機(jī)械原理-第章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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)的結(jié)構(gòu)分析2.1機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的2.2機(jī)構(gòu)的組成2.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.4機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2.5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算2.6計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)2.7平面機(jī)構(gòu)組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析2.1機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的5.機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)的分類機(jī)構(gòu)的組成2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制3.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件認(rèn)識(shí)機(jī)構(gòu)會(huì)畫圖機(jī)構(gòu)的開發(fā)設(shè)計(jì)4.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)必須知道1.構(gòu)件從運(yùn)動(dòng)角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多運(yùn)動(dòng)單元組合而成的，這些運(yùn)動(dòng)單元稱為構(gòu)件。氣缸體曲軸齒輪活塞連桿構(gòu)件：獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元。（link）2.2機(jī)構(gòu)的組成套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋內(nèi)燃機(jī)連桿

構(gòu)件可以是一個(gè)零件；也可以是由幾個(gè)零件組成。圖示內(nèi)燃機(jī)中的連桿就是由單獨(dú)加工的連桿體、連桿蓋、軸瓦、螺桿、螺母、軸套等零件組成的。這些零件分別加工制造，但是當(dāng)它們裝配成連桿后則作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)，相互之間不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

運(yùn)動(dòng)副:是兩構(gòu)件互相接觸而構(gòu)成的可動(dòng)聯(lián)接。條件是：a)兩個(gè)構(gòu)件，b)互相接觸，c)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件之間需要有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，構(gòu)件的連接既要使兩個(gè)構(gòu)件接觸，又能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種互相接觸的可動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副齒輪副2.運(yùn)動(dòng)副(1)運(yùn)動(dòng)副（kinematicpair,joint）xyz

運(yùn)動(dòng)副元素是兩構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副表面。（點(diǎn)、線、面）例如軸與軸承、活塞與缸套、齒輪齒廓。轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副齒輪副(2)運(yùn)動(dòng)副元素

約束:運(yùn)動(dòng)副的作用是限制構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種限制作用稱為約束。II級(jí)副III級(jí)副(3)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，提供兩個(gè)約束條件的，稱為II級(jí)副。其余依此類推。I級(jí)副zxyV級(jí)副-1V級(jí)副-3V級(jí)副-2IV級(jí)副(3)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。

提供4個(gè)約束條件的，稱為Ⅳ級(jí)副，提供5個(gè)約束條件的，稱為Ⅴ級(jí)副。zxy(3)運(yùn)動(dòng)副的分類2)按運(yùn)動(dòng)副接觸形式分有

高副：點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副。低副：面接觸的運(yùn)動(dòng)副；低副的例子：如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副等；高副的例子：如齒輪副、凸輪副等。轉(zhuǎn)動(dòng)副（曲面接觸）移動(dòng)副（（平面接觸觸）低副的例例子凸輪副(高副點(diǎn)接觸)齒輪副（高副線接觸）作者：潘存云教授高副的例例子球面副螺旋副3)按運(yùn)動(dòng)副副相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)形式分有轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副螺旋副球面副(3)運(yùn)動(dòng)副的的分類(3)運(yùn)動(dòng)副的的分類4)按相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)范圍圍分有平面運(yùn)動(dòng)動(dòng)副:產(chǎn)生平面運(yùn)動(dòng)動(dòng)(plannarkinematicpair)例如：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)副、、移動(dòng)副副?？臻g運(yùn)動(dòng)動(dòng)副:產(chǎn)生空間運(yùn)動(dòng)動(dòng)(spatialkinematicpair)例如：球球面副、、螺旋副副。5）常用的的平面運(yùn)運(yùn)動(dòng)副及及其自由由度和約約束平面I級(jí)副自由度：2個(gè)引入約束：1個(gè)平面高副齒輪副凸輪副平面低副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副12y平面II級(jí)副引入約束:2個(gè)自由度:1個(gè)平面II級(jí)副引入約束:2個(gè)自由度:1個(gè)1xxy12運(yùn)動(dòng)副小小結(jié)兩個(gè)構(gòu)件件之間接接觸，而而又能產(chǎn)產(chǎn)生一定定相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的可可動(dòng)連接接，稱為為運(yùn)動(dòng)副副。組成運(yùn)動(dòng)副副的兩構(gòu)件件上參與接接觸的點(diǎn)、線、面面稱為運(yùn)動(dòng)副元素素。運(yùn)動(dòng)副有多多種分類。(4)運(yùn)動(dòng)副的表表示方法(4)運(yùn)動(dòng)副的表表示方法兩構(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轉(zhuǎn)動(dòng)副的符符號(hào)兩構(gòu)件為活動(dòng)構(gòu)件有一個(gè)構(gòu)件固定1212121212121212移動(dòng)副移動(dòng)副的符號(hào)3.運(yùn)動(dòng)鏈鏈運(yùn)動(dòng)鏈：通通過(guò)運(yùn)動(dòng)副副的連接而而構(gòu)成的可可相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的構(gòu)件系系統(tǒng)。分為為閉式運(yùn)動(dòng)動(dòng)鏈和開式式運(yùn)動(dòng)鏈兩兩種。閉式運(yùn)動(dòng)鏈作者：潘存云教授開式運(yùn)動(dòng)鏈（kinematicchain）閉式運(yùn)動(dòng)鏈（簡(jiǎn)稱閉鏈）開式運(yùn)動(dòng)鏈（簡(jiǎn)稱開鏈）平面運(yùn)動(dòng)鏈空間運(yùn)動(dòng)鏈按運(yùn)動(dòng)分按結(jié)構(gòu)分運(yùn)動(dòng)鏈平面閉式運(yùn)動(dòng)鏈空間閉式運(yùn)動(dòng)鏈平面開式運(yùn)動(dòng)鏈空間開式運(yùn)動(dòng)鏈3.運(yùn)動(dòng)鏈（kinematicchain）（1）運(yùn)動(dòng)鏈分分類首尾兩構(gòu)件件相互聯(lián)接形成一個(gè)個(gè)封閉的可可動(dòng)系統(tǒng)，稱為為閉式鏈。。四桿閉式鏈鏈（2）閉式鏈?zhǔn)孜矁蓸?gòu)件件不相互聯(lián)接，形成成一個(gè)非封封閉可動(dòng)系統(tǒng)稱稱為開式鏈鏈。四桿開式鏈鏈（2）開式鏈簡(jiǎn)言之具有有固定構(gòu)件件的運(yùn)動(dòng)鏈鏈稱為機(jī)構(gòu)。（1）機(jī)架：機(jī)構(gòu)中特特殊的構(gòu)件件，一般情情況下機(jī)架架相對(duì)地面面固定不動(dòng)動(dòng)，即機(jī)構(gòu)構(gòu)中的固定定構(gòu)件。4.機(jī)構(gòu)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)于它有確定的運(yùn)動(dòng)，此種運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。（mechanism）平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件12344.機(jī)構(gòu)（2）原動(dòng)件：按給定運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)構(gòu)件；（3）從動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中其其余活動(dòng)構(gòu)構(gòu)件，其運(yùn)運(yùn)動(dòng)取決于于原動(dòng)件的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律律、機(jī)構(gòu)的的結(jié)構(gòu)和構(gòu)構(gòu)件的尺寸寸。機(jī)構(gòu)分為平平面機(jī)構(gòu)和和空間機(jī)構(gòu)構(gòu)兩類，其其中平面機(jī)機(jī)構(gòu)應(yīng)用最最為廣泛。。1個(gè)或幾個(gè)1個(gè)機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)＝機(jī)架＋原動(dòng)件＋從動(dòng)件若干空間鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)從動(dòng)件原動(dòng)件機(jī)架（mechanism）機(jī)構(gòu)：將運(yùn)動(dòng)鏈鏈中某一構(gòu)構(gòu)件固定作作為參考系系，并有一一個(gè)或幾個(gè)個(gè)構(gòu)件給定定運(yùn)動(dòng)規(guī)律律（主動(dòng)件件或原動(dòng)件件），而使使其余構(gòu)件件（從動(dòng)件件）具有確確定的運(yùn)動(dòng)動(dòng)，則此種種運(yùn)動(dòng)鏈稱稱為機(jī)構(gòu)。。運(yùn)動(dòng)鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)運(yùn)動(dòng)副的連連接而構(gòu)成成的可相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)構(gòu)件系統(tǒng)。。構(gòu)件：從運(yùn)動(dòng)角角度來(lái)看，，機(jī)構(gòu)是由由若干運(yùn)動(dòng)動(dòng)單元組合合而成的，，這些運(yùn)動(dòng)動(dòng)單元稱為為構(gòu)件。運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件之之間接觸，，而又能產(chǎn)產(chǎn)生一定相相對(duì)運(yùn)動(dòng)的的可動(dòng)連接接，稱為運(yùn)運(yùn)動(dòng)副。機(jī)構(gòu)小結(jié)：：2.3機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖在對(duì)現(xiàn)有機(jī)機(jī)械進(jìn)行分分析或設(shè)計(jì)計(jì)新機(jī)器時(shí)時(shí)，都需要要繪出其機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖。1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖根據(jù)機(jī)構(gòu)的的運(yùn)動(dòng)尺寸寸，按比例例定出各運(yùn)運(yùn)動(dòng)副的位位置，采用用運(yùn)動(dòng)副及及常用機(jī)構(gòu)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖符號(hào)和構(gòu)構(gòu)件的表示示方法，將將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)傳遞情況況表示出來(lái)來(lái)的簡(jiǎn)化圖圖形。2.作用（1）表示機(jī)構(gòu)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和和運(yùn)動(dòng)情況況；（2）作為運(yùn)動(dòng)動(dòng)分析和動(dòng)動(dòng)力分析的的依據(jù)。3.機(jī)構(gòu)示意圖圖不按精確比比例繪制的的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖符號(hào)已已經(jīng)有國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)，該該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)副、構(gòu)構(gòu)件及各種種機(jī)構(gòu)的表表示符號(hào)作作了規(guī)定，，下表為構(gòu)構(gòu)件與部分分機(jī)構(gòu)的表表示方法。。同一構(gòu)件構(gòu)件4.表示構(gòu)件的的符號(hào)固定構(gòu)件雙副三副構(gòu)件4.表示構(gòu)件的的符號(hào)常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)僅與機(jī)構(gòu)中中的運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)情況況（轉(zhuǎn)動(dòng)副副、移動(dòng)副副及高副等等）和機(jī)構(gòu)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸（由各運(yùn)動(dòng)動(dòng)副的相對(duì)對(duì)位置確定定的尺寸））有關(guān)，而而與機(jī)構(gòu)的的外形尺寸寸等因素?zé)o無(wú)關(guān)。（a）（b）（c）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的的思路：先先定原動(dòng)部部分，再定定工作部分分（一般位位于傳動(dòng)線線路末端）），弄清運(yùn)運(yùn)動(dòng)傳遞路路線，找出出中間構(gòu)件件，確定構(gòu)構(gòu)件數(shù)目及及運(yùn)動(dòng)副的的類型，并并用符號(hào)表表示出來(lái)。。順口溜：先先兩端，后后中間，從從頭至尾走走一遍，數(shù)數(shù)構(gòu)件是是多少，再再看它們?cè)踉跸噙B。5.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足足的條件(1)構(gòu)件數(shù)目與與實(shí)際相同同；(2)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副的的數(shù)數(shù)目目、、類類型型與與實(shí)實(shí)際際相相符符；；(3)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副之之間間的的相相對(duì)對(duì)位位置置及及構(gòu)構(gòu)件件尺尺寸寸與與實(shí)實(shí)際際機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)成成比比例例。。④檢驗(yàn)驗(yàn)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)是是否否滿滿足足運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)要要求求。。(4)繪制制機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖的的步步驟驟：：①分分析析機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)中中相相鄰鄰構(gòu)構(gòu)件件之之間間的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副，搞搞清清楚楚運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副的的類類型型與與數(shù)數(shù)目目、、構(gòu)件件的的數(shù)數(shù)目目以及及運(yùn)動(dòng)動(dòng)傳傳遞遞路線線；；②選視圖圖平平面面（通通常常選選與與運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)平平面面平平行行的的平平面面）），，測(cè)測(cè)量量各各運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副之之間間的的尺尺寸寸，，繪繪制制示示意意圖圖；；③確定定各各運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副之之間間的的相對(duì)對(duì)位位置置，選選取取適適當(dāng)當(dāng)比例例尺尺，根根據(jù)據(jù)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)尺尺寸寸定定出出各各運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副之之間間的的相相對(duì)對(duì)位位置置（（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副的的中中心心，，移移動(dòng)動(dòng)副副的的導(dǎo)導(dǎo)路路方方向向及及高高副副的的接接觸觸點(diǎn)點(diǎn)等等）），，畫畫出出相相應(yīng)應(yīng)的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副符符號(hào)號(hào)，，用用構(gòu)構(gòu)件件符符號(hào)號(hào)將將各各運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副連連接接起起來(lái)來(lái)，，標(biāo)標(biāo)出出構(gòu)構(gòu)件件號(hào)號(hào)數(shù)數(shù)字字、、運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副的的字字母母代代號(hào)號(hào)、、原原動(dòng)動(dòng)件件的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方向向箭箭頭頭。。工作部部分原動(dòng)部部分中間部部分輥壓機(jī)機(jī)破碎機(jī)機(jī)(2)表示構(gòu)構(gòu)件的的符號(hào)號(hào)同一構(gòu)件構(gòu)件固定構(gòu)件(1)構(gòu)件：：獨(dú)立的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)單元元。1.構(gòu)件小小結(jié)雙副三副構(gòu)件(2)表示構(gòu)構(gòu)件的的符號(hào)號(hào)2.運(yùn)動(dòng)副副小結(jié)結(jié)(1)運(yùn)動(dòng)副副構(gòu)件之之間的的可動(dòng)動(dòng)連接接。兩個(gè)個(gè)構(gòu)件件之間間接觸觸，而而又能能產(chǎn)生生一定定相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的可可動(dòng)連連接，，稱為為運(yùn)動(dòng)動(dòng)副。。(2)運(yùn)動(dòng)副副元素素運(yùn)動(dòng)副副的幾幾何形形狀。組成運(yùn)運(yùn)動(dòng)副副的兩兩構(gòu)件件上參參與接接觸的的點(diǎn)、線線、面面稱為為運(yùn)動(dòng)副副元素素。(3)運(yùn)動(dòng)副副有多多種分分類。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(4)運(yùn)動(dòng)副副的符符號(hào)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(4)運(yùn)動(dòng)副副的符符號(hào)3.運(yùn)運(yùn)動(dòng)鏈鏈小結(jié)通過(guò)運(yùn)運(yùn)動(dòng)副副的連連接而而構(gòu)成成的可可相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的構(gòu)構(gòu)件系系統(tǒng)。。分為為閉式式運(yùn)動(dòng)動(dòng)鏈和和開式式運(yùn)動(dòng)動(dòng)鏈兩兩種。。閉式運(yùn)動(dòng)鏈開式運(yùn)運(yùn)動(dòng)鏈鏈將運(yùn)動(dòng)動(dòng)鏈中中的某某一構(gòu)構(gòu)件固固定作作為參參考系系，并并有一一個(gè)或或幾個(gè)個(gè)構(gòu)件件給定定運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律律（原原動(dòng)件件），，從而而使其其余構(gòu)構(gòu)件（（從動(dòng)動(dòng)件））具有有確定定的運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，此種種運(yùn)動(dòng)動(dòng)鏈稱稱為機(jī)機(jī)構(gòu)。。4.機(jī)構(gòu)小小結(jié)1個(gè)或幾個(gè)1個(gè)機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)＝機(jī)架＋原動(dòng)件＋從動(dòng)件若干④檢驗(yàn)機(jī)機(jī)構(gòu)是是否滿滿足運(yùn)運(yùn)動(dòng)要要求。。①分析析機(jī)構(gòu)構(gòu)中原動(dòng)件件與運(yùn)動(dòng)傳傳遞路路線，構(gòu)件的的數(shù)目目，相鄰鄰構(gòu)件件之間間的運(yùn)動(dòng)副副類型型與數(shù)數(shù)目；②選視圖平平面（選與與運(yùn)動(dòng)動(dòng)平面面平行行的平平面）），測(cè)測(cè)量各各運(yùn)動(dòng)動(dòng)副之之間的的尺寸寸，繪繪制示示意圖圖；③確定定各各運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副之之間間的的相對(duì)對(duì)位位置置，選選取取適適當(dāng)當(dāng)比例例尺尺，畫畫出出相相應(yīng)應(yīng)的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副符符號(hào)號(hào)，，用用構(gòu)構(gòu)件件符符號(hào)號(hào)將將各各運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副連連接接起起來(lái)來(lái)。。5.繪制制機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖的的步步驟驟123456EC顎式式破破碎碎機(jī)機(jī)舉例例：：繪繪制制破破碎碎機(jī)機(jī)的的機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖。。分析析：：該該例例題題中中各各構(gòu)構(gòu)件件全全部部由由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副連連接接而而成成，，其其中中O、E、F三處處是是與與機(jī)機(jī)架架相相連連的的固定定鉸鉸鏈鏈，原原動(dòng)動(dòng)件件為為AO，作作整整周周旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。難點(diǎn)點(diǎn)：：關(guān)關(guān)鍵鍵是是搞搞清清楚楚原原動(dòng)動(dòng)構(gòu)構(gòu)件件AO是一一個(gè)個(gè)作作整整周周旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的偏心心軸軸，不不容容易易看看出出。。BDFAO123456ECBDFAO123456作者者：：潘潘存存云云教教授授1234舉例例：：繪繪制制圖圖示示偏偏心心真真空空泵泵的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖分析析:該例例題題中中共共有有四四個(gè)個(gè)構(gòu)構(gòu)件件，，三三個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副，，一一個(gè)個(gè)移移動(dòng)動(dòng)副副。。原原動(dòng)動(dòng)件件是是一一個(gè)個(gè)偏心心輪輪，其其上上有有兩兩個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副。。另另外外一一個(gè)個(gè)構(gòu)構(gòu)件件是是搖塊塊,其外外形形是是圓圓柱柱，，與與機(jī)機(jī)架架構(gòu)構(gòu)成成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副，，與與深深黃黃色色構(gòu)構(gòu)件件（（連桿桿）構(gòu)構(gòu)成成移移動(dòng)動(dòng)副副。。難點(diǎn)點(diǎn)：：弄弄清清原原動(dòng)動(dòng)構(gòu)構(gòu)件件為為一一個(gè)個(gè)偏偏心心輪輪以以及及搖搖塊塊上上運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副的的特特點(diǎn)點(diǎn)。。偏心心真真空空泵泵的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖1機(jī)架2.3齒輪4滑塊5導(dǎo)桿6連桿7刨頭例繪繪制制圖示示牛頭頭刨床床機(jī)構(gòu)構(gòu)的運(yùn)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖解：（1）從主主動(dòng)件件開始始，按按運(yùn)動(dòng)動(dòng)傳動(dòng)動(dòng)順序序，分分析各各構(gòu)件件之間間相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)性質(zhì)質(zhì)，并并確定定聯(lián)接接各構(gòu)構(gòu)件的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)副類類型。。1機(jī)架2.3齒輪4滑塊5導(dǎo)桿6連桿7刨頭構(gòu)件2-3之間組組成平平面高高副構(gòu)件1-7、4-5之間組組成移移動(dòng)副副其余相相互接接觸的的構(gòu)件件間組組成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)副副構(gòu)件2為原動(dòng)動(dòng)件（2）合理理選擇擇視圖圖。本本題選選擇與與各回回轉(zhuǎn)軸軸線垂垂直的的平面面作為為視圖圖平面面。（3）合理理選擇擇長(zhǎng)度度比例例尺(m/mm)，繪制機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)簡(jiǎn)圖。。1723456牛頭刨床床機(jī)構(gòu)動(dòng)動(dòng)畫例內(nèi)燃機(jī)及其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.4機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是確定的，一個(gè)機(jī)構(gòu)在什么條件下才能實(shí)現(xiàn)確定的運(yùn)動(dòng)呢？首先觀察兩個(gè)例子。1.平面鉸鏈四桿桿機(jī)構(gòu)平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1234給定機(jī)構(gòu)構(gòu)一個(gè)獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)動(dòng)，機(jī)構(gòu)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)？給定機(jī)構(gòu)構(gòu)兩個(gè)獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)動(dòng)，機(jī)構(gòu)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)？若給定機(jī)機(jī)構(gòu)一個(gè)個(gè)獨(dú)立運(yùn)運(yùn)動(dòng)，則則機(jī)構(gòu)有有確定的的運(yùn)動(dòng)。。若給定機(jī)機(jī)構(gòu)兩個(gè)個(gè)獨(dú)立運(yùn)運(yùn)動(dòng)，則則機(jī)構(gòu)的的薄弱環(huán)環(huán)節(jié)損壞壞。給定機(jī)構(gòu)構(gòu)一個(gè)獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)動(dòng)，機(jī)構(gòu)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)？給定機(jī)構(gòu)構(gòu)兩個(gè)獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)動(dòng)，機(jī)構(gòu)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)？2.4機(jī)構(gòu)具有有確定運(yùn)運(yùn)動(dòng)的條條件2.平面鉸鏈五桿桿機(jī)構(gòu)1234θ15給定機(jī)構(gòu)構(gòu)一個(gè)獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)動(dòng)，則機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)運(yùn)動(dòng)不確確定。給定機(jī)構(gòu)構(gòu)兩個(gè)獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)動(dòng)，則機(jī)機(jī)構(gòu)有確確定的運(yùn)運(yùn)動(dòng)。使機(jī)構(gòu)具具有確定定運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，給定定獨(dú)立運(yùn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)的數(shù)目目稱為機(jī)機(jī)構(gòu)的自自由度。。機(jī)構(gòu)的自自由度F機(jī)構(gòu)確定定運(yùn)動(dòng)的的條件：：機(jī)構(gòu)原動(dòng)動(dòng)件數(shù)等等于其自自由度F。機(jī)構(gòu)原原動(dòng)件件數(shù)小小于F，運(yùn)動(dòng)不不完全全確定定；機(jī)構(gòu)原原動(dòng)件件數(shù)大大于F，最薄弱弱環(huán)節(jié)節(jié)損壞壞。原動(dòng)件件：由由驅(qū)動(dòng)動(dòng)力作作用，，相對(duì)對(duì)于機(jī)機(jī)架能能獨(dú)立立運(yùn)動(dòng)動(dòng)的構(gòu)構(gòu)件。。因?yàn)橐灰粋€(gè)原原動(dòng)件件只能能提供供一個(gè)個(gè)獨(dú)立立參數(shù)數(shù)，所所以機(jī)機(jī)構(gòu)具具有確確定運(yùn)運(yùn)動(dòng)的條件件為：：機(jī)構(gòu)構(gòu)的原原動(dòng)件件數(shù)目目應(yīng)等等于機(jī)機(jī)構(gòu)的的自由由度數(shù)數(shù)目F。自由度度數(shù)＝＝原動(dòng)動(dòng)件數(shù)數(shù)3.機(jī)構(gòu)構(gòu)具有有確定定運(yùn)動(dòng)動(dòng)的條條件給定:S3＝S3(t),θ1＝θ1（t）唯一確確定，，該機(jī)機(jī)構(gòu)僅僅需要一一個(gè)獨(dú)獨(dú)立運(yùn)運(yùn)動(dòng)參參數(shù)（（構(gòu)件件）。。S3123θ1若僅給定θ1＝θ1（t）,則θ2θ3θ4

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)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)。12345θ4θ12.5機(jī)構(gòu)的的自由由度計(jì)計(jì)算1.平面機(jī)機(jī)構(gòu)的的自由由度定義：：保證機(jī)機(jī)構(gòu)具具有確確定運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，所所給定定獨(dú)立立運(yùn)動(dòng)動(dòng)參數(shù)數(shù)的數(shù)數(shù)目，，稱為為機(jī)構(gòu)構(gòu)的自自由度度。計(jì)算方方法：：作平面面運(yùn)動(dòng)動(dòng)的剛剛體在在平面面的位位置需需要三三個(gè)獨(dú)獨(dú)立的的參數(shù)數(shù)（x，y,θ）才能唯唯一確確定。。無(wú)約束構(gòu)件的自由度為3。yxθ(x,y)F=3oSyx12R=2,F=1結(jié)論：：平面面構(gòu)件件自由由度=自由構(gòu)構(gòu)件的的自由由度數(shù)數(shù)-約束數(shù)數(shù)=3-約束數(shù)數(shù)?；剞D(zhuǎn)副

1（θ）+

2（x,y）=

3移動(dòng)副

1（x）+

2（y,θ）=

3高副

2（x,θ）+

1（y）=

3

運(yùn)動(dòng)副自由度數(shù)F

約束數(shù)Rxy12R=1,F=2θR=2,F=1yx

12θ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：推廣到到一般般情況況：設(shè)設(shè)一個(gè)個(gè)平面面機(jī)構(gòu)構(gòu)，共共有n個(gè)活動(dòng)動(dòng)構(gòu)件件，用用pl個(gè)低副副和ph個(gè)高副副連接接。如如上所所述，，一個(gè)個(gè)無(wú)約約束的的構(gòu)件件有3個(gè)自由由度，，一個(gè)個(gè)低副副有兩兩個(gè)約約束，，一個(gè)個(gè)高副副有一一個(gè)約約束。。因此此：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)

構(gòu)件總自由度低副約束數(shù)高副約束數(shù)3×n

2×pl1

×phn式中：：n為機(jī)構(gòu)構(gòu)的活活動(dòng)構(gòu)構(gòu)件數(shù)數(shù)目；；pl為機(jī)構(gòu)構(gòu)的低低副數(shù)數(shù)目；；ph為機(jī)構(gòu)構(gòu)的高高副數(shù)數(shù)目。要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：F=3n

－(

2pl

+ph

)例題1計(jì)算曲曲柄滑滑塊機(jī)機(jī)構(gòu)的的自由由度解：活動(dòng)構(gòu)構(gòu)件數(shù)數(shù)n=3低副數(shù)數(shù)pl=4高副數(shù)數(shù)ph=0F=3n－2pl－ph=3×3－2×4=1123例題2計(jì)算五桿鉸鉸鏈機(jī)構(gòu)的的自由度。。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)數(shù)n=4低副數(shù)pl=5高副數(shù)ph=0F=3n－2pl－ph=3×4－2×5=22345θ11θ5例題3計(jì)算圖示凸凸輪機(jī)構(gòu)的的自由度。。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)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例題4內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的自由度度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)數(shù)n=5低副數(shù)pl=6高副數(shù)ph=2F=3n－2pl－ph=3×5－2×6－2×2=1討論下列機(jī)機(jī)構(gòu)的自由由度討論：n=2,pL=3,ph=0F=3n－2pL－ph=3×2-2×3=0n=3,pL=5,ph=0F=3n－2pL－ph=3×3-2×5=-1若機(jī)構(gòu)自自由度Ｆ≤０，則則機(jī)構(gòu)不不能運(yùn)動(dòng)動(dòng)。n=3,pL=4,ph=0F=3n－2pL－ph=3×3-2×4=1n=4,pL=5,pH=0F=3n－2pL－ph=3×4-2×5=2若F>０且且與與原原動(dòng)動(dòng)件件數(shù)數(shù)相相等等，，則則機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)各各構(gòu)構(gòu)件件間間的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)是是確確定定的的。。若F>0，而而原原動(dòng)動(dòng)件件數(shù)數(shù)<F，則則構(gòu)構(gòu)件件間間的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)是是不不確確定定的的；；若F>０，，而而原原動(dòng)動(dòng)件件數(shù)數(shù)>F，則則構(gòu)構(gòu)件件間間不不能能運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)或或產(chǎn)產(chǎn)生生破破壞壞。。討論論：：因此此，，機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)具具有有確確定定運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的條條件件是是：：機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的原原動(dòng)動(dòng)件件數(shù)數(shù)等等于于機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的自自由由度度數(shù)數(shù)。。2.6計(jì)算算平平面面機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)自自由由度度時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)注注意意的的事事項(xiàng)項(xiàng)5603123?1234運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副數(shù)數(shù)不不對(duì)對(duì)存在在局局部部自自由由度度存在在重重復(fù)復(fù)約約束束2.6計(jì)算算平平面面機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)自自由由度度時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)注注意意的的事事項(xiàng)項(xiàng)（１１））正正確確計(jì)計(jì)算算運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副數(shù)數(shù)（２２））除除去去局局部部自自由由度度ＦＦ′（３３））除除去去虛虛約約束束ｐｐ′1)復(fù)合合鉸鉸鏈鏈(compoundhinges)定義義：：兩兩個(gè)個(gè)以以上上的的構(gòu)構(gòu)件件在在同同一一處處構(gòu)構(gòu)成成的的重重合合轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副。。此處有兩兩個(gè)低副副2.6計(jì)算平面面機(jī)構(gòu)自自由度時(shí)時(shí)應(yīng)注意意的事項(xiàng)項(xiàng)2342341.正確計(jì)算算運(yùn)動(dòng)副副數(shù)由m個(gè)構(gòu)件組組成的復(fù)復(fù)合鉸鏈鏈，共有有(m-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副副。每?jī)蓚€(gè)構(gòu)構(gòu)件之間間構(gòu)成一一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副，如如三個(gè)構(gòu)構(gòu)件形成成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。。當(dāng)有四個(gè)個(gè)構(gòu)件在在同一處處以轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副相連連時(shí)，有有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。。解：在B、C、D、E四處各有有三個(gè)構(gòu)構(gòu)件形成復(fù)合合鉸鏈，，每處有有2個(gè)運(yùn)動(dòng)副副，因此有活活動(dòng)構(gòu)件件數(shù)n=7低副數(shù)pL=10F=3n－2pL－ph=3×7－2×10－0=1如果不考考慮復(fù)合合鉸鏈，，低副數(shù)數(shù)目為6個(gè)，則計(jì)計(jì)算的自自由度數(shù)數(shù)為9，顯然計(jì)算算有誤??！例題1

求圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。12345678ABCDEF圓盤鋸機(jī)構(gòu)2.6計(jì)算平面面機(jī)構(gòu)自自由度時(shí)時(shí)應(yīng)注意意的事項(xiàng)項(xiàng)1.正確計(jì)算算運(yùn)動(dòng)副副數(shù)2)同一運(yùn)動(dòng)動(dòng)副①同一轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副AA′B′BACC′nn′②同一移動(dòng)動(dòng)副③同一平面面高副ABCD′D2.6計(jì)算平面面機(jī)構(gòu)自自由度時(shí)時(shí)應(yīng)注意意的事項(xiàng)項(xiàng)1.正確計(jì)算算運(yùn)動(dòng)副副數(shù)3)復(fù)合高副副②相當(dāng)于于移動(dòng)副副n1An1n2n2A′n1n2n2n1A′A①相當(dāng)于于轉(zhuǎn)動(dòng)副副例題2

計(jì)算圖示凸輪機(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=21232.除去局部部自由度度F′(passivedegreeoffreedom)定義：機(jī)機(jī)構(gòu)中某某些構(gòu)件件具有與與其他構(gòu)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)動(dòng)無(wú)關(guān)的的自由度度。局部自由由度常出出現(xiàn)在加加裝滾子子的場(chǎng)合合，計(jì)算算機(jī)構(gòu)自自由度時(shí)時(shí)應(yīng)去掉，否否則會(huì)出出錯(cuò)。加裝滾子子的好處處在于將將滑動(dòng)摩摩擦變成成滾動(dòng)摩摩擦以減減小摩擦擦力。123F=3n－(2pL+ph)－F′=3××3－（2×3+1）－1=1F′：局部自由由度數(shù)目目F=3n－(2pL+ph)=3××2－（2×2+1)=11233.除去虛約約束(formalconstraint)1234ABCDEF定義義：：對(duì)對(duì)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)不不起起作作用用的的約約束束。。計(jì)算算自自由由度度時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)去去掉掉虛虛約約束束。。出現(xiàn)現(xiàn)虛虛約約束束的的場(chǎng)場(chǎng)合合：：1)軌跡跡重重合合兩構(gòu)構(gòu)件件連連接接前前后后，，連連接接點(diǎn)點(diǎn)的的軌軌跡跡重重合合；；52)連接接兩兩點(diǎn)點(diǎn)距距離離不不變變運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)，，兩兩構(gòu)構(gòu)件件上上的的兩兩點(diǎn)點(diǎn)距距離離始始終終不不變變。。EF虛約束虛約約束束3)結(jié)構(gòu)構(gòu)重重復(fù)復(fù)虛約約束束虛約約束束解：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例題3

已知：AB＝CD＝EF，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。

事實(shí)實(shí)上上，，該該機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)是是可可以以運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的，，蒸蒸汽汽機(jī)火火車車車車輪輪的的驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)就就采采用用了了該該機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。3.除去去虛虛約約束束(formalconstraint)1234ABCDEF5特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：AB＝CD＝EF，因?yàn)闉锳B＝C