第2章機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)分析

1、精選ppt1第第2章機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)分析章機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)分析 主要內(nèi)容主要內(nèi)容構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)的概念；構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)的概念；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件，計(jì)算自由度時(shí)的幾機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件，計(jì)算自由度時(shí)的幾個(gè)注意事項(xiàng)；個(gè)注意事項(xiàng)；平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析。平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析。 基本要求基本要求了解機(jī)構(gòu)的組成，搞清運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度等基本概了解機(jī)構(gòu)的組成，搞清運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度等基本概念；念；能繪制常用機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；能繪制常用機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度；能

2、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度； 理解平面機(jī)構(gòu)的組成原理，能對平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。理解平面機(jī)構(gòu)的組成原理，能對平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。 精選ppt2 2.1.1 構(gòu)件構(gòu)件 機(jī)械的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元，傳機(jī)械的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元，傳遞運(yùn)動(dòng)和力的載體。遞運(yùn)動(dòng)和力的載體。 實(shí)例：實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)中的缸體、內(nèi)燃機(jī)中的缸體、活塞、連桿、曲軸等?；钊⑦B桿、曲軸等。內(nèi)燃機(jī)連桿內(nèi)燃機(jī)連桿2.1 2.1 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成精選ppt3 一個(gè)構(gòu)件大多由幾個(gè)零件剛性連接組成。一個(gè)構(gòu)件大多由幾個(gè)零件剛性連接組成。實(shí)例：實(shí)例：連桿由連桿體、軸瓦、連桿蓋、螺栓、墊圈、螺連桿由連桿體、軸瓦、連桿蓋、螺栓、墊圈、螺母、連桿襯套等相互剛性連接組成。母

3、、連桿襯套等相互剛性連接組成。連桿體連桿體連桿蓋連桿蓋螺栓螺栓墊圈墊圈螺母螺母連桿襯套連桿襯套軸瓦軸瓦零件是機(jī)械的制造單元。零件是機(jī)械的制造單元。精選ppt4 2.1.2 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 兩個(gè)構(gòu)件以一定幾何形狀和尺寸的表面相互接觸所形成兩個(gè)構(gòu)件以一定幾何形狀和尺寸的表面相互接觸所形成的可動(dòng)連接。的可動(dòng)連接。 運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素兩個(gè)構(gòu)件上相互接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表兩個(gè)構(gòu)件上相互接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面。面。約束約束運(yùn)動(dòng)副對構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)自由度所施加的限運(yùn)動(dòng)副對構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)自由度所施加的限制。制。(avi)運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素精選ppt5機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是由運(yùn)動(dòng)副逐一連接各個(gè)構(gòu)件組成的。是由運(yùn)動(dòng)副逐一連

4、接各個(gè)構(gòu)件組成的。(avi)(avi)精選ppt6 特點(diǎn)特點(diǎn)具有較多的自由度，易于構(gòu)件的具有較多的自由度，易于構(gòu)件的自動(dòng)調(diào)整，保持靜定特性。自動(dòng)調(diào)整，保持靜定特性。接觸應(yīng)力大，易變形、易磨損、接觸應(yīng)力大，易變形、易磨損、承載能力低。承載能力低。制造比較困難。制造比較困難。適用場合適用場合結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)精度要求較高，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)精度要求較高，受力較小。受力較小。構(gòu)件的不同接觸形式構(gòu)件的不同接觸形式點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸 點(diǎn)接觸，點(diǎn)接觸，f 5, ,s 1線接觸，線接觸，f 4, ,s 2線接觸線接觸精選ppt7 面接觸面接觸特點(diǎn)特點(diǎn)相當(dāng)于多點(diǎn)接觸，承載能力較高，應(yīng)用廣泛。相當(dāng)于多點(diǎn)接觸，承載能力較高，應(yīng)

5、用廣泛。運(yùn)動(dòng)副的自由度一般較低，其接觸狀況對尺寸、形運(yùn)動(dòng)副的自由度一般較低，其接觸狀況對尺寸、形狀及相對位置誤差十分敏感，實(shí)際接觸及受力狀況難以狀及相對位置誤差十分敏感，實(shí)際接觸及受力狀況難以準(zhǔn)確確定，需要較高的制造精度。準(zhǔn)確確定，需要較高的制造精度。 保證運(yùn)動(dòng)副可靠工作的措施保證運(yùn)動(dòng)副可靠工作的措施 提高表面硬度提高表面硬度 正確選用材料正確選用材料 添加潤滑劑添加潤滑劑 加入中間體加入中間體, ,將滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦將滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦精選ppt8精選ppt9柱面高副柱面高副(avi) 運(yùn)動(dòng)副元素以點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。運(yùn)動(dòng)副元素以點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。球面高副球面高副(a

6、vi)精選ppt10移動(dòng)副移動(dòng)副(avi)球面低副球面低副(avi)回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副(avi) 運(yùn)動(dòng)副元素以面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。運(yùn)動(dòng)副元素以面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。精選ppt11螺旋副螺旋副 (avi)圓柱套筒副圓柱套筒副(avi) 空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副球銷副球銷副(avi)精選ppt12 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副應(yīng)用最廣泛。平面運(yùn)動(dòng)副的約束數(shù)為應(yīng)用最廣泛。平面運(yùn)動(dòng)副的約束數(shù)為1 s 2A. 低副低副移動(dòng)副移動(dòng)副(avi)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副(avi)齒輪副齒輪副(avi)凸輪副凸輪副(avi)B. 高副高副精選ppt13彈簧力封閉彈簧力封閉重力封閉重力封閉幾何封閉幾何封閉精選ppt14常用運(yùn)動(dòng)副的符號常

7、用運(yùn)動(dòng)副的符號運(yùn)動(dòng)副符號運(yùn)動(dòng)副符號兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)副副移移動(dòng)動(dòng)副副121212121212212121平平面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副121222112211222112運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副名稱名稱精選ppt15平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球銷銷副副1212空空間間運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副122112平平面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副21精選ppt16開式運(yùn)動(dòng)鏈開式運(yùn)動(dòng)鏈(avi)閉式運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈(avi) 開式運(yùn)動(dòng)鏈開式運(yùn)動(dòng)鏈廣泛應(yīng)用于機(jī)械廣泛應(yīng)用于機(jī)械手和機(jī)器人中。手和機(jī)器人中。精選ppt17其余構(gòu)件運(yùn)

8、動(dòng)其余構(gòu)件運(yùn)動(dòng)是否確定？是否確定？機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)滿足條件滿足條件在另一個(gè)（或幾個(gè)）在另一個(gè)（或幾個(gè)）構(gòu)件上加上已知運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上加上已知運(yùn)動(dòng)21341432運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈 4132固定一個(gè)構(gòu)件固定一個(gè)構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(avi)精選ppt18曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)同一運(yùn)動(dòng)鏈可以生成的不同機(jī)構(gòu)同一運(yùn)動(dòng)鏈可以生成的不同機(jī)構(gòu)431CAB21423ABC1432ABCAB1243精選ppt19至少至少1個(gè)個(gè)1個(gè)個(gè) 構(gòu)件的類型構(gòu)件的類型原動(dòng)件原動(dòng)件機(jī)構(gòu)中按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，也稱為機(jī)構(gòu)中按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，也稱為輸輸入構(gòu)件入構(gòu)件。從動(dòng)件從動(dòng)件其余的可動(dòng)構(gòu)件。具有

9、預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、對外其余的可動(dòng)構(gòu)件。具有預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、對外完成某種工藝動(dòng)作的從動(dòng)件也稱為完成某種工藝動(dòng)作的從動(dòng)件也稱為輸出構(gòu)件輸出構(gòu)件或或執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件。機(jī)架機(jī)架固定不動(dòng)的構(gòu)件。固定不動(dòng)的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)架機(jī)架 原動(dòng)件原動(dòng)件 從動(dòng)件系統(tǒng)從動(dòng)件系統(tǒng)精選ppt20空間空間RSRC機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)球面球面4 4R機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)空間空間RSSP機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 平面機(jī)構(gòu)是我們的主要研究對象。平面機(jī)構(gòu)是我們的主要研究對象。精選ppt212.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖精選ppt22構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法 桿、軸構(gòu)件桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件同一構(gòu)件精選ppt23三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 構(gòu)件的表示方

10、法構(gòu)件的表示方法精選ppt24 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)。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)。精選ppt25常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號（摘自常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號（摘自GB/T4460- -1984）在在機(jī)機(jī)架架上上的的電電機(jī)機(jī)齒齒輪輪齒齒條條傳傳動(dòng)動(dòng)圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)帶帶傳傳動(dòng)動(dòng)精選ppt26鏈鏈傳傳動(dòng)動(dòng)圓圓柱柱桿桿蝸蝸輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)凸凸輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)外嚙外嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號（續(xù)）常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號（續(xù)）精選ppt27常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號（續(xù)）常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖符號（續(xù)）內(nèi)嚙內(nèi)嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)棘棘輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)精

11、選ppt282.2.2 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟1. 分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)路線分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)路線 在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖時(shí)，首先確定機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件和執(zhí)行件，在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖時(shí)，首先確定機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件和執(zhí)行件，兩者之間為傳動(dòng)部份，由此確定出組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件；構(gòu)件之兩者之間為傳動(dòng)部份，由此確定出組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件；構(gòu)件之間的是連接，即運(yùn)動(dòng)副，從而確定構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)副的類型。間的是連接，即運(yùn)動(dòng)副，從而確定構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)副的類型。 2. 選擇合適的投影面選擇合適的投影面 一般選擇與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面為投影面，必要一般選擇與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面為投影面，必要時(shí)也可以就機(jī)械的不同部分選

12、擇兩個(gè)或兩個(gè)以上的投影面，然后時(shí)也可以就機(jī)械的不同部分選擇兩個(gè)或兩個(gè)以上的投影面，然后展開到同一平面上。展開到同一平面上。3. 保證運(yùn)動(dòng)副之間的相對位置保證運(yùn)動(dòng)副之間的相對位置準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性 選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，根?jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸定出各運(yùn)動(dòng)副之間選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，根?jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對位置，然后用規(guī)定的符號畫出各類運(yùn)動(dòng)副，并將同一構(gòu)件的相對位置，然后用規(guī)定的符號畫出各類運(yùn)動(dòng)副，并將同一構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)副符號用簡單線條連接起來上的運(yùn)動(dòng)副符號用簡單線條連接起來機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。精選ppt29繪制破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖繪制破碎機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖選取比例尺選取比例尺l (avi)精

13、選ppt30試?yán)L制該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖試?yán)L制該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖(avi)精選ppt31 1. 機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)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)（廣義坐標(biāo)）的數(shù)目。立運(yùn)動(dòng)參數(shù)（廣義坐標(biāo)）的數(shù)目。 2.32.3機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算空間運(yùn)動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)精選ppt32 平面機(jī)構(gòu)，平面機(jī)構(gòu)，其自由度計(jì)算公式為：其自由度計(jì)算公式為：4523ppnF HL23ppnF 空間機(jī)構(gòu)自由度：空間機(jī)構(gòu)自由度： 51543216)5432(6kkkpnpppppnF構(gòu)件構(gòu)件總自由度總自由度6nI級副級副約束數(shù)約束數(shù)p1II級副級副約束數(shù)約

14、束數(shù)2p2III級副級副約束數(shù)約束數(shù)3p3IV級副級副約束數(shù)約束數(shù)4p4V級副級副約束數(shù)約束數(shù)5p5考察由考察由N個(gè)構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu)，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)個(gè)構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu)，活動(dòng)構(gòu)件數(shù) n=N-1。精選ppt33例例1 縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算例例2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算自由度計(jì)算分析分析：n 3，p5 2，p4 1，p3 1計(jì)算：計(jì)算：F 6 3 (3 1 4 1 5 2) 1只要給定只要給定1個(gè)獨(dú)立位置參數(shù)，各構(gòu)件個(gè)獨(dú)立位置參數(shù)，各構(gòu)件間的相對位置關(guān)系就確定了。間的相對位置關(guān)系就確定了。 分析分析：n 3，pL 4，pH 0計(jì)算：計(jì)算：F 3n 2pL pH 3

15、 3 2 4 1只要給定只要給定1個(gè)獨(dú)立位置參數(shù)，各構(gòu)件個(gè)獨(dú)立位置參數(shù)，各構(gòu)件間的相對位置關(guān)系就確定了。間的相對位置關(guān)系就確定了。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1432ABC124C3ADB縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)精選ppt34 F 3n 2pL pH 3 3 2 5 1 約束過多，成為超靜定桁架，約束過多，成為超靜定桁架，不能運(yùn)動(dòng)。不能運(yùn)動(dòng)。F 3n 2pL pH 3 2 2 3 0 為一剛性桁架，不能運(yùn)動(dòng)。為一剛性桁架，不能運(yùn)動(dòng)。 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的首要條件：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的首要條件： 機(jī)構(gòu)自由度必須大于零。機(jī)構(gòu)自由度必須大于零。AB12C3平面三構(gòu)件機(jī)構(gòu)平面三構(gòu)件機(jī)構(gòu)1243ADB

16、CE平面四構(gòu)件機(jī)構(gòu)平面四構(gòu)件機(jī)構(gòu)精選ppt35F 3n 2pL pH 3 4 2 5 2 原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù) F, ,機(jī)構(gòu)內(nèi)部的機(jī)構(gòu)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)關(guān)系不確定。運(yùn)動(dòng)關(guān)系不確定。機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動(dòng)。 原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù) F, ,機(jī)構(gòu)內(nèi)部各機(jī)構(gòu)內(nèi)部各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系確定。構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系確定。機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。精選ppt36F 3n 2pL pH 3 3 2 4 1原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù) F，機(jī)構(gòu)內(nèi)部，機(jī)構(gòu)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)關(guān)系將發(fā)生矛盾，其的運(yùn)動(dòng)關(guān)系將發(fā)生矛盾，其中最薄弱的構(gòu)件將會(huì)損壞。中最薄弱的構(gòu)件將會(huì)損壞。機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動(dòng)。 原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù) F，機(jī)構(gòu)內(nèi)部，機(jī)構(gòu)內(nèi)部各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)

17、關(guān)系確定。各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系確定。機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)。精選ppt37 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件的數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件的數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目。 當(dāng)機(jī)構(gòu)不滿足這個(gè)條件時(shí)：當(dāng)機(jī)構(gòu)不滿足這個(gè)條件時(shí)：（1）如果機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)小于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)）如果機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)小于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定；不確定；（2）如果原動(dòng)件數(shù)大于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，將導(dǎo)致機(jī)構(gòu)最薄弱）如果原動(dòng)件數(shù)大于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，將導(dǎo)致機(jī)構(gòu)最薄弱環(huán)節(jié)損壞。環(huán)節(jié)損壞。 結(jié)結(jié) 論論精選ppt383. 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問題舉例直線

18、機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算舉例直線機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算 解解 n 7，pL 6，pH 0 F 3n 2pL pH 3 7 2 6 9錯(cuò)誤的結(jié)果！錯(cuò)誤的結(jié)果！12345678ABCDEF(avi)精選ppt39 計(jì)算錯(cuò)誤的原因：計(jì)算錯(cuò)誤的原因：12345678ABCDEF兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(avi)(avi)精選ppt4012345678ABCDEF 正確計(jì)算正確計(jì)算 B、C、D、E處為復(fù)合鉸鏈，轉(zhuǎn)處為復(fù)合鉸鏈，轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)均為動(dòng)副數(shù)均為2。 n 7，pL 10，pH 0 F 3n 2pL pH 3 7 2 10 1精選ppt411231342123441321432312兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩

19、個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副精選ppt42 未考慮局部自由度時(shí)的機(jī)未考慮局部自由度時(shí)的機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算。構(gòu)自由度計(jì)算。 F 3n 2pL pH 3 3 2 3 1 2 局部自由度局部自由度 定義定義：機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具：機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的僅與其自身的局部運(yùn)動(dòng)有有的僅與其自身的局部運(yùn)動(dòng)有關(guān)、并不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自關(guān)、并不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度。由度。 考慮局部自由度時(shí)的機(jī)構(gòu)自由考慮局部自由度時(shí)的機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算。度計(jì)算。設(shè)想將滾子與從動(dòng)件焊成一體設(shè)想將滾子與從動(dòng)件焊成一體F 3 2 2 2 1 1計(jì)算時(shí)減去局部自由度計(jì)算時(shí)減去局部自由度FPF

20、 3 3 2 3 1 1( (局部自由度局部自由度) ) 1(avi)精選ppt43(avi)(avi)精選ppt44F=3n-2pL=3x4-2x6=0 ?CB311DMN245AF=3n-2pL=3x3-2x4=131DC24BA(avi)(avi)精選ppt45常見的虛約束有以下幾種情況常見的虛約束有以下幾種情況: 1) 當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路互相平行或重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束。重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束。帶虛約束的凸輪機(jī)構(gòu)帶虛約束的凸輪機(jī)構(gòu)EE(avi)精選ppt46帶虛約束的曲軸帶虛

21、約束的曲軸 2) 當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線互相重合時(shí)，則當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線互相重合時(shí)，則只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)動(dòng)副都是虛約束。只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)動(dòng)副都是虛約束。(avi)精選ppt47 3) 如果機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不如果機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)若用具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的附加構(gòu)件來連接這兩個(gè)點(diǎn)，變，此時(shí)若用具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的附加構(gòu)件來連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束。則將會(huì)引入一個(gè)虛約束。F=3n-2p-p=3*4-2*6=0 ?帶虛約束的桿機(jī)構(gòu)帶虛約束的桿機(jī)構(gòu)(avi)精選ppt48 4) 機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動(dòng)起重復(fù)限制作用的對稱

22、部分也往往會(huì)機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動(dòng)起重復(fù)限制作用的對稱部分也往往會(huì)引入虛約束。引入虛約束。帶虛約束的行星輪系帶虛約束的行星輪系22231(avi)精選ppt49 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，如多，如多個(gè)個(gè)行星輪行星輪。 增加增加結(jié)構(gòu)剛度結(jié)構(gòu)剛度，如，如曲軸曲軸與軸承、與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌機(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)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)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

23、實(shí)際有效的的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束將變成實(shí)際有效的約束，從而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。約束，從而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。精選ppt50B2I9C 3A1J6H87DE4FG5例例3 計(jì)算包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度 分析分析活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)A1B2C 3J6G5H89IFn 9復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈虛約束虛約束運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副D1處處去掉局部自由度和虛約束去掉局部自由度和虛約束局部自由度局部自由度n 6，pL 7，pH 3滾子滾子3、8繞繞自身軸線的自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)7ED42個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副桿桿9和運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)副副F、I引入引入一個(gè)虛約束一個(gè)虛約束F 3n 2pL pH 3 6 2 7

24、 1 3 1精選ppt512.4 2.4 平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析 2.4.1. 平面機(jī)構(gòu)的組成原理平面機(jī)構(gòu)的組成原理基本桿組法基本桿組法 基本思路基本思路 驅(qū)動(dòng)桿組驅(qū)動(dòng)桿組基本桿組基本桿組 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)由原動(dòng)件和機(jī)架由原動(dòng)件和機(jī)架組成，自由度等組成，自由度等于機(jī)構(gòu)自由度于機(jī)構(gòu)自由度不可再分的自不可再分的自由度為零的構(gòu)由度為零的構(gòu)件組合件組合 核心問題：核心問題：如何獲得各種如何獲得各種F 0的基本桿組？的基本桿組？精選ppt52機(jī)構(gòu)都是由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件組構(gòu)成的。機(jī)構(gòu)都是由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件組構(gòu)成的。機(jī)架機(jī)架原動(dòng)件原動(dòng)件從動(dòng)件組從動(dòng)件組精選ppt53從動(dòng)件組

25、從動(dòng)件組 當(dāng)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)件組為：當(dāng)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)件組為：這個(gè)從動(dòng)件組的自由度為零，即：這個(gè)從動(dòng)件組的自由度為零，即： n = 4, Pl = 6 F = 3n2Pl = 3*4-2*6 = 0 這個(gè)從動(dòng)件組還可以分解成若干個(gè)更簡單的、自由度等這個(gè)從動(dòng)件組還可以分解成若干個(gè)更簡單的、自由度等于零的從動(dòng)件組。于零的從動(dòng)件組。精選ppt54分分解解？還能進(jìn)一步分解嗎？還能進(jìn)一步分解嗎？還能進(jìn)一步分解嗎？還能進(jìn)一步分解嗎？n=2, Pl=3 F=3n2Pl=3*2-2*3=0n=2, Pl=3 F=3n2Pl=3*2-2*3=0n=4, Pl=

26、6 F=3n2Pl=3*4-2*6=0精選ppt55 這樣的從動(dòng)件組已經(jīng)不能進(jìn)一步分解成更簡單、自由這樣的從動(dòng)件組已經(jīng)不能進(jìn)一步分解成更簡單、自由度為零的從動(dòng)件組。度為零的從動(dòng)件組。 通常把這樣的從動(dòng)件組稱為：通常把這樣的從動(dòng)件組稱為：基本桿組基本桿組 基本桿組基本桿組的概念非常重要，它是機(jī)構(gòu)分析的重要的理的概念非常重要，它是機(jī)構(gòu)分析的重要的理論基礎(chǔ)。論基礎(chǔ)。 機(jī)構(gòu)的組成原理：機(jī)構(gòu)的組成原理：任何機(jī)構(gòu)都可以看作是由若干個(gè)基任何機(jī)構(gòu)都可以看作是由若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的。本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的。精選ppt56 如果基本桿組的運(yùn)動(dòng)副全為低副，則基本桿組自由度如

27、果基本桿組的運(yùn)動(dòng)副全為低副，則基本桿組自由度的計(jì)算公式為：的計(jì)算公式為： 由于活動(dòng)構(gòu)件數(shù)由于活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n和低副數(shù)和低副數(shù)Pl都必須是整數(shù)，所以都必須是整數(shù)，所以 n應(yīng)是應(yīng)是 2的倍數(shù)，的倍數(shù)， Pl應(yīng)應(yīng)是是 3的倍數(shù)。的倍數(shù)。 也就是說，在一個(gè)基本桿組中，其構(gòu)件數(shù)和低副數(shù)有以也就是說，在一個(gè)基本桿組中，其構(gòu)件數(shù)和低副數(shù)有以下關(guān)系：下關(guān)系：n=2, Pl=3 n=4, Pl=6 n=6, Pl=9F=3n-2Pl=0n=2Pl /3 2.4.2 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類 精選ppt57 n 2，pL 3的雙桿組的雙桿組( (II級組級組) )內(nèi)接運(yùn)動(dòng)副內(nèi)接運(yùn)動(dòng)副外接運(yùn)動(dòng)副外接運(yùn)動(dòng)副R

28、-R-R組組R-R-P組組R-P-R組組P-R-P組組R-P-P組組精選ppt58 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 有一個(gè)三副構(gòu)件，有一個(gè)三副構(gòu)件，而每個(gè)內(nèi)副所連接的分而每個(gè)內(nèi)副所連接的分支構(gòu)件是兩副構(gòu)件。支構(gòu)件是兩副構(gòu)件。精選ppt59 不同級別的桿組，其構(gòu)形的難度和位置解的數(shù)量都很不不同級別的桿組，其構(gòu)形的難度和位置解的數(shù)量都很不相同，從而決定了由它們所構(gòu)成的機(jī)構(gòu)可能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)相同，從而決定了由它們所構(gòu)成的機(jī)構(gòu)可能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及它們的運(yùn)動(dòng)與受力分析的難易程度都不相同。律，以及它們的運(yùn)動(dòng)與受力分析的難易程度都不相同。 常用常用IIII級組和級組和IIIIII級組級組 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 具有兩個(gè)三副構(gòu)件，桿組的四個(gè)內(nèi)副形成四邊具有兩個(gè)三副構(gòu)件，桿組的四個(gè)內(nèi)副形成四邊形。形。精選ppt60例：牛頭刨床主機(jī)構(gòu)的組成原理例：牛頭刨床主機(jī)構(gòu)的組成原理牛頭刨床主機(jī)構(gòu)牛頭刨床主機(jī)構(gòu)3C245BADE163C245BADE16a)3C2BA1645DEb)(avi)精選ppt61精選ppt62EF45GIH67J BC2D3A1871245683GEFJIHABCD機(jī)構(gòu)級別機(jī)