第2章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（清風(fēng)課堂）

1、平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件都在同一平面內(nèi)或平行平面：所有構(gòu)件都在同一平面內(nèi)或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，否則為內(nèi)運(yùn)動(dòng)，否則為空間機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)第二章第二章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和自由度和自由度1青苗學(xué)班B第一節(jié)第一節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2青苗學(xué)班B第一節(jié)第一節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：兩構(gòu)件直接接觸形成的：兩構(gòu)件直接接觸形成的可動(dòng)連接?？蓜?dòng)連接。：運(yùn)動(dòng)副中兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)。：運(yùn)動(dòng)副中兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)。平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副動(dòng)顎與軸動(dòng)顎與軸球面副、螺母與螺桿球面副、螺母與螺桿低副低副高副高副平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件通過：

2、兩構(gòu)件通過面面接觸接觸轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副移動(dòng)副：用小圓表示：用小圓表示：用矩形表示：用矩形表示平面機(jī)構(gòu)中均為平面運(yùn)動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)中均為平面運(yùn)動(dòng)副3青苗學(xué)班B低副低副高副高副平面運(yùn)平面運(yùn)動(dòng)副動(dòng)副：兩構(gòu)件通過：兩構(gòu)件通過點(diǎn)、線點(diǎn)、線接觸，如齒輪、凸輪接觸，如齒輪、凸輪用圖形符號(hào)表示高副時(shí)，一用圖形符號(hào)表示高副時(shí)，一般需把兩構(gòu)件在接觸點(diǎn)處的般需把兩構(gòu)件在接觸點(diǎn)處的曲線輪廓畫出曲線輪廓畫出( (圖圖a)a)，但對(duì)于，但對(duì)于齒輪機(jī)構(gòu)，習(xí)慣上只畫出兩齒輪機(jī)構(gòu)，習(xí)慣上只畫出兩齒輪的節(jié)圓齒輪的節(jié)圓( (見表見表1-1)1-1)。：兩構(gòu)件通過：兩構(gòu)件通過面面接觸接觸4青苗學(xué)班B按給定已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律按給定已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律

3、獨(dú)立獨(dú)立運(yùn)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；動(dòng)的構(gòu)件；機(jī)機(jī) 架架原動(dòng)件原動(dòng)件主動(dòng)件主動(dòng)件從動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件；機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件；機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件1234常在其上給出表示其運(yùn)動(dòng)形式常在其上給出表示其運(yùn)動(dòng)形式的箭頭。的箭頭。機(jī)架機(jī)架原動(dòng)件原動(dòng)件從動(dòng)件從動(dòng)件1.1. 構(gòu)件的分類構(gòu)件的分類支撐活動(dòng)件，只有一個(gè)支撐活動(dòng)件，只有一個(gè)一般機(jī)構(gòu)有一個(gè)一般機(jī)構(gòu)有一個(gè)5青苗學(xué)班BJX1A2 2、構(gòu)件的表示符號(hào)、構(gòu)件的表示符號(hào)表示構(gòu)件的常用圖形符號(hào)撇開外形，僅把與運(yùn)撇開外形，僅把與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸用簡(jiǎn)單動(dòng)有關(guān)的尺寸用簡(jiǎn)單的線條表示出來的線條表示出來機(jī)架機(jī)架兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件三副構(gòu)件三副構(gòu)件注：涂黑是焊縫標(biāo)記，表示

4、的是一個(gè)構(gòu)件注：涂黑是焊縫標(biāo)記，表示的是一個(gè)構(gòu)件注：涂剖面線表示的是一個(gè)構(gòu)件注：涂剖面線表示的是一個(gè)構(gòu)件注：繞過轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓弧相連直線表示的是一個(gè)構(gòu)件注：繞過轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓弧相連直線表示的是一個(gè)構(gòu)件先畫運(yùn)動(dòng)副，再連線先畫運(yùn)動(dòng)副，再連線板狀板狀桿狀桿狀注：陰影線表示固定注：陰影線表示固定偏心輪機(jī)構(gòu)6青苗學(xué)班BJX1A用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的特定圖形符號(hào)特定圖形符號(hào)按比例繪制的表示各按比例繪制的表示各構(gòu)件間的構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形的簡(jiǎn)單圖形7青苗學(xué)班BJX1A繪制步驟（以液壓泵為例）繪制步驟（以液壓泵為例）1 1、分析構(gòu)件數(shù)目和運(yùn)動(dòng)副的類型及數(shù)目、分析構(gòu)件數(shù)目和運(yùn)動(dòng)副的類型及

5、數(shù)目（4 4個(gè)構(gòu)件、個(gè)構(gòu)件、3 3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和1 1個(gè)移動(dòng)副）個(gè)移動(dòng)副）2 2、選擇構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的平面作繪圖平面、選擇構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的平面作繪圖平面3 3、確定比例尺、確定比例尺4 4、按比例確定各運(yùn)動(dòng)副的位置，用規(guī)、按比例確定各運(yùn)動(dòng)副的位置，用規(guī)定符號(hào)表示各構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副定符號(hào)表示各構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副5 5、給各構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副編號(hào)，并在原、給各構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副編號(hào)，并在原動(dòng)件上用箭頭表示其運(yùn)動(dòng)形式和方動(dòng)件上用箭頭表示其運(yùn)動(dòng)形式和方向向工作原理工作原理8青苗學(xué)班B9青苗學(xué)班B10青苗學(xué)班B第二節(jié)第二節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度要使機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，需滿足一定的條件，此條件就是有要使機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)

6、，需滿足一定的條件，此條件就是有關(guān)自由度的問題關(guān)自由度的問題一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有3 3個(gè)個(gè)自由度自由度低副低副限制限制2 2個(gè)個(gè)自由度自由度兩個(gè)構(gòu)件形成運(yùn)動(dòng)副之前有兩個(gè)構(gòu)件形成運(yùn)動(dòng)副之前有3 3個(gè)個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)高副高副限制限制1 1個(gè)個(gè)自由度自由度（公法線方向的相對(duì)移動(dòng)）（公法線方向的相對(duì)移動(dòng)）自由度：構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目自由度：構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目11青苗學(xué)班B第二節(jié)第二節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度要使機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，需滿足一定的條件，此條件就是有要使機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，需滿足一定的條件，此條件就是有關(guān)自由度的問題關(guān)自由度的問題一個(gè)平面

7、機(jī)構(gòu)由一個(gè)平面機(jī)構(gòu)由N N個(gè)構(gòu)件組成個(gè)構(gòu)件組成 , , 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=N-1則平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式為：則平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算公式為： F F3 3n n2 2p pL L p pH Hn n為機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目；為機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目；p pL L 為機(jī)構(gòu)的低副數(shù)目為機(jī)構(gòu)的低副數(shù)目；p pH H為機(jī)構(gòu)的高副數(shù)目。為機(jī)構(gòu)的高副數(shù)目。F F3 3n n2 2p pL L p pH Hn n3 3p pL L =4=4p pH H=0=0=3=3* *3-23-2* *4-04-0=1=112青苗學(xué)班B0123451234n n2 2p pL L =3=3p pH H=0=0n n3 3

8、p pL L =4=4p pH H=0=0n n4 4p pL L =5=5p pH H=0=013青苗學(xué)班B則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定；則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定；則會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)最薄弱環(huán)節(jié)的損壞。則會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)最薄弱環(huán)節(jié)的損壞。則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定；則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定；14青苗學(xué)班B2、1、15青苗學(xué)班B由由K K個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，共有共有( (K K-1)-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。1.1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 A A點(diǎn)，由兩個(gè)以上構(gòu)件在點(diǎn)，由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線上組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副同一軸線上組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副：是指機(jī)構(gòu)中不影響其他：是指機(jī)構(gòu)中不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。2. 2.

9、局部自由度局部自由度1圖中，滾子繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)為一個(gè)局部自由度。圖中，滾子繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)為一個(gè)局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，認(rèn)為在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，認(rèn)為將滾子和從動(dòng)件將滾子和從動(dòng)件焊成一體焊成一體，如右圖，如右圖 F F3 3n n2 2p pL L p pH H故機(jī)構(gòu)的自由度為：故機(jī)構(gòu)的自由度為：=3=32 2 2 22 21 11 11 1個(gè)原動(dòng)件小于自由個(gè)原動(dòng)件小于自由度度2 2，無確定運(yùn)動(dòng)，無確定運(yùn)動(dòng)高副中為減少磨損，借高副中為減少磨損，借助滾子將滑動(dòng)摩擦變滾助滾子將滑動(dòng)摩擦變滾動(dòng)摩擦，滾子中心與其動(dòng)摩擦，滾子中心與其它構(gòu)件組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副它構(gòu)件組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副16青苗學(xué)班B3. 3. 虛約

10、束虛約束虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合：虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合：3 3）兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)）兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行導(dǎo)路平行的移動(dòng)副的移動(dòng)副；2 2）兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)）兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副；A計(jì)算自由度時(shí)，應(yīng)將引入虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副去掉。計(jì)算自由度時(shí)，應(yīng)將引入虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副去掉。：對(duì)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生實(shí)際約束效果的重復(fù)約束對(duì)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生實(shí)際約束效果的重復(fù)約束例例 平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)F3n 2pL pH34F3n 2pL pH33240126 0 0虛約束！虛約束！1 1）平行四邊形結(jié)構(gòu)平行四邊形結(jié)構(gòu)17青苗學(xué)班B 在輸入件和輸出件間用多組完

11、全相同的結(jié)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，只在輸入件和輸出件間用多組完全相同的結(jié)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有一組起獨(dú)立傳遞運(yùn)動(dòng)的作用，其余為虛約束有一組起獨(dú)立傳遞運(yùn)動(dòng)的作用，其余為虛約束。 1234ADBC2 2 1B342A虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合：虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合：3 3）兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)）兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副導(dǎo)路平行的移動(dòng)副；2 2）兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)）兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副；4 4）機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的）機(jī)構(gòu)中對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分對(duì)稱部分 1 1）平行四邊形結(jié)構(gòu)平行四邊形結(jié)構(gòu)5 5）兩構(gòu)件多點(diǎn)接觸形成平面高副，）兩構(gòu)件多點(diǎn)接觸形成平面高

12、副，若接觸點(diǎn)的若接觸點(diǎn)的公法線彼此重合，按一個(gè)高副計(jì)算公法線彼此重合，按一個(gè)高副計(jì)算18青苗學(xué)班B 虛約束的作用虛約束的作用 改善構(gòu)件的受力情況，分擔(dān)載荷或改善構(gòu)件的受力情況，分擔(dān)載荷或平衡慣性力平衡慣性力，如，如: 多個(gè)行星輪。多個(gè)行星輪。 增加增加結(jié)構(gòu)剛度結(jié)構(gòu)剛度，如，如:軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。 提高運(yùn)動(dòng)可靠性和工作的穩(wěn)定性提高運(yùn)動(dòng)可靠性和工作的穩(wěn)定性，如，如:機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 注意注意：機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出現(xiàn)：機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束將變成實(shí)際有效的的，如果這些幾何條件不滿足，則虛

13、約束將變成實(shí)際有效的約束，從而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，因此要保證加工精度。約束，從而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，因此要保證加工精度。19青苗學(xué)班B【例例】 求圖示機(jī)構(gòu)的自由度，若含有復(fù)合鉸鏈、局求圖示機(jī)構(gòu)的自由度，若含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等特殊情況時(shí)，請(qǐng)一一指出，并部自由度、虛約束等特殊情況時(shí)，請(qǐng)一一指出，并判斷此機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。判斷此機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。HLPPnF23739212復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈局部自由度局部自由度虛約束虛約束C:C:M M和和N N、E E和和F:F:G:G:20青苗學(xué)班B1 1、運(yùn)動(dòng)副的定義和分類、運(yùn)動(dòng)副的定義和分類2 2、能繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、能繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3 3、重點(diǎn)掌握平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算及注意事項(xiàng)，明確復(fù)合鉸鏈、重點(diǎn)掌握平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算及注意事項(xiàng)，明確復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等局部自由度、虛約束等1 1）平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式：）平