平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖自由PPT教案

1、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖自由平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖自由二、名詞術(shù)語(yǔ)解釋二、名詞術(shù)語(yǔ)解釋:1.構(gòu)件構(gòu)件 獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)中的連桿內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)連桿連桿套套筒筒連桿體連桿體螺栓螺栓墊圈墊圈螺母螺母軸瓦軸瓦連桿蓋連桿蓋零件零件 獨(dú)立的制造單元獨(dú)立的制造單元第1頁(yè)/共48頁(yè)2.運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副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)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素-直接接觸的部分（點(diǎn)、線(xiàn)、面）直接接觸的部分（點(diǎn)、線(xiàn)、面）例如：例如：凸輪凸輪、齒輪齒廓齒輪齒廓、活塞與缸套活塞與缸套等。等。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)運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生

2、某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。三個(gè)條件，缺一不可三個(gè)條件，缺一不可第2頁(yè)/共48頁(yè)運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)：運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)： 高副高副點(diǎn)、線(xiàn)接觸，應(yīng)力高。點(diǎn)、線(xiàn)接觸，應(yīng)力高。低副面接觸，應(yīng)力低低副面接觸，應(yīng)力低例例如：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 。第3頁(yè)/共48頁(yè)運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副運(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)。的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。3. 運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈 第4頁(yè)/共48頁(yè)閉式運(yùn)動(dòng)鏈 （簡(jiǎn)稱(chēng)閉鏈）開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈 （簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)鏈）1234平面閉式運(yùn)動(dòng)鏈1234空間閉式運(yùn)動(dòng)鏈1234平面開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈1

3、2345空間開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈平面運(yùn)動(dòng)鏈空間運(yùn)動(dòng)鏈按運(yùn)動(dòng)分按運(yùn)動(dòng)分按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈第5頁(yè)/共48頁(yè)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：具有具有確定運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈稱(chēng)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(chē)輛如機(jī)床床身、車(chē)輛底盤(pán)、飛機(jī)機(jī)身。底盤(pán)、飛機(jī)機(jī)身。機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)的組成： 機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件機(jī)架原動(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(chēng)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

4、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。構(gòu)件種類(lèi)構(gòu)件種類(lèi):第6頁(yè)/共48頁(yè)2 2、 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(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)圖用簡(jiǎn)單的符號(hào)和線(xiàn)條表達(dá)機(jī)構(gòu)中各用簡(jiǎn)單的符號(hào)和線(xiàn)條表達(dá)機(jī)構(gòu)中各構(gòu)構(gòu) 件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的按比例繪制的簡(jiǎn)單圖形。件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的按比例繪制的簡(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。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

5、按比例繪制的簡(jiǎn)圖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)力分析的依據(jù)。第7頁(yè)/共48頁(yè)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(chēng)名稱(chēng)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)副副第8頁(yè)/共48頁(yè)平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211212球球面面副副球球銷(xiāo)銷(xiāo)副副121212空空間間運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)副副121212第9頁(yè)/共48頁(yè)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)

6、件同一構(gòu)件同一構(gòu)件第10頁(yè)/共48頁(yè)三副構(gòu)三副構(gòu)件件 兩副構(gòu)兩副構(gòu)件件 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 第11頁(yè)/共48頁(yè)注意事項(xiàng)注意事項(xiàng): 畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)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)。第12頁(yè)/共48頁(yè)3、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)第13頁(yè)/共48頁(yè)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)第14頁(yè)/共48頁(yè)4、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(mǎn)足的應(yīng)滿(mǎn)足的條件條件： （1）

7、.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)件尺寸與實(shí)際運(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。機(jī)構(gòu)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)第15頁(yè)/共48頁(yè)5、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖順口溜：順口溜：先兩頭，后中間，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(mǎn)足

8、運(yùn)動(dòng)確定的條件。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿(mǎn)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），測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面（運(yùn)動(dòng)平面）， 繪制示意圖。繪制示意圖。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：思路：先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線(xiàn)先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線(xiàn)路末端），弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線(xiàn)，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)路末端），弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線(xiàn)，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型，并用符號(hào)表示出來(lái)。動(dòng)副的類(lèi)型，并用符號(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)

9、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。第16頁(yè)/共48頁(yè)DCBA1432繪制繪制圖示圖示鱷式破碎機(jī)鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。第17頁(yè)/共48頁(yè)1、繪制轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，其位置是關(guān)鍵，即找運(yùn)動(dòng)中、繪制轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，其位置是關(guān)鍵，即找運(yùn)動(dòng)中心，小圓心是轉(zhuǎn)動(dòng)中心；心，小圓心是轉(zhuǎn)動(dòng)中心；注意：注意：2、繪制移動(dòng)副時(shí)，關(guān)鍵是導(dǎo)路方向；、繪制移動(dòng)副時(shí)，關(guān)鍵是導(dǎo)路方向；3、繪制高副時(shí)，關(guān)鍵是接觸點(diǎn)。、繪制高副時(shí)，關(guān)鍵是接觸點(diǎn)。第18頁(yè)/共48頁(yè)1234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)圖偏心泵偏心泵第19頁(yè)/共48頁(yè)活塞泵活塞泵運(yùn)動(dòng)副？運(yùn)動(dòng)副？作業(yè)：題作業(yè)：題1-2第20頁(yè)/共48頁(yè)3 3、 平面機(jī)構(gòu)的自由度平

10、面機(jī)構(gòu)的自由度給定給定S S3 3S S3 3(t)(t)，一個(gè)獨(dú)立參一個(gè)獨(dú)立參數(shù)數(shù)1 11 1（t t）唯一確定，該唯一確定，該機(jī)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)唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)立參數(shù) 。4 4S3123S31 112341 1第21頁(yè)/共48頁(yè)定義：定義：保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的保證機(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(chēng)為機(jī)構(gòu)的自由度。獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)

11、稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的自由度。原動(dòng)件原動(dòng)件-能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)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)第22頁(yè)/共48頁(yè)一、一、 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)需要三個(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第23頁(yè)/共48頁(yè)自由構(gòu)自由構(gòu)件的自件的自由度數(shù)由度數(shù)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

12、=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 1（x） + 2（y，）= 3高高 副副 2（x,） + 1（y） = 3經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化： 自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù)自由構(gòu)件的自由度數(shù)約束數(shù)約束約束:構(gòu)件構(gòu)件經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，自由度的限制，自由度的限制第24頁(yè)/共48頁(yè)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù) n 計(jì)算公式：計(jì)算公式： F=3n(2PL +Ph )要求：要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。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) 3

13、n 2 PL1 Ph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。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=0S3123推廣到一般：推廣到一般： 第25頁(yè)/共48頁(yè)計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度度解：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 25 =2 高副數(shù)高副數(shù)PH=012341 1第26頁(yè)/共48頁(yè)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。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)

14、高副數(shù)PH=1123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：F0 F0 且且F F原動(dòng)件數(shù)原動(dòng)件數(shù)第27頁(yè)/共48頁(yè)二、二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)12345678ABCDEF計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示圓盤(pán)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 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)！第28頁(yè)/共48頁(yè)1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。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。兩個(gè)

15、低副兩個(gè)低副第29頁(yè)/共48頁(yè)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。計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示圓盤(pán)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(xiàn)。點(diǎn)的軌跡為一直線(xiàn)。12345678ABCDEF圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)第30頁(yè)/共48頁(yè)計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示兩種凸輪機(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

16、，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且且F=1123123第31頁(yè)/共48頁(yè)2.局部自由度局部自由度F=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： 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。123123第32頁(yè)/共48頁(yè)解：解：n=4， PL=6，F(xiàn)=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.

17、虛約束虛約束 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。 1234ABCDEF第33頁(yè)/共48頁(yè)重新計(jì)算：重新計(jì)算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1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：1234AB

18、CDEF4F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。 ABCDEF虛約束虛約束增加此虛約束的的增加此虛約束的的目的：避免目的：避免不確定不確定運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)第34頁(yè)/共48頁(yè)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(chē)輪火車(chē)輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明)第35頁(yè)/共48頁(yè)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)

19、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)稱(chēng)部對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱(chēng)部分分。如多個(gè)行星輪。如多個(gè)行星輪。EF第36頁(yè)/共48頁(yè)6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線(xiàn)重合。兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線(xiàn)重合。如如等寬凸輪等寬凸輪W注意：注意：法線(xiàn)不重合時(shí)，法線(xiàn)不重合時(shí)，變成實(shí)際約束！變成實(shí)際約束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA第37頁(yè)/共48頁(yè)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(chē)輪。使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利

20、，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車(chē)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 !作業(yè)：題作業(yè)：題1-3第38頁(yè)/共48頁(yè)CDABGFoEE例例 1:計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。位置位置C ，2個(gè)個(gè)低副低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:局部自由度局部自由度 1個(gè)個(gè)虛約束虛約束En= 7PL = 9PH =1F=3n 2PL PH =37 29 1 =2CDABGFoE第39頁(yè)/共48頁(yè)B2I9C 3A1J6H87DE4FG5例例 2: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。分析：分析：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n：A1B2I9C 3J6H8

21、7DE4FG592個(gè)個(gè)低副低副復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈:局部自由度局部自由度 2個(gè)個(gè)虛約束虛約束: 1處處I8去掉局部自由度去掉局部自由度和虛約束后：和虛約束后： n =6PL = 7F=3n 2PL PH =36 27 3 =1PH =3第40頁(yè)/共48頁(yè)例例 3 3 如圖所示，已知：如圖所示，已知： DE=FG=HIDE=FG=HI，且相互平行；，且相互平行；DF=EGDF=EG，且相互平行；且相互平行；DH=EIDH=EI，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度，且相互平行。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）。ADECHGFIBK123456789第41頁(yè)/共48頁(yè)1111283231;11;8HHLPPnFPPnLADECHGFIBK123456789局部自由度局部自由