第2章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1

第二章平面機(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)運(yùn)動(dòng)簡圖§2－4平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算§2－5機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件§2－6自由度計(jì)算中的特殊問題§2－7機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類§2－1

機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的1.研究機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件目的是2.按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類不同的機(jī)構(gòu)都有各自的特點(diǎn)，把各種機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)加以分類，其目的是按其分類建立運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的一般方法。3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖目的是為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析作準(zhǔn)備?！鍣C(jī)構(gòu)包含哪幾個(gè)部分;▲各部分如何相聯(lián)？▲以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對運(yùn)動(dòng)？這對于設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)顯得尤其重要。4.研究機(jī)構(gòu)的組成原理目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機(jī)構(gòu)能滿足運(yùn)動(dòng)確定性的要求。機(jī)構(gòu)有簡有繁，構(gòu)件有多有少，而運(yùn)動(dòng)確定是它們的共同特征。研究的名詞術(shù)語解釋:1.構(gòu)件(Link)

－獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元

內(nèi)燃機(jī)中的連桿§2－2機(jī)構(gòu)的組成作者：潘存云教授內(nèi)燃機(jī)連桿套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋零件(part)

－獨(dú)立的制造單元作者：潘存云教授2.運(yùn)動(dòng)副a)兩個(gè)構(gòu)件、b)直接接觸、c)有相對運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副元素－直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）例如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。定義：運(yùn)動(dòng)副——兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。三個(gè)條件，缺一不可作者：潘存云教授運(yùn)動(dòng)副的分類：

1)按引入的約束數(shù)分有：I級副II級副III級副I級副、II級副、III級副、IV級副、V級副。

2)按相對運(yùn)動(dòng)范圍分有：平面運(yùn)動(dòng)副－平面運(yùn)動(dòng)(Plannarkinematicpair)IV級副例如：球鉸鏈、拉桿天線、螺旋、生物關(guān)節(jié)?？臻g運(yùn)動(dòng)副－空間運(yùn)動(dòng)(Spatialkinematicpair)V級副1V級副2V級副3兩者關(guān)聯(lián)

3)按運(yùn)動(dòng)副元素分有：

①高副(highpair)－點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高。②低副(lowerpair)－面接觸，應(yīng)力低。例如：滾動(dòng)副、凸輪副、齒輪副等。例如：轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副）、移動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)鏈——兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。閉式鏈(Closechain)

3.運(yùn)動(dòng)鏈(Kinematicchain)

作者：潘存云教授開式鏈(Openchain)若干若干1個(gè)或幾個(gè)1個(gè)4.機(jī)構(gòu)定義：具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。機(jī)架——作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車輛底盤、飛機(jī)機(jī)身。機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)＝機(jī)架＋原動(dòng)件＋從動(dòng)件＋運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的，很顯然，機(jī)構(gòu)歸屬于運(yùn)動(dòng)鏈，那么，運(yùn)動(dòng)鏈在什么條件下就能稱為機(jī)構(gòu)呢？即各部分運(yùn)動(dòng)確定。分別用四桿機(jī)構(gòu)和五桿機(jī)構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論：在運(yùn)動(dòng)鏈中，如果以某一個(gè)構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個(gè)（或少數(shù)幾個(gè)）構(gòu)件相對于該坐標(biāo)系按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運(yùn)動(dòng)，那么，該運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。

原（主）動(dòng)件——按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件——其余可動(dòng)構(gòu)件。平面機(jī)構(gòu)——全部由平面運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)?？臻g機(jī)構(gòu)——構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平面不平行的機(jī)構(gòu)。某些空間機(jī)構(gòu)

平面機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副必定是平面運(yùn)動(dòng)副，而僅有平面運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)可能是空間機(jī)構(gòu).

萬向聯(lián)軸節(jié)僅含有轉(zhuǎn)動(dòng)副，但該機(jī)構(gòu)是空間機(jī)構(gòu).

§2－3

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如下:2.2.1定義和目的

用來表達(dá)各構(gòu)件相對運(yùn)動(dòng)的簡單的圖形.

繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖是機(jī)械工程師的基本功.注意：

(1)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖應(yīng)該是簡單的，但又能提供所有（但又不多余的）與構(gòu)件間相對運(yùn)動(dòng)有關(guān)的信息.(2)應(yīng)根據(jù)規(guī)定的符號.應(yīng)按比例繪制。

僅僅考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸(

kinematicsdimensions)，即：與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)有關(guān)的尺寸。

若不按比例，則稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)草圖(schematicdiagramofthemechanism).

孔的半徑不是運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸!連桿的橫截面形狀與尺寸都不是運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸！

孔間距是連桿唯一的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸.2.2.2運(yùn)動(dòng)副的表示方法(1)轉(zhuǎn)動(dòng)副

(Revolute)：

不管半徑如何，用在圓心處的小圓表示

轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑不是運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸！固定鉸鏈

(Fixedpivot

)機(jī)架

(frame)表示法.(2)移動(dòng)副

(Slidingpair)

：

移動(dòng)副橫截面的形狀和尺寸與運(yùn)動(dòng)傳遞無關(guān)，不是運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸.(2)移動(dòng)副

(Slidingpair)

：帶陰影線的構(gòu)件代表機(jī)架.帶陰影線的構(gòu)件代表機(jī)架.注意：(2)移動(dòng)副中心線可平移。(3)其中一構(gòu)件可畫成滑塊，另一構(gòu)件畫成導(dǎo)桿。

以下五個(gè)簡圖是等價(jià)的。(1)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的移動(dòng)副中心線應(yīng)該與機(jī)構(gòu)實(shí)際導(dǎo)路平行，未必重合。移動(dòng)副中心線的方向不能改變轉(zhuǎn)動(dòng)副中心位置不能變動(dòng).(3)齒輪副:

用兩個(gè)相切的點(diǎn)劃線圓表示它們的節(jié)圓。(4)凸輪副：

畫出凸輪和從動(dòng)件頂端的真實(shí)外形2.2.3構(gòu)件的表示法

構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)目的是使其上的各運(yùn)動(dòng)副相對位置保持不變.

孔間距LAB

是連桿唯一的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸.雙副構(gòu)件多副構(gòu)件：圖a構(gòu)件的幾種表示法：

注意左右圖的區(qū)別：注意事項(xiàng):作者：潘存云教授畫構(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)。

某些常用機(jī)構(gòu)的表示法，見表

2-1.錐齒輪

(Conegear)齒輪與齒條傳動(dòng)蝸桿

(Worm)蝸輪

(Wormgear)

傳動(dòng)(棘輪機(jī)構(gòu))棘輪機(jī)構(gòu)凸輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)偏心輪AB12BA212.2.4.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟:(1)仔細(xì)研究。多少構(gòu)件？運(yùn)動(dòng)副的種類和數(shù)目？(3)

先畫機(jī)架上的所有固定運(yùn)動(dòng)副!!!!!!!(4)從原動(dòng)件開始，按照運(yùn)動(dòng)傳遞路線，逐個(gè)繪制構(gòu)件。

(2)選擇繪圖面。必要時(shí)，需加局部視圖。(5)

構(gòu)件用數(shù)字標(biāo)注，運(yùn)動(dòng)副用英文大寫字母標(biāo)注。(7)僅測量所有運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸.(8)選擇合適的比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖.(9)計(jì)算并校核機(jī)構(gòu)的自由度.一個(gè)構(gòu)件不管有多少個(gè)零件，都只能用一個(gè)序號。

屬于同一構(gòu)件的各零件之間應(yīng)該用焊接符號連接起來.Ex.1:繪制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖.先畫機(jī)架上的所有固定運(yùn)動(dòng)副

先畫原動(dòng)件活塞.

畫連桿3.畫曲柄4和小齒輪4’。屬于同一構(gòu)件的各零件之間應(yīng)該用焊接符號連接起來.畫大齒輪5、凸輪5’、和凸輪5”.畫進(jìn)氣閥門桿6.畫排氣閥門桿7.一個(gè)構(gòu)件不管有多少個(gè)零件，都只能用一個(gè)序號。運(yùn)動(dòng)副用英文大寫字母標(biāo)注。原動(dòng)件加注箭頭屬于同一構(gòu)件的各零件之間應(yīng)該用焊接符號連接起來.Fig2-15Ex.2：繪制圖示機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖仔細(xì)觀察有2個(gè)固定轉(zhuǎn)動(dòng)副和2個(gè)活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副先畫固定運(yùn)動(dòng)副先畫固定運(yùn)動(dòng)副先畫固定運(yùn)動(dòng)副畫原動(dòng)件1畫原動(dòng)件1畫構(gòu)件2畫構(gòu)件2畫構(gòu)件3原動(dòng)件加注箭頭構(gòu)件用數(shù)字標(biāo)注運(yùn)動(dòng)副用英文大寫字母標(biāo)注曲柄-搖桿機(jī)構(gòu)Ex.3圓盤2套在滑塊3的孔內(nèi)，滑塊3在圓盤4的槽中滑動(dòng)，圓盤4相對于機(jī)架1轉(zhuǎn)動(dòng)。仔細(xì)觀察有兩個(gè)固定鉸鏈、一個(gè)活動(dòng)鉸鏈、和一個(gè)移動(dòng)副.

畫機(jī)架1和原動(dòng)件2之間的固定鉸鏈（畫法1）畫機(jī)架1和原動(dòng)件2之間的固定鉸鏈（畫法2）畫機(jī)架1與構(gòu)件4之間的固定鉸鏈畫構(gòu)件2和3之間的活動(dòng)鉸鏈.畫原動(dòng)件

2.曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)原動(dòng)件加注箭頭.構(gòu)件用數(shù)字標(biāo)注運(yùn)動(dòng)副用英文大寫字母標(biāo)注。注意C處搖塊的畫法。導(dǎo)桿不要浮在搖塊的上面。曲柄搖塊機(jī)構(gòu)(曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu))練習(xí)手動(dòng)沖床牛頭刨床壓力機(jī)§2－4平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)（x，y,θ）才能唯一確定。yxθ(x,y)F=3單個(gè)自由構(gòu)件的自由度為3自由構(gòu)件的自由度數(shù)運(yùn)動(dòng)副自由度數(shù)約束數(shù)回轉(zhuǎn)副1（θ）+2（x，y）=3yx12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2結(jié)論：構(gòu)件自由度＝3－約束數(shù)移動(dòng)副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）

=3θ經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，由于有約束，構(gòu)件自由度會有變化：＝自由構(gòu)件的自由度數(shù)－約束數(shù)作者：潘存云教授§2－5機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件給定S3＝S3(t)，一個(gè)獨(dú)立參數(shù)θ1＝θ1（t）唯一確定，該機(jī)構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。若僅給定θ1＝θ1（t）,則θ2θ3θ4均不能唯一確定。若同時(shí)給定θ1和θ4

，則θ3θ2

能唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)。θ4S3123S’3θ11234θ1定義：保證機(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)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。

(Freedom)原動(dòng)件－能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件?！咭粋€(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)∴機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：自由度＝原動(dòng)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)

n

計(jì)算公式：

F=3n－(2PL+Ph)要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。構(gòu)件總自由度

低副約束數(shù)

高副約束數(shù)

3×n2×PL1

×Ph例題①計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)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=0S3123推廣到一般：例題②計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=4低副數(shù)PL=5F=3n－2PL－PH

=3×4－2×5=2

高副數(shù)PH=01234θ1例題③計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)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=1123

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)。以下是某同學(xué)制作的“爬樓梯機(jī)器人”，在2000年10月“挑戰(zhàn)杯”湖北省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲獎(jiǎng)。該機(jī)器人只有一個(gè)電機(jī)，但該機(jī)采用的卻是雙自由度機(jī)構(gòu)。

DOF＝244兩自由度剎車機(jī)構(gòu)

DOF=3N-2PL-Ph=36-28=

2兩自由度的剎車機(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（或單自由度）的更好?！?－6自由度計(jì)算中的特殊問題作者：潘存云教授12345678ABCDEF例題④計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=6F=3n－2PL－PH高副數(shù)PH=0=3×7－2×6－0=9計(jì)算結(jié)果肯定不對！構(gòu)件數(shù)不會錯(cuò)，肯定是低副數(shù)目搞錯(cuò)了！1.復(fù)合鉸鏈

－－兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。計(jì)算：m個(gè)構(gòu)件,有m－1轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩個(gè)低副上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有

2

個(gè)運(yùn)動(dòng)副。例題④重新計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=10F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=1可以證明：F點(diǎn)的軌跡為一直線。12345678ABCDEF作者：潘存云教授圓盤鋸機(jī)構(gòu)⑥計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：n=3，PL=3，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2PH=1對于右邊的機(jī)構(gòu)，有：

F=3×2－2×2－1=1事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且F=11231232.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(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈：

F=3×2－2×2－1=1定義：構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp。滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。123123作者：潘存云教授解：n=4，PL=6，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×4－2×6=0PH=03.虛約束(

formalconstraint)－－對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。∵FE＝AB＝CD，故增加構(gòu)件4前后E點(diǎn)的軌跡都是圓弧，。增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。⑦已知：AB＝CD＝EF，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。1234ABCDEF作者：潘存云教授重新計(jì)算：n=3,PL=4,PH=0F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：1234ABCDEF4F⑦已知：AB＝CD＝EF，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。AB＝CD＝EF虛約束作者：潘存云教授出現(xiàn)虛約束的場合：

1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路平行。

如平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車輪橢圓儀等。(需要證明)作者：潘存云教授4.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且同軸。5.對運(yùn)動(dòng)不起作用的對稱部分。如多個(gè)行星輪。EF作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。如等寬凸輪W注意：法線不重合時(shí)，變成實(shí)際約束！AA’n1n1n2n2n1n1n2n2A’A虛約束的引入，一般是為了改善機(jī)構(gòu)受力，增大傳遞功率或者其它特殊需求；計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，不考慮虛約束的作用；虛約束的成立，要滿足一定的幾何條件或者結(jié)構(gòu)條件，如果這些條件被破壞，將轉(zhuǎn)化了實(shí)約束，影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；虛約束問題小結(jié)：機(jī)械設(shè)計(jì)中如果需要采用虛約束，必須保證設(shè)計(jì)、加工、裝配精度，以確保滿足虛約束存在的條件。CDABGFoEE’⑧計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。位置C，2個(gè)低副復(fù)合鉸鏈:局部自由度1個(gè)虛約束E’n=7PL=9PH=1F=3n－2PL－PH

=3×7－2×9－1=2CDABGFoE(1)Cisacompoundhingeoflinks4、5、7.(2)Aisacompoundhingeoflinks1、2、7.

(3)TherollerhasapassiveDOF.Aftertherollerisweldedwiththelink6,thereisstillarevolutepairbetweenlinks5and6.

DOF=3n-2PL-Ph=36-28-1=1Ex.3：ABECFD.

CalculatetheDOFofthemechanism.LinkEC,revoluteE,andrevoluteCcreatearedundantconstraint.LinkEC,revoluteE,andrevoluteCcreatearedundantconstraint.6movinglinksremains.Disacompoundhingeoflinks2,3,4.

TherollerhasapassiveDOF.Thereisonlyonehigherpairbetweenlinks4and5.

Thereisonlyonehigherpairbetweencam6andlink5.DOF=3n-2PL-PhNeedstwodrivers.=36-27-2=2.構(gòu)件+運(yùn)動(dòng)副

機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件組合F=0§2－7機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類一、機(jī)構(gòu)的組成原理

a)原動(dòng)件作移動(dòng)

(如直線電機(jī)、流體壓力作動(dòng)筒)。21

b)原動(dòng)件作轉(zhuǎn)動(dòng)

(如電動(dòng)機(jī))。211.基本機(jī)構(gòu)由一個(gè)原動(dòng)件和一個(gè)機(jī)架組成的雙桿機(jī)構(gòu)。2.基本桿組定義：最簡單的不可再拆的自由度為零的構(gòu)件組，簡稱為基本桿組。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是原動(dòng)件數(shù)＝自由度。F=1F=0現(xiàn)設(shè)想將機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件和機(jī)架斷開，則原動(dòng)件與機(jī)架構(gòu)成了基本機(jī)構(gòu)，其F＝1。剩下的構(gòu)件組必有F＝0。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡單F＝0的構(gòu)件組，直到不能再拆為止。推論：任何一個(gè)平面機(jī)構(gòu)都可以認(rèn)為是在基本機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，依次添加若干個(gè)桿組所形成的。機(jī)構(gòu)的組成原理：機(jī)構(gòu)＝基本機(jī)構(gòu)＋基本桿組二、結(jié)構(gòu)分類設(shè)基本桿組中有n個(gè)構(gòu)件，則由條件F＝0有：

F＝3n－2PL－Ph＝0PL＝3n/2(低副機(jī)構(gòu)中Ph＝0)

∵PL

為整數(shù)，∴n只能取偶數(shù)。

n＝24n>4

已無實(shí)例了!

PL

＝

36

n=2

的桿組稱為Ⅱ級組－－應(yīng)用最廣而又最簡單的基本桿組。共有5種類型典型Ⅱ級組：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：２個(gè)雙副構(gòu)件。ABCABCABCABCABC

n=4（PL＝6）的桿組有以下四種類型:以上形式稱為Ⅲ級組。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一個(gè)三副構(gòu)件＋3個(gè)雙副構(gòu)件。個(gè)第四種形式稱為IV級組。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有兩個(gè)三副桿，且4個(gè)構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。內(nèi)端副－－桿組內(nèi)部相聯(lián)。外端副－－與組外構(gòu)件相聯(lián)。機(jī)構(gòu)命名方式：按所含最高桿組級別命名，如Ⅱ級機(jī)構(gòu)，Ⅲ級機(jī)構(gòu)等。必須強(qiáng)調(diào)指出：

1.桿組的各個(gè)外端副不可以同時(shí)加在同一個(gè)構(gòu)件上，否則將成為剛體。如：

2.機(jī)構(gòu)的級別與原動(dòng)件的選擇有關(guān)。舉例：將圖示八桿機(jī)構(gòu)拆分成基本機(jī)構(gòu)和基本桿組。71324568以構(gòu)件1為原動(dòng)件Ⅲ級機(jī)構(gòu)或Ⅱ級機(jī)構(gòu)Ⅱ級機(jī)構(gòu)71324568作者：潘存云教授拆分方法：一般是從離原動(dòng)件最遠(yuǎn)的構(gòu)件開始拆分桿組。先試拆Ⅱ級桿組，若無法拆卸，再試拆Ⅲ級桿組、IV級桿組。拆分原則：

首先，從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的部分開始拆分；試拆時(shí)，先試拆低級別桿組；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)。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，并不改變原來的自由度，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)，在滿足相同工作要求的前提下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡單越好，桿組級別越低越好，運(yùn)動(dòng)副數(shù)目越少越好。

F=3n-2PＬ–Pｈ拆桿組的意義:桿組的種類較少；桿組有運(yùn)動(dòng)確定性.

我們可預(yù)先編寫一些常用桿組的運(yùn)動(dòng)分析子程序。這樣，多桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析就簡化為簡單的兩步：

(1)拆桿組(2)編寫主程序，根據(jù)桿組的裝配順序和種類，依次調(diào)用相應(yīng)的桿組運(yùn)動(dòng)分析子程序

Ex.1.對下圖機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析（拆桿組）。(1)機(jī)架

6和原動(dòng)件

1組成基本機(jī)構(gòu).(2)

構(gòu)件3和2組成第一個(gè)II級桿組。在該桿組中，轉(zhuǎn)動(dòng)副A是內(nèi)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副D和轉(zhuǎn)動(dòng)副B是外副。當(dāng)此桿組通過外副D和B連接到運(yùn)動(dòng)已知構(gòu)件ED和機(jī)架后，構(gòu)件3和2就有確定的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然C點(diǎn)也就有確定的運(yùn)動(dòng)。(3)構(gòu)件

4和5組成第二個(gè)II級桿組。

在該桿組中，移動(dòng)副C是內(nèi)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副C和轉(zhuǎn)動(dòng)副F是外副。注