機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

1、2022-6-52022-6-51 1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主講：劉建軍2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院2 2復(fù)習(xí)內(nèi)容o構(gòu)件是 單元o構(gòu)件是 獨(dú)立的運(yùn)動(dòng) 單元o零件是 的單元o零件是 制造 的單元o組成機(jī)器的運(yùn)動(dòng)單元是 。 2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院3 3預(yù)習(xí)o什么是低副？常用的低副有哪兩種類型？o什么是高副？試舉出兩個(gè)常用的高副。o一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有幾個(gè)自由度？o平面機(jī)構(gòu)自由度的公式是什么？o平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算時(shí)要注意的三個(gè)特殊情況是什么？o瞬心的定義是什么？o機(jī)構(gòu)的瞬心數(shù)的計(jì)算公式是什么？2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4 4第一章 機(jī)

2、械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)o11 運(yùn)動(dòng)副o12 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)o13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件o14 速度瞬心的應(yīng)用2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院5 5第一章 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)1 1教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1)了解機(jī)構(gòu)的組成，搞清運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度的概念；2)能繪制常用平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；3)能計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度；4)平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。2 2教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2）平面機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)算。3）機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算中有關(guān)虛約束的識(shí)別及處理。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院6 6用簡(jiǎn)單線條和符號(hào)來表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，

3、并按一定的比例定出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，這種說明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品十分重要的內(nèi)容，正確、合理地設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，對(duì)于滿足機(jī)械產(chǎn)品的功能要求，提高性能和質(zhì)量，降低制造成本和使用費(fèi)用等是十分重要的。第一章 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7 7構(gòu)件和構(gòu)件之間既要相互連接（接觸）在一起，又要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。而兩構(gòu)件之間這種可動(dòng)的連接（接觸）就稱為運(yùn)動(dòng)副。1.1.1 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副：11 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）例如：滾動(dòng)軸承、活塞與缸套、齒輪齒廓等?；剞D(zhuǎn)副移動(dòng)副高副202

4、2-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9 91.1.2 自由度和運(yùn)動(dòng)副約束自由度：把構(gòu)件相對(duì)于參考系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為 自由度11 運(yùn)動(dòng)副2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院10101.1.2 自由度和運(yùn)動(dòng)副約束11 運(yùn)動(dòng)副2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院1111按兩構(gòu)件接觸情況，常分為低副、高副兩大類。 1.低副 兩構(gòu)件以面接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副。 (1) 轉(zhuǎn)動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱作鉸鏈。 a)固定鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副.avi一、平面運(yùn)動(dòng)副11 運(yùn)動(dòng)副2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院1212b)活動(dòng)鉸鏈 轉(zhuǎn)動(dòng)副11 運(yùn)動(dòng)副2022-6-

5、52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院1313(2) 移動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)。移動(dòng)副活塞運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.swf11 運(yùn)動(dòng)副2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院14142022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院15152.高副 兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。凸輪副11 運(yùn)動(dòng)副2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院1616齒輪副11 運(yùn)動(dòng)副2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院1717二、空間運(yùn)動(dòng)副若兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均為空間運(yùn)動(dòng)，則稱為空間運(yùn)動(dòng)副。螺旋副球面副11 運(yùn)動(dòng)副2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院18181-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)

6、計(jì)1.2.1 運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的表示方法 1.構(gòu)件構(gòu)件均用直線或小方塊等來表示，畫有斜線的表示機(jī)架。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院19192.轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如下圖表示。圖垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖a表示；圖面不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時(shí)用圖b表示。表示轉(zhuǎn)動(dòng)副的圓圈，其圓心必須與回轉(zhuǎn)軸線重合。一個(gè)構(gòu)件具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，則應(yīng)在兩條交叉處涂黑，或在其內(nèi)畫上斜線。1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院202012二、二、運(yùn)動(dòng)副的表示方法（代號(hào)）運(yùn)動(dòng)副的表示方法（代號(hào)） 2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院21213. 移動(dòng)副兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，

7、其導(dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng)方向一致。1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院22224. 平面高副 兩構(gòu)件組成平面高副時(shí)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對(duì)于凸輪、滾子，習(xí)慣劃出其全部輪廓；對(duì)于齒輪，常用點(diǎn)劃線劃出其節(jié)圓。1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院2323機(jī)架AB機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過移動(dòng)副聯(lián)接1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院2424兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件聯(lián)接1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院252

8、5兩副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)外副)注：點(diǎn)劃線表示與其聯(lián)接的其他構(gòu)件1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院2626兩副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)外副)1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院2727偏心輪swf偏心輪.swfAB12BA211-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院2828三副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三個(gè)外副)1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院2929三副構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三個(gè)外副)1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-

9、5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院30301-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院31311-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院3232原動(dòng)機(jī)1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院33331-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院34341-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院35352、構(gòu)件的分類、構(gòu)件的分類 機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分三類三類： 1）固定構(gòu)件固定構(gòu)件（機(jī)架機(jī)架） ：鶴吊.swf 用來支承其他活動(dòng)

10、構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件。用來支承其他活動(dòng)構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件。2）原動(dòng)件（主動(dòng)件）（或輸入構(gòu)件）原動(dòng)件（主動(dòng)件）（或輸入構(gòu)件）： 是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu).swf3）從動(dòng)件從動(dòng)件 ： 是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。其中輸出預(yù)期運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件稱為輸出構(gòu)件，構(gòu)件。其中輸出預(yù)期運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件稱為輸出構(gòu)件，其他從動(dòng)件則起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。其他從動(dòng)件則起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。局部自由度局部自由度.swf2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院3636原動(dòng)件（主動(dòng)件）原動(dòng)件（主動(dòng)件）機(jī)架機(jī)架 任何一個(gè)

11、機(jī)構(gòu)任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，必有一個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)構(gòu)件被相對(duì)地看作固定被相對(duì)地看作固定構(gòu)件構(gòu)件從動(dòng)件從動(dòng)件A AB BC CD D輸出構(gòu)件輸出構(gòu)件輸入構(gòu)件輸入構(gòu)件從動(dòng)件從動(dòng)件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院3737四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟四、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟 1、分析機(jī)構(gòu)、分析機(jī)構(gòu)（1）找出）找出構(gòu)件總數(shù)構(gòu)件總數(shù)，定出定出原動(dòng)件原動(dòng)件,判斷各構(gòu)件的判斷各構(gòu)件的運(yùn)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)動(dòng)性質(zhì) (移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng))（2）定出）定出運(yùn)動(dòng)副的個(gè)數(shù)運(yùn)動(dòng)副的個(gè)數(shù)，各，各運(yùn)動(dòng)副的類型運(yùn)動(dòng)副的類型（移動(dòng)（移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、高副）副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、高副）2、適當(dāng)選擇投影面、適當(dāng)選擇投影面 一般選擇一般選擇與多數(shù)

12、構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面作為投影面。作為投影面。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院38383、選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸L制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選擇適當(dāng)?shù)谋壤哌x擇適當(dāng)?shù)谋壤?，根?jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸定出定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的，用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定規(guī)定符號(hào)符號(hào)繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。4、標(biāo)出原動(dòng)件，給各構(gòu)件標(biāo)上代號(hào)、標(biāo)出原動(dòng)件，給各構(gòu)件標(biāo)上代號(hào)一般一般原動(dòng)件標(biāo)號(hào)為原動(dòng)件標(biāo)號(hào)為1，機(jī)架為最后標(biāo)號(hào)機(jī)架為最后標(biāo)號(hào)。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)

13、院3939機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制活塞運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖活塞運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.swf 雷達(dá)天線雷達(dá)天線.swf 2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4040例：顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖o破碎機(jī)簡(jiǎn)圖.swfo1、機(jī)架o2、偏心軸o3、動(dòng)顎o4、肘板2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4141活塞泵簡(jiǎn)圖o齒扇齒條.swf2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4242活塞泵簡(jiǎn)圖2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4343例 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4444 圖示油泵機(jī)構(gòu)中，1為曲柄，2為活塞桿，3為轉(zhuǎn)塊，4為泵體

14、。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院45452022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4646 圖示為沖床刀架機(jī)構(gòu)，當(dāng)偏心輪1繞固定中心A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件2繞活動(dòng)中心C擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)刀架3上下移動(dòng)。B點(diǎn)為偏心輪的幾何中心，構(gòu)件4為機(jī)架。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4747 圖示為沖床刀架機(jī)構(gòu)，當(dāng)偏心輪1繞固定中心A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件2繞活動(dòng)中心C擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)刀架3上下移動(dòng)。B點(diǎn)為偏心輪的幾何中心，構(gòu)件4為機(jī)架。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4848機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制舉例機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪

15、制舉例2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4949繪制牛頭刨床機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制牛頭刨床機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(avi)(avi)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院5050試?yán)L制該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖試?yán)L制該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(avi)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院5151例1.1 試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院5252氣缸體氣缸體1活塞活塞2進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥3排氣閥排氣閥4連桿連桿5曲軸曲軸6凸輪凸輪7頂桿頂桿8齒輪齒輪10解：1）分析運(yùn)動(dòng)，確定構(gòu)件的類型和數(shù)量 2）確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目 3）選擇視

16、圖平面 4）選取比例尺，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸，定出各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置 5）畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號(hào)，并表示出各構(gòu)件1-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院53531-2 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院5454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)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)副的性質(zhì)。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院555513 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1.實(shí)例分析 不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng) 11給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù) = (t)構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的 1.3.1 機(jī)構(gòu)具有

17、確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院56562022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院5757給定構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)參數(shù) ，構(gòu)件2、3、4的運(yùn)動(dòng)是不確定的 11t 再給定構(gòu)件4運(yùn)動(dòng)參數(shù) ，構(gòu)件2、3的運(yùn)動(dòng)是確定的 t4413 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院58582.結(jié)論 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)的數(shù)目稱機(jī)構(gòu)的自由度。 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)原動(dòng)件個(gè)數(shù)應(yīng)等于=機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。 F0原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)無確定運(yùn)動(dòng) 原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)在薄弱處損壞 13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-5

18、2022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院59591.3.2 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 1.構(gòu)件自由度 一個(gè)構(gòu)件未用運(yùn)動(dòng)副與其它構(gòu)件連接之前，有三個(gè)自由度。 當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副連接后，構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到約束，失去一些自由度。運(yùn)動(dòng)副不同，失去的自由度數(shù)目和保留的自由度數(shù)目也不同。13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院606013 13 平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副1、運(yùn)動(dòng)副和約束、運(yùn)動(dòng)副和約束運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副低副低副高副高副移動(dòng)副移動(dòng)副約束兩個(gè)移動(dòng)約束兩個(gè)移動(dòng)自由度自由度約束一個(gè)移動(dòng)及約束一個(gè)移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)自由度每個(gè)低副引入兩每個(gè)

19、低副引入兩個(gè)約束，失去兩個(gè)約束，失去兩個(gè)自由度。個(gè)自由度。只約束沿接觸處法線方向移動(dòng)自由度只約束沿接觸處法線方向移動(dòng)自由度每個(gè)高副引入每個(gè)高副引入1個(gè)約束，失去個(gè)約束，失去1個(gè)自由度。個(gè)自由度。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院61612.計(jì)算公式n：機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)； Pl ：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)； Ph ：機(jī)構(gòu)中高副數(shù)； F ：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；F = 3n - 2Pl - Ph 3.計(jì)算實(shí)例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =33 - 2Pl - Ph =33 - 24 - 0設(shè)則= 1 13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-5

20、2022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院6262v計(jì)算實(shí)例 n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n 2Pl Ph = 35 27 0= 1解：13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院6363F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H = =F =F =n =n =P PL L= =n =n =P Pl l = =343 33 3224 4 = = 145225 53 34 4= = 2 22022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院6464F = 3F = 32 22 23= 0 3= 0 ( (桁架桁架) )F = 3F = 33

21、23 25 = -5 = -1 1( (超靜定桁架超靜定桁架) )1234 機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)自由度是指機(jī)構(gòu)中各活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于機(jī)是指機(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)動(dòng)數(shù)目。架的可能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。P Pl l= 3= 3P Pl l= 5= 5n = 2n = 2n = 3n = 32022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院6565計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度n=2, Pl=3, Ph=0 F=3n2PlPh=3*2-2*3=0n=3, Pl=5, Ph=0 F=3n2PlPh=3*3-2*5=-12022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院6666n=3, Pl=4,

22、Ph=0 F=3n2PlPh=3*3-2*4=1n=4, Pl=5, Ph=0 F=3n2PhPh=3*4-2*5=22022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院67671.3.3 自由度計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的幾種情況 1.復(fù)合鉸鏈2.局部自由度 3.虛約束 兩個(gè)以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，就形成了復(fù)合鉸鏈。 個(gè)別構(gòu)件所具有的，不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。 重復(fù)出現(xiàn)的，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。 4.虛約束常見情況及處理方法 5.虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影響 13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院6868三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處，兩

23、個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。推理：m個(gè)構(gòu)件時(shí)，有m 1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院6969計(jì)算中注意觀察是否有復(fù)合鉸鏈，以免漏算轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目，出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。慣性篩.swf13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7070慣性篩機(jī)構(gòu)C處為復(fù)合鉸鏈計(jì)算中注意觀察是否有復(fù)合鉸鏈，以免漏算轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目，出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。n = 5, Pl = 7, Ph = 0= 35 -27 0 = 1F = 3n - 2Pl Ph13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院717131824567F =

24、 3n-2pl-ph = 3*7-2*6-0 = 9 ?F = 3n-2pl-ph = 3*7-2*10-0 = 12022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7272滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，屬局部自由度。 計(jì)入局部自由度時(shí) n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =33 - 23- 1 = 2 與實(shí)際不符13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7373 應(yīng)除去局部自由度，即把滾子和從動(dòng)件看作一個(gè)構(gòu)件。處理方法 實(shí)際結(jié)構(gòu)上為減小摩擦采用局部自由度，“除去”指計(jì)算中不計(jì)入，并非實(shí)際拆除。n = 2, Pl = 2, Ph = 1

25、, F = 32 - 22 1 = 1與實(shí)際相符13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7474 3. 虛約束虛約束(Void Constrain)(avi)(avi)(avi)(avi)(avi)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7575F=3n-2p-p=3*4-2*6=0 ?CB311DMN245AF=3n-2p-p=3*3-2*4=131DC24BA(avi)(avi)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7676n = 3, Pl =4, Ph =0F = 33 - 24 0 = 1處理方法與實(shí)際相符 應(yīng)除去虛約束，即將

26、產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件5及運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院77771.兩構(gòu)件未組成運(yùn)動(dòng)副前，連接點(diǎn)處的軌跡已重合為一，組成的運(yùn)動(dòng)副存在虛約束。 計(jì)算中應(yīng)將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副一起除去不計(jì)。 虛約束常見情況及處理13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7878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: 2) 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

27、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)計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)移動(dòng)副。 2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院7979 3.兩構(gòu)件組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線重合，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，其余為約束。 虛約束常見情況及處理 計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院8080計(jì)算中只計(jì)入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院81814) 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，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)

28、件來連接這兩個(gè)點(diǎn)，則此時(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。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)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院8282虛約束常見情況及處理計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱部分除去不計(jì)。 5.機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分，將產(chǎn)生虛約束。13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院8383虛約束的本質(zhì)是什么虛約束的本質(zhì)是什么? 從運(yùn)動(dòng)的角度看從運(yùn)動(dòng)的角度看, ,虛約束就是虛約束就是“重復(fù)的約束重復(fù)的約束”或者是或者是“多余的約束多余的約束”。2

29、2321CB311DMN245A2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院8484虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)的影響機(jī)構(gòu)中虛約束是實(shí)際存在的，計(jì)算中所謂“除去不計(jì)”是從運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)分析做的假想處理，并非實(shí)際拆除。 虛約束是在一些特定的幾何條件下引入的，如“平行”、“重合”、“距離不變”等。如果幾何條件不滿足，虛約束會(huì)轉(zhuǎn)化為有效約束。機(jī)構(gòu)中引入虛約束是為了受力均衡，增大剛度等，同時(shí)也提高了對(duì)制造和裝配精度的要求。13 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院858513 機(jī)械系統(tǒng)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院8686例：計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自

30、由度。F=3n-2PL-Ph=37 -29 -1=2。2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院8787例例 2 如圖所示，已知：如圖所示，已知： DE=FG=HI，且相互平行；，且相互平行；DF=EG，且相互平行；，且相互平行；DH=EI，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。ADECHGFIBK1234567892022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院8888n=8；Pl=11； Ph=1F= 3n- - 2Pl - - Ph=38- - 2 11- -1=1局

31、部自由度局部自由度虛約束虛約束復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈ADECHGFIBK1234567892022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院8989例例 3 計(jì)算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算圖所示機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。7 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 62022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9090局部自由度局部自由度虛約束虛約束7 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 6n=6；Pl=8； Ph=1F= 3n-

32、- 2Pl - - Ph=36- - 2 8- -1=12022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9191例例4 如圖所示如圖所示, 已知已知HG=IJ,且相互平行；且相互平行；GL=JK，且相，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。鉸鏈、虛約束請(qǐng)標(biāo)出）。 C C2 21 1A AB BE ED DF F3 34 45 56 67 78 89 910101111G GH HI IJ JK KL L2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9292局部自由度局部自由度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈C C2 21

33、 1A AB BE ED DF F3 34 45 56 67 78 89 910101111G GH HI IJ JK KL L虛約束虛約束n=8；Pl=11； Ph=1F= 3n- - 2Pl - - Ph=38- - 2 11- -1=12022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9393 當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度大于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)時(shí)，不能說機(jī)構(gòu)就無用。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)也不一定是毫無規(guī)律的亂動(dòng)，而要受到最小阻力定律的支配，即:當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度大于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)時(shí)，機(jī)構(gòu)將優(yōu)先沿著阻力最小的方向運(yùn)動(dòng)。補(bǔ)充行星輪系爬樓機(jī)器人2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9494補(bǔ)充12H3自由度F22022

34、-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9595補(bǔ)充 兩自由度的剎車機(jī)構(gòu)可使兩片剎車片均勻地抱緊在輪轂上，自動(dòng)調(diào)節(jié)剎車片的均載，剎車效果比單一剎車片（單自由度）的更好。123456ACDEFGH2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9696補(bǔ)充絞車制動(dòng)機(jī)構(gòu)，其自由度F22022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9797補(bǔ)充絞車制動(dòng)機(jī)構(gòu)2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9898例題例題5 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。 12345678910F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H3 3 22= =9 912121 12 2= =2022-6-5

35、2022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院9999例題例題6 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。 134567829F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H3 3 22= =8 811111 11 1= =2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院100100速度瞬心及個(gè)數(shù)速度瞬心及個(gè)數(shù) 速度瞬心速度瞬心: : 相對(duì)作平面運(yùn)動(dòng)的相對(duì)作平面運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上瞬時(shí)相對(duì)速度等于零或絕兩構(gòu)件上瞬時(shí)相對(duì)速度等于零或絕對(duì)速度相等的點(diǎn)（即對(duì)速度相等的點(diǎn)（即等速重合點(diǎn)等速重合點(diǎn)）稱為稱為速度瞬心速度瞬心。絕對(duì)速度等于零的瞬心稱絕對(duì)瞬心，。絕對(duì)速度等于零的瞬心稱絕對(duì)瞬心，否則稱相對(duì)瞬心。瞬心用否則稱相對(duì)瞬心。瞬心用P Pijij表示。表示。機(jī)構(gòu)有機(jī)構(gòu)有K個(gè)構(gòu)件，由排列組合的知識(shí)知，瞬心的個(gè)數(shù)為：個(gè)構(gòu)件，由排列組合的知識(shí)知，瞬心的個(gè)數(shù)為：N=K ( K 1 ) / 2P12A2(A1)B2(B1)2112AAv12BBv2022-6-52022-6-5機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院1011011 1. .成副兩構(gòu)件的瞬心成副兩構(gòu)件的瞬心 a.a.當(dāng)兩構(gòu)件直接相聯(lián)構(gòu)當(dāng)兩構(gòu)件直接相聯(lián)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副成轉(zhuǎn)動(dòng)副, , 轉(zhuǎn)動(dòng)中心即為兩構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)中心即為兩構(gòu)件的瞬心件的瞬心P P1212。 b.b.當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成移動(dòng)副當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成移動(dòng)副時(shí)，瞬心時(shí)，瞬心P P12 12 必在