機(jī)械原理2平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析工程課件

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1、機(jī) 械 原 理參考教材：參考教材：機(jī)械原理機(jī)械原理，朱理主編，高等教育出版社；，朱理主編，高等教育出版社；機(jī)械原理機(jī)械原理（第七版）孫桓、陳作模、葛文杰主編，高等教育出版社；（第七版）孫桓、陳作模、葛文杰主編，高等教育出版社；機(jī)械原理教程機(jī)械原理教程（第二版）申永勝主編，清華大學(xué)出版社；（第二版）申永勝主編，清華大學(xué)出版社；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2機(jī)構(gòu)的組成原理和機(jī)構(gòu)分析4機(jī)構(gòu)的組成3 1自由度計(jì)算、確定運(yùn)動(dòng)條件3 3第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析難點(diǎn)難點(diǎn)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算，尤其是虛約束的判定重點(diǎn)重點(diǎn)1、機(jī)構(gòu)相關(guān)基本概念；2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制；3、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算；4、機(jī)構(gòu)的組成原理及機(jī)構(gòu)分析。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)

2、構(gòu)分析2、1機(jī)構(gòu)的組成第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 據(jù)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件相互運(yùn)動(dòng)形式：平面機(jī)構(gòu) 空間機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的組成要素機(jī)構(gòu)的組成要素、構(gòu)件、構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的最小單元 構(gòu)件零件 多個(gè)零件的剛性系統(tǒng)零件零件制造的最小單元機(jī)械機(jī)械機(jī)器機(jī)器機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)件零件零件 2、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)副：運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸形成的可動(dòng)聯(lián)接。兩個(gè) 直接接觸 可動(dòng) 聯(lián)接 運(yùn)動(dòng)副元素運(yùn)動(dòng)副元素：參加接觸構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析12第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析對(duì)運(yùn)動(dòng)副的理解要把握以下三點(diǎn)：（）運(yùn)動(dòng)副是一種聯(lián)接；（）運(yùn)動(dòng)副由兩個(gè)直接接觸的構(gòu)件組成；（）組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副是機(jī)械原理中最重要的概念之一運(yùn)動(dòng)副是機(jī)械原

3、理中最重要的概念之一請(qǐng)看教學(xué)示例3 3、運(yùn)動(dòng)副分類、運(yùn)動(dòng)副分類自由度：構(gòu)件相對(duì)于其它構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目約束：對(duì)自由度的限制。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 x y o Sx 移動(dòng)y 移動(dòng)z 轉(zhuǎn)動(dòng)平面構(gòu)件加入運(yùn)動(dòng)副后，僅剩余一個(gè)自由度。按構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分按構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分平面運(yùn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析按組成運(yùn)動(dòng)副的兩運(yùn)動(dòng)副元素的接觸形式分按組成運(yùn)動(dòng)副的兩運(yùn)動(dòng)副元素的接觸形式分低副：兩構(gòu)件通過(guò)面接觸 轉(zhuǎn)動(dòng)副：兩構(gòu)件之間只做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，也稱鉸鏈；移動(dòng)副：兩構(gòu)件之間只做相對(duì)移動(dòng)。高副：兩

4、構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析按構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分按構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分轉(zhuǎn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)；移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為移動(dòng)；螺旋副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為螺旋運(yùn)動(dòng)；球面副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為球面運(yùn)動(dòng)等。按運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)分按運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)分級(jí)副：引入一個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副級(jí)副：引入二個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副級(jí)副：引入五個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析注：注：平面運(yùn)動(dòng)副：至少為級(jí)。（平面副本身就帶入三個(gè)約束，為級(jí)副）空間運(yùn)動(dòng)副：從級(jí)副到級(jí)副均有。特別，螺旋副為級(jí)副按運(yùn)動(dòng)副封閉的形式分按運(yùn)動(dòng)副封閉的形式分幾何封閉：借助

5、于構(gòu)件形狀所產(chǎn)生的幾何約束來(lái)封閉，如 轉(zhuǎn)動(dòng)副，移動(dòng)副等力封閉：借助于重力、彈簧力等來(lái)封閉，如 平面副，平面高副等第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析4 4、運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)鏈：兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對(duì)可動(dòng)的系統(tǒng)。兩個(gè)或兩個(gè)以上 運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接 相對(duì)可動(dòng)分類分類：閉式運(yùn)動(dòng)鏈（閉鏈）：運(yùn)動(dòng)鏈各構(gòu)件構(gòu)成首據(jù)是否閉合 （常用）末封閉的系統(tǒng)，如 開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈（開(kāi)鏈）：運(yùn)動(dòng)鏈各構(gòu)件未構(gòu)成 （機(jī)械手）首末封閉系統(tǒng)，如另有：平面運(yùn)動(dòng)鏈和空間運(yùn)動(dòng)鏈之分第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：在運(yùn)動(dòng)鏈中，將某一構(gòu)件固定則成為機(jī)構(gòu)。其中：固定的構(gòu)件機(jī)架機(jī)架（相對(duì)參照物固定）相對(duì)機(jī)架運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件又分：原

6、動(dòng)件原動(dòng)件按給定的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件從動(dòng)件從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律+機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、構(gòu) 件尺寸等2、2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析一、概述：一、概述：1 1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：忽略那些與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的因素，僅用規(guī)定規(guī)定的符號(hào)和線條，按一定比例比例繪出的反映機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)位置及相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。2 2、避開(kāi)與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的因素、避開(kāi)與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的因素：諸如構(gòu)件的外形、斷面尺寸、運(yùn)動(dòng)副內(nèi)部結(jié)構(gòu)。3 3、繪制原則、繪制原則：簡(jiǎn)單、規(guī)范、準(zhǔn)確地反映運(yùn)動(dòng)關(guān)系。4 4、要能反映出、要能反映出：構(gòu)件的數(shù)目、長(zhǎng)度，運(yùn)動(dòng)副的類型、數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，原動(dòng)件、機(jī)架等。5 5

7、、用途、用途：機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，工程語(yǔ)言；運(yùn)動(dòng)分析和受力分析；機(jī)構(gòu)的分類和研究。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析另另：機(jī)構(gòu)示意圖二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制1 1、運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副的表示的表示:第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 2 2、構(gòu)件構(gòu)件的表示的表示3.3.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析（1 1）分析機(jī)構(gòu)：）分析機(jī)構(gòu)：判斷機(jī)架、原動(dòng)件、執(zhí)行部件；沿運(yùn)動(dòng)傳遞路線，分析原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)如何傳至執(zhí)行部件；數(shù)清從動(dòng)件、構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副類型和數(shù)目；（2）合理選擇投影面投影面；（3）選擇適當(dāng)?shù)谋壤弑壤撸▽?shí)長(zhǎng)/圖長(zhǎng)）；（4）按順序順序用規(guī)定符號(hào)規(guī)定符號(hào)繪圖，并標(biāo)出

8、原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析例例：圖為鄂式破碎機(jī)。當(dāng)曲軸1繞軸心O連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)鄂板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。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析分析分析：（1）原動(dòng)件曲軸1；執(zhí)行部件動(dòng)鄂板5；運(yùn)動(dòng)傳遞路線，其中構(gòu)件 數(shù)目，運(yùn)動(dòng)副類型，數(shù)目。（2）選擇視圖平面（3）確定比例尺（實(shí)際尺寸m/圖上尺寸mm）（4）從原動(dòng)件開(kāi)始繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副序號(hào)以及原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析習(xí)題1習(xí)題2習(xí)題3例第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析2、3平面機(jī)構(gòu)的自由度一、概念一、概念自由度自由度：構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目；xyxy約束約束：對(duì)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的限制作用。二、平面機(jī)

9、構(gòu)自由度的計(jì)算二、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)自由度：機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目為:所有活動(dòng)構(gòu)件的自由度的和減去所有運(yùn)動(dòng)副引入約束數(shù)目的和。1 1、平面機(jī)構(gòu)自由度的一般公式、平面機(jī)構(gòu)自由度的一般公式 對(duì)于具有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件活動(dòng)構(gòu)件的平面機(jī)構(gòu)，若各構(gòu)件之間共構(gòu)成了Pl個(gè)低副和Ph個(gè)高副，則它們共引入(2Pl+Ph)個(gè)約束。機(jī)構(gòu)的自由度F顯然應(yīng)為:F=3nF=3n(2P(2Pl l+P+Ph h)=3n)=3n2P2Pl lP Ph h例例：計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析n=2,Pn=2,Pl l=3,P=3,Ph h=0=0 F

10、=3nF=3n2P2Pl lP Ph h=3*2-2*3=0=3*2-2*3=0n=3,Pn=3,Pl l=5,P=5,Ph h=0=0 F=3nF=3n2P2Pl lP Ph h=3*3-2*5=-1=3*3-2*5=-1n=3,Pn=3,Pl l=4,P=4,Ph h=0=0 F=3nF=3n2P2Pl lP Ph h=3*3-2*4=1=3*3-2*4=1n=4,Pn=4,Pl l=5,P=5,Ph h=0=0 F=3nF=3n2P2Pl lP Ph h=3*4-2*5=2=3*4-2*5=2第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析2 2、機(jī)構(gòu)自由度意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件、機(jī)構(gòu)自由度意義及機(jī)構(gòu)具有確

11、定運(yùn)動(dòng)的條件 所謂機(jī)構(gòu)的自由度，實(shí)質(zhì)上就是機(jī)構(gòu)具有確定位置時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目。機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)也就是機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有的原動(dòng)件數(shù)目，應(yīng)大于零。3 3、關(guān)于自由度的說(shuō)明、關(guān)于自由度的說(shuō)明 （1）自由度F0F0，且F=F=原動(dòng)件數(shù)目原動(dòng)件數(shù)目，則各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。（2）自由度F=0F=0，系統(tǒng)為桁架系統(tǒng)，為靜定的。（例）自由度F=-F=-1 1，則成為超靜定的系統(tǒng)。（例）第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析（3）自由度F0F0，且F原動(dòng)件數(shù)目，則構(gòu)件運(yùn)動(dòng)是不確定的，機(jī)構(gòu)會(huì)沿阻力最小方向運(yùn)動(dòng)。（4）自由度F0F0，且F原動(dòng)件數(shù)目，則構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干涉，甚至構(gòu)件斷裂。（5）平面

12、機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式，主要用于連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)或它們形成的組合機(jī)構(gòu)中，不能用于那些含有柔性構(gòu)件的機(jī)構(gòu)中。2、4計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 1 1、復(fù)合鉸鏈、復(fù)合鉸鏈CB321A5E6D 增加構(gòu)件5、6 后，n=5，pl=6，ph=0 F=3n-2pl-ph=35-26=3 顯然是錯(cuò)誤的 如圖：n=3，pl=4，ph=0 F=3n-2pl-ph=33-24=1312 推廣推廣：m個(gè)構(gòu)件鉸接在一起，有(m-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副 上例：F=35-27=1第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 由兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成的重合轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合復(fù)合鉸鏈鉸鏈，如：12 3213第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 例例：

13、活動(dòng)構(gòu)件活動(dòng)構(gòu)件：n=7 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副：不考慮復(fù)合鉸鏈，pl=6，ph=0，F(xiàn)=3n-2pl-ph =9（）考慮復(fù)合鉸鏈，pl=10，ph=0，F(xiàn)=3n-2pl-ph =1（）第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 2 2、兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副、兩個(gè)構(gòu)件之間形成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副 同一構(gòu)件多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合F=31-22=-1（）F=31-21=1 多個(gè)移動(dòng)副導(dǎo)路平行 F=32-22-1=1多個(gè)高副在特定幾何條件下（法線重合）F=32-22-1=1第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 3 3、局部自由度局部自由度不影響機(jī)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)的自由度，稱為局部自由度。例如：圖示滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)F=3n-2pl-ph=2（）焊接法焊接

14、法：仍采用原公式，但活動(dòng)構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副數(shù)目均變化。F=3n-2PL-PH=1變換公式變換公式：在原公式中減去局部自由度。F=3n-(2pl+ph)-F =1局部自由度常出現(xiàn)場(chǎng)合局部自由度常出現(xiàn)場(chǎng)合：活動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦?xí)r添加的滾子，軸承中的滾珠等。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 3 3、虛約束虛約束不起獨(dú)立限制作用的約束。虛約束處理方法：虛約束處理方法：計(jì)算自由度時(shí)，將虛約束去除。此時(shí)，自由度計(jì)算公式為：F=3n-(2pl+ph-p)-F其中：n活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目 pl、ph分別為低副數(shù)和高副數(shù) p虛約束個(gè)數(shù) F局部自由度約束此為平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算的完整公式第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 虛約束常出現(xiàn)場(chǎng)合虛約束常出現(xiàn)

15、場(chǎng)合1 1、兩構(gòu)件之間形成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副。2 2、用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接兩構(gòu)件上軌跡重合的點(diǎn)。AB=CD=EF，BC=AD BE=AF F=34 (26+0-0)-0=0 錯(cuò)誤E點(diǎn)軌跡重合 EF為虛約束（或AB、CD)F=34-(26+0-1)-0=1 第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析3 3、用雙轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件聯(lián)接兩構(gòu)件上距離不變的兩點(diǎn)。如圖：DC間 距離不變?nèi)鐖D：AB間 距離不變F=34-(26+0-1)-0=14 4、不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱部分，且p=2pl+ph-3n其中：n 、pl、ph為重復(fù)重復(fù)部分部分構(gòu)件、低副和高副數(shù)。如：第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析其中：p=2pl+ph-3n =2所以，機(jī)構(gòu)自由度為：F=3n-(

16、2pl+ph-p)-F =15-（10+6-2）-0 =1第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)工作性能的影響虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)工作性能的影響1 1、虛約束雖然對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用，但有增加構(gòu)件剛性、使構(gòu)件受力均衡等作用。如2 2、只有嚴(yán)格的滿足幾何條件，虛約束才為虛約束，否則為有效約束，減少機(jī)構(gòu)自由度，影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。如3 3、虛約束的存在使得制造精度提高，增加了制造成本。所以，從保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活度和便于加工裝配等方面來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡量減少自由度。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 例例1 1：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)。（1 1）自由度計(jì)算 活動(dòng)構(gòu)件活動(dòng)構(gòu)件數(shù)：n=9 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)：D 處為復(fù)合鉸鏈

17、,m=3;構(gòu)件8為虛約束；C、H 處為局部自由度第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副：pl=11ph=3p=1F=2自由度自由度：F=3n-(2pl+ph-p)-F =27-(22+3-1)-2 =1（2 2）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：原動(dòng)件數(shù)目=自由度個(gè)數(shù) 所以，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 總結(jié)總結(jié)：計(jì)算自由度的一般步驟1 1：數(shù)清活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目；2 2：考察機(jī)構(gòu)中有無(wú)虛約束、局部自由度、復(fù)合鉸鏈等特殊情況；3 3：寫(xiě)明機(jī)構(gòu)自由度全公式F=3n-(2pl+ph-p)-F 中各小項(xiàng)，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度；4 4：判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)；第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 例例1 1：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自

18、由度，并判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)。注注：C 處為復(fù)合鉸鏈；E處為虛約束；F 處為局部自由度F=36-(28+1-0)-0=1F=38-(210+1-0)-1=2例例2 2：如圖所示，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，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）。局部自由度復(fù)合鉸鏈虛約束例例3 3：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）。局部自由度虛約束第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析2、5平面機(jī)構(gòu)組成原理平面機(jī)構(gòu)的組成原理2基本桿組的概念3 1平面機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析3 3第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)都是由機(jī)架、原動(dòng)

19、件和從動(dòng)件組構(gòu)成的。原動(dòng)件原動(dòng)件從動(dòng)件組從動(dòng)件組機(jī)架機(jī)架 一、基本桿組的概念一、基本桿組的概念第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析基本桿組基本桿組 對(duì)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的低副機(jī)構(gòu)低副機(jī)構(gòu)（原動(dòng)件數(shù)（原動(dòng)件數(shù)=自由度數(shù)），將原動(dòng)件和自由度數(shù)），將原動(dòng)件和機(jī)架拆下，剩余的從動(dòng)件系統(tǒng)就是一個(gè)自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈。若將其進(jìn)一步機(jī)架拆下，剩余的從動(dòng)件系統(tǒng)就是一個(gè)自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈。若將其進(jìn)一步拆為不可再拆的自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈，即得到拆為不可再拆的自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈，即得到基本桿組基本桿組。簡(jiǎn)稱。簡(jiǎn)稱“桿組桿組”DCAB+EFAODCBEF F=32-23=0O+第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析基本桿組的類型基本

20、桿組的類型F=3 n 2 Pl=0由桿組的定義：由桿組的定義：3 n=2 Pl級(jí)組級(jí)組級(jí)組級(jí)組級(jí)組級(jí)組名稱名稱構(gòu)件數(shù)、低副數(shù)構(gòu)件數(shù)、低副數(shù)桿組的基本型桿組的基本型 n=2；Pl=3 n=4；Pl=6 n=4；Pl=6桿組的級(jí)別按其中所含最大封閉形邊數(shù)確定。桿組的級(jí)別按其中所含最大封閉形邊數(shù)確定。概念：桿組的外接副、內(nèi)接副。概念：桿組的外接副、內(nèi)接副。外接副內(nèi)接副桿組的演化桿組的演化第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析桿組的演化途徑桿組的演化途徑轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副桿長(zhǎng)的變化桿長(zhǎng)的變化級(jí)組級(jí)組的基本型的基本型 n=2；PL=3ACB12桿組的演化途徑桿組的演化途徑轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副桿長(zhǎng)的變化

21、桿長(zhǎng)的變化級(jí)組級(jí)組的基本型的基本型 n=2；PL=3ACB12桿組的演化桿組的演化第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析級(jí)組級(jí)組的基本型的基本型 n=4；Pl=6ACB1234DEF桿組的演化途徑桿組的演化途徑轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副變移動(dòng)副桿長(zhǎng)的變化桿長(zhǎng)的變化桿組的演化桿組的演化第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析1 1、基本機(jī)構(gòu)、基本機(jī)構(gòu) （原動(dòng)件（原動(dòng)件+機(jī)架）機(jī)架）2 2、機(jī)構(gòu)的組成、機(jī)構(gòu)的組成（基本機(jī)構(gòu)（基本機(jī)構(gòu)+桿組）桿組）v 按機(jī)構(gòu)實(shí)際所需的自由度和按機(jī)構(gòu)實(shí)際所需的自由度和原動(dòng)件類型選擇基本機(jī)構(gòu)。原動(dòng)件類型選擇基本機(jī)構(gòu)。v 選擇基本桿組搭接新機(jī)構(gòu)選擇基本桿組搭接新機(jī)構(gòu) 。v（自由度數(shù)始終等于

22、原動(dòng)件數(shù)）（自由度數(shù)始終等于原動(dòng)件數(shù)）要領(lǐng)要領(lǐng) 桿組的外桿組的外接副參與搭接，接副參與搭接，但必須搭在運(yùn)但必須搭在運(yùn)動(dòng)已確定處動(dòng)已確定處。二、平面機(jī)構(gòu)的組成原理二、平面機(jī)構(gòu)的組成原理第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析結(jié)論：結(jié)論：34121）用桿組搭接機(jī)構(gòu)）用桿組搭接機(jī)構(gòu)不代入多余的約束不代入多余的約束不代入多余的自由度不代入多余的自由度機(jī)構(gòu)的自由度不變。機(jī)構(gòu)的自由度不變。2）對(duì)桿組概念的理解：）對(duì)桿組概念的理解：F=0，不能理解為不能動(dòng)。而是，桿組參與不能理解為不能動(dòng)。而是，桿組參與搭接機(jī)構(gòu)時(shí)不會(huì)引入多余的約束和自由度。搭接機(jī)構(gòu)時(shí)不會(huì)引入多余的約束和自由度。56第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析1 1、基本機(jī)構(gòu)、基本

23、機(jī)構(gòu) （原動(dòng)件（原動(dòng)件+機(jī)架）機(jī)架）2 2、機(jī)構(gòu)的組成、機(jī)構(gòu)的組成（基本機(jī)構(gòu)（基本機(jī)構(gòu)+桿組）桿組）3 3、平面機(jī)構(gòu)的級(jí)別、平面機(jī)構(gòu)的級(jí)別機(jī)構(gòu)的級(jí)別按其中所含桿組的最高級(jí)別確定。機(jī)構(gòu)的級(jí)別按其中所含桿組的最高級(jí)別確定。第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析是機(jī)構(gòu)組成的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析是機(jī)構(gòu)組成的逆過(guò)程逆過(guò)程，也可稱為機(jī)構(gòu)的，也可稱為機(jī)構(gòu)的拆桿組拆桿組。步驟及注意事項(xiàng)步驟及注意事項(xiàng)1。除去機(jī)構(gòu)中除去機(jī)構(gòu)中的虛約束和局部自的虛約束和局部自由度。計(jì)算自由度，由度。計(jì)算自由度，明確原動(dòng)件。明確原動(dòng)件。2。拆桿組。一拆桿組。一般是從遠(yuǎn)離原動(dòng)件般是從遠(yuǎn)離原動(dòng)件處開(kāi)

24、始拆，應(yīng)首先處開(kāi)始拆，應(yīng)首先試拆試拆級(jí)組，若不級(jí)組，若不成再試拆高一級(jí)桿成再試拆高一級(jí)桿組。重復(fù)進(jìn)行直至組。重復(fù)進(jìn)行直至原動(dòng)件。原動(dòng)件。123456789567834 F=38-211=2第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析是機(jī)構(gòu)組成的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析是機(jī)構(gòu)組成的逆過(guò)程逆過(guò)程，也可稱為機(jī)構(gòu)的，也可稱為機(jī)構(gòu)的拆桿組拆桿組。步驟及注意事項(xiàng)步驟及注意事項(xiàng)1。除去機(jī)構(gòu)中除去機(jī)構(gòu)中的虛約束和局部自的虛約束和局部自由度。計(jì)算自由度，由度。計(jì)算自由度，明確原動(dòng)件。明確原動(dòng)件。2。拆桿組。一拆桿組。一般是從遠(yuǎn)離原動(dòng)件般是從遠(yuǎn)離原動(dòng)件處開(kāi)始拆，應(yīng)首先處開(kāi)始拆，應(yīng)首先試拆試拆級(jí)組，若不級(jí)組，若不成再試拆高一級(jí)桿成

25、再試拆高一級(jí)桿組。重復(fù)進(jìn)行直至組。重復(fù)進(jìn)行直至原動(dòng)件。原動(dòng)件。123456789567834 F=38-211=23。注意：注意：（1）拆解桿組前拆解桿組前后。自由度不應(yīng)后。自由度不應(yīng)發(fā)生變化。剩余發(fā)生變化。剩余部分還應(yīng)是機(jī)構(gòu)。部分還應(yīng)是機(jī)構(gòu)。（2）復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈應(yīng)按復(fù)合的次數(shù)應(yīng)按復(fù)合的次數(shù)拆多次。拆多次。（3）原動(dòng)件的不原動(dòng)件的不同會(huì)直接影響機(jī)同會(huì)直接影響機(jī)構(gòu)拆解次序和結(jié)構(gòu)拆解次序和結(jié)果。果。級(jí)機(jī)構(gòu)三、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析例題：例題：分別以分別以2、6構(gòu)件為原動(dòng)件，分析圖示機(jī)構(gòu)的組成。構(gòu)件為原動(dòng)件，分析圖示機(jī)構(gòu)的組成。123456F=3 5-2 7 =1若以構(gòu)件若以構(gòu)件2為原動(dòng)件為原動(dòng)件345612 級(jí)機(jī)構(gòu)例題：例題：分別以分別以2、6構(gòu)件為原動(dòng)件，分析圖示機(jī)構(gòu)的組成。構(gòu)件為原動(dòng)件，分析圖示機(jī)構(gòu)的組成。123456F=3 5-2 7 =1若以構(gòu)件若以構(gòu)件6為原動(dòng)件為原動(dòng)件234516 級(jí)機(jī)構(gòu)第二章 機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析