機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主講：劉建軍1/31/20231復(fù)習(xí)內(nèi)容構(gòu)件是

單元構(gòu)件是

獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元零件是

的單元零件是制造的單元組成機(jī)器的運(yùn)動(dòng)單元是

。1/31/20232機(jī)電學(xué)院預(yù)習(xí)什么是低副？常用的低副有哪兩種類型？什么是高副？試舉出兩個(gè)常用的高副。一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有幾個(gè)自由度？平面機(jī)構(gòu)自由度的公式是什么？平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算時(shí)要注意的三個(gè)特殊情況是什么？瞬心的定義是什么？機(jī)構(gòu)的瞬心數(shù)的計(jì)算公式是什么？1/31/20233機(jī)電學(xué)院第一章機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1－1運(yùn)動(dòng)副1－2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1－4速度瞬心的應(yīng)用1/31/20234機(jī)電學(xué)院第一章機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1．教學(xué)目標(biāo)1)了解機(jī)構(gòu)的組成，搞清運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度的概念；2)能繪制常用平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；3)能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度；4)平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。2．教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2）平面機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)算。3）機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中有關(guān)虛約束的識(shí)別及處理。1/31/20235機(jī)電學(xué)院用簡(jiǎn)單線條和符號(hào)來表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例定出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，這種說明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品十分重要的內(nèi)容，正確、合理地設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，對(duì)于滿足機(jī)械產(chǎn)品的功能要求，提高性能和質(zhì)量，降低制造成本和使用費(fèi)用等是十分重要的。第一章機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/20236機(jī)電學(xué)院構(gòu)件和構(gòu)件之間既要相互連接（接觸）在一起，又要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。而兩構(gòu)件之間這種可動(dòng)的連接（接觸）就稱為運(yùn)動(dòng)副。1.1.1運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副：1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/20237機(jī)電學(xué)院運(yùn)動(dòng)副元素－直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）

例如：滾動(dòng)軸承、活塞與缸套、齒輪齒廓等?；剞D(zhuǎn)副移動(dòng)副高副1.1.2自由度和運(yùn)動(dòng)副約束自由度：把構(gòu)件相對(duì)于參考系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為自由度1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/20239機(jī)電學(xué)院1.1.2自由度和運(yùn)動(dòng)副約束1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/202310機(jī)電學(xué)院按兩構(gòu)件接觸情況，常分為低副、高副兩大類。1.低副兩構(gòu)件以面接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副。(1)轉(zhuǎn)動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱作鉸鏈。a)固定鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副.avi一、平面運(yùn)動(dòng)副1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/202311機(jī)電學(xué)院b)活動(dòng)鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/202312機(jī)電學(xué)院(2)移動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)。移動(dòng)副活塞運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.swf1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/202313機(jī)電學(xué)院1/31/202314機(jī)電學(xué)院2.高副兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。凸輪副1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/202315機(jī)電學(xué)院齒輪副1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/202316機(jī)電學(xué)院二、空間運(yùn)動(dòng)副若兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均為空間運(yùn)動(dòng)，則稱為空間運(yùn)動(dòng)副。螺旋副球面副1－1運(yùn)動(dòng)副1/31/202317機(jī)電學(xué)院1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1.2.1運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的表示方法1.構(gòu)件構(gòu)件均用直線或小方塊等來表示，畫有斜線的表示機(jī)架。1/31/202318機(jī)電學(xué)院2.轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如下圖表示。圖垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖a表示；圖面不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖b表示。表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓圈，其圓心必須與回轉(zhuǎn)軸線重合。一個(gè)構(gòu)件具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，則應(yīng)在兩條交叉處涂黑，或在其內(nèi)畫上斜線。1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202319機(jī)電學(xué)院12二、運(yùn)動(dòng)副的表示方法（代號(hào)）

1/31/202320機(jī)電學(xué)院3.移動(dòng)副兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，其導(dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng)方向一致。1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202321機(jī)電學(xué)院4.平面高副兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對(duì)于凸輪、滾子，習(xí)慣劃出其全部輪廓；對(duì)于齒輪，常用點(diǎn)劃線劃出其節(jié)圓。1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202322機(jī)電學(xué)院機(jī)架AB機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過移動(dòng)副聯(lián)接1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202323機(jī)電學(xué)院兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件聯(lián)接1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202324機(jī)電學(xué)院兩副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)外副)注：點(diǎn)劃線表示與其聯(lián)接的其他構(gòu)件1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202325機(jī)電學(xué)院兩副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)外副)1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202326機(jī)電學(xué)院偏心輪swf\偏心輪.swfAB12BA211-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202327機(jī)電學(xué)院三副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三個(gè)外副)1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202328機(jī)電學(xué)院三副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三個(gè)外副)1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202329機(jī)電學(xué)院1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202330機(jī)電學(xué)院1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202331機(jī)電學(xué)院原動(dòng)機(jī)1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202332機(jī)電學(xué)院1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202333機(jī)電學(xué)院1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202334機(jī)電學(xué)院2、構(gòu)件的分類

機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分三類：1）固定構(gòu)件（機(jī)架）

：鶴吊.swf

用來支承其他活動(dòng)構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件。2）原動(dòng)件（主動(dòng)件）（或輸入構(gòu)件）：

是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu).swf3）從動(dòng)件：

是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。其中輸出預(yù)期運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件稱為輸出構(gòu)件，其他從動(dòng)件則起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。局部自由度.swf1/31/202335機(jī)電學(xué)院原動(dòng)件（主動(dòng)件）機(jī)架

任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，必有一個(gè)構(gòu)件被相對(duì)地看作固定構(gòu)件從動(dòng)件ABCD輸出構(gòu)件輸入構(gòu)件從動(dòng)件1/31/202336機(jī)電學(xué)院四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟

1、分析機(jī)構(gòu)（1）找出構(gòu)件總數(shù)，定出原動(dòng)件,判斷各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

(移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng))（2）定出運(yùn)動(dòng)副的個(gè)數(shù)，各運(yùn)動(dòng)副的類型（移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、高副）2、適當(dāng)選擇投影面一般選擇與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面作為投影面。1/31/202337機(jī)電學(xué)院3、選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，根?jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。4、標(biāo)出原動(dòng)件，給各構(gòu)件標(biāo)上代號(hào)一般原動(dòng)件標(biāo)號(hào)為1，機(jī)架為最后標(biāo)號(hào)。1/31/202338機(jī)電學(xué)院機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制活塞運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.swf

雷達(dá)天線.swf

1/31/202339機(jī)電學(xué)院例：顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖破碎機(jī)簡(jiǎn)圖.swf1、機(jī)架2、偏心軸3、動(dòng)顎4、肘板1/31/202340機(jī)電學(xué)院活塞泵簡(jiǎn)圖齒扇齒條.swf1/31/202341機(jī)電學(xué)院活塞泵簡(jiǎn)圖1/31/202342機(jī)電學(xué)院例

試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1/31/202343機(jī)電學(xué)院

圖示油泵機(jī)構(gòu)中，1為曲柄，2為活塞桿，3為轉(zhuǎn)塊，4為泵體。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1/31/202344機(jī)電學(xué)院1/31/202345機(jī)電學(xué)院圖示為沖床刀架機(jī)構(gòu)，當(dāng)偏心輪1繞固定中心A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件2繞活動(dòng)中心C擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)刀架3上下移動(dòng)。B點(diǎn)為偏心輪的幾何中心，構(gòu)件4為機(jī)架。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1/31/202346機(jī)電學(xué)院圖示為沖床刀架機(jī)構(gòu)，當(dāng)偏心輪1繞固定中心A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件2繞活動(dòng)中心C擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)刀架3上下移動(dòng)。B點(diǎn)為偏心輪的幾何中心，構(gòu)件4為機(jī)架。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1/31/202347機(jī)電學(xué)院機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制舉例1/31/202348機(jī)電學(xué)院繪制牛頭刨床機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(avi)(avi)1/31/202349機(jī)電學(xué)院試?yán)L制該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(avi)1/31/202350機(jī)電學(xué)院例1.1試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202351機(jī)電學(xué)院氣缸體1活塞2進(jìn)氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪10解：1）分析運(yùn)動(dòng)，確定構(gòu)件的類型和數(shù)量

2）確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目

3）選擇視圖平面

4）選取比例尺，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸，定出各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置

5）畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號(hào)，并表示出各構(gòu)件1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202352機(jī)電學(xué)院1-2機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1/31/202353機(jī)電學(xué)院注意事項(xiàng):畫構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)。1/31/202354機(jī)電學(xué)院1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1.實(shí)例分析

不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù)=(t)構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的1.3.1機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202355機(jī)電學(xué)院1/31/202356機(jī)電學(xué)院給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù)，構(gòu)件2、3、4的運(yùn)動(dòng)是不確定的再給定構(gòu)件4運(yùn)動(dòng)參數(shù)

，構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202357機(jī)電學(xué)院2.結(jié)論機(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)的數(shù)目稱機(jī)構(gòu)的自由度。平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)原動(dòng)件個(gè)數(shù)應(yīng)等于=機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。F>0原動(dòng)件數(shù)＜自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)無確定運(yùn)動(dòng)

原動(dòng)件數(shù)＞自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)在薄弱處損壞

1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202358機(jī)電學(xué)院1.3.2平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算1.構(gòu)件自由度一個(gè)構(gòu)件未用運(yùn)動(dòng)副與其它構(gòu)件連接之前，有三個(gè)自由度。當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副連接后，構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到約束，失去一些自由度。運(yùn)動(dòng)副不同，失去的自由度數(shù)目和保留的自由度數(shù)目也不同。1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202359機(jī)電學(xué)院§1—3平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式轉(zhuǎn)動(dòng)副1、運(yùn)動(dòng)副和約束運(yùn)動(dòng)副低副高副移動(dòng)副約束兩個(gè)移動(dòng)自由度約束一個(gè)移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)自由度每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，失去兩個(gè)自由度。只約束沿接觸處法線方向移動(dòng)自由度每個(gè)高副引入1個(gè)約束，失去1個(gè)自由度。1/31/202360機(jī)電學(xué)院2.計(jì)算公式n：機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；Pl：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)；

Ph：機(jī)構(gòu)中高副數(shù)；F：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；F=3n-2Pl

-Ph

3.計(jì)算實(shí)例n=3,Pl=4,Ph=0F=3n-2Pl

-Ph

=3×3-2Pl-Ph

=3×3-2×4-0設(shè)則=11－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202361機(jī)電學(xué)院計(jì)算實(shí)例

n=5,Pl=7,Ph=0F=3n–2Pl

–Ph

=3×5–2×7–0=1解：1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202362機(jī)電學(xué)院F=3n–2PL–PH=F=n=PL=n=Pl=343×3–2×4=145–2×53×4=21/31/202363機(jī)電學(xué)院F=3×2–2×3=0(桁架)F=3×3–2×5=-1(超靜定桁架)1234

機(jī)構(gòu)自由度是指機(jī)構(gòu)中各活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架的可能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。Pl=3Pl=5n=2n=31/31/202364機(jī)電學(xué)院計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度n=2,Pl=3,Ph=0

F=3n－2Pl－Ph=3*2-2*3=0n=3,Pl=5,Ph=0

F=3n－2Pl－Ph=3*3-2*5=-11/31/202365機(jī)電學(xué)院n=3,Pl=4,Ph=0

F=3n－2Pl－Ph=3*3-2*4=1n=4,Pl=5,Ph=0

F=3n－2Ph－Ph=3*4-2*5=21/31/202366機(jī)電學(xué)院1.3.3自由度計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的幾種情況1.復(fù)合鉸鏈2.局部自由度3.虛約束兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，就形成了復(fù)合鉸鏈。說明

個(gè)別構(gòu)件所具有的，不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。說明

重復(fù)出現(xiàn)的，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。說明

4.虛約束常見情況及處理方法說明

5.虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影響說明

1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202367機(jī)電學(xué)院三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。推理：m個(gè)構(gòu)件時(shí)，有m–1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202368機(jī)電學(xué)院◆計(jì)算中注意觀察是否有復(fù)合鉸鏈，以免漏算轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目，出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。慣性篩.swf1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202369機(jī)電學(xué)院慣性篩機(jī)構(gòu)C處為復(fù)合鉸鏈◆計(jì)算中注意觀察是否有復(fù)合鉸鏈，以免漏算轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目，出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。n=5,Pl=7,Ph=0=3×5-2×7–0=1F=3n-2Pl

–Ph1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202370機(jī)電學(xué)院31824567F=3n-2pl-ph=3*7-2*6-0=9???F=3n-2pl-ph=3*7-2*10-0=11/31/202371機(jī)電學(xué)院滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，屬局部自由度。計(jì)入局部自由度時(shí)

n=3,Pl=3,Ph=1

F=3×3-2×3-1=2

與實(shí)際不符1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202372機(jī)電學(xué)院應(yīng)除去局部自由度，即把滾子和從動(dòng)件看作一個(gè)構(gòu)件。處理方法

◆實(shí)際結(jié)構(gòu)上為減小摩擦采用局部自由度，“除去”指計(jì)算中不計(jì)入，并非實(shí)際拆除。n=2,Pl=2,Ph=1,F=3×2-2×2–1=1與實(shí)際相符1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202373機(jī)電學(xué)院

3.虛約束(VoidConstrain)(avi)(avi)(avi)(avi)(avi)1/31/202374機(jī)電學(xué)院F=3n-2p-p=3*4-2*6=0???CB311DMN245AF=3n-2p-p=3*3-2*4=131DC24BA(avi)(avi)1/31/202375機(jī)電學(xué)院n=3,Pl

=4,Ph=0F=3×3-2×4–0=1處理方法與實(shí)際相符應(yīng)除去虛約束，即將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件5及運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202376機(jī)電學(xué)院1.兩構(gòu)件未組成運(yùn)動(dòng)副前，連接點(diǎn)處的軌跡已重合為一，組成的運(yùn)動(dòng)副存在虛約束?！粲?jì)算中應(yīng)將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副一起除去不計(jì)。虛約束常見情況及處理1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202377機(jī)電學(xué)院常見的虛約束有以下幾種情況:2)當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束。帶虛約束的凸輪機(jī)構(gòu)EE'(avi)◆計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)移動(dòng)副。1/31/202378機(jī)電學(xué)院

3.兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其余為約束。

虛約束常見情況及處理

◆計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202379機(jī)電學(xué)院◆計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202380機(jī)電學(xué)院4)如果機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)若用具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的附加構(gòu)件來連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束。F=3n-2p-p=3*4-2*6=0???帶虛約束的桿機(jī)構(gòu)(avi)1/31/202381機(jī)電學(xué)院虛約束常見情況及處理◆計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱部分除去不計(jì)。

5.機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分，將產(chǎn)生虛約束。1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202382機(jī)電學(xué)院虛約束的本質(zhì)是什么?從運(yùn)動(dòng)的角度看,虛約束就是“重復(fù)的約束”或者是“多余的約束”。22'32"1CB311DMN245A1/31/202383機(jī)電學(xué)院虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影響◆機(jī)構(gòu)中虛約束是實(shí)際存在的，計(jì)算中所謂“除去不計(jì)”是從運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)分析做的假想處理，并非實(shí)際拆除?！ぬ摷s束是在一些特定的幾何條件下引入的，如“平行”、“重合”、“距離不變”等。如果幾何條件不滿足，虛約束會(huì)轉(zhuǎn)化為有效約束?！C(jī)構(gòu)中引入虛約束是為了受力均衡，增大剛度等，同時(shí)也提高了對(duì)制造和裝配精度的要求。1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202384機(jī)電學(xué)院1－3機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1/31/202385機(jī)電學(xué)院例：計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。F=3n-2PL-Ph=37-29-1=2。1/31/202386機(jī)電學(xué)院例2如圖所示，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。ADECHGFIBK1234567891/31/202387機(jī)電學(xué)院n=8；Pl=11；Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3×8-2×11-1=1局部自由度虛約束復(fù)合鉸鏈ADECHGFIBK1234567891/31/202388機(jī)電學(xué)院例3計(jì)算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。7AC12B3DEFGHI4561/31/202389機(jī)電學(xué)院局部自由度虛約束7AC12B3DEFGHI456n=6；Pl=8；Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3×6-2×8-1=11/31/202390機(jī)電學(xué)院例4如圖所示,已知HG=IJ,且相互平行；GL=JK，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。C21ABEDF34567891011GHIJKL1/31/202391機(jī)電學(xué)院局部自由度復(fù)合鉸鏈C21ABEDF34567891011GHIJKL虛約束n=8；Pl=11；Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3×8-2×11-1=11/31/202392機(jī)電學(xué)院當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度大于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)時(shí)，不能說機(jī)構(gòu)就無用。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)也不一定是毫無規(guī)律的亂動(dòng)，而要受到最小阻力定律的支配，即:當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度大于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)時(shí)，機(jī)構(gòu)將優(yōu)先沿著阻力最小的方向運(yùn)動(dòng)。補(bǔ)充行星輪系爬樓機(jī)器人1/31/202393機(jī)電學(xué)院補(bǔ)充自由度F＝21/31/202394機(jī)電學(xué)院補(bǔ)充兩自由度的剎車機(jī)構(gòu)可使兩片剎車片均勻地抱緊在輪轂上，自動(dòng)調(diào)節(jié)剎車片的均載，剎車效果比單一剎車片（單自由度）的更好。1/31/202395機(jī)電學(xué)院補(bǔ)充絞車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，其自由度F＝21/31/202396機(jī)電學(xué)院補(bǔ)充絞車制動(dòng)機(jī)構(gòu)1/31/202397機(jī)電學(xué)院例題5計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。12345678910F=3n–2PL–PH3×–2×=9121–2=②③④⑤⑥⑦⑧⑩?①②1/31/202398機(jī)電學(xué)院例題6計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。1345678②④⑤⑥⑦⑧⑩?①29F=3n–2PL–PH3×–2×=8111–1=①⑨?1/31/202399機(jī)電學(xué)院速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用速度瞬心及個(gè)數(shù)速度瞬心:相對(duì)作平面運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上瞬時(shí)相對(duì)速度等于零或絕對(duì)速度相等的點(diǎn)（即等速重合點(diǎn)）稱為速度瞬心。絕對(duì)速度等于零的瞬心稱絕對(duì)瞬心，否則稱相對(duì)瞬心。瞬心用Pij表示。機(jī)構(gòu)有K個(gè)構(gòu)件，由排列組合的知識(shí)知，瞬心的個(gè)數(shù)為：N=K(K–1)/2P12A2(A1)B2(B1)ω211/31/2023100機(jī)電學(xué)院1.成副兩構(gòu)件的瞬心

a.當(dāng)兩構(gòu)件直接相聯(lián)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副,轉(zhuǎn)動(dòng)中心即為兩構(gòu)件的瞬心P12。

b.當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成移動(dòng)副時(shí)，瞬心P12

必在垂直導(dǎo)路方向上的無窮遠(yuǎn)處。

速度瞬心——位置的確定1/31/2023101機(jī)電學(xué)院1.成副兩構(gòu)件的瞬心