第二章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第2章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析—機(jī)構(gòu)的組成及結(jié)構(gòu)分析2機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2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)的運(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平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析目錄1緒論2機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析[學(xué)習(xí)目的與要求]機(jī)構(gòu)的組成、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖畫(huà)法及自由度計(jì)算機(jī)構(gòu)分析的目的和內(nèi)容，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件運(yùn)動(dòng)副，運(yùn)動(dòng)鏈目的與要求

掌握

了解理解1緒論2機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析研究機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫(huà)法；了解機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件；研究機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分類(lèi)§2-1機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的構(gòu)件–運(yùn)動(dòng)的單元零件—制造的單元內(nèi)燃機(jī)連桿各種零件§1-1本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容§2-2機(jī)構(gòu)的組成零件：?jiǎn)为?dú)加工的制造單元體構(gòu)件：機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體稱(chēng)為一個(gè)構(gòu)件,一個(gè)構(gòu)件可以由一個(gè)或多個(gè)零件組成?！?-2機(jī)構(gòu)的組成機(jī)器機(jī)構(gòu)構(gòu)件零件1.構(gòu)件連桿構(gòu)件2.運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件之間直接接觸所形成的可動(dòng)連接。兩個(gè)相鄰構(gòu)件直接接觸兩者之間允許一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)每個(gè)構(gòu)件至少和另外一個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接運(yùn)動(dòng)副元素：兩構(gòu)件上參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面（點(diǎn)、線(xiàn)、面）?！?-2機(jī)構(gòu)的組成§2-2機(jī)構(gòu)的組成運(yùn)動(dòng)副的自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，或確定構(gòu)件位置所需的獨(dú)立變量的數(shù)目自由構(gòu)件(空間)：Fmax=6自由構(gòu)件(平面)：Fmax=3約束：運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制f=6-s其中：f—自由度；S—運(yùn)動(dòng)副受的約束數(shù)?！?-2機(jī)構(gòu)的組成運(yùn)動(dòng)副分類(lèi)I級(jí)副II級(jí)副III級(jí)副（1）、按照運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)目分類(lèi)：

分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)副§2-2機(jī)構(gòu)的組成IV級(jí)副V級(jí)副1V級(jí)副2V級(jí)副3§2-2機(jī)構(gòu)的組成（2）按照運(yùn)動(dòng)副的接觸形式分類(lèi)：低副(面接觸）、高副（點(diǎn)、線(xiàn)接觸）高副高副低副§2-2機(jī)構(gòu)的組成（3）按照運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)：平面運(yùn)動(dòng)副、空間運(yùn)動(dòng)副平面副空間副空間副§2-2機(jī)構(gòu)的組成圓柱副螺旋副（4）按照運(yùn)動(dòng)副接觸部分的幾何形狀及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：圓柱副、平面與平面副、球面副、螺旋副、球面與平面副等球面副§2-2機(jī)構(gòu)的組成運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)方法總結(jié)：（3）按照運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)平面運(yùn)動(dòng)副、空間運(yùn)動(dòng)副（2）按照運(yùn)動(dòng)副的接觸形式分類(lèi)低副(面接觸）、高副（點(diǎn)、線(xiàn)接觸）（4）按照運(yùn)動(dòng)副接觸部分的幾何形狀及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)圓柱副、平面與平面副、球面副、螺旋副、球面與平面副等（1）按照運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)目分類(lèi)n級(jí)副n=1,2…5§2-2機(jī)構(gòu)的組成按接觸部分的幾何形狀及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分類(lèi)：按接觸形式分類(lèi)：按引入的約束數(shù)目分類(lèi)：按相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)：平面運(yùn)動(dòng)副低副轉(zhuǎn)動(dòng)副五級(jí)副R運(yùn)動(dòng)副舉例：§2-2機(jī)構(gòu)的組成P按接觸部分的幾何形狀分類(lèi)：按接觸形式分類(lèi)：按引入的約束數(shù)目分類(lèi)：按相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)：平面運(yùn)動(dòng)副低副移動(dòng)副五級(jí)副運(yùn)動(dòng)副舉例：§2-2機(jī)構(gòu)的組成按接觸形式分類(lèi)：按引入的約束數(shù)目分類(lèi)：按相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)：按接觸部分的幾何形狀分類(lèi)：平面運(yùn)動(dòng)副高副平面高副四級(jí)副運(yùn)動(dòng)副舉例：§2-2機(jī)構(gòu)的組成低副機(jī)構(gòu)高副機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副舉例：§2-2機(jī)構(gòu)的組成常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示:國(guó)標(biāo)GB4460/T－1984§2-2機(jī)構(gòu)的組成常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)運(yùn)動(dòng)副名稱(chēng)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副122121平面運(yùn)動(dòng)副平面高副螺旋副21121221211212球面副球銷(xiāo)副121212空間運(yùn)動(dòng)副1212123.運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而構(gòu)成的相對(duì)可動(dòng)的系統(tǒng)。閉式運(yùn)動(dòng)鏈（簡(jiǎn)稱(chēng)閉鏈）開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈（簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)鏈）平面閉式運(yùn)動(dòng)鏈空間閉式運(yùn)動(dòng)鏈平面開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈空間開(kāi)式運(yùn)動(dòng)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4機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：在運(yùn)動(dòng)鏈中，如果將某一個(gè)構(gòu)件加以固定，而讓另一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果運(yùn)動(dòng)鏈中其余各活動(dòng)構(gòu)件都有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則此運(yùn)動(dòng)鏈稱(chēng)為機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)是具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈。§2-2機(jī)構(gòu)的組成機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)鏈中，將某一個(gè)構(gòu)件加以固定，而讓另一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果運(yùn)動(dòng)鏈中其余各構(gòu)件都有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則此運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)?！?-2機(jī)構(gòu)的組成1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖定義及用途

用國(guó)標(biāo)規(guī)定的簡(jiǎn)單符號(hào)和線(xiàn)條代表運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件，并按一定比例尺表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制出表示機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)明圖形。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與原機(jī)械具有完全相同運(yùn)動(dòng)特性?！?-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用于現(xiàn)有機(jī)械或新機(jī)械原理方案的設(shè)計(jì)、分析與討論重點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析構(gòu)件的具體結(jié)構(gòu)、組成方式等在方案設(shè)計(jì)階段并不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型表明了構(gòu)件之間的聯(lián)接關(guān)系和傳動(dòng)方式構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸是運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)不嚴(yán)格按比例可繪制機(jī)構(gòu)示意圖§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖國(guó)標(biāo)規(guī)定的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表示符號(hào)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副的表達(dá)方法機(jī)架AB機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接(內(nèi)副)機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過(guò)移動(dòng)副聯(lián)接§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件聯(lián)接§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖雙副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)外副)注：點(diǎn)劃線(xiàn)表示與其聯(lián)接的其他構(gòu)件§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖雙副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)外副)§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖偏心輪AB12BA21§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖三副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三個(gè)外副)§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖三副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三個(gè)外副)§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一般構(gòu)件的表示方法桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖三副構(gòu)件

兩副構(gòu)件

一般構(gòu)件的表示方法§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖注意事項(xiàng):畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)?！?-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖原動(dòng)機(jī)§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)在機(jī)架上的電機(jī)齒輪齒條傳動(dòng)帶傳動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖鏈傳動(dòng)圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)凸輪傳動(dòng)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿(mǎn)足的條件：

1.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同2.運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、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。棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制小型壓力機(jī)編號(hào)原則：注意區(qū)分位置重疊的不同構(gòu)件和同軸剛性聯(lián)接的多個(gè)零件。前者分別編號(hào)，后者采用一個(gè)編號(hào)，加`以示區(qū)別。

（1）分析整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作原理機(jī)構(gòu)組成動(dòng)作原理和運(yùn)動(dòng)情況偏心輪1齒輪1`桿件2齒輪6`桿件3槽凸輪6桿件4滑塊7壓頭8原動(dòng)件執(zhí)行構(gòu)件§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（2）沿著傳動(dòng)路線(xiàn)，分析相鄰構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目。轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副平面高副§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（3）選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面

選擇原則1清楚表達(dá)機(jī)構(gòu)的主體部分；2盡可能反映機(jī)構(gòu)的全面運(yùn)動(dòng)；3可以選擇其他視圖平面作為補(bǔ)充。§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(4)繪圖選擇機(jī)架提取構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸確定比例尺選擇機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)狀態(tài)確定各運(yùn)動(dòng)副位置，繪圖編號(hào)：A、B、C…表示運(yùn)動(dòng)副

1、2、3…表示構(gòu)件

O1、O2…表示固定轉(zhuǎn)軸原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖◆運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟：a.分析整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作原理b.沿著傳動(dòng)路線(xiàn)，分析相鄰構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目c.選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖d.繪圖§2-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖DCBA1432課堂練習(xí)1：繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖?！?-3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖課堂練習(xí)2：繪制圖示內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖?！?-4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)的原動(dòng)件數(shù)=機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)由1完全確定構(gòu)件2、3、4的運(yùn)動(dòng)不能由1完全確定123θ1BCADC’D’1234θ1DCBAE運(yùn)動(dòng)鏈具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)桁架運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)運(yùn)動(dòng)不確定無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)§2-4機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件活動(dòng)構(gòu)件數(shù)

n

平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：

F=3n－(2PL+Ph)構(gòu)件總自由度低副約束數(shù)高副約束數(shù)3×n2×PL1

×Ph§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算1.平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算舉例1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pL＋ph)=3×3－2×4－0＝12）鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pL＋ph)＝3×4－2×5－0＝23）內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×6－2×7－3＝1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算12345P4=1P5=5n=4F

=3×4–2×5–1=1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，請(qǐng)計(jì)算右圖機(jī)構(gòu)的自由度解決方法：若有m個(gè)構(gòu)件在同一處形成復(fù)合鉸鏈，則它們構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副的數(shù)目為（m-1)個(gè)。這樣所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為復(fù)合鉸鏈1.復(fù)合鉸鏈F=3*5-2*6=3F=3*5-2*7=1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算自由度計(jì)算要注意的幾個(gè)問(wèn)題例：§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算特別要注意以下情況：§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算特別要注意以下情況：§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算注意有無(wú)焊接：1231212312§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算12312§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算Ex.1:計(jì)算如下齒輪連桿機(jī)構(gòu)的自由度.

分析：此機(jī)構(gòu)中，有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪(1,2,and3)and2根桿(4and5).§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算C是構(gòu)件2、4、5組成的復(fù)合鉸鏈，D是構(gòu)件3、5、6組成的復(fù)合鉸鏈.F=3n-2PL-Ph=35-26-2=1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算A是構(gòu)件1、4焊接的組合體與固定構(gòu)件組成的單鉸鏈D是構(gòu)件7、18焊接的組合體與固定構(gòu)件組成的單鉸鏈F＝3n－(2pl＋ph)＝3×6－2×7－3＝1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算解決方案計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，假想滾子和安裝滾子的構(gòu)件固接為一個(gè)整體，成為一個(gè)構(gòu)件或在計(jì)算結(jié)果中去除局部自由度2.局部自由度某些構(gòu)件具有的只影響自身局部運(yùn)動(dòng)而不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度，經(jīng)常發(fā)生在將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的場(chǎng)合。§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算F=3n-2PL-Ph

=33-23-1=2F=3n-2PL-Ph

=32-22-1=1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算應(yīng)在計(jì)算時(shí)去掉虛約束數(shù)，或先將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副去掉，然后再進(jìn)行計(jì)算。3.虛約束：在機(jī)構(gòu)中，有些約束所起的限制作用可能是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱(chēng)為虛約束?！?-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算常見(jiàn)的虛約束有以下幾種情況:１）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)

F

=3×2–(2×2+1)=132–(23+1)=-1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算帶虛約束的曲軸２）當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線(xiàn)互相重合時(shí)，則只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)動(dòng)副都是虛約束?！?-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算3）機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)限制作用的對(duì)稱(chēng)部分也往往會(huì)引入虛約束。帶虛約束的行星輪系

F=3n-2PL-Ph

34-26=0

=33-24=1?或者=34–(26+0-1)=1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算4)當(dāng)兩構(gòu)件在多處接觸并構(gòu)成平面高副，且過(guò)各接觸點(diǎn)的公法線(xiàn)方向彼此重合時(shí)F=3n-2PL-Ph32-23-2=-2=32-22-1=1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

但是，當(dāng)他們(平面高富）的公法線(xiàn)方向不重合時(shí)，必須各自計(jì)算其高副數(shù)?！?-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算

F=3n-2PL-Ph

34-26=0

=33-24=1或者=34–(26+0-1)=15）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(lái)連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束?！?-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算虛約束的本質(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”?！?-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算機(jī)構(gòu)中為什么要使用虛約束?a.使受力狀態(tài)更合理b.使機(jī)構(gòu)平衡c.考慮機(jī)構(gòu)在特殊位置的運(yùn)動(dòng)使用虛約束時(shí)要注意什么問(wèn)題?保證滿(mǎn)足虛約束存在的幾何條件，在機(jī)械設(shè)計(jì)中使用虛約束時(shí)，機(jī)械制造的精度要提高?！?-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算例1：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)自由度復(fù)合鉸鏈？局部自由度？虛約束？n

=7

Ph=1PL=9F

=3×7-2×9–1=2§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算局部自由度復(fù)合鉸鏈虛約束n=8Pl=11Ph=1F=3×8–(2×11+1)=1例2§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算B2I9C3A1J6H87DE4FG5A1B2I9C3J6H87DE4FG5I8

n=8Pl=11F=3×6–(2×7+3)=1例3Ph=1§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算練習(xí)：試求以下機(jī)構(gòu)的自由度§2-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算1）

自由度F>0，且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。

2）

自由度F=0：將成為一個(gè)珩架系統(tǒng)，但它是靜定的；自由度F=

-1：則將成為一個(gè)超靜定的系統(tǒng)（或稱(chēng)為靜不定系統(tǒng)）；

4）

若Ｆ>0，且多于原動(dòng)件數(shù)，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的；

5）

若Ｆ>0，且少于原動(dòng)件數(shù)，則構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干涉，甚至構(gòu)件斷裂。1）自由度F>0，且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。

2)自由度F=0：將成為一個(gè)珩架系統(tǒng)，但它是靜定的；3)自由度F=

-1：則將成為一個(gè)超靜定的系統(tǒng)（或稱(chēng)為靜不定系統(tǒng)）；

4）若Ｆ>0，且多于原動(dòng)件數(shù)，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的；

5）若Ｆ>0，且少于原動(dòng)件數(shù)，則構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干涉，甚至構(gòu)件斷裂?！?-5機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算自由度與機(jī)構(gòu)的狀態(tài)：1.平面機(jī)構(gòu)的組成原理及分類(lèi)任何機(jī)構(gòu)都可以看作是若干個(gè)自由度為零的基本桿組依次聯(lián)接到原動(dòng)機(jī)和機(jī)架上而構(gòu)成的，機(jī)構(gòu)的自由度等于原動(dòng)件的數(shù)目，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。構(gòu)件+運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件若干基本桿組§2-6平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析基本桿組：最簡(jiǎn)單的不可再拆的自由度為零的構(gòu)件組，簡(jiǎn)稱(chēng)為桿組。F=0●定義：F=0不可再分的構(gòu)件組。（1）.桿組（基本桿組,Assurgroup）§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析●基本桿組的自由度公式：F=3n－2PL－PH=02PL＝3n●對(duì)于低副機(jī)構(gòu)：F=3n－2PL=0§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析●分類(lèi)①級(jí)組(n=2，PL=3)PL＝3n/2(a)RRR(f)PRP(h)PPR(d)RPR(b)RRP§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析PL＝3n/2②Ⅲ級(jí)組(n=4，PL=6)Ⅲ級(jí)組基本型Ⅲ級(jí)組其它型舉例中心構(gòu)件§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架和原動(dòng)件Ⅱ級(jí)桿組Ⅲ級(jí)桿組八桿機(jī)構(gòu)§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析I級(jí)機(jī)構(gòu)II級(jí)機(jī)構(gòu)III級(jí)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的命名：以機(jī)構(gòu)中所包含的基本桿組的最高級(jí)別§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析原動(dòng)件不同，機(jī)構(gòu)的級(jí)別也有可能不同12345678§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的組成：在機(jī)架和原動(dòng)件上每增加一個(gè)基本桿組，并不改變?cè)瓉?lái)的自由度，每次增加都可以獲得一個(gè)新機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)時(shí)，在滿(mǎn)足相同工作要求的前提下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好，桿組級(jí)別越低越好，運(yùn)動(dòng)副數(shù)目越少越好。

F=3n-2PL–Ph§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析2機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析是指把機(jī)構(gòu)分解為基本桿組、原動(dòng)件和機(jī)架，是機(jī)構(gòu)組成的反過(guò)程，又稱(chēng)為拆桿組。§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析原則：首先，從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的部分開(kāi)始拆分；試拆時(shí)，先試拆低級(jí)別桿組；每拆完一個(gè)桿組，剩余的部分仍然是一個(gè)完整機(jī)構(gòu)?！?-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的拆分或組成步驟：§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析1）機(jī)構(gòu)拆分：①將機(jī)架、原動(dòng)件從機(jī)構(gòu)中拆分出來(lái)

→

②剩余部分：自由度為零的桿件組

→③再進(jìn)一步拆成更簡(jiǎn)單的自由度為零的桿件組

→④直至拆成最簡(jiǎn)單的自由度為零的桿件組

→⑤基本桿組（或阿蘇爾桿組），簡(jiǎn)稱(chēng)桿組。

2）

組成機(jī)構(gòu)時(shí)：

①根據(jù)需要確定原動(dòng)件數(shù)→②添加基本桿組（自由度為零）→③再添加基本桿組→④直至組成所需機(jī)構(gòu)（機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)=原動(dòng)件數(shù)）

3*平面機(jī)構(gòu)的高副低代根據(jù)一定的條件對(duì)平面機(jī)構(gòu)中的高副虛擬地用低副來(lái)替代，這種以低副代替高副的方法稱(chēng)為高副低代。條件一：代替前后機(jī)構(gòu)的自由度不變§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析條件二：代替前后機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)速度和加速度不變兩個(gè)高副元素均為圓弧AO1、BO、OO1均保持不變§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析瞬時(shí)替代機(jī)構(gòu)§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析例：機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析本章重點(diǎn)小結(jié)一、構(gòu)件+運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件基本桿組三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制二、運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件：F>0,原動(dòng)件數(shù)目等于自由度數(shù)目平面運(yùn)動(dòng)鏈自由度計(jì)算方法和注意事項(xiàng)§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析本章習(xí)題及練習(xí)§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析P24，2-11.圖示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（各尺寸由圖上量?。?，分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案（要求用機(jī)構(gòu)示意圖表示出來(lái)）。A12345題2-11圖§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析A12345題2-11圖解：⑴分析：繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，沿著運(yùn)動(dòng)傳遞的路線(xiàn)，根據(jù)各個(gè)活動(dòng)構(gòu)件參與構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的情況（兩構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型，取決于兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系），確定表示各個(gè)構(gòu)件的符號(hào)，再將各個(gè)構(gòu)件符號(hào)連接起來(lái)，就得到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（或機(jī)構(gòu)示意圖）。構(gòu)件2構(gòu)件3構(gòu)件4§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析A12345題2-11圖題2-11答圖A1，2345a)A1，2345b)μL=1mm/mm⑵分析：是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖在機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析中判斷該方案否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，應(yīng)該從以下兩點(diǎn)考慮：①機(jī)構(gòu)自由度是否大于零；②機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目是否等于機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的自由度為F=3n-(2pL+pH)=3×3-(2×4+1)=0可知，該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖?！?-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析A12345題2-11圖題2-11答圖A1，2345a)A1，2345b)μL=1mm/mm⑶分析修改方案因?yàn)樵瓌?dòng)件的數(shù)目為1，所以修改的思路為：將機(jī)構(gòu)的自由度由0變?yōu)?§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析因此，修改方案應(yīng)有2種。方案1：給機(jī)構(gòu)增加1個(gè)構(gòu)件（增加3個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)）和1個(gè)低副（增加2個(gè)約束），使機(jī)構(gòu)自由度增加1，即由0變?yōu)?。如題2-11答圖c)、d)、e)所示。要使機(jī)構(gòu)自由度=1即F=3n-(2pL+pH)=1方案2：將機(jī)構(gòu)中的1個(gè)低副（2個(gè)約束）替換為1個(gè)高副（1個(gè)約束），使機(jī)構(gòu)中的約束數(shù)減少1個(gè)，從而使機(jī)構(gòu)自由度增加1，即由0變?yōu)?。如題2-11答圖f)所示?！?-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析A1，2345e)A1，23454?c)A1，23454?d)A1，2345f)題2-11答圖§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析P25，2-16.試計(jì)算圖示各機(jī)構(gòu)的自由度。圖a、d為齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)；圖b為凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)（圖中在D處為鉸接在一起的兩個(gè)滑塊）；圖c為一精壓機(jī)機(jī)構(gòu)。并問(wèn)在圖d所示機(jī)構(gòu)中，齒輪3、5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么？題2-16圖ABCD齒輪a)ABCFKDEILJMc)ABCD1234567d)ABCDEFb)§2-6機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析ABCD齒輪a)ABCDEFb)a)分析：