平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析PPT通用課件

1、甘肅工業(yè)大學(xué)專用第二章第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析21 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的22 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成23 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖24 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件25 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算26 自由度計(jì)算中的特殊問題自由度計(jì)算中的特殊問題 27 機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類本章模型：復(fù)合可拆鉸鏈、連桿、偏心泵、破碎機(jī)、四桿五桿機(jī)構(gòu)、滾子凸輪、移動(dòng)副、虛約束平行四邊形甘肅工業(yè)大學(xué)專用21 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(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)的條件研究機(jī)構(gòu)的組成

2、及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 目的是弄清機(jī)構(gòu)包含哪幾個(gè)部分，各部分如何相目的是弄清機(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(duì)運(yùn)動(dòng)？聯(lián)？以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？這對(duì)于設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)顯得尤其重要。這對(duì)于設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)顯得尤其重要。2.按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)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)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，加以分類，其目的是按其分類建立運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力其目的是按其分類建立運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的一般方法分析的一般方法。3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 目的是為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析作準(zhǔn)備。目的是為

3、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析作準(zhǔn)備。甘肅工業(yè)大學(xué)專用21 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的4.研究機(jī)構(gòu)的組成原理研究機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)構(gòu)有簡(jiǎn)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。定性的要求。甘肅工業(yè)大學(xué)專用22 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成名詞術(shù)語(yǔ)解釋名詞術(shù)語(yǔ)解釋:1.構(gòu)件構(gòu)件 (Link) 獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元 零件零件(part)獨(dú)立的制造單元獨(dú)立的制造單元2.運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 (Kinematic pair)a)兩個(gè)構(gòu)件、兩個(gè)構(gòu)件、b) 直接接觸、直接接觸、c) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)

4、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副元素直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）運(yùn)動(dòng)副元素直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）例如：例如：滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承、齒輪齒廓齒輪齒廓、活塞與缸套活塞與缸套等。等。內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)中的連桿定義：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(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。三個(gè)條件，缺一不可三個(gè)條件，缺一不可甘肅工業(yè)大學(xué)專用運(yùn)動(dòng)副的分類：運(yùn)動(dòng)副的分類： 1)按引入的約束數(shù)分有：按引入的約束數(shù)分有： I級(jí)副、級(jí)副、II級(jí)副、級(jí)副、III級(jí)副、級(jí)副、IV級(jí)副、級(jí)副、V級(jí)副。級(jí)副。I級(jí)副級(jí)副II級(jí)副級(jí)副III級(jí)副級(jí)副甘肅工業(yè)大學(xué)專用 2)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有：按相對(duì)運(yùn)

5、動(dòng)范圍分有： 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)(Plannar kinematic pair)平面機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)全部由平面運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。全部由平面運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。IV級(jí)副級(jí)副V級(jí)副級(jí)副1V級(jí)副級(jí)副2V級(jí)副級(jí)副3空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)(Spatial kinematic pair )例如：例如：球鉸鏈球鉸鏈、拉桿天線、拉桿天線、螺旋螺旋、生物關(guān)節(jié)。、生物關(guān)節(jié)?？臻g機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)至少含有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)。至少含有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)。甘肅工業(yè)大學(xué)專用 3)按運(yùn)動(dòng)副元素分有：按運(yùn)動(dòng)副元素分有： 高副點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高高副點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高 (high pair) 低副面接觸，

6、應(yīng)力低低副面接觸，應(yīng)力低 (lower pair)例如：例如：滾動(dòng)滾動(dòng)副副、凸輪副凸輪副、齒輪副齒輪副等。等。例如：例如：轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副）、（回轉(zhuǎn)副）、移動(dòng)副移動(dòng)副 。甘肅工業(yè)大學(xué)專用常見運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示常見運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示: 國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)GB446084詳見教材詳見教材 P13 頁(yè)。頁(yè)。甘肅工業(yè)大學(xué)專用常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副名稱名稱運(yùn)動(dòng)副符號(hào)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)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12121212121212121212121212兩構(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122121平平面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副甘肅工業(yè)大學(xué)專用

7、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121212空空間間運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副121212甘肅工業(yè)大學(xué)專用構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法:甘肅工業(yè)大學(xué)專用一般構(gòu)件的表示方法一般構(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)件甘肅工業(yè)大學(xué)專用三副構(gòu)件三副構(gòu)件 兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 甘肅工業(yè)大學(xué)專用注意事項(xiàng)注意事項(xiàng):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)。閉式鏈閉式鏈(Close chain)、開式鏈開式鏈(Open chain)3. 運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈 (

8、Kinematic chain)運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。而構(gòu)成的系統(tǒng)。工業(yè)工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人甘肅工業(yè)大學(xué)專用若干若干1個(gè)或幾個(gè)個(gè)或幾個(gè)1個(gè)個(gè)4. 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)定義定義：具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu) 。機(jī)架機(jī)架作為參考系的構(gòu)件作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車輛如機(jī)床床身、車輛底盤、飛機(jī)機(jī)身。底盤、飛機(jī)機(jī)身。機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)的組成：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)件從動(dòng)件機(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

9、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(duì)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)件原（主）動(dòng)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件從動(dòng)件其余可動(dòng)構(gòu)件其余可動(dòng)構(gòu)件。甘肅工業(yè)大學(xué)專用23 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用以說(shuō)明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用以說(shuō)明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。作用：作用： 1.表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。 2.作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)。作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力

10、分析的依據(jù)。機(jī)動(dòng)示意圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖機(jī)動(dòng)示意圖不按比例繪制的簡(jiǎn)圖P15表表22摘錄了部分摘錄了部分GB446084機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖。甘肅工業(yè)大學(xué)專用常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào) 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)帶帶傳傳動(dòng)動(dòng)圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)甘肅工業(yè)大學(xué)專用鏈鏈傳傳動(dòng)動(dòng)圓柱圓柱蝸桿蝸桿蝸輪蝸輪傳動(dòng)傳動(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)甘肅工業(yè)大學(xué)專用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的應(yīng)滿足的條件條件： 1.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同 2.運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符 3.運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)

11、件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu) 成比例。成比例。棘棘輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)內(nèi)嚙內(nèi)嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動(dòng)動(dòng)甘肅工業(yè)大學(xué)專用繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖順口溜：先兩頭，后中間，順口溜：先兩頭，后中間， 從頭至尾走一遍，從頭至尾走一遍， 數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少， 再看它們?cè)跸嗦?lián)。再看它們?cè)跸嗦?lián)。步驟：步驟：1.運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；4.檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。2.測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面（運(yùn)動(dòng)平面），繪制測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面（運(yùn)動(dòng)平面）

12、，繪制 示意圖。示意圖。3.按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 簡(jiǎn)圖比例尺：簡(jiǎn)圖比例尺： l = =實(shí)際尺寸實(shí)際尺寸 m / m / 圖上長(zhǎng)度圖上長(zhǎng)度mmmm思路：先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線路末端），思路：先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線路末端），弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型，并用符弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型，并用符號(hào)表示出來(lái)。號(hào)表示出來(lái)。舉例：舉例：繪制繪制破碎機(jī)破碎機(jī)和和偏心泵偏心泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。甘肅工業(yè)大學(xué)專用甘肅工業(yè)大學(xué)專用1234題題2-9 繪制圖示繪制圖示偏心泵偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖偏心泵偏心泵 動(dòng)畫甘

13、肅工業(yè)大學(xué)專用23 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)確定的條件運(yùn)動(dòng)確定的條件作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)（x，y, ）才能唯一確定。才能唯一確定。yx(x , y)F = 3單個(gè)自由構(gòu)件的自由度為單個(gè)自由構(gòu)件的自由度為 3 3一、一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算甘肅工業(yè)大學(xué)專用運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 自由度數(shù)自由度數(shù) 約束數(shù)約束數(shù)回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副 1（） + 2（x，y） =3yx12Syx12xy12R=2, F=1R=2, F=1R=1, F=2結(jié)論：結(jié)論：構(gòu)件自由度構(gòu)件自由度3約束數(shù)約束數(shù)移動(dòng)副移動(dòng)副

14、 1（x） + 2（y，）=3高高 副副 2（x,） + 1（y） =3甘肅工業(yè)大學(xué)專用活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù) 構(gòu)件總自由度構(gòu)件總自由度 低副約束數(shù)低副約束數(shù) 高副約束數(shù)高副約束數(shù) n 3n 2 PL 1 Ph (低副數(shù)低副數(shù)) (高副數(shù)高副數(shù)) 計(jì)算公式：計(jì)算公式： F=3n(2PL +Ph )要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。舉例：舉例：甘肅工業(yè)大學(xué)專用計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。123解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 3低副數(shù)低副數(shù)PL=4F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副數(shù)高副數(shù)PH=04甘肅工業(yè)大學(xué)專用計(jì)算五桿鉸鏈

15、機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度。1解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 4低副數(shù)低副數(shù)PL=5F=3n 2PL PH =34 24 =2 高副數(shù)高副數(shù)PH=05234甘肅工業(yè)大學(xué)專用計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。1解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 2低副數(shù)低副數(shù)PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副數(shù)高副數(shù)PH=123甘肅工業(yè)大學(xué)專用二、二、 自由度計(jì)算中應(yīng)注意的問題自由度計(jì)算中應(yīng)注意的問題12345678ABCDEF計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。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)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n= 7低副數(shù)低副數(shù)PL=6F=3n 2PL PH

16、 高副數(shù)高副數(shù)PH=0=37 26 0=9計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！甘肅工業(yè)大學(xué)專用1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 multiple pin joints 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。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：計(jì)算：m個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件, 有有m1轉(zhuǎn)動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副。甘肅工業(yè)大學(xué)專用上例：在上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有四處應(yīng)各有 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)副。個(gè)運(yùn)動(dòng)副。12345678ABCDEF計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。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)解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)低副數(shù)PL=10F=3n 2PL PH =37 2100 =1可以證明：可以證明：F點(diǎn)的軌跡為一直線。

17、點(diǎn)的軌跡為一直線。圓盤鋸機(jī)構(gòu)圓盤鋸機(jī)構(gòu) 動(dòng)畫甘肅工業(yè)大學(xué)專用計(jì)算圖示兩種滾子凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示兩種滾子凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：解：n=3， PL=3，F(xiàn)=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu)，有：對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu)，有： F=32 22 1=1事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且F=112312甘肅工業(yè)大學(xué)專用2.局部自由度局部自由度 Partial freedomPartial freedomF=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 FP=1或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈：或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈：

18、F=32 22 1 =1定義：定義：構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。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(chǎng)合，出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp。滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦。12312甘肅工業(yè)大學(xué)專用解：解：n=4， PL=6，F(xiàn)=3n 2PL PH =34 26 =01234ABCDEFPH=03.虛約束虛約束 formal constraint 對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。對(duì)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。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。 FEAB CD ，故增加構(gòu)件，故增加構(gòu)件4前后前后E點(diǎn)的軌跡都是圓弧，。點(diǎn)的軌

19、跡都是圓弧，。增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。已知：已知：ABCDEF，計(jì)算圖示平行四邊形，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度。 甘肅工業(yè)大學(xué)專用重新計(jì)算：重新計(jì)算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1E123ABCD4F特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是： ABCDEF 100分鐘分鐘已知：已知：ABCDEF，計(jì)算圖示平行四邊形，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)的自由度。 4F甘肅工業(yè)大學(xué)專用出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合：出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合： 1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，兩構(gòu)件

20、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，且兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路平行。導(dǎo)路平行。 如如平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車輪火車輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明)甘肅工業(yè)大學(xué)專用4.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。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，兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且同軸。且同軸。5.對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分。如稱部分。如多個(gè)行星輪多個(gè)行星輪。EF甘肅工業(yè)大學(xué)專用6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。如如等寬凸輪等寬凸輪W注意：注意：法線不重合時(shí)，法線不重合時(shí)，變成實(shí)際約束！變成實(shí)

21、際約束！甘肅工業(yè)大學(xué)專用虛約束的作用：虛約束的作用：改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)行星輪。改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)行星輪。增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車輪。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車輪。注意：注意：各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的 !甘肅工業(yè)大學(xué)專用計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。n=6， PL= 7，F(xiàn)=3n 2PL PH =36 27 3 =1局部自由度局部自由度 2個(gè)個(gè)虛約束虛約束 1處處, 構(gòu)件構(gòu)件8復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:位置位置D ，2

22、個(gè)個(gè)低副低副PH= 3分析：分析：甘肅工業(yè)大學(xué)專用三、三、 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件給定給定S S3 3S S3 3(t)(t)，一個(gè)獨(dú)立參數(shù)，一個(gè)獨(dú)立參數(shù)1 11 1（t t）唯一確定，該機(jī)）唯一確定，該機(jī)構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。 若僅給定若僅給定1 11 1（t t）, ,則則2 2 3 3 4 4 均不能唯一確定。若同均不能唯一確定。若同時(shí)給定時(shí)給定1 1和和4 4 ，則，則3 3 2 2 能能唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)參數(shù) 。S3123S31 112341 14 4甘肅工業(yè)大學(xué)專用定義：保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必

23、須給定的定義：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)的自由度獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。 FreedomFreedom原動(dòng)件能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。原動(dòng)件能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)一個(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：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)自由度原動(dòng)件數(shù)甘肅工業(yè)大學(xué)專用24 平面機(jī)構(gòu)的高副低代、結(jié)構(gòu)分平面機(jī)構(gòu)的高副低代、結(jié)構(gòu)分析和組成原理析和組成原理一、高副低代的方法一、高副低代的方法 1.1.高副低代滿足條件：高副低代滿足條件：代替前后自由度相同；代替前后自由度相同；瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度相同。瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度相同。甘肅

24、工業(yè)大學(xué)專用24 平面機(jī)構(gòu)的高副低代、結(jié)構(gòu)分平面機(jī)構(gòu)的高副低代、結(jié)構(gòu)分析和組成原理析和組成原理高副低代的方法：高副低代的方法：用一個(gè)帶有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)用一個(gè)帶有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件來(lái)代替一個(gè)高副，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別處在高件來(lái)代替一個(gè)高副，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別處在高副兩元素接觸點(diǎn)的曲率中心。副兩元素接觸點(diǎn)的曲率中心。甘肅工業(yè)大學(xué)專用甘肅工業(yè)大學(xué)專用二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析定義：最簡(jiǎn)單的定義：最簡(jiǎn)單的F0的構(gòu)件組，稱為的構(gòu)件組，稱為基本桿組基本桿組。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)的條件是原動(dòng)件數(shù)自由度原動(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)成了與機(jī)架構(gòu)成了基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)，其，其F1。剩下的構(gòu)件組。剩下的構(gòu)件組必有必有F0。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡(jiǎn)單。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡(jiǎn)單F0的構(gòu)的構(gòu)件組，直到不能再拆為止。件組，直到不能再拆為止。甘肅工業(yè)大學(xué)專用二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析二、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析設(shè)基本桿組中有設(shè)基本桿組中有n個(gè)構(gòu)件，則由條件個(gè)構(gòu)件，則由條件F0有：有： F3n2PLPh0 PL3n/2 (低副機(jī)構(gòu)中低副機(jī)構(gòu)中Ph0 ) PL 為整數(shù)，為整數(shù)， n n只能取偶數(shù)。只能取偶數(shù)