第2章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1

1、東莞理工學(xué)院專用1第二章第二章 平面平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析21 機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的22 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成23 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖24 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件25 平面機構(gòu)自由度的計算平面機構(gòu)自由度的計算26 自由度計算中的特殊問題自由度計算中的特殊問題 27 平面機構(gòu)平面機構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類內(nèi)容提要內(nèi)容提要東莞理工學(xué)院專用221 機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的1.研究機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件研究機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件目的是2.按結(jié)構(gòu)特點對機構(gòu)進行分類按結(jié)構(gòu)特點

2、對機構(gòu)進行分類（曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)等） 不同的機構(gòu)都有各自的特點，把各種機構(gòu)按結(jié)構(gòu)不同的機構(gòu)都有各自的特點，把各種機構(gòu)按結(jié)構(gòu)加以分類，其目的是按其分類加以分類，其目的是按其分類建立運動分析和動力建立運動分析和動力分析的一般方法分析的一般方法。3.繪制機構(gòu)運動簡圖繪制機構(gòu)運動簡圖 目的是為運動分析和動力分析作準(zhǔn)備。目的是為運動分析和動力分析作準(zhǔn)備。弄清機構(gòu)包含哪幾個部分弄清機構(gòu)包含哪幾個部分;各部分如何相聯(lián)？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運動？以及怎樣的結(jié)構(gòu)才能保證具有確定的相對運動？ 這對于設(shè)計新的機構(gòu)顯得尤其重要。（因機構(gòu)是用來傳遞運動和力的）東莞理工學(xué)院專用

3、34.研究機構(gòu)的組成原理研究機構(gòu)的組成原理 目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運目的是搞清楚按何種規(guī)律組成的機構(gòu)能滿足運動確定性的要求。動確定性的要求。機構(gòu)有簡有繁，構(gòu)件有多有少，而運動確定是它們的共同特征。研究的東莞理工學(xué)院專用4名詞術(shù)語解釋名詞術(shù)語解釋:1.構(gòu)件構(gòu)件(Link) 獨立的獨立的運動運動單元單元 由零件組成的剛性系統(tǒng) 內(nèi)燃機內(nèi)燃機中的連桿22 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成內(nèi)燃機內(nèi)燃機連桿連桿套筒套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(part、element) 獨立的獨立的制造制造單元單元不可拆的最小單元東莞理工學(xué)院專用5作者：潘存云教授2.運動副運動

4、副（kinematic pair） a)兩個構(gòu)件、兩個構(gòu)件、b) 直接接觸、直接接觸、c) 有相對運動有相對運動 （2）運動副元素）運動副元素(elements of pair) 直接直接接觸的部接觸的部 分（點、線、面）分（點、線、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。 （1）定義：運動副）定義：運動副兩個構(gòu)件兩個構(gòu)件直接接觸直接接觸組成的仍組成的仍 能產(chǎn)生某些能產(chǎn)生某些相對運動相對運動的聯(lián)接。的聯(lián)接。強調(diào)三個條件，缺一不可三個條件，缺一不可作者：潘存云教授東莞理工學(xué)院專用6（3）運動副的分類：）運動副的分類： 1）按引入的）按引入的約束約束數(shù)分有：數(shù)分有：

5、（約束約束（constrain)聯(lián)接時相對運動所受到的限制）聯(lián)接時相對運動所受到的限制） I 級副級副球與平面接觸II 級副級副球與方槽接觸III級副級副球與球腕接觸I 級副、級副、II 級副、級副、III 級副、級副、IV 級副、級副、V 級副。級副。引入1個約束 引入2個約束 引入3個約束 引入4個約束 引入5個約束東莞理工學(xué)院專用72）按）按相對運動相對運動范圍分有：范圍分有： 平面運動副平面運動副平面運動平面運動(Planar kinematic pair) 兩構(gòu)件的相對運動為平面運動平面機構(gòu)平面機構(gòu) 全部由平面運動副組成的機構(gòu)。全部由平面運動副組成的機構(gòu)。 其特點是各運動構(gòu)件皆做平面

6、運動IV級副級副圓柱與圓孔例如：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運動副空間運動副空間運動空間運動(Spatial kinematic pair )V級副級副1V級副級副2V級副級副3兩者關(guān)聯(lián)空間機構(gòu)空間機構(gòu) 至少含有一個空間運動副的機構(gòu)。至少含有一個空間運動副的機構(gòu)。東莞理工學(xué)院專用8 3）按運動副元素分有（即按兩構(gòu)件的接觸情況分）：）按運動副元素分有（即按兩構(gòu)件的接觸情況分）： 高副高副(high pair)點、線接觸，應(yīng)力高。點、線接觸，應(yīng)力高。低副低副(lower pair)面接觸，應(yīng)力低。面接觸，應(yīng)力低。例如：例如：滾動滾動副副、凸輪副凸輪副

7、、齒輪副齒輪副等。等。例如：例如：轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副）（回轉(zhuǎn)副）（revolute pair） 兩構(gòu)件之間的相對運動為轉(zhuǎn)動 移動副移動副 。（sliding pair、prismatic pair） 兩構(gòu)件之間的相對運動為移動?xùn)|莞理工學(xué)院專用9（4）常見運動副符號的表示）常見運動副符號的表示: 國標(biāo)國標(biāo)GB446084詳見教材詳見教材 P7 頁。頁。轉(zhuǎn)動副移動副高副東莞理工學(xué)院專用10表表2-1 常用運動副的符號（教材常用運動副的符號（教材P7）運動副運動副名稱名稱運動副符號運動副符號兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副移移動動副副12121212121212121212

8、121212兩構(gòu)件之一為固定時的運動副兩構(gòu)件之一為固定時的運動副122121平平面面運運動動副副（V級）（V級）（V級）（V級）東莞理工學(xué)院專用11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空空間間運運動動副副121212（IV級）（IV級）（V級）（V級）（III級）（IV級）（III級）（IV級）東莞理工學(xué)院專用12（5）構(gòu)件構(gòu)件的表示方法的表示方法:兩副構(gòu)件三副構(gòu)件東莞理工學(xué)院專用13表表2-3 一般構(gòu)件的表示方法一般構(gòu)件的表示方法 （教材（教材P10） 桿、軸類構(gòu)件桿、軸類構(gòu)件固定構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件同一構(gòu)件東莞理工學(xué)院專用14三副構(gòu)件

9、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 東莞理工學(xué)院專用15運動鏈運動鏈 兩個以上的構(gòu)件通過運動副兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的系統(tǒng)。的聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的系統(tǒng)。注意事項注意事項: 畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)，而只考慮運動副的性質(zhì)。閉式鏈閉式鏈(Close chain) 3. 運動鏈運動鏈 (Kinematic chain) 開式鏈開式鏈(Open chain）多用于機械手作者：潘存云教授東莞理工學(xué)院專用16若干若干1個或幾個個或幾個1個個 4. 機構(gòu)機構(gòu)（mechanism）定義定義：具有確定運

10、動的運動鏈稱為機構(gòu)具有確定運動的運動鏈稱為機構(gòu) 。機架機架 作為參考系的構(gòu)件作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、飛機機身。如機床床身、車輛底盤、飛機機身。 (frame)機構(gòu)的組成：機構(gòu)的組成：機構(gòu)機構(gòu)機架原動件從動件機架原動件從動件機構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運動副聯(lián)接而成的，很顯然，機構(gòu)歸屬于運動鏈，那么，運動鏈在什么條件下就能稱為機構(gòu)呢？即各部分運動確定。分別用四桿機構(gòu)和五桿機構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論：在運動鏈中，如果以某一個構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個（或少數(shù)幾個）構(gòu)件相對于該坐標(biāo)系按給定的運動規(guī)律運動時，其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運動，那么，該運動鏈便成為機構(gòu)。 原（主）動件原（主）動

11、件 按給定的已知運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件按給定的已知運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件。 (driving link)從動件從動件 其余其余可動可動構(gòu)件。構(gòu)件。(driven link、follower)東莞理工學(xué)院專用1723 平面平面機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖一、機構(gòu)運動簡圖一、機構(gòu)運動簡圖用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對運動用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對運動（kinematic diagram of mechanism） 關(guān)系的簡單圖形。關(guān)系的簡單圖形。 （強調(diào)：用簡單的線條表示構(gòu)件、用規(guī)定的符號表示運動副、并按一定比例表示各運動副的相對位置）二、作用二、作用 1.表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)

12、和運動情況。三、機構(gòu)示意圖三、機構(gòu)示意圖（schematic diagram of mechanism） 不按比例繪制的簡圖不按比例繪制的簡圖 現(xiàn)摘錄了部分現(xiàn)摘錄了部分GB446084 機構(gòu)示意圖如下表機構(gòu)示意圖如下表。2.作為運動分析和動力分析的依據(jù)。作為運動分析和動力分析的依據(jù)。東莞理工學(xué)院專用18表表2-2 常用機構(gòu)運動簡圖符號（教材常用機構(gòu)運動簡圖符號（教材P10） 在在機機架架上上的的電電機機齒齒輪輪齒齒條條傳傳動動帶帶傳傳動動圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動動?xùn)|莞理工學(xué)院專用19鏈鏈傳傳動動圓柱圓柱蝸桿蝸桿蝸輪蝸輪傳動傳動凸凸輪輪傳傳動動外嚙外嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動動?xùn)|莞理工學(xué)院專用2

13、0四、機構(gòu)運動簡圖四、機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的應(yīng)滿足的條件條件 1. 構(gòu)件數(shù)目與實際相同構(gòu)件數(shù)目與實際相同 2. 運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符 3. 運動副之間的運動副之間的相對位置相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)成比例。以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)成比例。棘棘輪輪機機構(gòu)構(gòu)內(nèi)嚙內(nèi)嚙合圓合圓柱齒柱齒輪傳輪傳動動?xùn)|莞理工學(xué)院專用21五、繪制機構(gòu)運動簡圖五、繪制機構(gòu)運動簡圖步驟：步驟：1. 運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的類型性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的類型性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目； 模擬轉(zhuǎn)動，找出機架、原動件、從動件；構(gòu)件用數(shù)字編號、運動副用字母編號。4. 檢驗機構(gòu)是否滿足運

14、動確定的條件。檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。 2. 測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面），測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面）， 繪制繪制示示 意圖意圖。3. 按按比例比例繪制運動簡圖。繪制運動簡圖。準(zhǔn)確定運動副的相對位置，用箭頭標(biāo)出原動件的運動方向。 簡圖比例尺：簡圖比例尺： l = =實際尺寸實際尺寸 m / m / 圖上長度圖上長度mmmm思路：思路：先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運動副的類型，并用符弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運動副的類型，并用符號表示出來。號表示出來

15、。舉例：舉例：繪制繪制破碎機破碎機和和偏心泵偏心泵的機構(gòu)運動簡圖。的機構(gòu)運動簡圖。 強調(diào)：強調(diào)：看懂結(jié)構(gòu)圖、了解工作原理、找出機架、原動件、從動件。看懂結(jié)構(gòu)圖、了解工作原理、找出機架、原動件、從動件。東莞理工學(xué)院專用22鱷式破碎機鱷式破碎機鱷式破碎鱷式破碎機機1 1鱷式破碎機鱷式破碎機偏心套偏心套偏心輪動顎板定顎板東莞理工學(xué)院專用23作者：潘存云教授1234繪制圖示繪制圖示偏心泵偏心泵的運動簡圖的運動簡圖偏心泵偏心泵東莞理工學(xué)院專用2424 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件給定給定S S3 3S S3 3(t)(t) 一個獨立參數(shù)，一個獨立參數(shù)，則則1 11 1（t t）唯一確定，

16、該唯一確定，該機構(gòu)僅需要機構(gòu)僅需要一個獨立參數(shù)一個獨立參數(shù)。 若若僅給定僅給定1 11 1（t t）, ,則則2 2 3 3 4 4 均不能唯一確定。若均不能唯一確定。若同同時給定時給定1 1和和4 4 ，則，則3 3 2 2 能能唯一確定，該機構(gòu)需要唯一確定，該機構(gòu)需要兩個獨立兩個獨立參數(shù)參數(shù) 。4 4S3123S31 112341 1東莞理工學(xué)院專用25定義：定義：保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的 獨立運動參數(shù)稱為獨立運動參數(shù)稱為機構(gòu)的自由度機構(gòu)的自由度。 (degree of freedom)原動件原動件能獨立運動的構(gòu)件。能獨立運動的構(gòu)件。 一個原動件

17、只能提供一個獨立參數(shù)一個原動件只能提供一個獨立參數(shù)機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件為：為：自由度原動件數(shù)自由度原動件數(shù)最小阻力定律：最小阻力定律：當(dāng)機構(gòu)原動件數(shù)當(dāng)機構(gòu)原動件數(shù) 原動件數(shù)原動件數(shù)=1，所以運動不確定。所以運動不確定。東莞理工學(xué)院專用30例題例題計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(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=1123動畫動畫東莞理工學(xué)院專用3126 自由度計算中的特殊問題自由度計算中的特殊問題12345678ABCDEF例題例題計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。計算圖示圓

18、盤鋸機構(gòu)的自由度。解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(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計算結(jié)果肯定不對！計算結(jié)果肯定不對！構(gòu)件數(shù)不會錯，肯定是低副數(shù)目搞錯了！動畫動畫東莞理工學(xué)院專用32 1. 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈（compound hinges, multiple hinges） 兩個以上兩個以上的構(gòu)件的構(gòu)件在同一處在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。計算：計算：m個構(gòu)件個構(gòu)件, 有有m1個轉(zhuǎn)動副。個轉(zhuǎn)動副。兩個低副兩個低副動畫動畫東莞理工學(xué)院專用33上例：在上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有四處應(yīng)各有 2 個運動副。個運動副。例題例題重新計算圖示

19、圓盤鋸機構(gòu)的自由度。重新計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。解：活動構(gòu)件數(shù)解：活動構(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點的軌跡為一直線。點的軌跡為一直線。（當(dāng)（當(dāng)AB=AE、BC=BD、CE=ED=DF=FC時）時）12345678ABCDEF圓盤鋸機構(gòu)圓盤鋸機構(gòu)東莞理工學(xué)院專用34例題例題計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。解：解：左邊機構(gòu)左邊機構(gòu) n=3，PL=3，F(xiàn)=3n 2PL PH =33 23 1 =2F原動件數(shù)，運動確定？原動件數(shù)，運動確定？PH=1對于右邊的機構(gòu)，有：對于右邊的機構(gòu)，有： F=32

20、 22 1=1事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且F=1123123動畫動畫東莞理工學(xué)院專用352. 局部自由度局部自由度（passive degree of freedom）-用用F表示表示F=3n 2PL PH F =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 F =1 或計算時去掉滾子和鉸鏈或計算時去掉滾子和鉸鏈： F=32 22 1 =1定義：定義：構(gòu)件構(gòu)件局部運動局部運動所產(chǎn)生的自由度。所產(chǎn)生的自由度。該局部運動不影響其它構(gòu)件的運動 一般出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算一般出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算時應(yīng)去掉時應(yīng)去掉F 。滾子的作用滾子的作用：滑動摩擦：

21、滑動摩擦滾動摩擦。滾動摩擦。123123東莞理工學(xué)院專用36解：解：n=4， PL=6，F(xiàn)=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.虛約束虛約束( passive或或redundant constraint)對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。計算自由度時應(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點的軌跡是重合的點的軌跡是重合的，都是圓弧。，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。例題例題已知：已知：ABCDEF，計算圖示平行四，計算圖示平行四 邊形機構(gòu)的自由度。邊形

22、機構(gòu)的自由度。 1234ABCDEF平行四邊形平行四邊形機構(gòu)機構(gòu)東莞理工學(xué)院專用37重新計算：重新計算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1特別注意特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：此例存在虛約束的幾何條件是：1234ABCDEF4F已知：已知：ABCDEF，計算圖示平行四邊形，計算圖示平行四邊形 機構(gòu)的自由度。機構(gòu)的自由度。 ABCDEF虛約束虛約束東莞理工學(xué)院專用38作者：潘存云教授出現(xiàn)虛約束的場合：出現(xiàn)虛約束的場合： 1）兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合，兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合， 2）兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副， 且導(dǎo)路平

23、行。且導(dǎo)路平行。（只能算一個移動副） 如如平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)，火車輪火車輪橢圓儀橢圓儀等。等。(需要證明)誤：誤：F=3 4 -2 6=0正：正：F=3 3 -2 4=1計算右圖的自由度計算右圖的自由度=？東莞理工學(xué)院專用394）運動時，兩構(gòu)件上的某運動時，兩構(gòu)件上的某 兩點距離始終不變。兩點距離始終不變。（E、F）3）兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，且同軸。且同軸。 （只能算一個轉(zhuǎn)動副） 5）對運動不起作用的對稱部分。對運動不起作用的對稱部分。如如多個行星輪多個行星輪。EF作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授計算右圖的自由度計算右圖的自由度=？誤：誤：F=3

24、 5 -2 5-1 6=-1正：正：F=3 3 -2 3-1 2=1計算右圖的自由度計算右圖的自由度=？誤：誤：F=3 4 -2 6=0正：正：F=3 3 -2 4=1動畫動畫東莞理工學(xué)院專用40作者：潘存云教授6）兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合法線重合。 （只算一個高副）如如等寬凸輪等寬凸輪W注意：注意：法線不重合時，法線不重合時，變成實際約束！變成實際約束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA計算右圖的自由度計算右圖的自由度=？誤：誤：F=3 2 -2 3-1 2=-2正：正：F=3 2 -2 2-1 1=1相當(dāng)于一個轉(zhuǎn)動副相當(dāng)于一個移動副東莞理工學(xué)院

25、專用41虛約束的作用：虛約束的作用：改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌。增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌。使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。注意：注意：各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的 !東莞理工學(xué)院專用42作者：潘存云教授作者：潘存云教授B2I9C 3A1J6H87DE4FG5例題例題計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自由度。計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自由度。分析：分析：活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù)n：A1B2I9C 3J6H87DE4FG592個個低副低副復(fù)合

26、鉸鏈復(fù)合鉸鏈:局部自由度局部自由度 2個個虛約束虛約束: 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東莞理工學(xué)院專用4327 平面機構(gòu)平面機構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類的組成原理及其結(jié)構(gòu)分類一、平面機構(gòu)的組成原理一、平面機構(gòu)的組成原理 a)原動件作移動原動件作移動 (如如直線電機直線電機、斜面機、斜面機 構(gòu)、流體壓力作動筒構(gòu)、流體壓力作動筒)。21 b)原動件作轉(zhuǎn)動原動件作轉(zhuǎn)動 (如電動機、杠桿機構(gòu)如電動機、杠桿機構(gòu))。211.1.基本機構(gòu)基本機構(gòu)（或稱（或稱I I級機構(gòu)）級機構(gòu)） 定義：定義：由一個

27、原動件和一個機架組成的雙桿機構(gòu)由一個原動件和一個機架組成的雙桿機構(gòu)。東莞理工學(xué)院專用442.2.基本桿組基本桿組定義：定義：最簡單最簡單的的F0 的構(gòu)件組，稱為的構(gòu)件組，稱為基本桿組基本桿組。阿蘇爾桿組 機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)具有確定運動的條件是原動件數(shù)自由度原動件數(shù)自由度。F=1F=0 現(xiàn)設(shè)想將機構(gòu)中的原動件和機架從機構(gòu)中斷開，現(xiàn)設(shè)想將機構(gòu)中的原動件和機架從機構(gòu)中斷開，則則原動件與機架構(gòu)成了原動件與機架構(gòu)成了基本機構(gòu)基本機構(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)拆分成更簡單。將構(gòu)件組繼續(xù)拆分成更簡單F0的構(gòu)件組，的構(gòu)件組，直到不能再拆為止。直到不能再拆為止。

28、動畫動畫東莞理工學(xué)院專用45舉例：舉例：將圖示將圖示八桿機構(gòu)八桿機構(gòu)拆分成拆分成基本機構(gòu)基本機構(gòu)和和基本桿組基本桿組。7132456835F=3 1-2 1=1F=3 2-2 3=0F=3 4-2 6=0東莞理工學(xué)院專用46推論：推論：任何任何一個一個平面機構(gòu)平面機構(gòu)都可以認為是在基本機構(gòu)的都可以認為是在基本機構(gòu)的 基礎(chǔ)上，依次添加若干個桿組所形成的?；A(chǔ)上，依次添加若干個桿組所形成的。機構(gòu)的組成原理：機構(gòu)的組成原理： 機構(gòu)基本機構(gòu)基本桿組機構(gòu)基本機構(gòu)基本桿組結(jié)論：結(jié)論：該機構(gòu)包含一個基本機構(gòu)和兩個基本桿組，換該機構(gòu)包含一個基本機構(gòu)和兩個基本桿組，換 句話說，將兩個基本桿組添加到基本機構(gòu)上，句

29、話說，將兩個基本桿組添加到基本機構(gòu)上， 構(gòu)成了該八桿機構(gòu)。構(gòu)成了該八桿機構(gòu)。F=3 1-2 1=1F=3 2-2 3=0F=3 4-2 6=0東莞理工學(xué)院專用47二、平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類二、平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類設(shè)設(shè)基本桿組基本桿組中有中有n個構(gòu)件，則由條件個構(gòu)件，則由條件F0有：有： F3n2PLPh0 考慮低副機構(gòu)：考慮低副機構(gòu)：則則 PL3n/2 (低副機構(gòu)中低副機構(gòu)中Ph0 ) PL 為整數(shù)，為整數(shù)， n n 只能取只能取偶數(shù)偶數(shù)。 n n 2 4 n42 4 n4 已無實例了已無實例了! ! PL 3 6 n=2 的桿組稱為的桿組稱為級組級組應(yīng)用最廣而又最簡單應(yīng)用最廣而又最簡單的基本桿組。

30、共有的基本桿組。共有 5 5 種類型種類型東莞理工學(xué)院專用48 n=4 （PL6 6）的桿組有以下四種類型的桿組有以下四種類型: :以上三種形式稱為以上三種形式稱為級組級組。結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：其中有一個構(gòu)其中有一個構(gòu)件有件有三個三個運動副。運動副。典型典型級組：級組： RRR RRP RPR PRP RPP 東莞理工學(xué)院專用49第四種形式稱為第四種形式稱為IVIV級組級組。（不要求）（不要求）結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 有兩個三副桿，且有兩個三副桿，且4個構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。個構(gòu)件構(gòu)成四邊形結(jié)構(gòu)。內(nèi)端副內(nèi)端副桿組內(nèi)部相聯(lián)。桿組內(nèi)部相聯(lián)。外端副外端副與組外構(gòu)件相聯(lián)。與組外構(gòu)件相聯(lián)。機構(gòu)命名方式：機構(gòu)命名方式：按所含按所含最高桿組級別最高桿組級別命名，如命名，如級