機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1§2-1機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的

主要內(nèi)容和目的1、機構(gòu)的組成，運動簡圖的畫法

2、機構(gòu)具有確定運動的條件

3、機構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分類

§2-1機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的主要內(nèi)容和目的1、機構(gòu)2最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件3最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件4最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件5最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件6最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件7最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件8運動副分類：●

按運動副引入的約束數(shù)分類

I級副、II級副、III級副、IV級副、V級副●按兩構(gòu)件相對運動的形式分類

平面運動副轉(zhuǎn)動副空間運動副移動副●

按運動副的接觸形式分類

低副—面與面接觸的運動副

高副—點、線接觸的運動副運動副分類：●按運動副引入的約束數(shù)分類9由兩個以上構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而成的構(gòu)件系統(tǒng)——運動鏈A1234BCC1234ABD123456ABCDEFG4運動鏈閉式運動鏈開式運動鏈各構(gòu)件首尾封閉的運動鏈各構(gòu)件首尾不封閉的運動鏈由兩個以上構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而成的構(gòu)件系統(tǒng)——101234ABCD

在運動鏈中，將某一個構(gòu)件為機架，另一個或若干個構(gòu)件按給定運動規(guī)律相對于機架運動，若其余構(gòu)件都具有確定的相對運動，則該運動鏈為機構(gòu)。機構(gòu)1234ABCD在運動鏈中，將某一個構(gòu)件為機架，另一11§2-3機構(gòu)運動簡圖

1.常用機構(gòu)、運動副及構(gòu)件的簡圖符號簡圖符號圓柱外齒輪機構(gòu)

圓柱內(nèi)齒輪機構(gòu)簡圖符號圓錐齒輪機構(gòu)§2-3機構(gòu)運動簡圖1.常用機構(gòu)、運動副及構(gòu)件的簡圖符12簡圖符號帶傳動蝸輪蝸桿機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)簡圖符號簡圖符號簡圖符號帶傳動蝸輪蝸桿機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)簡圖符號簡圖符號13簡圖符號盤形凸輪機構(gòu)簡圖符號移動凸輪機構(gòu)簡圖符號盤形凸輪機構(gòu)簡圖符號移動凸輪機構(gòu)14電動機簡圖符號通用符號（不指明類型）電動機（一般符號）裝在支架上的電動機電動機簡圖符號通用符號（不指明類型）電動機（一般符號）裝在支15

常見平面運動副的簡圖符號機架和活動構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接

機架和活動構(gòu)件通過移動副聯(lián)接兩個活動構(gòu)件聯(lián)接機架常見平面運動副的簡圖符號機架和活動構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接16帶兩個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副和一個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副和一個平面高副的構(gòu)件帶兩個轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件

常見構(gòu)件的簡圖符號注：點劃線表示與其聯(lián)接的其它構(gòu)件帶兩個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副和一個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副17三副構(gòu)件(一個構(gòu)件和三個外副)帶三個轉(zhuǎn)動副形成封閉三角形的構(gòu)件帶三個轉(zhuǎn)動副的桿狀構(gòu)件帶兩個轉(zhuǎn)動副和一個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副和兩個移動副的構(gòu)件三副構(gòu)件帶三個轉(zhuǎn)動副形成封閉三角形的構(gòu)件帶三個轉(zhuǎn)動副的桿狀構(gòu)182.機構(gòu)示意圖

內(nèi)燃機用構(gòu)件和運動副代表符號表示的，只反映機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況、各構(gòu)件相對運動情況，不要求嚴(yán)格按比例畫的簡圖

2.機構(gòu)示意圖內(nèi)燃機用構(gòu)件和運動副代表符號表示的，只反映機19A1342CD顎式破碎機3.機構(gòu)運動簡圖

用構(gòu)件和運動副代表符號表示的、嚴(yán)格按比例畫的、說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系的簡化圖形BA1342CD顎式破碎機3.機構(gòu)運動簡圖用構(gòu)件和運動副代表20機構(gòu)運動簡圖繪制的方法與步驟：

1.確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出構(gòu)件；2.根據(jù)各構(gòu)件間的相對運動確定運動副的種類和數(shù)目；3.選定比例尺，按規(guī)定符號繪制運動簡圖；4.標(biāo)明機架、原動件和作圖比例尺；5.驗算自由度。用規(guī)定簡單符號和線條代表運動副和構(gòu)件，并按比例表達(dá)機構(gòu)的運動尺寸，繪制出的表示機構(gòu)運動的簡明圖形稱為機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖繪制的方法與步驟：1.確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出21機構(gòu)運動簡圖的繪制機構(gòu)運動簡圖的繪制22最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件23機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的繪制直推式舉升機構(gòu)機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的繪制直推式舉升機構(gòu)24機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的繪制直推式舉升機構(gòu)機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的繪制直推式舉升機構(gòu)25連桿式傾卸機構(gòu)連桿式傾卸機構(gòu)26連桿式傾卸機構(gòu)連桿式傾卸機構(gòu)2712344'55'6CABDEFGH內(nèi)燃機機構(gòu)12344'55'6CABDEFGH內(nèi)燃機機構(gòu)28§2-4機構(gòu)具有確定運動的條件

機構(gòu)(運動鏈)具有確定相對運動的條件：機構(gòu)原動件的數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)自由度的數(shù)目機構(gòu)(運動鏈)具有確定相對運動的定義：當(dāng)機構(gòu)的原動件按給定的原動規(guī)律運動時，該機構(gòu)中其余構(gòu)件的運動隨之完全確定。原動件的數(shù)目＝機構(gòu)自由度數(shù)＞機構(gòu)自由度數(shù)各構(gòu)件具有確定相對運動運動干涉§2-4機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)(運動鏈)具有確定相29機構(gòu)(運動鏈)具有確定相對運動的條件：機構(gòu)原動件的數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)自由度的數(shù)目原動件的數(shù)目＝機構(gòu)自由度數(shù)＞機構(gòu)自由度數(shù)各構(gòu)件具有確定相對運動運動干涉＜機構(gòu)自由度數(shù)各構(gòu)件無確定運動（亂動）應(yīng)有兩個起始構(gòu)件1234512345機構(gòu)(運動鏈)具有確定相對運動的條件：機構(gòu)原動件的數(shù)目應(yīng)等于30§2-5機構(gòu)自由度的計算

1平面機構(gòu)自由度的計算xy01）平面自由構(gòu)件的自由度數(shù)目---3個§2-5機構(gòu)自由度的計算1平面機構(gòu)自由度的計算x312）運動副的形成引入了約束，使構(gòu)件失去運動自由度轉(zhuǎn)動副引入2個約束移動副引入2個約束高副引入1個約束xyo21構(gòu)件2，1只有繞o點的相對轉(zhuǎn)動。xyo21構(gòu)件2、1只有沿x軸的相對移動。xyo1構(gòu)件1有沿x軸的移動和繞o點的轉(zhuǎn)動。nntt2）運動副的形成引入了約束，使構(gòu)件失去運動自由度轉(zhuǎn)動副引入232§2-5機構(gòu)自由度的計算

無論低副聯(lián)接還是高副聯(lián)接，引入幾個約束，就同時失去幾個自由度結(jié)論:平面低副引入2個約束平面高副引入1個約束由此得出平面自由度計算公式機構(gòu)的自由度：即：F＝3n

2PL

PH3活動構(gòu)件數(shù)2低副數(shù)1高副數(shù)F=－－§2-5機構(gòu)自由度的計算無論低副聯(lián)接還是高副聯(lián)接，33機構(gòu)自由度計算三桿結(jié)構(gòu)四桿機構(gòu)（桁架結(jié)構(gòu)）桁架結(jié)構(gòu)：不能產(chǎn)生相對運動的構(gòu)件組合。機構(gòu)自由度計算三桿結(jié)構(gòu)四桿機構(gòu)（桁架結(jié)構(gòu)）桁架結(jié)構(gòu)：不能產(chǎn)生34F＝3n

2PL

PH例：F＝3n2PL

PH

2341＝3324

0＝1F＝3n2PLPH＝32-22-1＝1F＝3n2PLPH例：F＝3n2PLP35DAFCBE原動件12345礦石例：判斷破碎機是否有確定運動。DAFCBE原動件12345礦石例：判斷破碎機是否有確定運動36DAFCBE原動件12345礦石F=3n-2pL-pHn=5;pL=7;pH=0;F=35-27-0=1.F=原動件數(shù)，故有確定運動。例：判斷破碎機是否有確定運動。DAFCBE原動件12345礦石F=3n-2pL-pHn37DAFCBE2345DAFCBE234538DAFCBE2345DAFCBE234539DAFCBE2345DAFCBE234540DAFCBE2345DAFCBE234541DAFCBE2345DAFCBE234542DAFCBE2345DAFCBE234543DAFCBE2345DAFCBE234544DAFCBE2345DAFCBE234545DAFCBE2345DAFCBE234546DAFCBE2345DAFCBE234547DAFCBE2345DAFCBE234548DAFCBE2345DAFCBE234549DAFCBE2345DAFCBE234550五桿機構(gòu)F＝3n－2PL－PH

＝3

4

－2

5

－0

＝

2F＝3n2PLPH＝33-25-0＝

1約束過多，為超靜定桁架F≤0為桁架五桿機構(gòu)F＝3n－2PL－PHF＝3n2PLPH＝51PL=4,PH=1F=0n=3,123ACB4D[例]故該運動鏈不能成為機構(gòu)F＝3n－2PL－PH

＝3

3

－2

4

－1

＝

0PL=4,PH=1F=0n=3,123ACB4D[例]故該運52F＝3n2PLPHF＝3n－2PL－PH

＝3

5

－2

6

－0

＝

3錯F＝3n－2PL－PH

＝3

5

－2

7

－0

＝

1

對因此，在自由度計算中還要注意某些問題143652＝34-25-1＝1F＝3n2PLPHF＝3n－2PL－PH錯F＝53§2-6計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項

F=3n-2PL-PH

=35-27-0=1F=3n-2PL-PH

=35-26-0=3×√m個構(gòu)件鉸接在一起時，轉(zhuǎn)動副數(shù)目為m-11.復(fù)合鉸鏈123三個桿件在一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，其轉(zhuǎn)動副數(shù)目為：PL=3－1=223561424356§2-6計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項F=3n-254例圓盤鋸機構(gòu)F＝3n－2PL－PH

＝37－26－0

＝9F＝3n－2PL－PH

＝37－210－0

＝1×?√A,B,C,D處為復(fù)合鉸鏈ABCDEF例圓盤鋸機構(gòu)F＝3n－2PL－PHF＝3n－2PL－PH55F＝3n－2PL－PH

＝35－27－0

＝1F＝3n－2PL－PH562.局部自由度

×△在計算時，應(yīng)除去局部自度。△如不剔除局部自由度，計算的

結(jié)果將比正確值大。F＝3n－2PL－PH＝32－2

2－1=1√所謂局部自由度：是指機構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的不影響其他構(gòu)件運動的自由度F＝3n－2PL－PH

＝33－2

3－1=221ACB4321ACB32.局部自由度×△在計算時，應(yīng)除去局部自度。F＝3n－573.虛約束--不產(chǎn)生實際約束效果的重復(fù)約束在特定的條件下，某些運動副所引入的約束可能與其它運動副所起的限制作用是一致的。這種不起獨立限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束。3.虛約束--不產(chǎn)生實際約束效果的重復(fù)約束在58虛約束經(jīng)常出現(xiàn)在以下幾種情況中：

（1）兩構(gòu)件間構(gòu)成多個移動副，移動導(dǎo)路平行或重合123123真實約束（2）兩構(gòu)件構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，轉(zhuǎn)動軸線重合虛約束虛約束經(jīng)常出現(xiàn)在以下幾種情況中：（1）兩構(gòu)件間構(gòu)成多個移動59（3）兩構(gòu)件在多處構(gòu)成高副，各接觸點的公法線重合或平行兩處高副（相當(dāng)于一個移動低副）一處高副虛約束BA（3）兩構(gòu)件在多處構(gòu)成高副，各接觸點的公法線重合或平行兩處高60

兩活動構(gòu)件上兩動點的距離始終保持不變（4）新增的桿EF為虛約束

F＝3n－2PL－PH

＝3－2－460＝

0×F＝3n－2PL－PH

＝33－24－0＝1√ABCDFE注意：當(dāng)不剔除虛約束時，計算出的結(jié)果比正確值要小兩活動構(gòu)件上兩動點的距離始終保持不變（4）新增的桿EF61處理方法：去掉聯(lián)結(jié)兩點的構(gòu)件及運動副F=3n–2PL–PH=3×3–2×4=1處理方法：去掉聯(lián)結(jié)兩點的構(gòu)件及運動副F=3n–262(5）用運動副連接的是兩構(gòu)件上軌跡重合的點×√460F＝3n－2PL－PH

＝3－2

－＝

034F＝3n－2PL－PH＝3－2

－＝

10CAD=BD=DC2AB13D4處理方法：將被聯(lián)結(jié)構(gòu)件及形成的運動副除去(5）用運動副連接的是兩構(gòu)件上軌跡重合的點×√460F＝3n63行星輪系3（6）機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分

124F21F212143F31F21F＝3n－2PL－PH＝33-23-2

＝1▲在該機構(gòu)中，齒輪3是齒輪2的對稱部分，為虛約束▲計算時應(yīng)將齒輪3及其引入的約束去掉來計算▲同理，若將齒輪2當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣行星輪系3（6）機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分124F21642132'2"OH處理方法：去掉對稱部分2132'2"OH處理方法：去掉對稱部分65虛約束的作用①改善受力②增加剛度③避免卡死較高制造與安裝精度虛約束的作用較高制造與安裝精度66小結(jié)：自由度計算步驟:1.

確定活動構(gòu)件數(shù)目2.

確定運動副種類和數(shù)目3.

確定特殊結(jié)構(gòu):局部自由度、虛約束、復(fù)合鉸鏈4.

計算、驗證自由度幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理:1、復(fù)合鉸鏈—計算在內(nèi)2、局部自由度—排除3、虛約束—排除小結(jié)：自由度計算步驟:1.確定活動構(gòu)件數(shù)目2.確定運67例2局1234567復(fù)41235789例1F＝3n－2PL－PH

＝36－2

8－1

＝37－29－1＝2F＝3n－2PL－PH＝1復(fù)合鉸鏈局部自由度虛約束局部自由度虛約束例2局1234567復(fù)41235789例1F＝3n－2PL－68例3F＝3n－2PL－PH

＝3－2

－

8111＝

112345678例3F＝3n－2PL－PH8111＝11234567869A例42CB13DE5647局部自由度虛約束機構(gòu)具有確定運動,因為原動件數(shù)等于機構(gòu)自由度數(shù)F。EABCDOFGH復(fù)合鉸鏈A例42CB13DE5647局部自由度虛約束機構(gòu)具有確定運動70ABCDEGF例6計算圖示機構(gòu)的自由度4123解：該機構(gòu)全由移動副組成，其自由度計算公式為：例7計算圖示機構(gòu)的自由度，并指出存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束處。并說明該機構(gòu)是否具有確定的運動。解：

1，兩處虛約束：凸輪處和導(dǎo)軌E、F處；一處復(fù)合鉸鏈A處。2，該機構(gòu)沒有確定運動。成為機構(gòu)的條件：應(yīng)有兩個起始構(gòu)件ABCDEGF例6計算圖示機構(gòu)的自由度4123解：該機構(gòu)全由71ABCDEF例8計算圖示機構(gòu)的自由度，并指出存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束處。并說明成為機構(gòu)的條件。解：1，2,

D處為局部自由度，E、F處有一處為虛約束；3,應(yīng)有一個起始構(gòu)件12345ABCDEF例8計算圖示機構(gòu)的自由度，并指出存在的復(fù)合鉸鏈、721234例9如圖所示為牛頭刨床設(shè)計方案草圖。設(shè)計思路為：動力由曲柄1輸入，使擺動導(dǎo)桿3往復(fù)擺動，并帶動滑枕4作往復(fù)移動，以達(dá)到刨削的目的。試問圖示的構(gòu)件組合是否能達(dá)到此目的？如果不能，應(yīng)如何改進(jìn)？解:

1,2,該機構(gòu)不能動，修改方案如下：題圖12345a)12345b)1234例9如圖所示為牛頭刨床設(shè)計方案草圖。解:1,2,7312345d)思考：如果計算出的機構(gòu)自由度F=－1

應(yīng)增加一個什么樣的構(gòu)件？小結(jié)：如果計算出的機構(gòu)自由度F=0？12345c)1234題圖應(yīng)增加一個帶有一個低副的構(gòu)件。12345d)思考：如果計算出的機構(gòu)自由度F=－1小結(jié)：如74例10計算機構(gòu)的自由度（若有虛約束、局部自由度和復(fù)合鉸鏈須指出），分析該該機構(gòu)是否具有確定運動。并提出改進(jìn)措施。

解：1）計算自由度2）改進(jìn)措施該題見教材2-121’1234機構(gòu)簡圖例10計算機構(gòu)的自由度（若有虛約束、局部自由度和復(fù)合鉸鏈須75351′124531′1241′1234題圖351′124531′1241′1234題圖761’123451’12341′1234題圖1’123451’12341′1234題圖77例11計算下列機構(gòu)的自由度1234512345例11計算下列機構(gòu)的自由度123451234578課堂練習(xí)題課堂練習(xí)題79§2-8平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及

結(jié)構(gòu)分析

1.平面機構(gòu)的組成原理

任何機構(gòu)都可以看成是由若干個基本桿組依次連接于原動件和機架而成的，這就是機構(gòu)的組成原理基本桿組——一個機構(gòu)被拆除基本機構(gòu)后，所剩下的、不能再繼續(xù)拆分的自由度為零的桿組基本機構(gòu)—最簡單的機構(gòu)，即由一個原動件和相對固定的機架所組成的機構(gòu)。一般機構(gòu)=基本機構(gòu)+若干個基本桿組§2-8平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及

結(jié)構(gòu)分析1.80=1423123F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1F=3n－2PL－PH=3×1－2×1－0=1典型示例+F=3n－2PL－PH=3×2－2×3－0=0基本機構(gòu)基本桿組注意：基本桿組自由度為零

=1423123F=3n－2PL－PHF=3n－2PL－PH81基本桿組分類｛Ⅱ級桿組Ⅲ級桿組Ⅱ級桿組的特征—具有三個低副的兩桿件組合Ⅲ級桿組的特征—具有六個低副的四桿件組合常見的Ⅱ級桿組２.平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類基本桿組分類｛Ⅱ級桿組Ⅲ級桿組Ⅱ級桿組的特征—具有三個低副的82Ⅲ級組特征：

(1)四桿六低副；

(2)具有一個自身帶有三個外端低副的中心構(gòu)件；常見Ⅲ的級桿組Ⅲ級組特征：常見Ⅲ的級桿組831423能將其拆成Ⅱ級組嗎？1423能將其拆成Ⅱ級組嗎？84231414不是運動鏈*Ⅲ級組并不是由兩個II級組構(gòu)成的！231414不是運動鏈*Ⅲ級組并不是由兩個85n=4；pL=6,是Ⅲ級組嗎？14232拆開其Ⅱ級組n=4；pL=6,是Ⅲ級組嗎？14232拆開其Ⅱ級組8643121423不是III級組，而是由兩個Ⅱ級組構(gòu)成的運動鏈。43121423不是III級組，而是由兩個87機構(gòu)的級別取決于機構(gòu)中的基本桿組的最高級別另一種說法：機構(gòu)的級別與機構(gòu)中最高級別基本桿組的級別一致3.平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)分析的目的

1）了解機構(gòu)的組成

2）確定機構(gòu)的級別

3）為機構(gòu)受力分析提供簡化方法機構(gòu)的級別取決于機構(gòu)中的基本桿組的最高級別另一種說法：機構(gòu)的88

2）從離原動件最遠(yuǎn)的桿組折起

3）先試拆Ⅱ級桿組，不成再考慮按Ⅲ級組拆典型例題分析機構(gòu)的過程：

1）先將機架、原動件與其它構(gòu)件分離2314567ABCDEFGHIJ1A23BCD6754EFGHIJ2）從離原動件最遠(yuǎn)的桿組折起3）先試拆Ⅱ級桿組，不成再89例7分別以構(gòu)件2、4、8為原動件，確定機構(gòu)的桿組及機構(gòu)的級別。12A78GH6CEF543BDa)12345678ABCDEFGH注意：已拆過的桿和運動副不能重復(fù)再拆解:以2為原動件題圖例7分別以構(gòu)件2、4、8為原動件，確定機構(gòu)的桿組及機構(gòu)的級9012345678ABCDEFGH題圖b)解:以4為原動件42D3BAH87G56CEF12345678ABCDEFGH題圖b)解:以4為原動件49112345678ABCDEFGH題圖67FGH82345ABCDEc)解:以8為原動件12345678ABCDEFGH題圖67FGH82345AB92例8計算機構(gòu)的自由度，并確定機構(gòu)的桿組及機構(gòu)的級別。1A12345678910ABCDEFGHIJK23BCE89IJH7F456DGHK解:1.計算機構(gòu)的自由度2.拆分桿組該機構(gòu)為三級機構(gòu)例8計算機構(gòu)的自由度，并確定機構(gòu)的桿組及機構(gòu)的級別。1A93

§2-9平面機構(gòu)中的高副低代高副低代的目的高副低代必須滿足的條件

便于機構(gòu)的組成分析

便于機構(gòu)的運動分析

替代前后機構(gòu)的自由度不變

替代前后機構(gòu)的瞬時速度、瞬時加速度不變

§2-9平面機構(gòu)中的高副低代高副低代的目的高副低代必須滿94替代的結(jié)果:

原機構(gòu)增加一個具有兩個低副的構(gòu)件

具體替代的方法

1.兩高副運動副元素為圓?。ɑ蚯€）——新增桿件是兩圓?。ɑ蚯€）幾何中心連線表示的桿。兩低副為轉(zhuǎn)動副，其位置在兩?。ɑ蚯€）幾何中心。示意圖123ω1ω2ABr1r2K1K24ABK2K1ω2ω1123321BAO1O2替代的結(jié)果:原機構(gòu)增加一個具有兩個低副的構(gòu)件具體替代的方95o1o21232.機構(gòu)中高副兩元素為非圓弧曲線k1k2124o1o2k2k13o1o21232.機構(gòu)中高副兩元素為非圓弧曲線k1k2129621O1O233.高副兩元素之一為直線——直線的曲率中心在過接觸點所作公法線方向的無窮遠(yuǎn)處，用一個移動副代替K1K2∞4K121O1O2341∞KK21O1O233.高副兩元素之一為直線——直線的曲率中心在974.高副兩元素之一為一個點，新增構(gòu)件用接觸點和過接觸點曲線的曲率中心連線來表示。

K212O1341K22O1341K1KK14.高副兩元素之一為一個點，新增構(gòu)件用接觸點和過接觸點曲線的98例9

計算下列機構(gòu)自由度，并將高副低代，判斷機構(gòu)的級別。1234K1K2解:

1.計算機構(gòu)的自由度2.高副低代3.判斷機構(gòu)的級別該機構(gòu)為二級機構(gòu)4K22K113AC1A4K22K1C▲對有局部自由度的機構(gòu)進(jìn)行高副低代時，先不剔除局部自由度例9計算下列機構(gòu)自由度，并將高副低代，判斷機構(gòu)的級別。99例10

計算圖示機構(gòu)自由度，并將高副低代，判斷機構(gòu)的級別。解：1.計算機構(gòu)自由度123456782.高副低代3.判斷機構(gòu)的級別A91234567810109FT例10計算圖示機構(gòu)自由度，并將高副低代，判斷機構(gòu)的級別。100例11

計算圖示機構(gòu)自由度，并將高副低代，判斷機構(gòu)的級別。（c）解：12高副低代；3桿組拆分如（c）圖所示該機構(gòu)為3級機構(gòu)，（a）（b）∞612345123456例11計算圖示機構(gòu)自由度，并將高副低代，判斷機構(gòu)的級別。101最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件102最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件103最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件104

結(jié)束語謝謝大家聆聽?。?！105

結(jié)束語謝謝大家聆聽?。?！105機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析106§2-1機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的

主要內(nèi)容和目的1、機構(gòu)的組成，運動簡圖的畫法

2、機構(gòu)具有確定運動的條件

3、機構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分類

§2-1機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的主要內(nèi)容和目的1、機構(gòu)107最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件108最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件109最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件110最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件111最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件112最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件113運動副分類：●

按運動副引入的約束數(shù)分類

I級副、II級副、III級副、IV級副、V級副●按兩構(gòu)件相對運動的形式分類

平面運動副轉(zhuǎn)動副空間運動副移動副●

按運動副的接觸形式分類

低副—面與面接觸的運動副

高副—點、線接觸的運動副運動副分類：●按運動副引入的約束數(shù)分類114由兩個以上構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而成的構(gòu)件系統(tǒng)——運動鏈A1234BCC1234ABD123456ABCDEFG4運動鏈閉式運動鏈開式運動鏈各構(gòu)件首尾封閉的運動鏈各構(gòu)件首尾不封閉的運動鏈由兩個以上構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而成的構(gòu)件系統(tǒng)——1151234ABCD

在運動鏈中，將某一個構(gòu)件為機架，另一個或若干個構(gòu)件按給定運動規(guī)律相對于機架運動，若其余構(gòu)件都具有確定的相對運動，則該運動鏈為機構(gòu)。機構(gòu)1234ABCD在運動鏈中，將某一個構(gòu)件為機架，另一116§2-3機構(gòu)運動簡圖

1.常用機構(gòu)、運動副及構(gòu)件的簡圖符號簡圖符號圓柱外齒輪機構(gòu)

圓柱內(nèi)齒輪機構(gòu)簡圖符號圓錐齒輪機構(gòu)§2-3機構(gòu)運動簡圖1.常用機構(gòu)、運動副及構(gòu)件的簡圖符117簡圖符號帶傳動蝸輪蝸桿機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)簡圖符號簡圖符號簡圖符號帶傳動蝸輪蝸桿機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)簡圖符號簡圖符號118簡圖符號盤形凸輪機構(gòu)簡圖符號移動凸輪機構(gòu)簡圖符號盤形凸輪機構(gòu)簡圖符號移動凸輪機構(gòu)119電動機簡圖符號通用符號（不指明類型）電動機（一般符號）裝在支架上的電動機電動機簡圖符號通用符號（不指明類型）電動機（一般符號）裝在支120

常見平面運動副的簡圖符號機架和活動構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接

機架和活動構(gòu)件通過移動副聯(lián)接兩個活動構(gòu)件聯(lián)接機架常見平面運動副的簡圖符號機架和活動構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接121帶兩個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副和一個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副和一個平面高副的構(gòu)件帶兩個轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件

常見構(gòu)件的簡圖符號注：點劃線表示與其聯(lián)接的其它構(gòu)件帶兩個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副和一個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副122三副構(gòu)件(一個構(gòu)件和三個外副)帶三個轉(zhuǎn)動副形成封閉三角形的構(gòu)件帶三個轉(zhuǎn)動副的桿狀構(gòu)件帶兩個轉(zhuǎn)動副和一個移動副的構(gòu)件帶一個轉(zhuǎn)動副和兩個移動副的構(gòu)件三副構(gòu)件帶三個轉(zhuǎn)動副形成封閉三角形的構(gòu)件帶三個轉(zhuǎn)動副的桿狀構(gòu)1232.機構(gòu)示意圖

內(nèi)燃機用構(gòu)件和運動副代表符號表示的，只反映機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況、各構(gòu)件相對運動情況，不要求嚴(yán)格按比例畫的簡圖

2.機構(gòu)示意圖內(nèi)燃機用構(gòu)件和運動副代表符號表示的，只反映機124A1342CD顎式破碎機3.機構(gòu)運動簡圖

用構(gòu)件和運動副代表符號表示的、嚴(yán)格按比例畫的、說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系的簡化圖形BA1342CD顎式破碎機3.機構(gòu)運動簡圖用構(gòu)件和運動副代表125機構(gòu)運動簡圖繪制的方法與步驟：

1.確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出構(gòu)件；2.根據(jù)各構(gòu)件間的相對運動確定運動副的種類和數(shù)目；3.選定比例尺，按規(guī)定符號繪制運動簡圖；4.標(biāo)明機架、原動件和作圖比例尺；5.驗算自由度。用規(guī)定簡單符號和線條代表運動副和構(gòu)件，并按比例表達(dá)機構(gòu)的運動尺寸，繪制出的表示機構(gòu)運動的簡明圖形稱為機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖繪制的方法與步驟：1.確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出126機構(gòu)運動簡圖的繪制機構(gòu)運動簡圖的繪制127最新機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析課件128機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的繪制直推式舉升機構(gòu)機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的繪制直推式舉升機構(gòu)129機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的繪制直推式舉升機構(gòu)機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖的繪制直推式舉升機構(gòu)130連桿式傾卸機構(gòu)連桿式傾卸機構(gòu)131連桿式傾卸機構(gòu)連桿式傾卸機構(gòu)13212344'55'6CABDEFGH內(nèi)燃機機構(gòu)12344'55'6CABDEFGH內(nèi)燃機機構(gòu)133§2-4機構(gòu)具有確定運動的條件

機構(gòu)(運動鏈)具有確定相對運動的條件：機構(gòu)原動件的數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)自由度的數(shù)目機構(gòu)(運動鏈)具有確定相對運動的定義：當(dāng)機構(gòu)的原動件按給定的原動規(guī)律運動時，該機構(gòu)中其余構(gòu)件的運動隨之完全確定。原動件的數(shù)目＝機構(gòu)自由度數(shù)＞機構(gòu)自由度數(shù)各構(gòu)件具有確定相對運動運動干涉§2-4機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)(運動鏈)具有確定相134機構(gòu)(運動鏈)具有確定相對運動的條件：機構(gòu)原動件的數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)自由度的數(shù)目原動件的數(shù)目＝機構(gòu)自由度數(shù)＞機構(gòu)自由度數(shù)各構(gòu)件具有確定相對運動運動干涉＜機構(gòu)自由度數(shù)各構(gòu)件無確定運動（亂動）應(yīng)有兩個起始構(gòu)件1234512345機構(gòu)(運動鏈)具有確定相對運動的條件：機構(gòu)原動件的數(shù)目應(yīng)等于135§2-5機構(gòu)自由度的計算

1平面機構(gòu)自由度的計算xy01）平面自由構(gòu)件的自由度數(shù)目---3個§2-5機構(gòu)自由度的計算1平面機構(gòu)自由度的計算x1362）運動副的形成引入了約束，使構(gòu)件失去運動自由度轉(zhuǎn)動副引入2個約束移動副引入2個約束高副引入1個約束xyo21構(gòu)件2，1只有繞o點的相對轉(zhuǎn)動。xyo21構(gòu)件2、1只有沿x軸的相對移動。xyo1構(gòu)件1有沿x軸的移動和繞o點的轉(zhuǎn)動。nntt2）運動副的形成引入了約束，使構(gòu)件失去運動自由度轉(zhuǎn)動副引入2137§2-5機構(gòu)自由度的計算

無論低副聯(lián)接還是高副聯(lián)接，引入幾個約束，就同時失去幾個自由度結(jié)論:平面低副引入2個約束平面高副引入1個約束由此得出平面自由度計算公式機構(gòu)的自由度：即：F＝3n

2PL

PH3活動構(gòu)件數(shù)2低副數(shù)1高副數(shù)F=－－§2-5機構(gòu)自由度的計算無論低副聯(lián)接還是高副聯(lián)接，138機構(gòu)自由度計算三桿結(jié)構(gòu)四桿機構(gòu)（桁架結(jié)構(gòu)）桁架結(jié)構(gòu)：不能產(chǎn)生相對運動的構(gòu)件組合。機構(gòu)自由度計算三桿結(jié)構(gòu)四桿機構(gòu)（桁架結(jié)構(gòu)）桁架結(jié)構(gòu)：不能產(chǎn)生139F＝3n

2PL

PH例：F＝3n2PL

PH

2341＝3324

0＝1F＝3n2PLPH＝32-22-1＝1F＝3n2PLPH例：F＝3n2PLP140DAFCBE原動件12345礦石例：判斷破碎機是否有確定運動。DAFCBE原動件12345礦石例：判斷破碎機是否有確定運動141DAFCBE原動件12345礦石F=3n-2pL-pHn=5;pL=7;pH=0;F=35-27-0=1.F=原動件數(shù)，故有確定運動。例：判斷破碎機是否有確定運動。DAFCBE原動件12345礦石F=3n-2pL-pHn142DAFCBE2345DAFCBE2345143DAFCBE2345DAFCBE2345144DAFCBE2345DAFCBE2345145DAFCBE2345DAFCBE2345146DAFCBE2345DAFCBE2345147DAFCBE2345DAFCBE2345148DAFCBE2345DAFCBE2345149DAFCBE2345DAFCBE2345150DAFCBE2345DAFCBE2345151DAFCBE2345DAFCBE2345152DAFCBE2345DAFCBE2345153DAFCBE2345DAFCBE2345154DAFCBE2345DAFCBE2345155五桿機構(gòu)F＝3n－2PL－PH

＝3

4

－2

5

－0

＝

2F＝3n2PLPH＝33-25-0＝

1約束過多，為超靜定桁架F≤0為桁架五桿機構(gòu)F＝3n－2PL－PHF＝3n2PLPH＝156PL=4,PH=1F=0n=3,123ACB4D[例]故該運動鏈不能成為機構(gòu)F＝3n－2PL－PH

＝3

3

－2

4

－1

＝

0PL=4,PH=1F=0n=3,123ACB4D[例]故該運157F＝3n2PLPHF＝3n－2PL－PH

＝3

5

－2

6

－0

＝

3錯F＝3n－2PL－PH

＝3

5

－2

7

－0

＝

1

對因此，在自由度計算中還要注意某些問題143652＝34-25-1＝1F＝3n2PLPHF＝3n－2PL－PH錯F＝158§2-6計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項

F=3n-2PL-PH

=35-27-0=1F=3n-2PL-PH

=35-26-0=3×√m個構(gòu)件鉸接在一起時，轉(zhuǎn)動副數(shù)目為m-11.復(fù)合鉸鏈123三個桿件在一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，其轉(zhuǎn)動副數(shù)目為：PL=3－1=223561424356§2-6計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項F=3n-2159例圓盤鋸機構(gòu)F＝3n－2PL－PH

＝37－26－0

＝9F＝3n－2PL－PH

＝37－210－0

＝1×?√A,B,C,D處為復(fù)合鉸鏈ABCDEF例圓盤鋸機構(gòu)F＝3n－2PL－PHF＝3n－2PL－PH160F＝3n－2PL－PH

＝35－27－0

＝1F＝3n－2PL－PH1612.局部自由度

×△在計算時，應(yīng)除去局部自度?！魅绮惶蕹植孔杂啥?，計算的

結(jié)果將比正確值大。F＝3n－2PL－PH＝32－2

2－1=1√所謂局部自由度：是指機構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的不影響其他構(gòu)件運動的自由度F＝3n－2PL－PH

＝33－2

3－1=221ACB4321ACB32.局部自由度×△在計算時，應(yīng)除去局部自度。F＝3n－1623.虛約束--不產(chǎn)生實際約束效果的重復(fù)約束在特定的條件下，某些運動副所引入的約束可能與其它運動副所起的限制作用是一致的。這種不起獨立限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束。3.虛約束--不產(chǎn)生實際約束效果的重復(fù)約束在163虛約束經(jīng)常出現(xiàn)在以下幾種情況中：

（1）兩構(gòu)件間構(gòu)成多個移動副，移動導(dǎo)路平行或重合123123真實約束（2）兩構(gòu)件構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，轉(zhuǎn)動軸線重合虛約束虛約束經(jīng)常出現(xiàn)在以下幾種情況中：（1）兩構(gòu)件間構(gòu)成多個移動164（3）兩構(gòu)件在多處構(gòu)成高副，各接觸點的公法線重合或平行兩處高副（相當(dāng)于一個移動低副）一處高副虛約束BA（3）兩構(gòu)件在多處構(gòu)成高副，各接觸點的公法線重合或平行兩處高165

兩活動構(gòu)件上兩動點的距離始終保持不變（4）新增的桿EF為虛約束

F＝3n－2PL－PH

＝3－2－460＝

0×F＝3n－2PL－PH

＝33－24－0＝1√ABCDFE注意：當(dāng)不剔除虛約束時，計算出的結(jié)果比正確值要小兩活動構(gòu)件上兩動點的距離始終保持不變（4）新增的桿EF166處理方法：去掉聯(lián)結(jié)兩點的構(gòu)件及運動副F=3n–2PL–PH=3×3–2×4=1處理方法：去掉聯(lián)結(jié)兩點的構(gòu)件及運動副F=3n–2167(5）用運動副連接的是兩構(gòu)件上軌跡重合的點×√460F＝3n－2PL－PH

＝3－2

－＝

034F＝3n－2PL－PH＝3－2

－＝

10CAD=BD=DC2AB13D4處理方法：將被聯(lián)結(jié)構(gòu)件及形成的運動副除去(5）用運動副連接的是兩構(gòu)件上軌跡重合的點×√460F＝3n168行星輪系3（6）機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分

124F21F212143F31F21F＝3n－2PL－PH＝33-23-2

＝1▲在該機構(gòu)中，齒輪3是齒輪2的對稱部分，為虛約束▲計算時應(yīng)將齒輪3及其引入的約束去掉來計算▲同理，若將齒輪2當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣行星輪系3（6）機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分124F211692132'2"OH處理方法：去掉對稱部分2132'2"OH處理方法：去掉對稱部分170虛約束的作用①改善受力②增加剛度③避免卡死較高制造與安裝精度虛約束的作用較高制造與安裝精度171小結(jié)：自由度計算步驟:1.

確定活動構(gòu)件數(shù)目2.

確定運動副種類和數(shù)目3.

確定特殊結(jié)構(gòu):局部自由度、虛約束、復(fù)合鉸鏈4.

計算、驗證自由度幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理:1、復(fù)合鉸鏈—計算在內(nèi)2、局部自由度—排除3、虛約束—排除小結(jié)：自由度計算步驟:1.確定活動構(gòu)件數(shù)目2.確定運172例2局1234567復(fù)41235789例1F＝3n－2PL－PH

＝36－2

8－1

＝37－29－1＝2F＝3n－2PL－PH＝1復(fù)合鉸鏈局部自由度虛約束局部自由度虛約束例2局1234567復(fù)41235789例1F＝3n－2PL－173例3F＝3n－2PL－PH

＝3－2

－

8111＝

112345678例3F＝3n－2PL－PH8111＝112345678174A例42CB13DE5647局部自由度虛約束機構(gòu)具有確定運動,因為原動件數(shù)等于機構(gòu)自由度數(shù)F。EABCDOFGH復(fù)合鉸鏈A例42CB13DE5647局部自由度虛約束機構(gòu)具有確定運動175ABCDEGF例6計算圖示機構(gòu)的自由度4123解：該機構(gòu)全由移動副組成，其自由度計算公式為：例7計算圖示機構(gòu)的自由度，并指出存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束處。并說明該機構(gòu)是否具有確定的運動。解：

1，兩處虛約束：凸輪處和導(dǎo)軌E、F處；一處復(fù)合鉸鏈A處。2，該機構(gòu)沒有確定運動。成為機構(gòu)的條件：應(yīng)有兩個起始構(gòu)件ABCDEGF例6計算圖示機構(gòu)的自由度4123解：該機構(gòu)全由176ABCDEF例8計算圖示機構(gòu)的自由度，并指出存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束處。并說明成為機構(gòu)的條件。解：1，2,

D處為局部自由度，E、F處有一處為虛約束；3,應(yīng)有一個起始構(gòu)件12345ABCDEF例8計算圖示機構(gòu)的自由度，并指出存在的復(fù)合鉸鏈、1771234例9如圖所示為牛頭刨床設(shè)計方案草圖。設(shè)計思路為：動力由曲柄1輸入，使擺動導(dǎo)桿3往復(fù)擺動，并帶動滑枕4作往復(fù)移動，以達(dá)到刨削的目的。試問圖示的構(gòu)件組合是否能達(dá)到此目的？如果不能，應(yīng)如何改進(jìn)？解:

1,2,該機構(gòu)不能動，修改方案如下：題圖12345a)12345b)1234例9如圖所示為牛頭刨床設(shè)計方案草圖。解:1,2,17812345d)思考：如果計算出的機構(gòu)自由度F=－1

應(yīng)增加一個什么樣的構(gòu)件？小結(jié)：如果計算出的機構(gòu)自由度F=0？12345c)1234題圖應(yīng)增加一個帶有一個低副的構(gòu)件。12345d)思考：如果計算出的機構(gòu)自由度F=－1小結(jié)：如179例10計算機構(gòu)的自由度（若有虛約束、局部自由度和復(fù)合鉸鏈須指出），分析該該機構(gòu)是否具有確定運動。并提出改進(jìn)措施。

解：1）計算自由度2）改進(jìn)措施該題見教材2-121’1234機構(gòu)簡圖例10計算機構(gòu)的自由度（若有虛約束、局部自由度和復(fù)合鉸鏈須180351′124531′1241′1234題圖351′124531′1241′1234題圖1811’123451’12341′1234題圖1’123451’12341′1234題圖182例11計算下列機構(gòu)的自由度1234512345例11計算下列機構(gòu)的自由度1234512345183課堂練習(xí)題課堂練習(xí)題184§2-8平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及

結(jié)構(gòu)分析

1.平面機構(gòu)的組成原理

任何機構(gòu)都可以看成是由若干個基本桿組依次連接于原動件和機架而成的，這就是機構(gòu)的組成原理基本桿組——一個機構(gòu)被拆除基本機構(gòu)后，所剩下的、不能再繼續(xù)拆分的自由度為零的桿組基本機構(gòu)—最簡單的機構(gòu)，即由一個原動件和相對固定的機架所組成的機構(gòu)。一般機構(gòu)=基本機構(gòu)+若干個基本桿組§2-8平面機構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及

結(jié)構(gòu)分析1.185=1423123F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1F=3n－2PL－PH=3×1－2×1－0=1典型示例+F=3n－2PL－PH=3×2－2×3－0=0基本機構(gòu)基本桿組注意：基本桿組自由度為零

=1423123F=3n－2PL－PHF=3n－2PL－PH186基本桿組分類｛Ⅱ級桿組Ⅲ級桿組Ⅱ級桿組的特征—具有三個低副的兩桿件組合Ⅲ級桿組的特征—具有六個低副的四桿件組合常見的Ⅱ級桿組２.平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類基本桿組分類｛Ⅱ級桿組Ⅲ級桿組Ⅱ級桿組的特征—具有三個低副的187Ⅲ級組特征：

(1)四桿六低副；

(2)具有一個自身帶有三個外端低副的中心構(gòu)件；常見Ⅲ的級桿組Ⅲ級組特征：常見Ⅲ的級桿組1881423能將其拆成Ⅱ級組嗎？1423能將其拆成Ⅱ級組嗎？189231414不是運動鏈*Ⅲ級組并不是由兩個II級組構(gòu)成的！231414不是運動鏈*Ⅲ級組并不是由兩個190n=4；pL=6,是Ⅲ級組嗎？14232拆開其Ⅱ級組n=4；pL=6,是Ⅲ級組嗎？14232拆開其Ⅱ級組19143121423不是III級組，而是由兩個Ⅱ級組構(gòu)成的運動鏈。43121423不是III級組，而是由兩個192機構(gòu)的級別取決于機構(gòu)中的基本桿組的最高級別另一種說法：機構(gòu)的級別與機構(gòu)中最高級別基本桿組的級別一致3.平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)分析的目的

1）了解機