL－PH進(jìn)行單閉環(huán)機(jī)構(gòu)的類型綜合時(shí)必須滿足上面兩公式。2）單閉環(huán)機(jī)構(gòu)的類型綜合對(duì)單自由度的機(jī)構(gòu)，