自由度的計(jì)算

第一章機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計(jì)算

§1.1

機(jī)構(gòu)的組成§1.2

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖§1.3

機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件§1.4

平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算§1.5

平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析第一頁，共三十八頁。本章的主要內(nèi)容1、主要內(nèi)容機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖及其繪制機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類2、重點(diǎn)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件和平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算機(jī)構(gòu)的組成分析和機(jī)構(gòu)的級(jí)別判別。3、難點(diǎn)

虛約束的判別第二頁，共三十八頁?！?.1機(jī)構(gòu)的組成

1.構(gòu)件2.運(yùn)動(dòng)副3.運(yùn)動(dòng)鏈4.機(jī)構(gòu)第三頁，共三十八頁。構(gòu)件機(jī)構(gòu)是怎樣組成的？連接：運(yùn)動(dòng)副

運(yùn)動(dòng)單元：構(gòu)件

運(yùn)動(dòng)單元+連接運(yùn)動(dòng)鏈

運(yùn)動(dòng)鏈+機(jī)架機(jī)構(gòu)第四頁，共三十八頁。運(yùn)動(dòng)副:兩個(gè)構(gòu)件直接接觸并產(chǎn)生某些相對運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)聯(lián)接

兩個(gè)構(gòu)件上參加接觸的運(yùn)動(dòng)副表面稱運(yùn)動(dòng)副元素，運(yùn)動(dòng)副的元素是點(diǎn)、線、面。第五頁，共三十八頁。運(yùn)動(dòng)副分類：空間和平面運(yùn)動(dòng)副

平面運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副第六頁，共三十八頁。平面運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件相對運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副

低副：面接觸的運(yùn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副）第七頁，共三十八頁。高副:點(diǎn)、線接觸的運(yùn)動(dòng)副

第八頁，共三十八頁。平面運(yùn)動(dòng)副符號(hào)：第九頁，共三十八頁。空間運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)

第十頁，共三十八頁。PPT內(nèi)容概述第一章機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計(jì)算。第一章機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計(jì)算?！?.5平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析。機(jī)構(gòu)的組成及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件和平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。機(jī)構(gòu)的組成分析和機(jī)構(gòu)的級(jí)別判別。高副:點(diǎn)、線接觸的運(yùn)動(dòng)副。顯然，不能運(yùn)動(dòng)或無規(guī)則亂動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈都不能成為。機(jī)構(gòu)示意圖按比例繪出不嚴(yán)格的，只表示機(jī)械結(jié)構(gòu)狀況的簡圖。§1.5平面機(jī)構(gòu)的組成原理

和結(jié)構(gòu)分析。構(gòu)件組去掉機(jī)架和原動(dòng)件后剩下的F=0的最小運(yùn)動(dòng)鏈。內(nèi)接副：與桿組內(nèi)部的構(gòu)件相連的運(yùn)動(dòng)副。所拆桿組中，級(jí)別最高的桿組為該機(jī)構(gòu)的桿組級(jí)別。組成原理：原動(dòng)件+機(jī)架+桿組（F=0)。高副低代的方法：

二高副元素在接觸點(diǎn)處的曲率中心用一構(gòu)件和兩個(gè)低副代替?；緱U組拆分的原則及方法第十一頁，共三十八頁。3.運(yùn)動(dòng)鏈

運(yùn)動(dòng)鏈：構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的相對可動(dòng)的系統(tǒng)。

第十二頁，共三十八頁。運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件：將運(yùn)動(dòng)鏈的一個(gè)構(gòu)件固定，當(dāng)它的一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)時(shí)，其余構(gòu)件隨之作確定的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。顯然，不能運(yùn)動(dòng)或無規(guī)則亂動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈都不能成為機(jī)構(gòu)。

為使運(yùn)動(dòng)鏈獲得確定的相對運(yùn)動(dòng)，構(gòu)件的總數(shù)、運(yùn)動(dòng)副類型和數(shù)量以及獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目必須符合一定的關(guān)系，將在自由度計(jì)算中加以論述。第十三頁，共三十八頁?！?.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

在對現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行分析或設(shè)計(jì)新機(jī)器時(shí)，都需要繪出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，采用運(yùn)動(dòng)副及常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號(hào)和構(gòu)件的表示方法，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞情況表示出來的簡化圖形。機(jī)構(gòu)示意圖按比例繪出不嚴(yán)格的，只表示機(jī)械結(jié)構(gòu)狀況的簡圖。第十四頁，共三十八頁。2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制

繪制方法及步驟：（1）搞清機(jī)械的構(gòu)造及運(yùn)動(dòng)情況，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、運(yùn)動(dòng)副的類別及其位置；（2）選定視圖平面；（3）選適當(dāng)比例尺，作出各運(yùn)動(dòng)副的相對位置，再畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)的符號(hào)，最后用簡單線條連接即得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。第十五頁，共三十八頁。

舉例1小型壓力機(jī)第十六頁，共三十八頁。舉例2內(nèi)燃機(jī)第十七頁，共三十八頁?！?.3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

構(gòu)件自由度:構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目

機(jī)構(gòu)自由度:機(jī)構(gòu)具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目第十八頁，共三十八頁。一個(gè)構(gòu)件的平面運(yùn)動(dòng)有三個(gè)自由度

無約束第十九頁，共三十八頁。平面運(yùn)動(dòng)副的約束

第二十頁，共三十八頁。平面運(yùn)動(dòng)副的約束

高副約束1個(gè)自由度第二十一頁，共三十八頁?！?.4平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件（不包括機(jī)架）,pl個(gè)低副,

ph個(gè)高副，則自由度計(jì)算公式:F=3n-(2pl+ph)第二十二頁，共三十八頁。舉例3第二十三頁，共三十八頁。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

原動(dòng)件數(shù)=機(jī)構(gòu)的自由度第二十四頁，共三十八頁。

計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)的注意事項(xiàng)

復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上構(gòu)件通過回轉(zhuǎn)副并聯(lián)在一起局部自由度：機(jī)構(gòu)中某構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)中其它構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)虛約束：機(jī)構(gòu)中某些運(yùn)動(dòng)副或某些運(yùn)動(dòng)副與構(gòu)件的組合所形成的約束與其它約束重復(fù)而不再起作用第二十五頁，共三十八頁。舉例4第二十六頁，共三十八頁。

虛約束注意事項(xiàng)

兩構(gòu)件連接前后軌跡重合點(diǎn)兩構(gòu)件某兩點(diǎn)間的距離始終不變兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的重復(fù)部分第二十七頁，共三十八頁?！?.5平面機(jī)構(gòu)的組成原理

和結(jié)構(gòu)分析

組成原理結(jié)構(gòu)分類結(jié)構(gòu)分析第二十八頁，共三十八頁。基本桿組：（低副）

構(gòu)件組去掉機(jī)架和原動(dòng)件后剩下的F=0的最小運(yùn)動(dòng)鏈。F=3n-2pl=0級(jí)別ⅡⅢ：n24pl36第二十九頁，共三十八頁。結(jié)構(gòu)分類：桿組為幾級(jí)？什么形式？

例如Ⅱ級(jí)組：二桿三副組

外接副：與桿組以外的構(gòu)件相連的運(yùn)動(dòng)副內(nèi)接副：與桿組內(nèi)部的構(gòu)件相連的運(yùn)動(dòng)副第三十頁，共三十八頁。例如Ⅲ級(jí)組：三桿六副組

特點(diǎn)：其中一個(gè)構(gòu)件上有三個(gè)內(nèi)接副

第三十一頁，共三十八頁。舉例5第三十二頁，共三十八頁。結(jié)構(gòu)分析：

從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件開始，盡可能拆成最低的桿組，每拆完一個(gè)桿組，保證剩下的桿組自由度為零。對剩下的桿組再拆時(shí)，仍從最遠(yuǎn)端開始拆，每拆一次桿組，均從最低級(jí)的桿組開始，無法拆時(shí)，再試拆高一級(jí)的桿組。所拆桿組中，級(jí)別最高的桿組為該機(jī)構(gòu)的桿組級(jí)別第三十三頁，共三十八頁。顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖及桿組拆法

組成原理：原動(dòng)件+機(jī)架+桿組（F=0)第三十四頁，共三十八頁。平面機(jī)構(gòu)中的高副低代

高副低代的原則：代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同代替前后機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度完全相同第三十五頁，共三十