機(jī)械設(shè)計(jì)平面機(jī)構(gòu)自由度及簡圖

（一）教學(xué)要求運(yùn)動(dòng)副、自由度基本概念，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。（二）教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)（三）教學(xué)內(nèi)容§3-2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖§3-3平面機(jī)構(gòu)的自由度及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件§3-1 運(yùn)動(dòng)副及其分類小結(jié):第三章平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖理解平面機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)副、自由度等基本概念，掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，繪制的基本方法和自由度的計(jì)算，掌握機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2、運(yùn)動(dòng)副的類型(1)低副

(2)高副

§3-1運(yùn)動(dòng)副及其分類

一、運(yùn)動(dòng)副及其分類1、運(yùn)動(dòng)副使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，稱為運(yùn)動(dòng)副。軸承中的滾動(dòng)體與內(nèi)、外圈的滾道、嚙合中的一對齒廓、滑塊與導(dǎo)槽，均保持直接接觸，并能產(chǎn)生一定的相對運(yùn)動(dòng)，因而它們都構(gòu)成了運(yùn)動(dòng)副。低副兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。根據(jù)兩構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)形式，低副又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。1）轉(zhuǎn)動(dòng)副

兩構(gòu)件只能組成在一個(gè)平面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副（或鉸鏈）。2）移動(dòng)副

兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副機(jī)架移動(dòng)副凸輪副齒輪副運(yùn)動(dòng)副用符號小結(jié)

在研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了便于分析，常常瞥開它們因強(qiáng)度等原因形成的復(fù)雜外形及具體構(gòu)造，僅用簡單的符號和線條表示，并按一定的比例定出各運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的位置，這種簡明表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，常用的運(yùn)動(dòng)副代表符號見下表。機(jī)構(gòu)分為：空間機(jī)構(gòu)和平面機(jī)構(gòu)。如果組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或在彼此相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，該機(jī)構(gòu)稱為平面機(jī)構(gòu)，否則稱為空間機(jī)構(gòu)。工程中大多數(shù)常用機(jī)構(gòu)屬于平面機(jī)構(gòu)。§3-2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件通過若干運(yùn)動(dòng)副組合在一起的。機(jī)構(gòu)是用來傳遞或變換運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)，條件是：既要保證構(gòu)件組合能夠運(yùn)動(dòng)，又要能夠保證運(yùn)動(dòng)是確定的。構(gòu)件：獨(dú)立影響機(jī)構(gòu)功能并能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體（實(shí)物、剛體、運(yùn)動(dòng)的整體）機(jī)架、原動(dòng)構(gòu)件、從動(dòng)構(gòu)件零件：單獨(dú)加工的制造單元體通用零件、專用零件構(gòu)件可以由一個(gè)零件組成也可以由幾個(gè)零件組成原動(dòng)件1234從動(dòng)件機(jī)架（一）構(gòu)件平面低副:轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副（面接觸）平面高副:齒輪副、凸輪副（點(diǎn)、線接觸）空間低副:螺旋副、球面副、圓柱副（面接觸）空間高副:球和圓柱與平面、球與圓柱副(點(diǎn)、線接觸)運(yùn)動(dòng)副特性:運(yùn)動(dòng)副一經(jīng)形成,組成它的兩個(gè)構(gòu)件間的可能的相對運(yùn)動(dòng)就確定。而且這種可能的相對運(yùn)動(dòng),只與運(yùn)動(dòng)副類型有關(guān),而與運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)無關(guān)。工程上常用一些規(guī)定的符號代表運(yùn)動(dòng)副（二）運(yùn)動(dòng)副類型小結(jié)機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副連接而成的原動(dòng)件：按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件從動(dòng)件：其余的活動(dòng)構(gòu)件機(jī)架：固定不動(dòng)的構(gòu)件1234機(jī)構(gòu)原動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)架（三）機(jī)構(gòu)二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制步驟：

1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對運(yùn)動(dòng)；

2）找出所有的構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副；

3）選擇合理的位置，即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性；

4）確定比例尺，

5）用規(guī)定的符號和線條繪制成間圖。（從原動(dòng)件開始畫）例5例3-2：試試求右圖圖平面四四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)的自由由度。解：機(jī)構(gòu)構(gòu)中共有有3個(gè)活活動(dòng)構(gòu)件件，4個(gè)個(gè)低副（（轉(zhuǎn)動(dòng)副副），即n=3，PL=4，PH=0，根根據(jù)式（（3-1）求得得機(jī)構(gòu)的的自由度度F=3n-2PL-PH=3×3-2××4-0=1原動(dòng)件數(shù)數(shù)=機(jī)構(gòu)構(gòu)自由度度一、平平面機(jī)構(gòu)構(gòu)的自由由度的計(jì)計(jì)算當(dāng)Ｆ＝原原動(dòng)件的的數(shù)目→→機(jī)構(gòu)有有確定運(yùn)運(yùn)動(dòng)(F=0不不動(dòng)動(dòng)；；多多于于不不確確定定;少少于于破破壞壞））計(jì)算算機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)自自由由度度（設(shè)設(shè)n個(gè)個(gè)活活動(dòng)動(dòng)構(gòu)構(gòu)件件，，PL個(gè)低低副副，，PH個(gè)高高副副））：：F=3n-2PL-PH（3-1））說明明：：n個(gè)個(gè)活活動(dòng)動(dòng)構(gòu)構(gòu)件件（（不不包包括括機(jī)機(jī)架架））共共有有3n個(gè)個(gè)自自由由度度，，當(dāng)當(dāng)用用PL個(gè)低低副副和和機(jī)機(jī)架架相相聯(lián)聯(lián)組組成成機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)后后，，便便受受到到2PL個(gè)約約束束（（每每個(gè)個(gè)低低副副提提供供兩兩個(gè)個(gè)約約束束，，1個(gè)個(gè)自自由由度度））；；PH個(gè)高高副副受受到到PH個(gè)約約束束（（提提供供一一個(gè)個(gè)約約束束，，2個(gè)個(gè)自自由由度度））。?！?-3平平面面機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的自自由由度度及及其其具具有有確確定定運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的條條件件試求求右右圖圖平平面面五五桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的自自由由度度。。解：：鉸鉸鏈鏈五五桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)：：F=3××4?2××5?0=2原動(dòng)動(dòng)件件數(shù)數(shù)<機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)自自由由度度數(shù)數(shù)，，機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)不不確確定定（（任任意意亂亂動(dòng)動(dòng)））例2：：試求求右右圖圖平平面面機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的自自由由度度。。解：：（a））F=3××2??2××3??0=0（b））F=3××3??2××5??0=??1（（多多一一個(gè)個(gè)約約束束））超超靜靜定定桁桁架架例1：二、、平平面面機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)具具有有確確定定運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的條條件件由上上面面實(shí)實(shí)例例可可知知：：F≤≤0，，構(gòu)構(gòu)件件間間無無相相對對運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，不不成成為為機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。F>0,原原動(dòng)動(dòng)件件數(shù)數(shù)=F，，運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)確確定定。。原動(dòng)動(dòng)件件數(shù)數(shù)<F，，運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)不不確確定定。。原動(dòng)動(dòng)件件數(shù)數(shù)>F，，機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)破破壞壞。。n=2,PL=3F=0n=3,PL=4,F=1減少少一一個(gè)個(gè)約約束束增加加一一個(gè)個(gè)自自由由度度例:修修改改手手動(dòng)動(dòng)沖沖床床的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)三、、計(jì)計(jì)算算自自由由度度F時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)注注意意的的問問題題（1））復(fù)復(fù)合合鉸鉸鏈鏈（2））局局部部自自由由度度（3））虛虛約約束束兩個(gè)個(gè)以以上上構(gòu)構(gòu)件件同同時(shí)時(shí)在在一一處處用用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副相相連連接接就就構(gòu)構(gòu)成成了了復(fù)合合鉸鉸鏈鏈。由由右右圖圖可可知知，，三三個(gè)個(gè)構(gòu)構(gòu)件件共共組組成成了了兩兩個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副，，依依次次類類推推，，m個(gè)個(gè)構(gòu)構(gòu)件件組組合合而而成成的的復(fù)復(fù)合合鉸鉸鏈鏈共共有有（（m-1））個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副。。例3-5：：試試求求右右圖圖圓圓盤盤鋸鋸機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的自自由由度度。。解解：：（1））復(fù)復(fù)合合鉸鉸鏈鏈F=3××3?2××3?1=2F=3××2?2××2?1=1與輸輸出出件件運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)無無關(guān)關(guān)的的自自由由度度稱稱局部部自自由由度度。（（無無論論““滾滾子子3””轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)與與不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，都都不不影影響響““推推桿桿2””的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)））。。（2）局部部自由度例3-7：：試求下圖圖大篩子機(jī)機(jī)構(gòu)的自由由度。（分析：活活動(dòng)構(gòu)件n=7，7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副副和兩個(gè)移移動(dòng)副，一一個(gè)高副））解：F=3×7-2×9-1=2此此機(jī)構(gòu)的自自由度為2，有兩個(gè)個(gè)原動(dòng)件。。在特殊的幾幾何條件下下，有些約約束所起的的限制作用用是重復(fù)的的，這種不不起獨(dú)立限限制作用的的約束稱為為虛約束。(虛約束雖然然對運(yùn)動(dòng)不不起作用，，但可以增增加構(gòu)件的的剛性)（3）虛約約束：123456789123456789一、基本概概念:機(jī)器器、機(jī)構(gòu)、、構(gòu)件、零零件、運(yùn)動(dòng)動(dòng)副(定義義,判斷)二、基本內(nèi)內(nèi)容:1.自由度度計(jì)算2.計(jì)算自自由度應(yīng)注注意事項(xiàng)3.繪制