機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及自由度

第一章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度(sùdù)分析§1－1運(yùn)動(dòng)(yùndòng)副及其分類(lèi)§1－3平面機(jī)構(gòu)的自由度§1－2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖精品資料§1－1運(yùn)動(dòng)(yùndòng)副及其分類(lèi)一、構(gòu)件(gòujiàn)的自由度及其約束一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的可能性即三個(gè)自由度。

自由度：構(gòu)件做任意運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)。約束：對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制。精品資料a)兩個(gè)構(gòu)件(gòujiàn)、b)直接接觸、c)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)2.運(yùn)動(dòng)副元素——接觸的部分的形狀（點(diǎn)、線、面）例如：凸輪(tūlún)、齒輪齒廓活塞與缸套等。1.定義：運(yùn)動(dòng)副——兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。二、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)三個(gè)條件，缺一不可精品資料3.按運(yùn)動(dòng)副元素分①低副——面接觸，應(yīng)力低（轉(zhuǎn)動(dòng)(zhuàndòng)副和移動(dòng)副）②高副——點(diǎn)、線接觸(jiēchù)，應(yīng)力高例如：滾動(dòng)副、凸輪副、齒輪副等。轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副）、移動(dòng)副。精品資料§1－2平面(píngmiàn)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(jiǎndān)的線條和規(guī)定的符號(hào)表示機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的圖形。作用：1.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)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿(mǎn)足的條件：2.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)際機(jī)構(gòu)成比例。1.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同精品資料常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)(fúhào)的表示:國(guó)標(biāo)GB4460－84精品資料常用(chánɡyònɡ)運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)運(yùn)動(dòng)(yùndòng)副名稱(chēng)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副122121平面運(yùn)動(dòng)副精品資料平面(píngmiàn)高副螺旋(luóxuán)副21121221211212球面副球銷(xiāo)副121212空間運(yùn)動(dòng)副121212精品資料構(gòu)件(gòujiàn)的表示方法:精品資料一般(yībān)構(gòu)件的表示方法桿、軸構(gòu)件(gòujiàn)固定構(gòu)件同一構(gòu)件精品資料三副(sānfù)構(gòu)件兩副構(gòu)件(gòujiàn)一般構(gòu)件的表示方法精品資料注意事項(xiàng):畫(huà)構(gòu)件(gòujiàn)時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件(gòujiàn)的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)。精品資料步驟(bùzhòu)1.運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)(yùndòng)的傳遞情況2.搞清運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目3.選擇合理的投影面4.測(cè)出各運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置和尺寸5.按比例和規(guī)定的符號(hào)繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖思路：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(lèi)型，并用符號(hào)表示出來(lái)。順口溜：先兩頭，后中間，從頭至尾走一遍，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，再看它們?cè)跸嗦?lián)。精品資料例:繪制圖示曲柄(qūbǐng)滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖123精品資料DCBA1432繪制(huìzhì)圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖精品資料1234繪制(huìzhì)圖示偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖偏心(piānxīn)泵精品資料§1－3平面(píngmiàn)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算一、平面(píngmiàn)機(jī)構(gòu)的自由度定義：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目

。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)（x，y,

θ）才能唯一確定。精品資料自由構(gòu)件的自由度數(shù)運(yùn)動(dòng)副自由度數(shù)約束(yuēshù)數(shù)回轉(zhuǎn)副1（θ）+2（x，y）=3yx12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2結(jié)論(jiélùn)：構(gòu)件自由度＝3－約束數(shù)移動(dòng)副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）=3θ經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：精品資料活動(dòng)(huódòng)構(gòu)件數(shù)n

計(jì)算公式：

F=3n－(2PL+PH)要求(yāoqiú)：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。構(gòu)件總自由度低副約束數(shù)

高副約束數(shù)

3×n2×PL1

×PH例①計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=3低副數(shù)PL=4F=3n－2PL－PH=3×3－2×4=1高副數(shù)PH=0S3123推廣到一般：精品資料例②計(jì)算五桿鉸鏈(jiǎoliàn)機(jī)構(gòu)的自由度解：活動(dòng)(huódòng)構(gòu)件數(shù)n=4低副數(shù)PL=5F=3n－2PL－PH

=3×4－2×5=2

高副數(shù)PH=01234θ1精品資料二、機(jī)構(gòu)(jīgòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件給定S3＝S3(t)一個(gè)獨(dú)立參數(shù)(cānshù),θ1＝θ1（t）唯一確定，該機(jī)構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)(cānshù)。若僅給定θ1＝θ1（t）,則θ2θ3θ4均不能唯一確定。若同時(shí)給定θ1和θ4，則θ3θ2能唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)。θ4S3123S’3θ11234θ1精品資料原動(dòng)件——能獨(dú)立(dúlì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。∴機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)(yùndòng)的條件為：自由度F>0且F＝原動(dòng)件數(shù)∵一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)精品資料三、計(jì)算(jìsuàn)平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)12345678ABCDEF例③計(jì)算(jìsuàn)圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=6F=3n－2PL－PH高副數(shù)PH=0=3×7－2×6－0=9計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！精品資料1.復(fù)合鉸鏈(jiǎoliàn)——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(jìsuàn)：m個(gè)構(gòu)件,有m－1轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩個(gè)低副精品資料上例：在B、C、D、E四處(sìchù)應(yīng)各有2個(gè)運(yùn)動(dòng)副。例④計(jì)算圖示圓盤(pán)(yuánpán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=10F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=112345678ABCDEF精品資料例⑤計(jì)算(jìsuàn)圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：n=3，PL=3，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2PH=1對(duì)于(duìyú)右邊的機(jī)構(gòu)，有：F=3×2－2×2－1=1事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且F=1123123精品資料2.局部(júbù)自由度

F=3×2－2×2－1=1定義：構(gòu)件(gòujiàn)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，計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈。滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。123123精品資料解：n=4，PL=6，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×4－2×6=0PH=03.虛約束－－對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)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。∵M(jìn)N＝AB＝CD，故增加構(gòu)件4前后M點(diǎn)的軌跡(guǐjì)都是圓弧。增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。⑥已知：AB＝CD＝MN，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。1234ABCDMN精品資料重新(chóngxīn)計(jì)算：n=3,PL=4,PH=0F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1特別注意(zhùyì)：此例存在虛約束的幾何條件是：1234ABCDEF4F⑥已知：AB＝CD＝EF，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。AB＝CD＝EF精品資料出現(xiàn)(chūxiàn)虛約束的場(chǎng)合：1.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)(yídòng)副，且導(dǎo)路平行。2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且同軸。3.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。精品資料4.對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱(chēng)部分(bùfen)。如多個(gè)行星輪。如平行四邊形機(jī)構(gòu)(jīgòu)橢圓儀等火車(chē)輪精品資料5.兩構(gòu)件構(gòu)成(gòuchéng)高副，兩處接觸，且法線重合。如等寬凸輪(tūlún)W注意：法線不重合時(shí)，變成實(shí)際約束！AA’n1n1n2n2n1n1n2n2A’A精品資料虛約束的作用：①改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)(duōɡè)行星輪。②增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承(zhóuchéng)、機(jī)床導(dǎo)軌。③使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車(chē)輪。注意：各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的!精品資料CDABGFoEE’⑧計(jì)算(jìsuàn)圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。位置(wèizhi)C，2個(gè)低