《機(jī)械原理》教案-第2章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

PAGEPAGE28《機(jī)械原理》教案第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容提要本章主要介紹機(jī)構(gòu)的組成、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法以及機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析。最后對(duì)空間機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。2.1機(jī)構(gòu)的組成2.1.1構(gòu)件組成機(jī)構(gòu)的每一個(gè)具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體稱為構(gòu)件（link）。機(jī)器中的構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是由若干個(gè)零件裝配而成的剛性體。例如圖2-1a所示的連桿是內(nèi)燃機(jī)中的一個(gè)構(gòu)件，它由連桿體1、連桿蓋2、軸瓦3、4和5、螺栓6、螺母7、開口銷8等零件裝配而成，如圖2-1b所示。由此可見，構(gòu)件和零件是兩個(gè)不同的概念：零件是最小的制造單元；而構(gòu)件是最小的運(yùn)動(dòng)單元，（a）（b）圖2-1構(gòu)件與零件2.1.2運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)都是由多個(gè)具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組成的，其中每個(gè)構(gòu)件都以一定的方式與其他構(gòu)件相互連接，這種連接的特點(diǎn)是兩個(gè)構(gòu)件既直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種兩構(gòu)件直接接觸而組成的可動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副（kinematicpair），它也是組成機(jī)構(gòu)的基本要素之一。如圖2-2a所示的軸與軸承的連接，圖2-2b所示的滑塊與導(dǎo)軌之間的連接，圖2-2c所示的兩齒輪輪齒的嚙合，圖2-2d所示的凸輪與推桿的連接等均為運(yùn)動(dòng)副。兩個(gè)構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，構(gòu)件上參與接觸的點(diǎn)、線、面稱為運(yùn)動(dòng)副元素（pairingelement），如圖2-2所示的運(yùn)動(dòng)副元素分別是：圓柱面、平面、齒廓曲（a）（b）（c）（d）圖2-2運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副有許多不同的分類方法，常見的有以下幾種：1．按組成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的空間形式分類若構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)則稱為平面運(yùn)動(dòng)副（planarkinematicpair），如圖2-2所示的各運(yùn)動(dòng)副。若相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)則稱為空間運(yùn)動(dòng)副（spatialkinematicpair），如圖2-3所示的各運(yùn)動(dòng)副。本書將主要介紹平面運(yùn)動(dòng)副。（a）（b）圖2-3空間運(yùn)動(dòng)副2．按運(yùn)動(dòng)副的接觸形式分類面與面接觸的運(yùn)動(dòng)副在承受載荷方面與點(diǎn)、線接觸的運(yùn)動(dòng)副相比，其接觸部分的壓強(qiáng)較低，故面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副（lowerpair），如圖2-2a、b所示的運(yùn)動(dòng)副。而將點(diǎn)、線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副（higherpair），如圖2-2c、d所示的運(yùn)動(dòng)副。3．按組成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類若兩構(gòu)件之間只作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副（revolutepair，也稱回轉(zhuǎn)副或鉸鏈），如圖2-2a所示。兩構(gòu)件之間只作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副（slidingpair），如圖2-2b所示。此外還有作相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)的螺旋副（helicalpair，如圖2-3a所示）和作相對(duì)球面運(yùn)動(dòng)的球銷副（sphericalpair，4．按運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)分類構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度（degreeoffreedom），一個(gè)獨(dú)立構(gòu)件在空間上可具有6個(gè)自由度，做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有3個(gè)自由度。兩個(gè)構(gòu)件直接接觸構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副后，構(gòu)件的某些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)受到限制，自由度隨之減少，構(gòu)件之間只能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的限制稱為約束（constraintofkinematicpairing）。運(yùn)動(dòng)副每引入一個(gè)約束，構(gòu)件便失去一個(gè)自由度。兩個(gè)構(gòu)件間形成的運(yùn)動(dòng)副引入了多少個(gè)約束，限制了構(gòu)件的哪些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，則完全取決于運(yùn)動(dòng)副的類型。在平面機(jī)構(gòu)中，一個(gè)低副引入2個(gè)約束，一個(gè)高副引入1個(gè)約束。通常，把引入1個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為Ⅰ級(jí)副，引入2個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為Ⅱ級(jí)副，依此類推，還有Ⅲ級(jí)副、Ⅳ級(jí)副、Ⅴ級(jí)副。表2-1所示為常用運(yùn)動(dòng)副及其分類情況。2.1.3運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副連接構(gòu)成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)鏈（kinematicchain）。各構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副首尾連接構(gòu)成封閉環(huán)路的運(yùn)動(dòng)鏈稱為閉式運(yùn)動(dòng)鏈，簡(jiǎn)稱閉鏈（closedkinematicchain），如圖2-4a所示。各構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副首尾連接構(gòu)成不封閉環(huán)路的運(yùn)動(dòng)鏈稱為開式運(yùn)動(dòng)鏈，簡(jiǎn)稱開鏈（openkinematicchain），如圖2-4b所示。根據(jù)運(yùn)動(dòng)鏈中各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)，也可以把運(yùn)動(dòng)鏈分為平面運(yùn)動(dòng)鏈（planarkinematicchain）和空間運(yùn)動(dòng)鏈（spatialkinematicchain）兩類，分別如圖2-4、圖2-（a）（b）（a）（b）圖2-4平面運(yùn)動(dòng)鏈圖2-5空間運(yùn)動(dòng)鏈2.1.4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，并使其余各構(gòu)件都有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。如將圖2-4a所示的運(yùn)動(dòng)鏈中構(gòu)件4固定，得到圖2-6所示的四桿機(jī)構(gòu)。通常，將機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)架（fixedlink），如圖2-6所示的構(gòu)件4。將給定獨(dú)立運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件稱為原動(dòng)件（drivinglink，或稱為主動(dòng)件），一般用箭頭表示其運(yùn)動(dòng)方向，如圖2-6所示的構(gòu)件1。其余活動(dòng)構(gòu)件則稱為從動(dòng)件（drivenlink），如圖2-6所示的構(gòu)件2和構(gòu)件3。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)取決于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。由此可見，機(jī)構(gòu)是由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件所組成的構(gòu)件系統(tǒng)。表2-1運(yùn)動(dòng)副的類型及表示符號(hào)（摘自GB4460-84）名稱模型簡(jiǎn)圖符號(hào)運(yùn)動(dòng)副級(jí)別自由度接觸形式轉(zhuǎn)動(dòng)副Ⅴ1面移動(dòng)副Ⅴ1面螺旋副Ⅴ1面平面高副Ⅳ2線圓柱套筒副Ⅳ2面球銷副Ⅳ2面-線球面低副Ⅲ3面柱面高副Ⅱ4線球面高副Ⅰ5點(diǎn)如果組成機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均在同一平面內(nèi)或在相互平行的平面內(nèi)，則該機(jī)構(gòu)稱為平面機(jī)構(gòu)。如果組成機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不在同一平面內(nèi)或平行的平面內(nèi)則該機(jī)構(gòu)稱為空間機(jī)構(gòu)。其中平面機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，本課程主要討論平面機(jī)構(gòu)和平面運(yùn)動(dòng)副的相關(guān)問題。圖2-6四桿機(jī)構(gòu)2.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖無論是對(duì)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)或機(jī)器進(jìn)行分析，還是設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)或新機(jī)器，都需要一種表示機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)明圖形，以便作進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力分析及設(shè)計(jì)。通過研究發(fā)現(xiàn)，雖然實(shí)際機(jī)構(gòu)或機(jī)器大多是由外形和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜的構(gòu)件組成的，但從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)來看，無論是機(jī)構(gòu)還是機(jī)器能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)和功能，是由原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、連接各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副類型和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸（即各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置尺寸）來決定的，而與構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)、外形（高副機(jī)構(gòu)的輪廓形狀除外）、斷面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目及固連方式等無關(guān)。因此，可以撇開機(jī)構(gòu)的復(fù)雜外形和運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造，用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的簡(jiǎn)單線條和符號(hào)代表構(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，表示機(jī)構(gòu)的組成和傳動(dòng)情況，這樣繪制出的能夠準(zhǔn)確表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的簡(jiǎn)明圖形就稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（kinematicdiagramofmechanism）。表2-2為常見機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的符號(hào)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖不僅可以簡(jiǎn)明地表達(dá)一部復(fù)雜機(jī)器的傳動(dòng)原理，而且還可以在研究各種不同的機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)起到舉一反三的效果，如活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)和沖床，盡管它們的外形和功用各不相同，但它們的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可以用同一種方法研究它們的運(yùn)動(dòng)。另外在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力分析。如果只是為了表明機(jī)構(gòu)的組成情況和結(jié)構(gòu)特征，也可以不嚴(yán)格按比例來繪制簡(jiǎn)圖，這樣的簡(jiǎn)圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖。表2-2常見機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的符號(hào)在機(jī)架上的電動(dòng)機(jī)齒輪齒條傳動(dòng)帶傳動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)凸輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合內(nèi)嚙合圓柱摩擦輪傳動(dòng)槽輪傳動(dòng)外嚙合內(nèi)嚙合2.2.2運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件的表示在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中，各種運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件在不同視圖中的表示方法是不同的，下面闡述常見運(yùn)動(dòng)副的表示符號(hào)和一般構(gòu)件的表示方法。1．運(yùn)動(dòng)副的表示1）轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示（如圖2-7所示）圖2-7a所示為在垂直于回轉(zhuǎn)軸線平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)副表示方法，圖2-7（a）（b）圖2-7轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示2）移動(dòng)副的表示（如圖2-8所示）圖2-8移動(dòng)副的表示3）平面高副的表示（如圖2-9所示）圖2-9平面高副的表示4）螺旋副的表示（如圖2-10所示）圖2-10螺旋副的表示5）球副的表示（如圖2-11所示）圖2-11a所示為球面副的表示方法，圖2-11b所示為球銷副的表示方法。（a）（b）圖2-11球面副的表示2．一般構(gòu)件的表示方式因?yàn)闃?gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)主要取決于運(yùn)動(dòng)副，所以在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中表示構(gòu)件時(shí)，首先用符號(hào)表示出機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)副元素的相對(duì)位置，再用簡(jiǎn)單的線條將它們連接成構(gòu)件，如表2-3所示。表2-3一般構(gòu)件的表示方式桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件兩副構(gòu)件三副構(gòu)件2.2.3繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法和步驟機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是用于描述一個(gè)機(jī)構(gòu)或機(jī)器的組成及其運(yùn)動(dòng)特性的，所以在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，必須要抓住機(jī)械的運(yùn)動(dòng)特性，排除與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的各種因素。繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法和步驟大致歸納為：（1）觀察并分析機(jī)構(gòu)的工作原理、組成情況和運(yùn)動(dòng)情況。確定其各組成構(gòu)件，弄清原動(dòng)件、機(jī)架、執(zhí)行部分和傳動(dòng)部分。從原動(dòng)件開始，沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，查明組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目和各構(gòu)件之間組成的運(yùn)動(dòng)副的類別、數(shù)目及各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置。（2）恰當(dāng)?shù)剡x擇視圖平面。選擇原則是：能夠簡(jiǎn)單、清楚地把機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況表示出來。一般選機(jī)構(gòu)中多數(shù)構(gòu)件所在的運(yùn)動(dòng)平面為投影面，必要時(shí)可以選擇兩個(gè)及以上的視圖平面，然后將其展示在同一視圖面上，也可以另外繪制局部簡(jiǎn)圖。（3）根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸選取適當(dāng)?shù)谋壤撸▎挝粸閙/mm）。（4）從原動(dòng)件開始，先確定出各運(yùn)動(dòng)副的位置（如轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心位置、移動(dòng)副的導(dǎo)路方位及高副的接觸點(diǎn)的位置等），并畫上相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副符號(hào)，然后用簡(jiǎn)單線條或幾何圖形連接起來，最后要標(biāo)出構(gòu)件序號(hào)及運(yùn)動(dòng)副的代號(hào)字母，在原動(dòng)件上標(biāo)出箭頭以表示其運(yùn)動(dòng)方向?！纠?-1】如圖2-1解：（1）從原動(dòng)件開始，分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，識(shí)別構(gòu)件連接方式及運(yùn)動(dòng)副類型。在圖示的牛頭刨床中，安裝在機(jī)架9上的電動(dòng)機(jī)1通過帶傳動(dòng)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給齒輪2，齒輪2再傳遞給與之相嚙合的齒輪3，齒輪3上用銷釘連接著滑塊4，滑塊4可以在桿5的槽中滑動(dòng)，桿5的下端開有一個(gè)槽，槽中有一個(gè)與機(jī)架鉸鏈的滑塊10，桿5的上端通過銷釘與連有刀架的滑枕6鉸鏈，推動(dòng)滑枕6在刨床床身的導(dǎo)軌槽中往復(fù)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刨刀的往復(fù)直線刨削運(yùn)動(dòng)。齒輪2、齒輪3、滑塊10分別與機(jī)架之間，齒輪3與滑塊4之間及桿5與滑枕6之間的連接組成轉(zhuǎn)動(dòng)副；桿5分別與滑塊4、10之間，滑枕6與機(jī)架之間的連接組成移動(dòng)副；而齒輪2與齒輪3嚙合組成平面高副。（2）合理選擇視圖。本題選擇與各轉(zhuǎn)動(dòng)副回轉(zhuǎn)軸線垂直的平面作為視圖平面。（3）合理選擇長(zhǎng)度比例尺（m/mm）。（4）從原動(dòng)件開始，定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，按表達(dá)構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定線條和符號(hào)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，再標(biāo)出構(gòu)件序號(hào)及運(yùn)動(dòng)副的代號(hào)，最后在原動(dòng)件上標(biāo)出指示運(yùn)動(dòng)方向的箭頭。牛頭刨床主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-12b所示。（a）（b）圖2-12牛頭刨床2.3平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)確定的條件2.3.1平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度（degreeoffreedomofmechanism）是指機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。很顯然，機(jī)構(gòu)的自由度與組成該機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副數(shù)目以及運(yùn)動(dòng)副的種類有關(guān)。設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)中共有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件（不包括機(jī)架），用個(gè)低副和個(gè)高副將所有構(gòu)件連接起來。由前述運(yùn)動(dòng)副的約束可知，一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有3個(gè)自由度，一個(gè)平面低副（移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副）引入2個(gè)約束，一個(gè)高副引入1個(gè)約束。故整個(gè)機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)架的自由度數(shù)為： （2-1）此式稱為平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式，又稱為平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)公式?！纠?-2】計(jì)算圖2-13所示的鑄錠供料機(jī)構(gòu)的自由度。圖2-13鑄錠供料機(jī)構(gòu)1~5-構(gòu)件6-機(jī)架7-升降臺(tái)8-鑄錠解：此機(jī)構(gòu)由1~6的六個(gè)構(gòu)件組成，除構(gòu)件5與機(jī)架6組成移動(dòng)副外，其它都是轉(zhuǎn)動(dòng)副，可知，，，由式（2-1）得2.3.2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為了按照一定的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的傳遞及變換，當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，該機(jī)構(gòu)中其余構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)也都應(yīng)該是完全確定的。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？如圖2-14所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)位置由B、C兩點(diǎn)確定，每個(gè)點(diǎn)要兩個(gè)位置變量，故整個(gè)機(jī)構(gòu)需四個(gè)位置變量，而三個(gè)桿長(zhǎng)引入三個(gè)約束方程，四個(gè)位置變量要滿足三個(gè)約束方程，故只有一個(gè)變量是獨(dú)立的。例如給定構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則。這說明確定平面四桿機(jī)構(gòu)的位置需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，即機(jī)構(gòu)只有1個(gè)自由度。如圖2-15所示的鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)，需要B、C、D三個(gè)點(diǎn)的六個(gè)位置變量，而四個(gè)桿長(zhǎng)引入四個(gè)約束方程，所以位置變量與約束方程之間的差值為2。在此機(jī)構(gòu)中，若只給定一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，例如給定構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，當(dāng)構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)到AB位置時(shí)，構(gòu)件2、3、4的位置并不確定，它們可以處在BC、CD、DE的位置，也可能處在、、或其他位置。要使該機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則還需要在桿2、3、4中再引入一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)，例如在桿4中按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，則此時(shí)餃鏈五桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)就完全確定了。由此可見，機(jī)構(gòu)的自由度實(shí)質(zhì)上就是機(jī)構(gòu)具有確定位置時(shí)所必須給定獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目。在機(jī)構(gòu)中引入獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的方式是使原動(dòng)件按給定的某一運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的自由度必須等于機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目。綜上所述，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與機(jī)構(gòu)的自由度F和原動(dòng)件的數(shù)目三者有著密切的關(guān)系。（1）若，則機(jī)構(gòu)不能動(dòng)，蛻變?yōu)閯傂澡旒堋＃?）若，且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)。（3）若，而原動(dòng)件數(shù)<F，則機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定。（4）若，而原動(dòng)件數(shù)<F，則構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或在薄弱環(huán)節(jié)產(chǎn)生破壞。圖2-14鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)圖2-15鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)2.3.3計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)在利用公式（2-1）計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，必須正確理解和處理以下幾種特殊情況，否則計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際機(jī)構(gòu)自由度不相符，將產(chǎn)生錯(cuò)誤。1．復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈（compoundhinge）。如圖2-16所示，構(gòu)件1和構(gòu)件2、3組兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算時(shí)必須把它當(dāng)成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副來計(jì)算。依此類推，若有m個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，則復(fù)合鉸鏈處的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)為（m-1）個(gè)。圖2-16復(fù)合鉸鏈圖2-17圓盤鋸床進(jìn)給機(jī)構(gòu)【例2-3】計(jì)算圖2-17所示圓盤鋸床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的自由度。解：該八桿機(jī)構(gòu)中，B、C、E、F四處都是三個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，可知，，。由式（2-1）得2．局部自由度在機(jī)構(gòu)中，某些構(gòu)件具有局部的、不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度，稱為局部自由度（passivedegreeoffreedom）。如圖2-18a所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件2（小滾子）繞點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)并不影響構(gòu)件1、3的運(yùn)動(dòng)，其作用僅是用滾動(dòng)摩擦代替高副之間的滑動(dòng)摩擦，以改善高副接觸處的受力及摩擦狀況，故滾子2的轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度。因此，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)將局部自由度除去不計(jì)，即假想把滾子2與構(gòu)件3焊接在一起，如圖2-18b所示。此時(shí)機(jī)構(gòu)的低副數(shù)，，，機(jī)構(gòu)自由度的正確結(jié)果為。另外，常見的滾動(dòng)軸承中的滾珠也屬于局部自由度。（a）（b）圖2-18凸輪機(jī)構(gòu)3．虛約束在機(jī)構(gòu)中，有些運(yùn)動(dòng)副引入的約束對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)只是起重復(fù)的約束作用，這種約束稱為虛約束（redundantconstraint）。計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合：（1）移動(dòng)副導(dǎo)路平行或重合構(gòu)成虛約束。當(dāng)兩構(gòu)件之間在多處形成移動(dòng)副，并且各移動(dòng)副的導(dǎo)路互相平行，則其中只有一個(gè)移動(dòng)副起實(shí)際約束作用，而其余移動(dòng)副所引入的約束均為虛約束。如圖2-19a所示的四桿機(jī)構(gòu)中的移動(dòng)副D或，圖2-19b所示的等寬凸輪機(jī)構(gòu)中的移動(dòng)副或所引入的約束就為虛約束。（a）（b）圖2-19兩構(gòu)件在多處構(gòu)成移動(dòng)副形成虛約束（2）轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合構(gòu)成虛約束。當(dāng)兩構(gòu)件之間在多處形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，并且各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線重合，則只有其中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起實(shí)際約束作用，而其余轉(zhuǎn)動(dòng)副所引入的約束均為虛約束，如圖2-20所示的曲軸機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動(dòng)副或所引入的約束就為虛約束。（3）機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起實(shí)際約束作用的對(duì)稱部分構(gòu)成虛約束。如圖2-21所示行星輪系中的三個(gè)行星輪，從運(yùn)動(dòng)的角度看，只需要一個(gè)行星輪2就可以滿足運(yùn)動(dòng)要求。行星輪和的引入只是為了改善受力情況，使受力均勻，其所引入的約束均為虛約束。（4）機(jī)構(gòu)中某兩個(gè)構(gòu)件上兩點(diǎn)間的距離始終保持不變時(shí)，若用含兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件連接這兩點(diǎn)，則構(gòu)成虛約束。1A221A22圖2-20曲軸機(jī)構(gòu)圖2-21行星輪系如圖2-22a所示的平行四邊形機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件2作平動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，、兩點(diǎn)間的距離保持不變。引入二副構(gòu)件5前后，并沒起到實(shí)際約束構(gòu)件2上E點(diǎn)軌跡的作用，故此二副構(gòu)件所引入的約束為虛約束。圖2-22b中構(gòu)件2或4之一、圖2-（a）（b）（c）圖2-22虛約束（5）兩構(gòu)件在多處接觸，若各接觸點(diǎn)的公法線重合，則只有一處起到實(shí)際約束作用，只能算作一個(gè)高副，如圖2-19中的和；若各接觸點(diǎn)的公法線方向不重合就構(gòu)成了平面復(fù)合高副，它相當(dāng)于一個(gè)低副，如圖2-23。關(guān)于齒輪嚙合的情況也應(yīng)該注意，若兩齒輪的中心距不受約束，在重力或其他外力的作用下，兩個(gè)齒輪的輪齒齒廓之間相互靠緊即無齒側(cè)間隙，此時(shí)輪齒兩側(cè)都參與嚙合且公法線不重合，相當(dāng)于兩個(gè)高副，如圖2-24中的齒輪5與齒條7。若兩齒輪的中心距受約束而不變時(shí)，兩個(gè)齒輪的輪齒齒廓之間存在齒側(cè)間隙，則只有一側(cè)接觸，故只提供一個(gè)約束，如圖2-24中的齒輪3與齒輪4。人們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)采用虛約束都有一定的目的，或是增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌；或是改善構(gòu)件的受力情況從而可以傳遞大功率，如多個(gè)行星輪；或是滿足某種特殊需要，如火車輪，橢圓儀等。因而虛約束在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中被廣泛使用。但是，需特別指出的是：虛約束只有在特定的幾何尺寸條件下才能構(gòu)成，如果不滿足這些特定幾何尺寸條件（如定長(zhǎng)度關(guān)系、軸線重合、導(dǎo)路平行等）或加工誤差太大，虛約束將成為實(shí)際約束，從而使機(jī)構(gòu)卡住不能運(yùn)動(dòng)。所以，從保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和便于加工、裝配的角度考慮，應(yīng)該盡量減少機(jī)構(gòu)的虛約束?！纠?-4】指出圖2-25所示的大篩機(jī)構(gòu)中所包含的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。解：構(gòu)件2、3、6在C處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈；滾子5繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)在F處構(gòu)成局部自由度，計(jì)算時(shí)，可將其與頂桿4視為一體；頂桿4與機(jī)架在E和處形成的兩個(gè)移動(dòng)副導(dǎo)路相互重合，其中之一為虛約束，計(jì)算時(shí)應(yīng)除去不計(jì)。圖2-23復(fù)合高副圖2-24齒輪機(jī)構(gòu)經(jīng)過分析后，機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，所包含的低副數(shù)（A、B、C、D、H、I處共構(gòu)成7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，E、J處共構(gòu)成2個(gè)移動(dòng)副），所包含的高副數(shù)（5和6間形成平面高副）。由式（2-1）計(jì)算得圖2-25大篩機(jī)構(gòu)2.4平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析2.4.1平面機(jī)構(gòu)的組成原理任何機(jī)構(gòu)均由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)組成。根據(jù)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是原動(dòng)件數(shù)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，因此如果把該機(jī)構(gòu)的機(jī)架和原動(dòng)件拆去后，則余下的從動(dòng)件組必然成為一個(gè)自由度為零的構(gòu)件組。而這個(gè)構(gòu)件組有時(shí)還可以再拆成更簡(jiǎn)單的自由度為零的構(gòu)件組，通常，把最后不能再分的自由度為零的桿組稱為基本桿組或阿蘇爾桿組（Assurgroup），簡(jiǎn)稱桿組。由上面的分析可知，任何機(jī)構(gòu)都可以看成是由若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上構(gòu)成的，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。根據(jù)公式（2-1），基本桿組應(yīng)滿足的條件是（2-2）如果基本桿組的運(yùn)動(dòng)副全為低副，設(shè)桿組的構(gòu)件數(shù)為n，低副數(shù)為pl，則構(gòu)成桿組的條件是或（2-3）由于構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)總是整數(shù)，所以滿足桿組條件的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)的組合有，；，；…?？梢姡詈?jiǎn)單的桿組是由2個(gè)構(gòu)件和3個(gè)低副組成的桿組，稱之為Ⅱ級(jí)桿組（binarygroup），其形式如圖2-26所示，均含1個(gè)內(nèi)接副和2個(gè)外接副。Ⅱ級(jí)桿組是實(shí)際應(yīng)用最多的基本桿組。如圖2-27所示的三種結(jié)構(gòu)形式是由4個(gè)構(gòu)件和6個(gè)低副組成的，而且均包含一個(gè)3副桿，含有3個(gè)內(nèi)接副，而每個(gè)內(nèi)副所連接的分支是雙副構(gòu)件，稱為Ⅲ級(jí)桿組（tenary-group），至于較Ⅲ級(jí)桿組更高的基本桿組，因?yàn)樵趯?shí)際中很少遇見，在此就不再介紹了。在同一機(jī)構(gòu)中可以包含不同級(jí)別的基本桿組。我們把機(jī)構(gòu)中所包含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)作為機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)。如把由最高級(jí)別為Ⅱ級(jí)組的基本桿組構(gòu)成的機(jī)構(gòu)稱為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)；把由最高級(jí)別為Ⅲ級(jí)組的基本桿組構(gòu)成的機(jī)構(gòu)稱為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)；而把只有機(jī)架和原動(dòng)件構(gòu)成的機(jī)構(gòu)稱為Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)（如電動(dòng)機(jī)、杠桿機(jī)構(gòu)、斜面機(jī)構(gòu)等）。（a）（b）（c）（d）（e）圖2-26Ⅱ級(jí)桿組（a）（b）（c）（d）圖2-27Ⅲ級(jí)桿組在進(jìn)行新機(jī)械方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以按設(shè)計(jì)要求根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成原理，創(chuàng)新設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中必須遵循的原則：在滿足相同工作要求的前提下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、桿組的級(jí)別越低、構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目越少越好。2.4.2平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析是將已知機(jī)構(gòu)分解為原動(dòng)件、機(jī)架和若干個(gè)基本桿組，進(jìn)而了解機(jī)構(gòu)的組成，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。機(jī)構(gòu)的分解過程與其組成過程相反，一般是從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件開始分解拆組。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的步驟是：（1）從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中除去虛約束和局部自由度，并將機(jī)構(gòu)中的高副全部用低副代替，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，標(biāo)出原動(dòng)件；（2）拆分基本桿組。從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件開始拆分，首先試拆Ⅱ級(jí)組，即拆下兩個(gè)相鄰構(gòu)件和與之連接的一個(gè)內(nèi)接副和兩個(gè)外接副；若不可能時(shí)再試拆Ⅲ級(jí)組。必須注意，每拆出一個(gè)基本桿組后，剩下部分仍組成機(jī)構(gòu)，且自由度數(shù)與原機(jī)構(gòu)相同，直至全部拆分成基本桿組且最后只剩下原動(dòng)件和機(jī)架。（3）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)。把機(jī)構(gòu)中所包含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)作為機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)，作為進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和受力分析時(shí)選擇的依據(jù)?！纠?-5】計(jì)算圖2-28所示機(jī)構(gòu)的自由度，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。解：該機(jī)構(gòu)無虛約束和局部自由度，因，，，所以其自由度為構(gòu)件1為原動(dòng)件，距離1最遠(yuǎn)的構(gòu)件4、5可以組成Ⅱ級(jí)桿組，剩下的構(gòu)件2、3可組成Ⅱ級(jí)桿組，最后剩下構(gòu)件1和機(jī)架6組成Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由一個(gè)Ⅰ級(jí)機(jī)構(gòu)和兩個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，桿組最高級(jí)別為Ⅱ級(jí)，因而為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。圖2-28機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析注意：圖2-28所示的機(jī)構(gòu)，若取5為原動(dòng)件，則機(jī)構(gòu)將成為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。這說明拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的運(yùn)動(dòng)鏈，當(dāng)機(jī)架或原動(dòng)件不同時(shí)，可能形成不同級(jí)別的機(jī)構(gòu)。2.4.3平面機(jī)構(gòu)的高副低代上述機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析方法都是都是針對(duì)低副機(jī)構(gòu)，但實(shí)際應(yīng)用中除低副機(jī)構(gòu)外，還有其他多種類型的機(jī)構(gòu)，特別是含高副的機(jī)構(gòu)。為將低副機(jī)構(gòu)的分析方法用于含高副的平面機(jī)構(gòu)，可按一定約束條件將平面機(jī)構(gòu)中的高副虛擬的用低副替代，稱為高副低代（substitutehigherpairmechanismbylowerpairmechanism）。值得注意的是，高副低代只是一種運(yùn)動(dòng)上的瞬時(shí)代換。因此，為了不改變替代機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，高副低代時(shí)必須滿足的條件是：替代前后機(jī)構(gòu)的自由度必須完全相同；瞬時(shí)速度、瞬時(shí)加速度必須完全相同。如圖2-29所示為一高副機(jī)構(gòu)，構(gòu)件1和構(gòu)件2分別是繞A和B轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤，兩圓盤的幾何圓心分別為和，它們?cè)贑點(diǎn)構(gòu)成高副。當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩圓連心線、和的長(zhǎng)度在運(yùn)動(dòng)過程中始終保持不變。因此，如果設(shè)想用一個(gè)虛擬的構(gòu)件4分別與構(gòu)件1、2，在、點(diǎn)以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，來替代由兩圓弧所構(gòu)成的高副（如圖2-29虛線所示）。顯然這樣的替代對(duì)機(jī)構(gòu)的自由度和運(yùn)動(dòng)均不產(chǎn)生影響。顯然，在平面機(jī)構(gòu)中用一個(gè)含有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的虛擬構(gòu)件來替代一個(gè)高副后，所引入的約束數(shù)目沒有發(fā)生變化，機(jī)構(gòu)的自由度也沒有發(fā)生任何變化。同時(shí)，如果低副的回轉(zhuǎn)中心位于兩高副元素的曲率中心時(shí)，機(jī)構(gòu)在替代后，構(gòu)件1和2的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也與替代之前完全一樣。這種替代方法可以推廣應(yīng)用到任意平面高副。1．兩任意輪廓曲線組成的高副低代如圖2-30所示的機(jī)構(gòu)中，其高副元素為兩任意輪廓曲線，它們接觸點(diǎn)的曲率中心分別是、，在對(duì)其進(jìn)行高副低代時(shí)同樣用一個(gè)虛擬構(gòu)件分別在、與構(gòu)件1、2用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，也能滿足高副低代的兩個(gè)條件。由于接觸點(diǎn)的位置隨機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化，致使接觸點(diǎn)的曲率半徑也隨之變化，所以這種替代只是瞬時(shí)的，其替代機(jī)構(gòu)的尺寸將隨機(jī)構(gòu)的位置而變化，但是替代機(jī)構(gòu)的基本型式是不變的。圖2-29圓弧高副機(jī)構(gòu)的高副低代圖2-30任意輪廓曲線高副機(jī)構(gòu)的高副低代2．直線與曲線組成的高副低代如圖2-31所示的擺桿凸輪機(jī)構(gòu)，由于直線的曲率中心在無窮遠(yuǎn)處，所以虛擬構(gòu)件這端的轉(zhuǎn)動(dòng)副就演化成移動(dòng)副，其替代機(jī)構(gòu)如圖中虛線所示。3．點(diǎn)與曲線組成的高副低代如圖2-32所示的尖底直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)，由于點(diǎn)的曲率半徑為零，所以曲率中心與接觸點(diǎn)重合，其替代機(jī)構(gòu)如圖中虛線所示。圖2-31擺桿凸輪機(jī)構(gòu)的高副低代圖2-32尖底直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)的高副低代2.5空間機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介空間機(jī)構(gòu)是指機(jī)構(gòu)中至少有一構(gòu)件不在相互平行的平面上運(yùn)動(dòng)或至少有一構(gòu)件能在三維空間中運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。空間機(jī)構(gòu)較平面機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)多樣、工作可靠等特點(diǎn)，但其分析和設(shè)計(jì)比較困難，導(dǎo)致其應(yīng)用不如平面機(jī)構(gòu)廣泛。由于空間機(jī)構(gòu)中各個(gè)自由構(gòu)件的自由度為6，所具有的運(yùn)動(dòng)副類型由Ⅰ級(jí)副到Ⅴ級(jí)副，對(duì)應(yīng)提供的約束數(shù)目分別為1~5。設(shè)一個(gè)空間機(jī)構(gòu)中共有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，其中有個(gè)Ⅰ級(jí)副，有個(gè)Ⅱ級(jí)副，有個(gè)Ⅲ級(jí)副，有個(gè)Ⅳ級(jí)副，有個(gè)Ⅴ級(jí)副，則可得空間機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式為 （2-4）應(yīng)用上式還需要注意公共約束，所謂公共約束是指機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件共同失去的自由度，還需將式（2-4）進(jìn)行修正才能應(yīng)用。設(shè)公共約束數(shù)為m，則可得如下機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式 （2-5）式中，n為活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；m為公共約束數(shù)（m值依次取0，1，2，3及4）；表示第k類運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目；k為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副的級(jí)別?！纠?-6】如圖2-33所示為自動(dòng)駕駛儀操縱裝置內(nèi)的空間四桿機(jī)構(gòu)?；钊?相對(duì)氣缸1運(yùn)動(dòng)后，通過連桿3使搖桿4相對(duì)機(jī)架作擺動(dòng)。試計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度。解：分析此機(jī)構(gòu)知，構(gòu)件1、2組成圓柱套筒副，屬于Ⅳ級(jí)副；構(gòu)件2、3以及構(gòu)件4、1分別組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，屬于Ⅴ級(jí)副；構(gòu)件3、4組成球面低副，屬于Ⅲ級(jí)副。所以，，，，，由式（2-4）得空間機(jī)構(gòu)也存在局部自