1、第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第一節(jié) 基本概念第二節(jié) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 第三節(jié) 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件第四節(jié) 平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算第五節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析機(jī)械原理第一節(jié) 基本概念 一、構(gòu)件 二、運(yùn)動(dòng)副 三、運(yùn)動(dòng)鏈 四、機(jī)構(gòu)一、構(gòu)件定義 組成機(jī)械系統(tǒng)的最小運(yùn)動(dòng)單元 加工制造的最小單元內(nèi)燃機(jī)連桿組成 可由一個(gè)零件構(gòu)成，也可由若干零件剛性聯(lián)接而成。零件二、運(yùn)動(dòng)副 按兩構(gòu)件的接觸方式分類 按兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式分類 按運(yùn)動(dòng)副的自由度進(jìn)行分類運(yùn)動(dòng)副代表符號(hào)定義兩構(gòu)件相互連接并能保持一定形式的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，把這種可動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。把形成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、線、面部分稱為運(yùn)動(dòng)副元素。分類 按兩構(gòu)件的接觸方式分

2、類高副點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副 低副面接觸的運(yùn)動(dòng)副 按兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式分類轉(zhuǎn)動(dòng)副兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng) 移動(dòng)副兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為移動(dòng) 按運(yùn)動(dòng)副的自由度進(jìn)行分類自由度 構(gòu)件在空間中具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目約 束 運(yùn)動(dòng)副對(duì)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的限制作用 I類運(yùn)動(dòng)副 II類運(yùn)動(dòng)副 III類運(yùn)動(dòng)副 IV類運(yùn)動(dòng)副 V類運(yùn)動(dòng)副 I類運(yùn)動(dòng)副（f =1，c =5) II類運(yùn)動(dòng)副（f =2， c =4) III類運(yùn)動(dòng)副（f =3， c =3) IV類運(yùn)動(dòng)副（f =4， c =2) V類運(yùn)動(dòng)副（f =5， c =1) 移動(dòng)副平面高副轉(zhuǎn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副代表符號(hào)球面副圓柱副螺旋副第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析三、運(yùn)動(dòng)鏈閉式運(yùn)動(dòng)鏈簡(jiǎn)稱

3、閉鏈：運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件首尾封閉 開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈簡(jiǎn)稱開(kāi)鏈：未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng) 定義若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接起來(lái)組成的相互間可作 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)。分類閉鏈開(kāi)鏈注意不是運(yùn)動(dòng)鏈第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析四、機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面互相平行空間機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中至少有一構(gòu)件不在相互平行的平面上運(yùn) 動(dòng)，或至少有一構(gòu)件能在三維空間中運(yùn)動(dòng) 低副機(jī)構(gòu)：完全由低副連接而成的機(jī)構(gòu) 高副機(jī)構(gòu)：只要含有一個(gè)高副的機(jī)構(gòu) 定義選定某構(gòu)件為機(jī)架后的運(yùn)動(dòng)鏈分類平面低副開(kāi)鏈機(jī)構(gòu)高副機(jī)構(gòu)第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面低副閉鏈機(jī)構(gòu)第二節(jié) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖定義 用運(yùn)動(dòng)副代表符號(hào)和簡(jiǎn)單線條來(lái)反映機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件 之間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)圖。比例尺

4、1.找出原動(dòng)件和從動(dòng)件；2.使機(jī)構(gòu)緩緩運(yùn)動(dòng)，觀察其組成情況和運(yùn)動(dòng)情況；3.沿主動(dòng)件到從動(dòng)件的傳遞路線找出構(gòu)件數(shù)目和運(yùn)動(dòng)副的 數(shù)目與種類；4.選擇大多數(shù)構(gòu)件所在平面為投影面；5.測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，用運(yùn)動(dòng)副表示各構(gòu)件的連接， 選擇比例尺畫(huà)出各構(gòu)件。具體繪制步驟例 題 21 第三節(jié) 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件條件給定的原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目第四節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式二、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)三、例 題 一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目低副數(shù)目高副數(shù)目雙曲線畫(huà)規(guī)機(jī)構(gòu)牛頭刨床機(jī)構(gòu) 計(jì)算實(shí)例例 題 22 二、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng) 局部自由度 復(fù)合鉸鏈 虛約束

5、 局部自由度定義在某些機(jī)構(gòu)中，不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。處理辦法把滾子固化在支承滾子的構(gòu)件上。 復(fù)合鉸鏈定義兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，則構(gòu)成 復(fù)合鉸鏈。處理辦法m個(gè)構(gòu)件在同一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)副 數(shù)目為（m-1）個(gè)。幾種典型復(fù)合鉸鏈 虛約束定義對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起限制作用的約束。處理辦法將機(jī)構(gòu)中構(gòu)成虛約束的構(gòu)件連同其所附帶的 運(yùn)動(dòng)副去掉不計(jì) 。(a)轉(zhuǎn)動(dòng)副的虛約束 (b)移動(dòng)副的虛約束(c)高副機(jī)構(gòu)的虛約束(d)不起限制作用的虛約束 (e)等距點(diǎn)產(chǎn)生的虛約束 幾種常見(jiàn)的虛約束第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析例 題 23 例 題 24第五節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析

6、一、桿組分析二、機(jī)構(gòu)的組成原理 三、高副低代四、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一、桿組分析最簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)由一個(gè)原動(dòng)件和機(jī)架所組成的機(jī)構(gòu) 桿組去掉原動(dòng)件，剩余自由度為零的部分桿件系統(tǒng) 基本桿組自由度為零且不能再分割的桿組 桿組應(yīng)該滿足的條件條件:運(yùn)動(dòng)副數(shù)構(gòu)件數(shù)最簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)（F=1）第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析桿 組基本桿組級(jí)桿組內(nèi)接副 連接桿組內(nèi)部構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副外接副 與桿組外部構(gòu)件連接的運(yùn)動(dòng)副 級(jí)桿組1個(gè)內(nèi)接副2個(gè)外接副級(jí)桿組含有3個(gè)內(nèi)接副級(jí)桿組含有4個(gè)內(nèi)接副二、機(jī)構(gòu)的組成原理平面機(jī)構(gòu)的組成原理 任意復(fù)雜的平面機(jī)構(gòu)都可看作是在最簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上連接一些基本桿組所構(gòu)成的。牛頭刨床的組合過(guò)程 三、高副低代 高副低代采用低副代

7、替高副進(jìn)行變通處理的方法代換原則 : 1.代換前后保持機(jī)構(gòu)的自由度不變 2.代換前后保持機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變要點(diǎn)找出兩高副元素的接觸點(diǎn)處的公法線和曲率中心 實(shí)例 高副接觸的低副代換圖例 第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析四、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析主要任務(wù)判定機(jī)構(gòu)的級(jí)別，而機(jī)構(gòu)的級(jí)別取決于機(jī)構(gòu) 中的桿組的最高級(jí)別 1.計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度并確定原動(dòng)件。2.高副低代，去掉局部自由度和虛約束。3.從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的部位開(kāi)始拆桿組，首先考慮II級(jí)桿組， 拆下的桿組是自由度為零的基本桿組，最后剩下的原動(dòng) 件數(shù)目與自由度數(shù)相等。 一般步驟實(shí)例 解：1.該機(jī)構(gòu)的自由度為1。2.高副低代，去掉局部自由度和虛約束3.拆下四個(gè)II級(jí)桿組，桿組的最高級(jí)別為2。余下1個(gè)原動(dòng)件，該機(jī)構(gòu)為I