平面機構(gòu)運動分析學(xué)習(xí)情境

學(xué)習(xí)情境2：平面機構(gòu)運動分析項目1.健騎機等健身器的運動特點及運動簡圖繪制項目2.牛頭刨床運動機構(gòu)測繪學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟悉機械機構(gòu)運動簡圖的含義，掌握其繪制方法；2.掌握分析計算機構(gòu)自由度的方法，能正確判定機構(gòu)運動的確定性。理論知識點知識點一、機構(gòu)的組成與運動簡圖畫法知識點二、平面機構(gòu)的自由度分析知識點三、特殊情況下機構(gòu)自由度計算教學(xué)重點機構(gòu)運動簡圖及其繪制方法；機構(gòu)自由度類型與分析計算。教學(xué)難點1.復(fù)合鉸鏈識別與處理2.局部約束識別與處理3.虛約束識別與處理教學(xué)方法1.以項目為導(dǎo)向的四步教學(xué)法；2.講授與討論相結(jié)合法；3.理論與實操交替進行法項目1.健騎機等健身器的運動特點

及運動簡圖繪制項目成果及要求1.知識能力：能正確分析健騎機等健身器及類似機構(gòu)的運動特點；能判定機構(gòu)運動的確定性。2.方法能力：能正確測繪健騎機等健身器及類似機構(gòu)的運動簡圖；能計算平面機構(gòu)的自由度。項目實施步驟1.資訊1）繪制機構(gòu)運動示意圖、機構(gòu)運動簡圖的方法步驟2）收集與查閱機構(gòu)構(gòu)件的運動簡圖國家標(biāo)準資料；3）講授基本知識項目1.健騎機等健身器的運動特點及運動簡圖繪制授課步驟1:常見機構(gòu)展示1.健身器圖片2.牛頭刨床機構(gòu)動畫1、23.直動桿凸輪機構(gòu)動畫授課步驟2：講授知識點一、機構(gòu)的組成與運動簡圖畫法：知識點二、平面機構(gòu)的自由度分析知識點三、特殊情況下機構(gòu)自由度計算知識點一、機構(gòu)的組成與運動簡圖畫法1、機構(gòu)的組成：由構(gòu)件和和運動副組成。構(gòu)件：機構(gòu)中的運動單元。運動副：構(gòu)件之間的相互活動聯(lián)接。1）構(gòu)件分類：機架－作為參考系的構(gòu)件，在機構(gòu)中相對靜止的構(gòu)件。如機床床身、車輛底盤、飛機機身。主動件：按已給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件。從動件：隨主動件而運動的構(gòu)件。又分為工作執(zhí)行件和非工作執(zhí)行件。機構(gòu)＝機架＋原動件＋從動件攪面機動畫鉸鏈四桿機構(gòu)動畫2）運動副分類：平面運動副：兩構(gòu)件在平行或重合平面內(nèi)相對運動聯(lián)接。低副：兩構(gòu)件以面接觸的活動聯(lián)接。特點：單位面上受力小，不易磨損，壽命長。

轉(zhuǎn)動副：兩構(gòu)件繞同一軸線相對轉(zhuǎn)動的運動副。（鉸鏈）

移動副：兩構(gòu)件只能沿某一直線方向配對運動的運動副。高副：兩構(gòu)件以點、線接觸的活動聯(lián)接。齒輪、凸輪特點：單位面上受力大，易磨損，壽命短。相對運動形式：繞接觸點（線）轉(zhuǎn)動；沿過切點的切線方向移動。運動副平面運動副空間運動副低副高副球面副螺旋副移動副轉(zhuǎn)動副運動副平面運動副運動副平面運動副運動副空間運動副平面運動副運動副球面副空間運動副平面運動副運動副螺旋副球面副空間運動副平面運動副運動副螺旋副球面副空間運動副平面運動副運動副螺旋副球面副空間運動副平面運動副運動副低副螺旋副球面副空間運動副平面運動副運動副知識點一、機構(gòu)的組成與運動簡圖畫法常見平面低運動副形式轉(zhuǎn)動副形移動副形式常見高副形式點接觸高副線接觸高副常見空間運動副形式球面副

空間運動副：兩構(gòu)件在三維空間內(nèi)相對運動聯(lián)接。球面副：兩構(gòu)件繞球面中心轉(zhuǎn)動，螺旋副：兩構(gòu)件繞同一軸線相對轉(zhuǎn)動并移動。螺旋副1）定義：用規(guī)定的符號按一定的比例繪出機構(gòu)中各構(gòu)件在某一瞬時的位置狀態(tài)圖，表達機構(gòu)的組成和運動特性。機構(gòu)運動示意圖：若用規(guī)定的符號不按比例繪出機構(gòu)的狀態(tài)圖——機構(gòu)運動示意圖，表達機構(gòu)組成，但不表達其運動特性。2）功用：便于分析機械機構(gòu)的工作原理、運動特性及受力情況。2、機構(gòu)運動簡圖：1）構(gòu)件：不論結(jié)構(gòu)如何，都以直線或圓、曲線表示其決定運動關(guān)系的主要幾何尺寸。如連桿機構(gòu)的各運動桿件；主要尺寸是桿長，其他結(jié)構(gòu)尺寸不表示出來。如齒輪：主要尺寸是分度圓直徑；凸輪：主要尺寸是輪廓上各點到轉(zhuǎn)動中心的半徑。如滑塊：滑塊上上各點運動情況相同，用任意大小的矩形表示。2）運動副：回轉(zhuǎn)副（鉸鏈）：兩構(gòu)件聯(lián)接處畫小圓圈；移動副：兩構(gòu)件在接觸處畫重合直線或平行直線；固定構(gòu)件以直線加陰影線表示，或只畫固定構(gòu)件的運動副符號，兩運動副之間的直線省略不畫。3、構(gòu)件與運動副的規(guī)定符號：3）常見運動副符號的表示:國標(biāo)GB4460－84轉(zhuǎn)動副移動副高副常用運動副的符號運動副名稱運動副符號兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副轉(zhuǎn)動副移動副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時的運動副122121平面運動副平面高副螺旋副21121221211212球面副球銷副121212空間運動副1212124）構(gòu)件的表示方法

桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件三副構(gòu)件兩副構(gòu)件構(gòu)件與運動副簡圖在機架上的電機齒輪齒條傳動帶傳動圓錐齒輪傳動鏈傳動圓柱蝸桿蝸輪傳動凸輪傳動外嚙合圓柱齒輪傳動4、機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件：

2)運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符

3)運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)成比例。棘輪機構(gòu)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動1)構(gòu)件數(shù)目與實際相同5、機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟4）用直線或曲線將同一構(gòu)件上各個運動副元素連接起來代表構(gòu)件；其中機架應(yīng)加上短斜線，它可以連成整體，也可以分成幾段。（連線構(gòu)件）

3）恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面，一般選擇機構(gòu)中與多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的面為投影面；選定長度比例尺μl；按著各運動副間的距離和相對位置，以規(guī)定的符號將各運動副表示出來。轉(zhuǎn)動副要確定回轉(zhuǎn)中心，移動副要確定導(dǎo)路方位，高副要確定接觸點和輪廓曲線的形狀。（選面定位）

簡圖比例尺：μl=實際尺寸m/圖上長度mm1)弄清機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，觀察機構(gòu)的運動情況，找出機架和原動件，分清各個構(gòu)件，標(biāo)上數(shù)字。（分清構(gòu)件）2）分析各相連接構(gòu)件間的接觸情況和相對運動性質(zhì)，確定各個運動副的類型，標(biāo)上字母。（確定副型）

5）在原動件上用箭頭標(biāo)明運動方向，在圖旁注明比例尺μl,,寫明有關(guān)尺寸的實際長度。（標(biāo)原注比，寫明實長）繪圖方法小結(jié)：構(gòu)件要分清；副型要確定；選面定副位；連線構(gòu)件成；標(biāo)原加注比，實長應(yīng)寫明。按此步驟作，簡圖易畫成。5、機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟1）繪制縫紉機驅(qū)動機構(gòu)的運動簡圖：組成及運動形式：腳踏板（定軸擺動）、連桿（平面運動）、曲軸（定軸轉(zhuǎn)動）、機架（靜止）。6、機構(gòu)運動簡圖繪制舉例：2）繪制內(nèi)燃機的曲柄活塞機構(gòu)運動簡圖?；钊麢C構(gòu)組成及運動形式：曲軸（定軸轉(zhuǎn)動）、連桿（平面運動）、活塞（往復(fù)直線運動）、機架（靜止）。6、機構(gòu)運動簡圖繪制舉例：3）其他機構(gòu)運動簡圖攪面機動畫6、機構(gòu)運動簡圖繪制舉例：1234例2:繪制圖示偏心泵的運動簡圖偏心泵

動畫6、機構(gòu)運動簡圖繪制舉例：注意事項:畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)。工業(yè)機器人▲6、機構(gòu)運動簡圖繪制舉例：自測題1：填空題1、運動副是指能使兩構(gòu)件之間既保持

接觸。而又能產(chǎn)生一定形式相對運動的

。2、由于組成運動副中兩構(gòu)件之間的

形式不同，運動副分為高副和低副。3、運動副的兩構(gòu)件之間，接觸形式有

接觸，

接觸和

接觸三種。4、兩構(gòu)件之間作

接觸的運動副，叫低副。5、兩構(gòu)件之間作

或

接觸的運動副，叫高副。6、回轉(zhuǎn)副的兩構(gòu)件之間，在接觸處只允許

孔的軸心線作相對轉(zhuǎn)動。7、移動副的兩構(gòu)件之間，在接觸處只允許按

方向作相對移動。8、帶動其他構(gòu)件

的構(gòu)件，叫原動件。9、在原動件的帶動下，作

運動的構(gòu)件，叫從動件。10、低副的優(yōu)點：制造和維修

，單位面積壓力

，承載能力

。11、低副的缺點：由于是

摩擦，摩擦損失比

大，效率

。12、暖水瓶螺旋瓶蓋的旋緊或旋開，是低副中的

副在接觸處的復(fù)合運動。13、房門的開關(guān)運動，是

副在接觸處所允許的相對轉(zhuǎn)動。14、抽屜的拉出或推進運動，是

副在接觸處所允許的相對移動。15、火車車輪在鐵軌上的滾動，屬于

副。自測題1：填空題自測題1：判斷題1、機器是構(gòu)件之間具有確定的相對運動，并能完成有用的機械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的構(gòu)件的組合。（）2、凡兩構(gòu)件直接接觸，而又相互聯(lián)接的都叫運動副。（）3、運動副是聯(lián)接，聯(lián)接也是運動副。（）4、運動副的作用，是用來限制或約束構(gòu)件的自由運動的。（）5、螺栓聯(lián)接是螺旋副。（）6、兩構(gòu)件通過內(nèi)表面和外表面直接接觸而組成的低副，都是回轉(zhuǎn)副。（）7、組成移動副的兩構(gòu)件之間的接觸形式，只有平面接觸。（）8、兩構(gòu)件通過內(nèi)、外表面接觸，可以組成回轉(zhuǎn)副，也可以組成移動副。（）9、運動副中，兩構(gòu)件聯(lián)接形式有點、線和面三種。（）10、由于兩構(gòu)件間的聯(lián)接形式不同，運動副分為低副和高副。（）11、點或線接觸的運動副稱為低副。（）12、面接觸的運動副稱為低副。（）13、任何構(gòu)件的組合均可構(gòu)成機構(gòu)。（

）

自測題1：判斷題自測題1：選擇題1、兩個構(gòu)件直接接觸而形成的

，稱為運動副。

a.可動聯(lián)接； b.聯(lián)接； c.接觸2、變壓器是

。

a.機器； b.機構(gòu)； c.既不是機器也不是機構(gòu)3、如圖所示兩構(gòu)件構(gòu)成的運動副為

。

a.高副； b.低副畫機構(gòu)運動簡圖：自測題1：畫圖題自測題1：畫圖題步驟3：健騎機等健身器機構(gòu)運動簡圖測繪指導(dǎo)1、健騎機組成：主動搖桿AB，連桿BC，從動搖桿CD，機架AD。是一個標(biāo)準的四桿機構(gòu)。運動副類型：A、B、C、D四處全部構(gòu)成轉(zhuǎn)動副運動簡圖視圖投影面應(yīng)選擇三個運動件所在的運動平面，投影方向如圖箭頭所示運動示意圖：應(yīng)測量尺寸：為確定機架兩固定轉(zhuǎn)動副的相對位置，應(yīng)測量兩固定轉(zhuǎn)動副相對的水平或鉛垂距離尺寸e、f；然后測量各構(gòu)件（桿）轉(zhuǎn)動副中心之間的距離尺寸a、b、c、d。由測量得的五個尺寸可方便地按比例繪出其運動簡圖。按比例繪制運動簡圖：取比例尺：μl=實際尺寸mm/圖上長度mm=5mm/mm步驟3：健騎機等健身器機構(gòu)運動簡圖測繪指導(dǎo)2、橢圓機組成：左右側(cè)對稱的曲柄搖桿機構(gòu)。主動搖桿CD，連桿BC，從動曲柄AB，機架AD。運動副：A、B、C、D四處全部構(gòu)成轉(zhuǎn)動副按比例繪制運動簡圖：步驟3：健騎機等健身器機構(gòu)運動簡圖測繪指導(dǎo)應(yīng)測量尺寸：為確定機架兩固定轉(zhuǎn)動副的相對位置，應(yīng)測量兩固定轉(zhuǎn)動副相對的水平或鉛垂距離尺寸e、f；然后測量各構(gòu)件（桿）轉(zhuǎn)動副中心之間的距離尺寸a、b、c、d。由測量得的五個尺寸可方便地按比例繪出其運動簡圖。按比例繪制運動簡圖：步驟3：健騎機等健身器機構(gòu)運動簡圖測繪指導(dǎo)3、劃船器組成：主動連桿CG、搖桿FG、AB、DE、座板連桿BCD，是一個多桿機構(gòu)。運動副類型A、B、C、D、E、F、G七處全部構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。步驟3：健騎機等健身器機構(gòu)運動簡圖測繪指導(dǎo)視圖方向：如示意圖。測量尺寸：測量各桿轉(zhuǎn)動副中心間的距離a、b、c、d、e、f、g、h八個尺寸按比例繪制運動簡圖：步驟3：健騎機等健身器機構(gòu)運動簡圖測繪指導(dǎo)項目實施步驟資訊：1.閱讀教材、理解機構(gòu)自由度計算方法與自由度分析的用途；分析平面連桿機構(gòu)的基本類型與演化形式，掌握識別機構(gòu)類型，分析機構(gòu)運動特點的方法2.收集與查閱機構(gòu)設(shè)備中常用連桿機構(gòu)的類型及其相關(guān)的國家標(biāo)準資料；3.觀察具有多機構(gòu)組合的設(shè)備的工作情況。項目2.牛頭刨床運動機構(gòu)測繪授課步驟1

知識點二、平面機構(gòu)的自由度分析1、單個獨立平面運動構(gòu)件的自由度：F=3一個平面運動的構(gòu)件，有三個獨立的運動（自由度）：兩個移動，一個轉(zhuǎn)動。2、運動副的約束：兩個相互活動聯(lián)接的構(gòu)件之間對構(gòu)件的獨立運動產(chǎn)生限制。約束：獨立運動受到的限制。1）轉(zhuǎn)動副引入的約束：F=1如圖：設(shè)構(gòu)件1固定，自由度為零；構(gòu)件2與1鉸鏈，使得2不能移動，即引入了兩個移動方向的約束，構(gòu)件2可轉(zhuǎn)動，自由度為1。2）移動副引入的約束：F=1如圖：設(shè)構(gòu)件1滑塊固定，自由度為零；構(gòu)件2與1移動副聯(lián)接，使得構(gòu)件2只可在一個方向移動，即引入兩個約束：一個移動，一個轉(zhuǎn)動。自由度為1。2）平面高副引入的約束：F=2如圖：設(shè)構(gòu)件1固定，構(gòu)件2不能沿接觸點的法向移動，但可沿接觸面的切向移動和相對切點轉(zhuǎn)動，即引入了一個約束，自由度為2。知識點二、平面機構(gòu)的自由度分析運動副自由度數(shù)約束數(shù)回轉(zhuǎn)副1（θ）+2（x，y）=3θyx12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2結(jié)論：單個構(gòu)件自由度＝3－約束數(shù)移動副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）

=33、運動副聯(lián)接下單個構(gòu)件的自由度：活動構(gòu)件數(shù)構(gòu)件總自由度低副約束數(shù)高副約束數(shù)

n3×n2×PL1

×Ph(低副數(shù))(高副數(shù))

計算公式：

F=3n－(2PL+Ph)

F=3n－2PL-Ph

要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。4、平面機構(gòu)自由度的計算公式：①計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。123解：活動構(gòu)件數(shù)n=3低副數(shù)PL=4F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1

高副數(shù)PH=045、分析計算舉例：②計算五桿鉸鏈機構(gòu)的自由度。1解：活動構(gòu)件數(shù)n=4低副數(shù)PL=5F=3n－2PL－PH

=3×4－2×4=2

高副數(shù)PH=05234③計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。1解：活動構(gòu)件數(shù)n=2低副數(shù)PL=2F=3n－2PL－PH

=3×2－2×2－1=1高副數(shù)PH=1236、機構(gòu)自由度的意義及機構(gòu)具有確定運動的條件給定S3＝S3(t)，一個獨立參數(shù)θ1＝θ1（t）唯一確定，該機構(gòu)僅需要一個獨立參數(shù)。

若僅給定θ1＝θ1（t）,則θ2θ3θ4均不能唯一確定。若同時給定θ1和θ4

，則θ3θ2

能唯一確定，該機構(gòu)需要兩個獨立參數(shù)。S3123S’3θ11234θ1θ41）機構(gòu)自由度的意義：機構(gòu)的自由度是保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)。機構(gòu)的自由度數(shù)目和機構(gòu)原動件的數(shù)目與機構(gòu)的運動有著密切的關(guān)系，原動件是能提供獨立運動的構(gòu)件。2）機構(gòu)具有確定運動的必要條件：∵一個原動件只能提供一個獨立運動參數(shù)∴機構(gòu)具有確定運動的必要條件為：自由度F＝原動件數(shù)3）機構(gòu)具有確定運動的充分條件：F>0（1）若機構(gòu)自由度Ｆ≤0，則機構(gòu)不能動；（2）若Ｆ>0，且原動件數(shù)=F，則機構(gòu)各構(gòu)件間的相對運動是確定的.(原動件數(shù)=F，是機構(gòu)具有確定運動的必要條件)。（3）若Ｆ>0，而原動件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運動是不確定的；（4）若Ｆ>0，而原動件數(shù)>F，則構(gòu)件間不能運動或產(chǎn)生破壞。4）機構(gòu)具有確定運動的充要條件：

原動件數(shù)=F>07、常用機構(gòu)的自由度計算：1、齒輪機構(gòu)：2、槽輪機構(gòu)：解：活動構(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=13、活塞機構(gòu)：解：活動構(gòu)件數(shù)n=1低副數(shù)PL=1高副數(shù)PH=0F=3n－2PL－PH

=3×1－2×1－0=14、帶、鏈傳動機構(gòu)：F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1解：活動構(gòu)件數(shù)n=3低副數(shù)PL=4高副數(shù)PH=07、常用機構(gòu)的自由度計算：8、多桿機構(gòu)的自由度計算1）雙滑塊機構(gòu)：解：活動構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=10高副數(shù)PH=0F=3n－2PL－PH=3×7－2×10－0=1解：活動構(gòu)件數(shù)n=5

低副數(shù)PL=7

高副數(shù)PH=0

2）牛頭刨床機構(gòu)1：2、F=3n－2PL－PH

=3×5－2×7－0=13）手動沖床機構(gòu)：解：活動構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=10高副數(shù)PH=0F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=18、多桿機構(gòu)的自由度計算解：活動構(gòu)件數(shù)n=5低副數(shù)PL=7高副數(shù)PH=0

4）冷床運輸機構(gòu)F=3n－2PL－PH

=3×5－2×7－0=18、多桿機構(gòu)的自由度計算解：活動構(gòu)件數(shù)n=5

低副數(shù)PL=7

高副數(shù)PH=0

5）改善傳力特性的機構(gòu)F=3n－2PL－PH

=3×5－2×7－0=18、多桿機構(gòu)的自由度計算如圖所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思路是：動力由齒輪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組成的凸輪機構(gòu)將使沖頭4上下運動以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖，分析其是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖？并提出修改方案。6）

機構(gòu)組成原理及結(jié)構(gòu)分析8、多桿機構(gòu)的自由度計算解：（1）取比例尺繪制其機構(gòu)運動簡圖（圖2-1b）。

（2）分析其是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，由圖b可知

故：因此，此簡易沖床不能運動（即由構(gòu)件3，4與機架5和運動副B，C，D組成不能運動的剛性桁架），需增加機構(gòu)的自由度。

8、多桿機構(gòu)的自由度計算（3）提出修改方案（圖a)為了使機構(gòu)能運動，應(yīng)增加機構(gòu)的自由度（可以在機構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個活動構(gòu)件和一個低副，或者用一個高副去代替一個低副），修改方案很多，(圖b)給出了兩種方案。8、多桿機構(gòu)的自由度計算(a)(b)自測題2：判斷題1、若機構(gòu)的自由度數(shù)為2，那么該機構(gòu)共需2個原動件。（）2、機構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)小于原動件數(shù)，否則機構(gòu)不能成立。（）3、機構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)等于原動件數(shù)，否則機構(gòu)不能成立。（）4、機構(gòu)的自由度數(shù)大于等于是機構(gòu)運動確定的充要條件。（）5、一個平面運動構(gòu)件，有3個自由度。（）6、一個空間運動構(gòu)件有5個自由度。（）7、一個平面轉(zhuǎn)動副提供兩個約束。（）8、一個平面移動副提供1個移動1個轉(zhuǎn)動約束。（）9、一個平面高副提供2個轉(zhuǎn)動1個移動約束。（）10、三個桿件相互鉸鏈聯(lián)接，其自由度為零。（）自測題2：選擇題1、機構(gòu)具有確定運動的條件是

。a.自由度數(shù)目＞原動件數(shù)目；b.自由度數(shù)目＜原動件數(shù)目；c.自由度數(shù)目=原動件數(shù)目2、如圖所示，圖中A點處形成的轉(zhuǎn)動副數(shù)為

個。a.1； b.2； c.3自測題2：分析題

下圖示機構(gòu)的設(shè)計方案，指出所存在的問題及錯誤原因，試繪出合理的設(shè)計方案圖。知識點三、特殊情況下機構(gòu)自由度計算：1、復(fù)合鉸鏈：2、局部自由度3、虛約束4、機構(gòu)自由度計算舉例：1、復(fù)合鉸鏈

1）定義：兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。2）自由度計算：m個構(gòu)件,有m－1轉(zhuǎn)動副。復(fù)合鉸鏈動畫3）具有復(fù)合鉸鏈機構(gòu)計算舉例：（1）擺篩機構(gòu)：計算機構(gòu)的自由度。12B解：活動構(gòu)件數(shù)n=5F=3n－2PL－PH

=3×5－2×7－0=1高副數(shù)PH=0低副數(shù)PL=712345678ABCDEF（2）計算圖示機構(gòu)的自由度。解：活動構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=10在B、C、D、E四處應(yīng)各有2個轉(zhuǎn)動副。F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=1可以證明：F點的軌跡為一直線。3）具有復(fù)合鉸鏈機構(gòu)計算舉例：1）定義：構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度。計算圖示兩種滾子凸輪機構(gòu)的自由度。解：對于左邊的機構(gòu)：構(gòu)件數(shù)n=3低副數(shù)PL=3F=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2高副數(shù)PH=1對于右邊的機構(gòu)，有：

F=3×2－2×2－1=1事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且F=112312滾子從動件凸輪機構(gòu)

尖頂從動件凸輪機構(gòu)2.局部自由度F=3n－2PL－PH－FP

=3×3－2×3－1－1=1本例中局部自由度FP=1或計算時去掉滾子和鉸鏈(設(shè)想將滾子與從動桿焊接固定為一體)：

F=3×2－2×2－1=12）處理方法：局部自由度Fp,出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算時應(yīng)去掉Fp。滾子的作用：滑動摩擦滾動摩擦。12312滾子從動件凸輪機構(gòu)實例:刀架送進機構(gòu)縫紉機挑線機構(gòu)仿形加工機構(gòu)復(fù)合鉸鏈與局部約束自由度計算舉例解：滾子C為局部自由度，E處為兩滑塊、DE桿件用復(fù)合鉸鏈聯(lián)接，兩個轉(zhuǎn)動副；兩滑塊分別與FE桿、機架件構(gòu)成移動副；G處為兩滑塊分別與FG桿、機架件構(gòu)成移動副；兩滑塊之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動副?；顒訕?gòu)件數(shù)n=8,PL=11,PH=1

F=3n–2PL–PH=3×8–2×11–1=1。

1)定義：虛約束是指為增加機構(gòu)的剛度、改善受力情況、保持傳動的可靠性而增加的、對機構(gòu)不起實際約束作用的約束。2）處理方法：計算機構(gòu)自由度時應(yīng)將虛約束除去不計。3）虛約束常出現(xiàn)的形式：軌跡重合的虛約束；

轉(zhuǎn)動副軸線重合的虛約束；

移動副導(dǎo)路平行的虛約束；

機構(gòu)對稱部分的虛約束3．虛約束a)軌跡重合的虛約束如圖四桿機構(gòu)中，為增加機構(gòu)的剛度、改善受力情況引進了EF桿，但EF∥=CD∥=AB，引入EF前后E點的運動軌跡不改變，對桿2并未起實際的約束作用，所以為虛約束。3．虛約束解：n=4,PL=6,F=3n－2PL－PH

=3×4－2×6=0×1243ABEFCDPH=0∵FE＝AB＝CD，故增加構(gòu)件4前后E點的軌跡都是圓弧，增加的約束不起獨立的限制作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。已知：AB＝CD＝EF，計算圖示平行四邊形機構(gòu)的自由度。

火車輪機構(gòu)動畫應(yīng)用實例：火車車輪機構(gòu)：3．虛約束b)轉(zhuǎn)動副軸線重合的虛約束如圖所示齒輪機構(gòu)中，A和A’，B和B’之中分別有一個屬于虛約束。

轉(zhuǎn)動副軸線重合引起的虛約束3．虛約束3．虛約束c)移動副導(dǎo)路平行的虛約束如圖所示，桿3的滑道，可以解除其中一個而不影響機構(gòu)的實際約束情況。3．虛約束3．虛約束d)機構(gòu)對稱部分的虛約束就是對運動不起作用的對稱結(jié)構(gòu)部分產(chǎn)生的約束。如圖所示行星輪系三個行星輪中只有一個起實際約束作用，其余兩個均為虛約束。3．虛約束3．虛約束

需要注意：如果加工誤差過大，虛約束就可能成為實際約束，而對機構(gòu)產(chǎn)生不良影響。因此，對于存在虛約束的機構(gòu)，在制造時對尺寸的精度要求要高些，以免防止其成為實際約束，而對機構(gòu)產(chǎn)生不良影響。

在計算含有虛約束機構(gòu)的自由度時，為了準確地計算自由度，應(yīng)該先把運動簡圖中的虛約束去掉再計算。3．虛約束自由度計算