緒論及機(jī)構(gòu)組成原理及可動(dòng)性分析

1、一、機(jī)械原理課程的研究對(duì)象一、機(jī)械原理課程的研究對(duì)象指執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，它用來(lái)變換和指執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，它用來(lái)變換和傳遞能量、物料與信息。傳遞能量、物料與信息。緒緒 論論1、對(duì)象：、對(duì)象：2、機(jī)器：、機(jī)器：而機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)。而機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)。是機(jī)械。是機(jī)械。內(nèi)燃機(jī)插齒機(jī)構(gòu)是能量變換的裝置，即可將某種形是能量變換的裝置，即可將某種形式的能量變換成機(jī)械能，或者把機(jī)式的能量變換成機(jī)械能，或者把機(jī)械能變換成其他形式的能量。械能變換成其他形式的能量。是完成有用的機(jī)械功或者是搬運(yùn)是完成有用的機(jī)械功或者是搬運(yùn)物品。物品。是用來(lái)獲得和變換信息。是用來(lái)獲得和變換信息。 機(jī)器一定要作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，

2、并通過(guò)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)機(jī)器一定要作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量物料和信息的變換。現(xiàn)能量物料和信息的變換。機(jī)器與其它裝置的主要區(qū)別是：機(jī)器與其它裝置的主要區(qū)別是：平底凸平底凸輪機(jī)構(gòu)輪機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)常用的機(jī)構(gòu)常用的機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)滾輪凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)直齒輪的嚙直齒輪的嚙合合電影機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)凸輪組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)一一.機(jī)械原理課程的性質(zhì)機(jī)械原理課程的性質(zhì): 它的任務(wù)它的任務(wù)是使學(xué)生

3、掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本是使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，初步具有擬定機(jī)械傳動(dòng)方理論、基本知識(shí)和基本技能，初步具有擬定機(jī)械傳動(dòng)方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。0-2 機(jī)械原理課程的內(nèi)容機(jī)械原理課程的內(nèi)容 是研究機(jī)械性能分析與設(shè)計(jì)的基本理論與方法的專(zhuān)業(yè)是研究機(jī)械性能分析與設(shè)計(jì)的基本理論與方法的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一?；A(chǔ)課程之一。機(jī)構(gòu)分析：機(jī)構(gòu)分析：根據(jù)給定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖來(lái)研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性。根據(jù)給定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖來(lái)研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性。機(jī)構(gòu)綜合：機(jī)構(gòu)綜合：根據(jù)給定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性和傳力特性來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。根據(jù)給定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性

4、和傳力特性來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。二二.機(jī)械原理研究的基本問(wèn)題：機(jī)械原理研究的基本問(wèn)題：機(jī)械原理研究的基本問(wèn)題：機(jī)械原理研究的基本問(wèn)題：機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)綜合機(jī)構(gòu)綜合3、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。三三.機(jī)械原理的教學(xué)內(nèi)容機(jī)械原理的教學(xué)內(nèi)容1、研究機(jī)構(gòu)的組成及具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。、研究機(jī)構(gòu)的組成及具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。2、研究四種基本機(jī)構(gòu)的特性和設(shè)計(jì)方法：、研究四種基本機(jī)構(gòu)的特性和設(shè)計(jì)方法：連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu).4、機(jī)構(gòu)及其系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。、機(jī)構(gòu)及其系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。1-1 機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一一

5、.機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成組成要素組成要素構(gòu)件構(gòu)件運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件是由一個(gè)或若干構(gòu)件是由一個(gè)或若干個(gè)零件組成。個(gè)零件組成。 （一）構(gòu)件（一）構(gòu)件零件零件制造的單元體。制造的單元體。齒輪齒輪軸軸鍵鍵構(gòu)件分成構(gòu)件分成機(jī)架（或固定構(gòu)件）機(jī)架（或固定構(gòu)件）活動(dòng)構(gòu)件活動(dòng)構(gòu)件主動(dòng)件主動(dòng)件從動(dòng)件從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件稱(chēng)為原動(dòng)件。原動(dòng)件。作用有驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩的活動(dòng)構(gòu)件稱(chēng)為作用有驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩的活動(dòng)構(gòu)件稱(chēng)為主動(dòng)件。主動(dòng)件。輸出運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的從動(dòng)件稱(chēng)為輸出運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的從動(dòng)件稱(chēng)為輸出件。輸出件。機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)單元體。機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)單元體。內(nèi)燃機(jī) 用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)后，彼此的相對(duì)用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)后，彼

6、此的相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到某些約束運(yùn)動(dòng)受到某些約束. 兩個(gè)構(gòu)件在用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)前有六個(gè)獨(dú)立的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)構(gòu)件在用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)前有六個(gè)獨(dú)立的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件構(gòu)件2xzy構(gòu)件構(gòu)件1O機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件直接接觸的可動(dòng)聯(lián)接。機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件直接接觸的可動(dòng)聯(lián)接。1-1 機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一一.機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成（一）構(gòu)件（一）構(gòu)件（二）運(yùn)動(dòng)副（二）運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副21 （1） 根據(jù)運(yùn)動(dòng)副對(duì)被聯(lián)結(jié)的兩個(gè)構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)約束數(shù)根據(jù)運(yùn)動(dòng)副對(duì)被聯(lián)結(jié)的兩個(gè)構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)約束數(shù)的不同，可將運(yùn)動(dòng)副分為的不同，可將運(yùn)動(dòng)副分為 至至 級(jí)副級(jí)副1-1 機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一一.機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成（一）構(gòu)件（一）

7、構(gòu)件（二）運(yùn)動(dòng)副（二）運(yùn)動(dòng)副球面副（球面副（ 級(jí)副）級(jí)副）球銷(xiāo)副（球銷(xiāo)副（ ）轉(zhuǎn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副（ ） 球銷(xiāo)副轉(zhuǎn)動(dòng)副（2） 根據(jù)運(yùn)動(dòng)副中構(gòu)件間的接觸形式分：根據(jù)運(yùn)動(dòng)副中構(gòu)件間的接觸形式分：移動(dòng)副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 常用的運(yùn)動(dòng)副常用的運(yùn)動(dòng)副齒輪副齒輪副凸輪副凸輪副低副低副：面接觸的運(yùn)動(dòng)副：面接觸的運(yùn)動(dòng)副 高副高副 ：點(diǎn)、線(xiàn)接觸的運(yùn)動(dòng)副。：點(diǎn)、線(xiàn)接觸的運(yùn)動(dòng)副。（3）根據(jù)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分：根據(jù)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分：平面平面運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副空間空間運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副齒輪副球頂凸輪副1-1 機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一一.機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成（一）構(gòu)件（一）構(gòu)件（二）運(yùn)動(dòng)副（二）運(yùn)動(dòng)副（三）

8、運(yùn)動(dòng)鏈（三）運(yùn)動(dòng)鏈用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)而成的相對(duì)可動(dòng)用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)而成的相對(duì)可動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)稱(chēng)為的構(gòu)件系統(tǒng)稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈1234ABC1234ABCD123456ABCDEFG開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈單閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈單閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈多閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈多閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)械手運(yùn)動(dòng)鏈1-1 機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一一.機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成（一）構(gòu)件（一）構(gòu)件（二）運(yùn)動(dòng)副（二）運(yùn)動(dòng)副（三）運(yùn)動(dòng)鏈（三）運(yùn)動(dòng)鏈（四）機(jī)構(gòu)（四）機(jī)構(gòu)1234ABCD機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力且有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架的用運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力且有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架的用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)而成的構(gòu)件系統(tǒng)。聯(lián)結(jié)而成的構(gòu)件系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)的形成1-1

9、 機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一一.機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成（一）構(gòu)件（一）構(gòu)件（二）運(yùn)動(dòng)副（二）運(yùn)動(dòng)副（三）運(yùn)動(dòng)鏈（三）運(yùn)動(dòng)鏈（四）機(jī)構(gòu)（四）機(jī)構(gòu)二二. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 用線(xiàn)條和簡(jiǎn)單圖形代表構(gòu)件，用規(guī)定符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副，用線(xiàn)條和簡(jiǎn)單圖形代表構(gòu)件，用規(guī)定符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副，按比例作出的圖形。按比例作出的圖形。121212212121轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副直齒輪的嚙合球頂凸輪副CAB12344D556內(nèi)燃機(jī)ECAB1DFG2345678HI插齒機(jī)1-2 機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的條件可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件可動(dòng)的力學(xué)條件可動(dòng)的力學(xué)條件能動(dòng)嗎？能動(dòng)嗎

10、？一一.機(jī)構(gòu)自由度的一般公式機(jī)構(gòu)自由度的一般公式機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)中各活動(dòng)機(jī)構(gòu)中各活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架的可能獨(dú)立運(yùn)構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架的可能獨(dú)立運(yùn) 動(dòng)的數(shù)目。動(dòng)的數(shù)目。含有運(yùn)動(dòng)副個(gè)數(shù)為：含有運(yùn)動(dòng)副個(gè)數(shù)為：運(yùn)動(dòng)副級(jí)別運(yùn)動(dòng)副級(jí)別運(yùn)動(dòng)副個(gè)數(shù)運(yùn)動(dòng)副個(gè)數(shù)p1p2p3p4p5則則)pp2p3p4p5 (n6F12345或或51kkkpn6F213ACB4D若機(jī)構(gòu)中有若機(jī)構(gòu)中有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，1-2 機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件一一.機(jī)構(gòu)自由度的一般公式機(jī)構(gòu)自由度的一般公式二二.公共約束與平面機(jī)構(gòu)自由度公共約束與平面機(jī)構(gòu)自由度1.公共約束公共約束在有些機(jī)構(gòu)中，由于運(yùn)動(dòng)副的特殊配置而使機(jī)在有

11、些機(jī)構(gòu)中，由于運(yùn)動(dòng)副的特殊配置而使機(jī) 構(gòu)中的所有活動(dòng)構(gòu)件共同失去了某些自由度，即構(gòu)中的所有活動(dòng)構(gòu)件共同失去了某些自由度，即 給機(jī)構(gòu)中的所有構(gòu)件施加了某些給機(jī)構(gòu)中的所有構(gòu)件施加了某些公共的約束。公共的約束。1234ABCDOxzY12作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有件有3個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。2 .平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算式（有平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算式（有3個(gè)公共約束）個(gè)公共約束）45p) 34(p) 35 (n) 36 (F45pp2n3F3 .具有具有m個(gè)公共約束的機(jī)構(gòu)，其自由度計(jì)算式：個(gè)公共約束的機(jī)構(gòu)，其自由度計(jì)算式：k51mkp)mk(n)m6(F123ACB例例m=4所以所以55pn2

12、p)45(n)46(F平面構(gòu)件三自由度三三.機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件1-2 機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件一一.機(jī)構(gòu)自由度的一般公式機(jī)構(gòu)自由度的一般公式二二.公共約束與平面機(jī)構(gòu)自由度公共約束與平面機(jī)構(gòu)自由度45pp2n3FP5=4, P4=1,F=0n=3,n=2,P5=3,F=0231123ACB4Dn=3,P5=5,F= 1B2C4ADE13n=3,P5=4,F=1 14123ABCD 1 4C2B54ADE13n=4,P5=5,F=2C結(jié)論：結(jié)論：1.機(jī)構(gòu)可能運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)可能運(yùn)動(dòng)的條件是：2.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：件是： 即主動(dòng)件數(shù)

13、等于機(jī)構(gòu)即主動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)自由度數(shù)F 。輸入的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目輸入的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F 。機(jī)構(gòu)自由度數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F 1。1-2 機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件45pp2n3F四四.計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（一）虛約束（一）虛約束虛約束虛約束機(jī)構(gòu)中那些對(duì)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制機(jī)構(gòu)中那些對(duì)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制 作用的作用的重復(fù)約束重復(fù)約束?；蚍Q(chēng)消極約束?；蚍Q(chēng)消極約束。4F5ABCDEF123ADBCE06243F？123ADBCE14233F機(jī)構(gòu)的虛約束機(jī)構(gòu)的虛約束2常見(jiàn)的虛約束：常見(jiàn)的虛約束：1.機(jī)構(gòu)中聯(lián)結(jié)

14、構(gòu)件與被聯(lián)結(jié)構(gòu)件的軌跡重合機(jī)構(gòu)中聯(lián)結(jié)構(gòu)件與被聯(lián)結(jié)構(gòu)件的軌跡重合06243F？14233F2.兩構(gòu)件組成若干個(gè)導(dǎo)路中心線(xiàn)兩構(gòu)件組成若干個(gè)導(dǎo)路中心線(xiàn)互相平行或重疊的移動(dòng)副互相平行或重疊的移動(dòng)副2CAB13414233F3CAD=SD=DC2AB14D二維移動(dòng)副虛約束常見(jiàn)的虛約束：常見(jiàn)的虛約束：4.在機(jī)構(gòu)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其中某兩在機(jī)構(gòu)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其中某兩構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的距離始終不變。構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的距離始終不變。5.機(jī)構(gòu)中自由度機(jī)構(gòu)中自由度F= 1的對(duì)稱(chēng)部分。的對(duì)稱(chēng)部分。ACBD12324CAB1325DEFBC=EF，AB=CD，BE=CF，AE=DF。21322O123233F3.兩構(gòu)件組成

15、若干個(gè)軸線(xiàn)互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩構(gòu)件組成若干個(gè)軸線(xiàn)互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副。二維2Kh行星輪系四四.計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（一）虛約束（一）虛約束（二）局部自由度（二）局部自由度局部自由度局部自由度機(jī)構(gòu)中個(gè)別構(gòu)件所具有的不影響其它構(gòu)件機(jī)構(gòu)中個(gè)別構(gòu)件所具有的不影響其它構(gòu)件 運(yùn)動(dòng)，即與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度。運(yùn)動(dòng)，即與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度。21ACB43213233F?112232F45pp2n3F21ACB345pp2n3F四四.計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（一）虛約束（一）虛約束（二）局部自由度（二）局部自由度（三）正確確定運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目

16、（三）正確確定運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目36253F？A2CB134DE56324復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈由個(gè)由個(gè)m構(gòu)件在一處構(gòu)件在一處 組成組成軸線(xiàn)重合軸線(xiàn)重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副。的轉(zhuǎn)動(dòng)副。實(shí)際有實(shí)際有(m-1)個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副。例例如圖所示如圖所示F、B、D、C處是復(fù)合鉸鏈處是復(fù)合鉸鏈110273F二維直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)A例例2CB13DE5647110273F45pp2n3F局部自由度局部自由度虛約束虛約束118263F 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng),因?yàn)橹饕驗(yàn)橹鲃?dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F 。EABCDO FGH1-3 機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件不考慮摩

17、擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件一一.平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角（一）壓力角與傳動(dòng)角（一）壓力角與傳動(dòng)角 在不計(jì)摩擦力、重力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)在不計(jì)摩擦力、重力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使中驅(qū)使輸出件輸出件運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的力的方向線(xiàn)力的方向線(xiàn)與與輸出件輸出件上上受力點(diǎn)的受力點(diǎn)的速度方向線(xiàn)速度方向線(xiàn)所夾的銳角。所夾的銳角。vcFF1F21ABCD1234壓力角壓力角 ：傳動(dòng)角傳動(dòng)角 ：壓力角的余角。壓力角的余角。cos1FF sin2FF 越小，受力越好。 min越大，受力越好。許用傳動(dòng)角許用傳動(dòng)角

18、F0vcABC121FvB30?2aAB134Cbvc畫(huà)出壓力角畫(huà)出壓力角 B1231ACvF 3B132C（二）機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角位置的確定（二）機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角位置的確定1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件為AB為曲柄。為曲柄。4vcABCD1F123fmaxB2 C2B1minC1一一.平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角（一）壓力角與傳動(dòng)角（一）壓力角與傳動(dòng)角當(dāng)為銳角時(shí)，傳動(dòng)角當(dāng)為鈍角時(shí)，傳動(dòng)角180以以AB為原動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，為原動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，minmaxminmin)180( ,maxmin,當(dāng)曲柄和機(jī)架處于兩共線(xiàn)位置時(shí)，連桿和輸當(dāng)曲柄和機(jī)架處于兩共線(xiàn)

19、位置時(shí)，連桿和輸出件的夾角最小和最大（出件的夾角最小和最大（ ）。）。bcadcb2)(arccos222minbcadcb2)(arccos222maxvcF1C4DAB123abcd 2.AB為主動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為主動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)FvcB1C1max 只有使偏置方位、曲柄轉(zhuǎn)向、輸出件工作行程方向只有使偏置方位、曲柄轉(zhuǎn)向、輸出件工作行程方向正確匹配，方能保證最小傳動(dòng)角的瞬時(shí)位置，剛好處于正確匹配，方能保證最小傳動(dòng)角的瞬時(shí)位置，剛好處于工作較小的空回行程中。工作較小的空回行程中。34AaB1Cb12e 1當(dāng)當(dāng) =90時(shí)，可得時(shí)，可得 min為為beaarccosmin1-3 機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條

20、件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件一一.平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角二二.不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件（一）機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置（一）機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置畫(huà)出壓力角畫(huà)出壓力角1C234ABDabcd死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置在不計(jì)構(gòu)件重力、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的條在不計(jì)構(gòu)件重力、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的條件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動(dòng)角件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動(dòng)角 =0（或（或壓力角壓力角 =90）的機(jī)構(gòu)位置。的機(jī)構(gòu)位置。在此位置下，無(wú)論給機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩有多大，在此位置下，無(wú)論給機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩有多大，均不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。均不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。vB1FB1縫紉機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

21、縫紉機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)踏板踏板D腳腳AB1C1vBFB B2C2 2aAB134CbvcvBFB請(qǐng)思考：請(qǐng)思考： 下列機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置在哪里；怎樣使機(jī)構(gòu)通過(guò)死點(diǎn)位置。下列機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置在哪里；怎樣使機(jī)構(gòu)通過(guò)死點(diǎn)位置。B123AC死點(diǎn)的利用：死點(diǎn)的利用：AB1C1DB2C2地面地面飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)（二）不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可（二）不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可 動(dòng)的力學(xué)條件動(dòng)的力學(xué)條件其條件是：其條件是：該機(jī)構(gòu)不處于死點(diǎn)位置。該機(jī)構(gòu)不處于死點(diǎn)位置。三三.考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件1-3 機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件一一.平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角二

22、二.不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件 機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副是可動(dòng)聯(lián)結(jié)，但若其中有一個(gè)運(yùn)動(dòng)副在外機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副是可動(dòng)聯(lián)結(jié)，但若其中有一個(gè)運(yùn)動(dòng)副在外力及摩擦力的作用下變成不可動(dòng)聯(lián)結(jié)，則機(jī)構(gòu)顯然不可動(dòng)。力及摩擦力的作用下變成不可動(dòng)聯(lián)結(jié)，則機(jī)構(gòu)顯然不可動(dòng)。（一）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖（一）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖B ANBAFBARBA P 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，若滑塊時(shí)，若滑塊A原來(lái)原來(lái)靜止，則無(wú)論外力靜止，則無(wú)論外力P增止多大，增止多大，均不能使滑塊均不能使滑塊A運(yùn)動(dòng)，即稱(chēng)之運(yùn)動(dòng)，即稱(chēng)之謂移動(dòng)副的自鎖。謂移動(dòng)副的自鎖。1 .移動(dòng)副移動(dòng)副vAB注意：注意：總反力總反力RBA的方向總是逆著相對(duì)運(yùn)動(dòng)

23、的方向總是逆著相對(duì)運(yùn)動(dòng)vAB而與相對(duì)而與相對(duì) 運(yùn)動(dòng)方向成（運(yùn)動(dòng)方向成（90+ ）。）。三三.考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件（一）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖（一）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖1 .移動(dòng)副移動(dòng)副2 .轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副MdPRBAFBANBA 總反力總反力RBApNf1FNRBA22BA2BABArf1fRrFRM2BABABAf徑向力徑向力P和徑向力矩和徑向力矩Md合成為一驅(qū)動(dòng)力合成為一驅(qū)動(dòng)力PPP pMhdP摩擦圓摩擦圓BAr軸頸軸頸O摩擦圓的半徑摩擦圓的半徑 ：rfrf1f02f0_當(dāng)量摩擦系數(shù)當(dāng)量摩擦系數(shù)結(jié)論：結(jié)論： （1）總反力總是切于摩擦圓，產(chǎn)生的摩擦力矩逆著）總

24、反力總是切于摩擦圓，產(chǎn)生的摩擦力矩逆著相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向;（2）當(dāng)）當(dāng)h時(shí)，即時(shí)，即 與摩擦圓相割或相切，產(chǎn)生自鎖。與摩擦圓相割或相切，產(chǎn)生自鎖。PPh三三.考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)可動(dòng)的力學(xué)條件（一）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖（一）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和自鎖 （二）機(jī)構(gòu)的自鎖區(qū)（二）機(jī)構(gòu)的自鎖區(qū)32AB14CF（驅(qū)動(dòng)力）驅(qū)動(dòng)力）M1阻力矩阻力矩 21 23032R012RR12R32 F43R32R21R41hhRM21由驅(qū)動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)力F通過(guò)運(yùn)動(dòng)副傳給構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副傳給構(gòu)件1的力矩的力矩32A14F（驅(qū)動(dòng)力）驅(qū)動(dòng)力）C1R21R23R21R23B12 1B1B 32AB214R2

25、1R21R23R232 22B2B C2自鎖區(qū)自鎖區(qū) 兩臨界自鎖位兩臨界自鎖位置所包含的區(qū)間。置所包含的區(qū)間。21R12ObLnn =9002N 02F 02N02Fxy 對(duì)于傳動(dòng)角始終為對(duì)于傳動(dòng)角始終為90的機(jī)構(gòu)，的機(jī)構(gòu)，其傳力性能最佳且無(wú)死點(diǎn)。但是，其傳力性能最佳且無(wú)死點(diǎn)。但是，即使只移動(dòng)副的摩擦，在一定條件即使只移動(dòng)副的摩擦，在一定條件下也會(huì)自鎖。下也會(huì)自鎖。LRbN12020102NNfNFF020202 故當(dāng)故當(dāng)fbLR2fN2FFR1202020212 此機(jī)構(gòu)的自鎖條件為：此機(jī)構(gòu)的自鎖條件為：f2bL 結(jié)論：結(jié)論： 機(jī)構(gòu)在某一位置可動(dòng)的力學(xué)條件是，機(jī)構(gòu)中的所有機(jī)構(gòu)在某一位置可動(dòng)的力

26、學(xué)條件是，機(jī)構(gòu)中的所有運(yùn)動(dòng)副在外力及摩擦力的作用下均不發(fā)生自鎖。運(yùn)動(dòng)副在外力及摩擦力的作用下均不發(fā)生自鎖。1-4 平面機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分析一一.平面機(jī)構(gòu)的組成原理平面機(jī)構(gòu)的組成原理 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，故平面機(jī)構(gòu)的從動(dòng)系統(tǒng)的自由度數(shù)應(yīng)為零。的自由度數(shù)，故平面機(jī)構(gòu)的從動(dòng)系統(tǒng)的自由度數(shù)應(yīng)為零。2134ABCDEF561A6F=1F=0F=0234BCDEF5F=1F=023BCDE4F5桿組定義：桿組定義： 不可再分解的自由度為不可再分解的自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈被稱(chēng)為基本桿零

27、的運(yùn)動(dòng)鏈被稱(chēng)為基本桿組，組，簡(jiǎn)稱(chēng)桿組簡(jiǎn)稱(chēng)桿組。組成平面機(jī)構(gòu)桿組的條件：組成平面機(jī)構(gòu)桿組的條件：0pp2n3F45平面機(jī)構(gòu)桿組的類(lèi)型平面機(jī)構(gòu)桿組的類(lèi)型含有高副的桿組含有高副的桿組低副桿組低副桿組(p4=0)np5p4111230341460單構(gòu)件單構(gòu)件高副組高副組三構(gòu)件三構(gòu)件高副組高副組 級(jí)組級(jí)組 級(jí)組級(jí)組 級(jí)組級(jí)組單構(gòu)件高副組單構(gòu)件高副組213ABCD三構(gòu)件高副組三構(gòu)件高副組2DC1BDC21DCBDCB 級(jí)組級(jí)組21BCD內(nèi)副內(nèi)副聯(lián)結(jié)桿組中構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副。聯(lián)結(jié)桿組中構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副。341224 級(jí)組級(jí)組包含有三個(gè)內(nèi)副元素包含有三個(gè)內(nèi)副元素 的剛性構(gòu)件的桿組。的剛性構(gòu)件的桿組。132134 級(jí)組級(jí)組包含四個(gè)構(gòu)件包含四個(gè)構(gòu)件