機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件

第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

基本內(nèi)容：(1)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的。(2)機(jī)構(gòu)的組成。(3)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(4)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。(5)平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。(6)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。(7)機(jī)構(gòu)的組成原理及平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

教學(xué)基本要求：(1)搞清運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、約束和自由度等重要概念。(2)掌握平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。(3)掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念及其繪制方法。(4)明確機(jī)構(gòu)組成的概念，了解平面機(jī)構(gòu)的組成原理。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

重點(diǎn)：(1)運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)。(2)平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算及具有確定運(yùn)動(dòng)的條件(3)掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念及其繪制方法。難點(diǎn)：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制、機(jī)構(gòu)中的虛約束的判定問(wèn)題。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第一節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性及其具有確定運(yùn)動(dòng)的條件研究機(jī)構(gòu)的組成，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖研究機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第二節(jié)機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)分為兩大類(lèi)：平面機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)要素組成的機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1.構(gòu)件

構(gòu)件是指作為一個(gè)整體參與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的剛性單元體。一個(gè)構(gòu)件，可以是不能拆開(kāi)的單一零件，也可以是由若干個(gè)不同零件裝配起來(lái)的剛性體。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

構(gòu)件與零件的區(qū)別：零件是從制造加工角度提出的最小單元概念，即零件是制造加工的最小單元，是組成機(jī)器最基本的、不可再拆分的單元。

構(gòu)件則是從運(yùn)動(dòng)和功能實(shí)現(xiàn)的角度提出的最小單元概念，即構(gòu)件是最小的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元，從運(yùn)動(dòng)角度講，構(gòu)件是一個(gè)剛體。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

2.運(yùn)動(dòng)副

兩構(gòu)件間的直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

兩構(gòu)件上參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分稱為運(yùn)動(dòng)副元素。

構(gòu)件之間的接觸不外乎點(diǎn)、線、面三種形式，運(yùn)動(dòng)副元素也不外乎是點(diǎn)、線、面。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

對(duì)運(yùn)動(dòng)副的理解要把握以下三點(diǎn)：（１）運(yùn)動(dòng)副是一種聯(lián)接（接觸）；（２）運(yùn)動(dòng)副由兩個(gè)構(gòu)件組成；（３）組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)?？梢哉f(shuō)：機(jī)構(gòu)是由運(yùn)動(dòng)副逐一聯(lián)接各個(gè)構(gòu)件組成的。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

一個(gè)構(gòu)件在三維空間自由運(yùn)動(dòng)時(shí)，有6個(gè)自由度：沿三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。兩構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副所起的作用就是限制構(gòu)件間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的限制作用稱為約束。

若運(yùn)動(dòng)副的自由度用f表示，約束用s表示，則自由度和約束的關(guān)系為：。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

3.運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)1）根據(jù)運(yùn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)分類(lèi)

引入一個(gè)約束稱為Ⅰ級(jí)副，引入兩個(gè)約束稱為Ⅱ級(jí)副，依次類(lèi)推，還有Ⅲ級(jí)副、Ⅳ級(jí)副，最末為Ⅴ級(jí)副。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

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2）根據(jù)組成運(yùn)動(dòng)副的兩運(yùn)動(dòng)副元素的接觸情況分類(lèi)

運(yùn)動(dòng)副元素以點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，運(yùn)動(dòng)副元素以面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。球面高副柱面高副機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

球面低副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

3）根據(jù)組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副、鉸鏈），相對(duì)運(yùn)動(dòng)為移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副，相對(duì)運(yùn)動(dòng)為螺旋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為螺旋副，相對(duì)運(yùn)動(dòng)為球面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副為球面副。螺旋副機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

兩構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的平面平行，則稱為平面運(yùn)動(dòng)副，否則稱為空間運(yùn)動(dòng)副。

平面運(yùn)動(dòng)副，它只有轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副（統(tǒng)稱為低副）和平面高副三種形式。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

平面高副是兩構(gòu)件以點(diǎn)或線的形式相接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副，這種運(yùn)動(dòng)副允許兩構(gòu)件在接觸點(diǎn)A繞垂直于平面的Z軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和沿切線t-t方向作相對(duì)移動(dòng)，而只約束掉沿著輪廓線接觸點(diǎn)A公法線方向的移動(dòng)自由度。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

運(yùn)動(dòng)副必須始終保持接觸。若借助于構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀所產(chǎn)生的幾何約束來(lái)封閉的運(yùn)動(dòng)副稱為幾何封閉運(yùn)動(dòng)副。若借助于重力、彈簧力、氣液壓力等來(lái)封閉的運(yùn)動(dòng)副稱為力封閉運(yùn)動(dòng)副，如凸輪機(jī)構(gòu)。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

4.運(yùn)動(dòng)鏈

兩個(gè)以上構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的連接而構(gòu)成的可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)鏈。

閉式運(yùn)動(dòng)鏈開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈

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5.機(jī)構(gòu)

如將運(yùn)動(dòng)鏈中的某個(gè)構(gòu)件固定，使之成為機(jī)架，而讓另一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)于固定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，其余構(gòu)件都隨之具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則這個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈即成為機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)中按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為主動(dòng)件，隨主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為從動(dòng)件。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第三節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

在研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，只需按規(guī)定符號(hào)表示運(yùn)動(dòng)副、常用機(jī)構(gòu)、及一般構(gòu)件，并按一定的比例尺表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸和運(yùn)動(dòng)副的位置，繪制表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖形，將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞情況表示出來(lái)，這種圖形被稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

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繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟：1）確定機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件和執(zhí)行件，兩者之間為傳動(dòng)部份，確定出組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件，確定出構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型。2）恰當(dāng)?shù)剡x擇投影面，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖表示清楚。3）選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸é蹋綄?shí)際尺寸/圖示尺寸），定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，用規(guī)定的符號(hào)畫(huà)出各類(lèi)運(yùn)動(dòng)副，并將同一構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)副符號(hào)用簡(jiǎn)單線條連接起來(lái)，這樣便可繪制出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例1：圖示為一顎式破碎機(jī)，當(dāng)曲柄1繞軸心O連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)顎板5繞軸心F往復(fù)擺動(dòng)，從而將礦石軋碎，試?yán)L制此破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

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例2：繪制圖示牛頭刨床機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

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例3：繪制圖示活塞泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

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第四節(jié)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件ABCDAEBCD機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)構(gòu)的自由度：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，用F表示。

為了使機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，則機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目，這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

討論：1231）若機(jī)構(gòu)自由度F≤0，則機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)（桁架）。2)若Ｆ>0且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

3)若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的；4）若Ｆ>0，而原動(dòng)件數(shù)>F，則構(gòu)件間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目，且自由度大于0。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第五節(jié)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算θ(x,y)F=3yx

在平面機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件只作平面運(yùn)動(dòng)。

一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件（剛體），具有三個(gè)自由度：

沿X軸及Y軸的移動(dòng)和繞與運(yùn)動(dòng)平面垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

Syx12xy1212yxθR=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

平面機(jī)構(gòu)共有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，3n個(gè)自由度。若各構(gòu)件之間共構(gòu)成PL個(gè)低副和PH個(gè)高副，則共引入了（2PL+PH）個(gè)約束。機(jī)構(gòu)的自由度F：

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例4：例1中顎式破碎機(jī)的自由度。4321FO6CBDEA5機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例5：例2牛頭刨床的自由度。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例6：求只有一個(gè)原動(dòng)件的五桿機(jī)構(gòu)的自由度。AEBCD機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例7：例3中活塞泵機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第六節(jié)計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例8：計(jì)算圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。？機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1.復(fù)合鉸鏈

兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副的形式相連接，所組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。

若有m個(gè)構(gòu)件在一處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，則其所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)為m-1個(gè)。

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在上例的圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)中，在A、B、C、D處都是3個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，故在這四處各具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

7個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，10個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，根據(jù)公式，該機(jī)構(gòu)的自由度為：機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例9：計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。

左圖凸輪機(jī)構(gòu)，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為3，3個(gè)低副，1個(gè)高副，自由度為：？

右圖凸輪機(jī)構(gòu)，滾子與推桿連成一體成為一個(gè)構(gòu)件，這時(shí)，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為2，2個(gè)低副，1個(gè)高副，自由度為：機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

2.局部自由度不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度，稱為局部自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)當(dāng)舍棄不計(jì)。即有公式：

上例左圖中的凸輪機(jī)構(gòu)，由1個(gè)局部自由度，此時(shí)機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)為：為局部自由度數(shù)目。

為了防止計(jì)算差錯(cuò)，在計(jì)算自由度時(shí)，也可以設(shè)想將產(chǎn)生局部運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件與其連接的構(gòu)件視為焊接在一起，以達(dá)到消除局部自由度的目的。

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3.虛約束

在機(jī)構(gòu)中，有些約束所起的限制作用可能是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。MN與AB、CD平行且相等？機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，因從機(jī)構(gòu)的約束數(shù)中減去虛約束數(shù)，若設(shè)虛約束數(shù)目為，則這時(shí)機(jī)構(gòu)的自由度為：上例的自由度為：

也可以將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副去掉，然后再按以前公式計(jì)算：機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)構(gòu)中的虛約束常發(fā)生在以下幾種情況：1）移動(dòng)副導(dǎo)路平行當(dāng)兩構(gòu)件組成多個(gè)移動(dòng)副，且其導(dǎo)路相互平行或重合時(shí)，則只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都為虛約束。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

2CAB134機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

2)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且軸線相互重合時(shí)，則只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)動(dòng)副都是虛約束。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

3)軌跡重合如果機(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)件來(lái)連接這兩個(gè)點(diǎn)，則將會(huì)引入一個(gè)虛約束。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

橢圓儀機(jī)構(gòu)，AB=BC=BD，AD與AC垂直，構(gòu)件2上的C點(diǎn)與構(gòu)件3上的C點(diǎn)皆沿X軸運(yùn)動(dòng)，軌跡重合，此處的轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副為虛約束。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

4）機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)起重復(fù)限制作用的對(duì)稱部分也往往會(huì)引入虛約束也可以去掉產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，再進(jìn)行自由度計(jì)算：機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

5)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副，且在接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合,則只能算一個(gè)平面高副。

如果兩構(gòu)件在多處相接觸所構(gòu)成的平面高副，在各接觸點(diǎn)處的公法線方向彼此不重合，就構(gòu)成復(fù)合高副，它相當(dāng)于一個(gè)低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一定特定的幾何條件下出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束就會(huì)變成實(shí)際有效的約束。

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例10：計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度。MH機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例11（P17例2-8）：計(jì)算包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷該機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例12試審查圖示簡(jiǎn)易沖床的設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖是否合理？為什么？如不合理，請(qǐng)繪出正確的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。可將機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖修改為：F=3n–2Pl–Ph=3×3-2×4-1=0F=3n–2Pl–Ph=3×4-2×5-1=1第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例13

計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。如有復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，需明確指出。畫(huà)箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。解：分析局部自由度1個(gè)虛約束復(fù)合鉸鏈機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析局部自由度1個(gè)虛約束復(fù)合鉸鏈n=8F=3n-2Pl-Ph=3

8-2

11–1=1Pl=11Ph=1機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

例14：計(jì)算圖所示機(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）。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－8111＝

1例15：如圖所示,已知HG=IJ,且相互平行；GL=JK，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）。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

去掉機(jī)架和原動(dòng)件,余下的是從動(dòng)件系統(tǒng)，它的F=0。最簡(jiǎn)單的、不可再分的、自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

第七節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類(lèi)及結(jié)構(gòu)分析1.平面機(jī)構(gòu)的組成原理機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件組第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析從動(dòng)件組當(dāng)把該機(jī)構(gòu)的機(jī)架和原動(dòng)件拆去后，則余下的從動(dòng)件組為：這個(gè)從動(dòng)件組的自由度為零，即：

這個(gè)從動(dòng)件組還可以分解成若干個(gè)更簡(jiǎn)單的、自由度等于零的從動(dòng)件組。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析分解？？？？還能進(jìn)一步分解嗎？還能進(jìn)一步分解嗎？第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析這樣的從動(dòng)件組已經(jīng)不能進(jìn)一步分解成更簡(jiǎn)單、自由度為零的從動(dòng)件組。

通常把這樣的從動(dòng)件組稱為：基本桿組

基本桿組的概念非常重要，它是機(jī)構(gòu)分析的重要的理論基礎(chǔ)。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

任何機(jī)構(gòu)都包含有機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)。所以機(jī)構(gòu)可以看成由若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的系統(tǒng)，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)上述原理，當(dāng)對(duì)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析或動(dòng)力分析時(shí)，可將機(jī)構(gòu)分解為機(jī)架和原動(dòng)件以及若干個(gè)基本桿組，然后對(duì)相同的基本桿組以相同的方法進(jìn)行分析。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)新機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，可先選定一個(gè)機(jī)架，并將數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)的F個(gè)原動(dòng)件用運(yùn)動(dòng)副連于機(jī)架上，然后再將一個(gè)個(gè)基本桿組依次連于機(jī)架和原動(dòng)件上，從而就構(gòu)成一個(gè)新機(jī)構(gòu)。E4F523BCD61A1A623BCDE4F5機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析如果基本桿組的運(yùn)動(dòng)副全為低副，則基本桿組自由度的計(jì)算公式為：

由于活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n和低副數(shù)PL都必須是整數(shù)，所以

n應(yīng)是２的倍數(shù)，PL應(yīng)是３的倍數(shù)。

這也就是說(shuō)，在一個(gè)基本桿組中，其構(gòu)件數(shù)和低副數(shù)有以下關(guān)系：n=2,PL=3或n=4,PL=6或n=6,PL=92.平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

最簡(jiǎn)單的平面基本桿組是由兩個(gè)構(gòu)件三個(gè)低副組成的桿組，稱之為Ⅱ級(jí)桿組。Ⅱ級(jí)桿組是機(jī)構(gòu)中最常見(jiàn)的一類(lèi)基本桿組Ⅱ級(jí)桿組有以下五種形式：（１）RRR桿組（２）RRP桿組第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（３）RPR桿組（４）PRP桿組（５）RPP桿組第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析除Ⅱ級(jí)桿組外，還有Ⅲ、Ⅳ級(jí)等較高級(jí)的基本桿組。

由4個(gè)構(gòu)件和6個(gè)低副組成的，其中具有三個(gè)內(nèi)運(yùn)動(dòng)副組成的閉廓的桿組稱為Ⅲ級(jí)桿組。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

具有由四個(gè)內(nèi)運(yùn)動(dòng)副組成的閉廓的桿組稱為Ⅳ級(jí)桿組。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

（在同一機(jī)構(gòu)中可以同時(shí)包含不同級(jí)別的基本桿組），把機(jī)構(gòu)中包含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)稱為該機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的步驟：

1)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原動(dòng)件。（先去除局部自由度和虛約束）

2)拆桿組。從遠(yuǎn)離原動(dòng)件處開(kāi)始→Ⅱ級(jí)（不行）→Ⅲ級(jí)→直到只剩Ⅰ級(jí)（每拆出一個(gè)桿組后，剩下的仍能組成機(jī)構(gòu)，且F不變）

3）確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

3.平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)例16：確定如圖八桿機(jī)構(gòu)的級(jí)別。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例17：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。F＝3n－(2PL＋PH)

＝３×５－２×７＝１Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu).第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例18：如圖所示顎式破碎機(jī)，確定該機(jī)構(gòu)的級(jí)別。

1、計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度F=3×5－2×7=12、拆桿組4桿6副，但非三級(jí)桿組，可再拆II級(jí)桿組3、確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別：Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析注意：同一機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件不同拆出的桿組不同，機(jī)構(gòu)的級(jí)別也不同。+III級(jí)桿組III級(jí)機(jī)構(gòu)第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例19：確定圖示機(jī)構(gòu)的級(jí)別。（１）計(jì)算自由度（構(gòu)件1為原動(dòng)件）F=3×7－2×10－0=1（2）拆桿組：（3）確定級(jí)別：Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析將原動(dòng)件改為構(gòu)件８第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析高副低代的條件是：

1）代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同。2）代替前后機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況（位移，速度，加速度）相同。4.平面機(jī)構(gòu)中的高副低代第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

為了使平面低副機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和運(yùn)動(dòng)分析方法能適用于含有高副的平面機(jī)構(gòu)，可根據(jù)一定的約束條件將平面機(jī)構(gòu)中的高副虛擬地用低副代替，即為高副低代。機(jī)械原理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析高副兩元素均為圓弧AK2K1Br2r1

1

212分析：高副：提供1個(gè)約束低