第二章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2.1機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的2.2機構(gòu)的組成2.3機構(gòu)運動簡圖2.4機構(gòu)具有確定運動的條件2.5機構(gòu)自由度的計算2.6計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項2.7平面機構(gòu)組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析2.1機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的5.機構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)的分類機構(gòu)的組成2.機構(gòu)運動簡圖的繪制3.機構(gòu)具有確定運動的條件認識機構(gòu)會畫圖機構(gòu)的開發(fā)設(shè)計4.機構(gòu)自由度的計算機構(gòu)的分析設(shè)計必須知道1.構(gòu)件從運動角度來看，任何機器（或機構(gòu)）都是由許多運動單元組合而成的，這些運動單元稱為構(gòu)件。氣缸體曲軸齒輪活塞連桿構(gòu)件：獨立的運動單元。（link）2.2機構(gòu)的組成套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋內(nèi)燃機連桿

構(gòu)件可以是一個零件；也可以是由幾個零件組成。圖示內(nèi)燃機中的連桿就是由單獨加工的連桿體、連桿蓋、軸瓦、螺桿、螺母、軸套等零件組成的。這些零件分別加工制造，但是當它們裝配成連桿后則作為一個整體運動，相互之間不產(chǎn)生相對運動。

運動副:是兩構(gòu)件互相接觸而構(gòu)成的可動聯(lián)接。條件是：a)兩個構(gòu)件，b)互相接觸，c)相對運動。

機構(gòu)中各個構(gòu)件之間需要有確定的相對運動。因此，構(gòu)件的連接既要使兩個構(gòu)件接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動，這種互相接觸的可動連接稱為運動副。轉(zhuǎn)動副移動副齒輪副2.運動副(1)運動副（kinematicpair,joint）xyz

運動副元素是兩構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成的運動副表面。（點、線、面）例如軸與軸承、活塞與缸套、齒輪齒廓。轉(zhuǎn)動副移動副齒輪副(2)運動副元素

約束:運動副的作用是限制構(gòu)件間的相對運動，這種限制作用稱為約束。II級副III級副(3)運動副的分類1)按引入的約束數(shù)分有:I級副、II級副、III級副、IV級副、V級副。構(gòu)件每加上一個約束，便失去一個自由度，自由度與約束數(shù)之和為6。提供一個約束條件的，稱為I級副，提供兩個約束條件的，稱為II級副。其余依此類推。I級副zxyV級副-1V級副-3V級副-2IV級副(3)運動副的分類1)按引入的約束數(shù)分有:I級副、II級副、III級副、IV級副、V級副。

提供4個約束條件的，稱為Ⅳ級副，提供5個約束條件的，稱為Ⅴ級副。zxy(3)運動副的分類2)按運動副接觸形式分有

高副：點或線接觸的運動副。低副：面接觸的運動副；低副的例子：如轉(zhuǎn)動副、移動副等；高副的例子：如齒輪副、凸輪副等。轉(zhuǎn)動副（曲面接觸）移動副（（平面接觸觸）低副的例例子凸輪副(高副點接觸)齒輪副（高副線接觸）作者：潘存云教授高副的例例子球面副螺旋副3)按運動副副相對運動動形式分有轉(zhuǎn)動副移動副螺旋副球面副(3)運動副的的分類(3)運動副的的分類4)按相對運運動范圍圍分有平面運動動副:產(chǎn)生平面運動動(plannarkinematicpair)例如：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副、、移動副副?？臻g運動動副:產(chǎn)生空間運動動(spatialkinematicpair)例如：球球面副、、螺旋副副。5）常用的的平面運運動副及及其自由由度和約約束平面I級副自由度：2個引入約束：1個平面高副齒輪副凸輪副平面低副轉(zhuǎn)動副移動副12y平面II級副引入約束:2個自由度:1個平面II級副引入約束:2個自由度:1個1xxy12運動副小小結(jié)兩個構(gòu)件件之間接接觸，而而又能產(chǎn)產(chǎn)生一定定相對運運動的可可動連接接，稱為為運動副副。組成運動副副的兩構(gòu)件件上參與接接觸的點、線、面面稱為運動副元素素。運動副有多多種分類。(4)運動副的表表示方法(4)運動副的表表示方法兩構(gòu)件為活動構(gòu)件有一個構(gòu)件固定121212121221轉(zhuǎn)動副12轉(zhuǎn)動副的符符號兩構(gòu)件為活動構(gòu)件有一個構(gòu)件固定1212121212121212移動副移動副的符號3.運動鏈鏈運動鏈：通通過運動副副的連接而而構(gòu)成的可可相對運動動的構(gòu)件系系統(tǒng)。分為為閉式運動動鏈和開式式運動鏈兩兩種。閉式運動鏈作者：潘存云教授開式運動鏈（kinematicchain）閉式運動鏈（簡稱閉鏈）開式運動鏈（簡稱開鏈）平面運動鏈空間運動鏈按運動分按結(jié)構(gòu)分運動鏈平面閉式運動鏈空間閉式運動鏈平面開式運動鏈空間開式運動鏈3.運動鏈（kinematicchain）（1）運動鏈分分類首尾兩構(gòu)件件相互聯(lián)接形成一個個封閉的可可動系統(tǒng)，稱為為閉式鏈。。四桿閉式鏈鏈（2）閉式鏈首尾兩構(gòu)件件不相互聯(lián)接，形成成一個非封封閉可動系統(tǒng)稱稱為開式鏈鏈。四桿開式鏈鏈（2）開式鏈簡言之具有有固定構(gòu)件件的運動鏈鏈稱為機構(gòu)。（1）機架：機構(gòu)中特特殊的構(gòu)件件，一般情情況下機架架相對地面面固定不動動，即機構(gòu)構(gòu)中的固定定構(gòu)件。4.機構(gòu)機構(gòu)：將運動鏈中某一構(gòu)件固定，而其余構(gòu)件相對于它有確定的運動，此種運動鏈稱為機構(gòu)。（mechanism）平面鉸鏈四桿機構(gòu)機架原動件從動件12344.機構(gòu)（2）原動件：按給定運運動規(guī)律獨獨立運動的構(gòu)構(gòu)件；（3）從動件：機構(gòu)中其其余活動構(gòu)構(gòu)件，其運運動取決于于原動件的的運動規(guī)律律、機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)和構(gòu)構(gòu)件的尺寸寸。機構(gòu)分為平平面機構(gòu)和和空間機構(gòu)構(gòu)兩類，其其中平面機機構(gòu)應(yīng)用最最為廣泛。。1個或幾個1個機構(gòu)的組成：機構(gòu)＝機架＋原動件＋從動件若干空間鉸鏈四桿機構(gòu)從動件原動件機架（mechanism）機構(gòu)：將運動鏈鏈中某一構(gòu)構(gòu)件固定作作為參考系系，并有一一個或幾個個構(gòu)件給定定運動規(guī)律律（主動件件或原動件件），而使使其余構(gòu)件件（從動件件）具有確確定的運動動，則此種種運動鏈稱稱為機構(gòu)。。運動鏈：兩個以上的構(gòu)構(gòu)件通過運運動副的連連接而構(gòu)成成的可相對對運動的構(gòu)構(gòu)件系統(tǒng)。。構(gòu)件：從運動角角度來看，，機構(gòu)是由由若干運動動單元組合合而成的，，這些運動動單元稱為為構(gòu)件。運動副：兩個構(gòu)件之之間接觸，，而又能產(chǎn)產(chǎn)生一定相相對運動的的可動連接接，稱為運運動副。機構(gòu)小結(jié)：：2.3機機構(gòu)運動簡簡圖在對現(xiàn)有機機械進行分分析或設(shè)計計新機器時時，都需要要繪出其機機構(gòu)運動簡簡圖。1.機構(gòu)運動簡簡圖根據(jù)機構(gòu)的的運動尺寸寸，按比例例定出各運運動副的位位置，采用用運動副及及常用機構(gòu)構(gòu)運動簡圖圖符號和構(gòu)構(gòu)件的表示示方法，將將機構(gòu)運動動傳遞情況況表示出來來的簡化圖圖形。2.作用（1）表示機構(gòu)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和和運動情況況；（2）作為運動動分析和動動力分析的的依據(jù)。3.機構(gòu)示意圖圖不按精確比比例繪制的的機構(gòu)簡圖圖。機構(gòu)運動簡簡圖符號已已經(jīng)有國家家標準，該該標準對運運動副、構(gòu)構(gòu)件及各種種機構(gòu)的表表示符號作作了規(guī)定，，下表為構(gòu)構(gòu)件與部分分機構(gòu)的表表示方法。。同一構(gòu)件構(gòu)件4.表示構(gòu)件的的符號固定構(gòu)件雙副三副構(gòu)件4.表示構(gòu)件的的符號常用機構(gòu)運動簡圖符號機構(gòu)的真實運動僅與機構(gòu)中中的運動副的機構(gòu)情況況（轉(zhuǎn)動副副、移動副副及高副等等）和機構(gòu)構(gòu)的運動尺寸（由各運動動副的相對對位置確定定的尺寸））有關(guān)，而而與機構(gòu)的的外形尺寸寸等因素無無關(guān)。（a）（b）（c）繪制機構(gòu)運運動簡圖的的思路：先先定原動部部分，再定定工作部分分（一般位位于傳動線線路末端）），弄清運運動傳遞路路線，找出出中間構(gòu)件件，確定構(gòu)構(gòu)件數(shù)目及及運動副的的類型，并并用符號表表示出來。。順口溜：先先兩端，后后中間，從從頭至尾走走一遍，數(shù)數(shù)構(gòu)件是是多少，再再看它們怎怎相連。5.機構(gòu)運動簡簡圖應(yīng)滿足足的條件(1)構(gòu)件數(shù)目與與實際相同同；(2)運動動副副的的數(shù)數(shù)目目、、類類型型與與實實際際相相符符；；(3)運動動副副之之間間的的相相對對位位置置及及構(gòu)構(gòu)件件尺尺寸寸與與實實際際機機構(gòu)構(gòu)成成比比例例。。④檢驗驗機機構(gòu)構(gòu)是是否否滿滿足足運運動動要要求求。。(4)繪制制機機構(gòu)構(gòu)運運動動簡簡圖圖的的步步驟驟：：①分分析析機機構(gòu)構(gòu)中中相相鄰鄰構(gòu)構(gòu)件件之之間間的的運動動副副，搞搞清清楚楚運運動動副副的的類類型型與與數(shù)數(shù)目目、、構(gòu)件件的的數(shù)數(shù)目目以及及運動動傳傳遞遞路線線；；②選視圖圖平平面面（通通常常選選與與運運動動平平面面平平行行的的平平面面）），，測測量量各各運運動動副副之之間間的的尺尺寸寸，，繪繪制制示示意意圖圖；；③確定定各各運運動動副副之之間間的的相對對位位置置，選選取取適適當當比例例尺尺，根根據(jù)據(jù)機機構(gòu)構(gòu)的的運運動動尺尺寸寸定定出出各各運運動動副副之之間間的的相相對對位位置置（（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副的的中中心心，，移移動動副副的的導(dǎo)導(dǎo)路路方方向向及及高高副副的的接接觸觸點點等等）），，畫畫出出相相應(yīng)應(yīng)的的運運動動副副符符號號，，用用構(gòu)構(gòu)件件符符號號將將各各運運動動副副連連接接起起來來，，標標出出構(gòu)構(gòu)件件號號數(shù)數(shù)字字、、運運動動副副的的字字母母代代號號、、原原動動件件的的運運動動方方向向箭箭頭頭。。工作部部分原動部部分中間部部分輥壓機機破碎機機(2)表示構(gòu)構(gòu)件的的符號號同一構(gòu)件構(gòu)件固定構(gòu)件(1)構(gòu)件：：獨立的的運動動單元元。1.構(gòu)件小小結(jié)雙副三副構(gòu)件(2)表示構(gòu)構(gòu)件的的符號號2.運動副副小結(jié)結(jié)(1)運動副副構(gòu)件之之間的的可動動連接接。兩個個構(gòu)件件之間間接觸觸，而而又能能產(chǎn)生生一定定相對對運動動的可可動連連接，，稱為為運動動副。。(2)運動副副元素素運動副副的幾幾何形形狀。組成運運動副副的兩兩構(gòu)件件上參參與接接觸的的點、線線、面面稱為為運動副副元素素。(3)運動副副有多多種分分類。兩構(gòu)件為活動構(gòu)件有一個構(gòu)件固定121212121221轉(zhuǎn)動副12(4)運動副副的符符號兩構(gòu)件為活動構(gòu)件有一個構(gòu)件固定1212121212121212移動副(4)運動副副的符符號3.運運動鏈鏈小結(jié)通過運運動副副的連連接而而構(gòu)成成的可可相對對運動動的構(gòu)構(gòu)件系系統(tǒng)。。分為為閉式式運動動鏈和和開式式運動動鏈兩兩種。。閉式運動鏈開式運運動鏈鏈將運動動鏈中中的某某一構(gòu)構(gòu)件固固定作作為參參考系系，并并有一一個或或幾個個構(gòu)件件給定定運動動規(guī)律律（原原動件件），，從而而使其其余構(gòu)構(gòu)件（（從動動件））具有有確定定的運運動，，此種種運動動鏈稱稱為機機構(gòu)。。4.機構(gòu)小小結(jié)1個或幾個1個機構(gòu)的組成：機構(gòu)＝機架＋原動件＋從動件若干④檢驗機機構(gòu)是是否滿滿足運運動要要求。。①分析析機構(gòu)構(gòu)中原動件件與運動傳傳遞路路線，構(gòu)件的的數(shù)目目，相鄰鄰構(gòu)件件之間間的運動副副類型型與數(shù)數(shù)目；②選視圖平平面（選與與運動動平面面平行行的平平面）），測測量各各運動動副之之間的的尺寸寸，繪繪制示示意圖圖；③確定定各各運運動動副副之之間間的的相對對位位置置，選選取取適適當當比例例尺尺，畫畫出出相相應(yīng)應(yīng)的的運運動動副副符符號號，，用用構(gòu)構(gòu)件件符符號號將將各各運運動動副副連連接接起起來來。。5.繪制制機機構(gòu)構(gòu)運運動動簡簡圖圖的的步步驟驟123456EC顎式式破破碎碎機機舉例例：：繪繪制制破破碎碎機機的的機機構(gòu)構(gòu)運運動動簡簡圖圖。。分析析：：該該例例題題中中各各構(gòu)構(gòu)件件全全部部由由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副連連接接而而成成，，其其中中O、E、F三處處是是與與機機架架相相連連的的固定定鉸鉸鏈鏈，原原動動件件為為AO，作作整整周周旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。難點點：：關(guān)關(guān)鍵鍵是是搞搞清清楚楚原原動動構(gòu)構(gòu)件件AO是一一個個作作整整周周旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的偏心心軸軸，不不容容易易看看出出。。BDFAO123456ECBDFAO123456作者者：：潘潘存存云云教教授授1234舉例例：：繪繪制制圖圖示示偏偏心心真真空空泵泵的的運運動動簡簡圖圖分析析:該例例題題中中共共有有四四個個構(gòu)構(gòu)件件，，三三個個轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副，，一一個個移移動動副副。。原原動動件件是是一一個個偏心心輪輪，其其上上有有兩兩個個轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副。。另另外外一一個個構(gòu)構(gòu)件件是是搖塊塊,其外外形形是是圓圓柱柱，，與與機機架架構(gòu)構(gòu)成成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副，，與與深深黃黃色色構(gòu)構(gòu)件件（（連桿桿）構(gòu)構(gòu)成成移移動動副副。。難點點：：弄弄清清原原動動構(gòu)構(gòu)件件為為一一個個偏偏心心輪輪以以及及搖搖塊塊上上運運動動副副的的特特點點。。偏心心真真空空泵泵的的運運動動簡簡圖圖1機架2.3齒輪4滑塊5導(dǎo)桿6連桿7刨頭例繪繪制制圖示示牛頭頭刨床床機構(gòu)構(gòu)的運運動簡簡圖解：（1）從主主動件件開始始，按按運動動傳動動順序序，分分析各各構(gòu)件件之間間相對對運動動性質(zhì)質(zhì)，并并確定定聯(lián)接接各構(gòu)構(gòu)件的的運動動副類類型。。1機架2.3齒輪4滑塊5導(dǎo)桿6連桿7刨頭構(gòu)件2-3之間組組成平平面高高副構(gòu)件1-7、4-5之間組組成移移動副副其余相相互接接觸的的構(gòu)件件間組組成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動副副構(gòu)件2為原動動件（2）合理理選擇擇視圖圖。本本題選選擇與與各回回轉(zhuǎn)軸軸線垂垂直的的平面面作為為視圖圖平面面。（3）合理理選擇擇長度度比例例尺(m/mm)，繪制機機構(gòu)運動動簡圖。。1723456牛頭刨床床機構(gòu)動動畫例內(nèi)燃機及其機構(gòu)運動簡圖2.4機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)的運動是確定的，一個機構(gòu)在什么條件下才能實現(xiàn)確定的運動呢？首先觀察兩個例子。1.平面鉸鏈四桿桿機構(gòu)平面鉸鏈四桿機構(gòu)1234給定機構(gòu)構(gòu)一個獨獨立運動動，機構(gòu)構(gòu)的運動動？給定機構(gòu)構(gòu)兩個獨獨立運動動，機構(gòu)構(gòu)的運動動？若給定機機構(gòu)一個個獨立運運動，則則機構(gòu)有有確定的的運動。。若給定機機構(gòu)兩個個獨立運運動，則則機構(gòu)的的薄弱環(huán)環(huán)節(jié)損壞壞。給定機構(gòu)構(gòu)一個獨獨立運動動，機構(gòu)構(gòu)的運動動？給定機構(gòu)構(gòu)兩個獨獨立運動動，機構(gòu)構(gòu)的運動動？2.4機構(gòu)具有有確定運運動的條條件2.平面鉸鏈五桿桿機構(gòu)1234θ15給定機構(gòu)構(gòu)一個獨獨立運動動，則機機構(gòu)的運運動不確確定。給定機構(gòu)構(gòu)兩個獨獨立運動動，則機機構(gòu)有確確定的運運動。使機構(gòu)具具有確定定運動時時，給定定獨立運運動參數(shù)數(shù)的數(shù)目目稱為機機構(gòu)的自自由度。。機構(gòu)的自自由度F機構(gòu)確定定運動的的條件：：機構(gòu)原動動件數(shù)等等于其自自由度F。機構(gòu)原原動件件數(shù)小小于F，運動不不完全全確定定；機構(gòu)原原動件件數(shù)大大于F，最薄弱弱環(huán)節(jié)節(jié)損壞壞。原動件件：由由驅(qū)動動力作作用，，相對對于機機架能能獨立立運動動的構(gòu)構(gòu)件。。因為一一個原原動件件只能能提供供一個個獨立立參數(shù)數(shù)，所所以機機構(gòu)具具有確確定運運動的條件件為：：機構(gòu)構(gòu)的原原動件件數(shù)目目應(yīng)等等于機機構(gòu)的的自由由度數(shù)數(shù)目F。自由度度數(shù)＝＝原動動件數(shù)數(shù)3.機構(gòu)構(gòu)具有有確定定運動動的條條件給定:S3＝S3(t),θ1＝θ1（t）唯一確確定，，該機機構(gòu)僅僅需要一一個獨獨立運運動參參數(shù)（（構(gòu)件件）。。S3123θ1若僅給定θ1＝θ1（t）,則θ2θ3θ4

均不能唯一確定。若同時給定θ1和θ4

，則θ3

，θ2

能唯一確定，該機構(gòu)需要兩個獨立運動參數(shù)。12345θ4θ12.5機構(gòu)的的自由由度計計算1.平面機機構(gòu)的的自由由度定義：：保證機機構(gòu)具具有確確定運運動時時，所所給定定獨立立運動動參數(shù)數(shù)的數(shù)數(shù)目，，稱為為機構(gòu)構(gòu)的自自由度度。計算方方法：：作平面面運動動的剛剛體在在平面面的位位置需需要三三個獨獨立的的參數(shù)數(shù)（x，y,θ）才能唯唯一確確定。。無約束構(gòu)件的自由度為3。yxθ(x,y)F=3oSyx12R=2,F=1結(jié)論：：平面面構(gòu)件件自由由度=自由構(gòu)構(gòu)件的的自由由度數(shù)數(shù)-約束數(shù)數(shù)=3-約束數(shù)數(shù)。回轉(zhuǎn)副

1（θ）+

2（x,y）=

3移動副

1（x）+

2（y,θ）=

3高副

2（x,θ）+

1（y）=

3

運動副自由度數(shù)F

約束數(shù)Rxy12R=1,F=2θR=2,F=1yx

12θ經(jīng)運動副相連后，由于有約束，構(gòu)件自由度會有變化：推廣到到一般般情況況：設(shè)設(shè)一個個平面面機構(gòu)構(gòu)，共共有n個活動動構(gòu)件件，用用pl個低副副和ph個高副副連接接。如如上所所述，，一個個無約約束的的構(gòu)件件有3個自由由度，，一個個低副副有兩兩個約約束，，一個個高副副有一一個約約束。。因此此：活動構(gòu)件數(shù)

構(gòu)件總自由度低副約束數(shù)高副約束數(shù)3×n

2×pl1

×phn式中：：n為機構(gòu)構(gòu)的活活動構(gòu)構(gòu)件數(shù)數(shù)目；；pl為機構(gòu)構(gòu)的低低副數(shù)數(shù)目；；ph為機構(gòu)構(gòu)的高高副數(shù)數(shù)目。要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。平面機構(gòu)自由度計算公式：F=3n

－(

2pl

+ph

)例題1計算曲曲柄滑滑塊機機構(gòu)的的自由由度解：活動構(gòu)構(gòu)件數(shù)數(shù)n=3低副數(shù)數(shù)pl=4高副數(shù)數(shù)ph=0F=3n－2pl－ph=3×3－2×4=1123例題2計算五桿鉸鉸鏈機構(gòu)的的自由度。。解：活動構(gòu)件數(shù)數(shù)n=4低副數(shù)pl=5高副數(shù)ph=0F=3n－2pl－ph=3×4－2×5=22345θ11θ5例題3計算圖示凸凸輪機構(gòu)的的自由度。。解：活動構(gòu)件數(shù)數(shù)n=2低副數(shù)pl=2高副數(shù)ph=1F=3n－2pl－ph=3×2－2×2－1=1123例題4內(nèi)燃機機構(gòu)構(gòu)的自由度度解：活動構(gòu)件數(shù)數(shù)n=5低副數(shù)pl=6高副數(shù)ph=2F=3n－2pl－ph=3×5－2×6－2×2=1討論下列機機構(gòu)的自由由度討論：n=2,pL=3,ph=0F=3n－2pL－ph=3×2-2×3=0n=3,pL=5,ph=0F=3n－2pL－ph=3×3-2×5=-1若機構(gòu)自自由度Ｆ≤０，則則機構(gòu)不不能運動動。n=3,pL=4,ph=0F=3n－2pL－ph=3×3-2×4=1n=4,pL=5,pH=0F=3n－2pL－ph=3×4-2×5=2若F>０且且與與原原動動件件數(shù)數(shù)相相等等，，則則機機構(gòu)構(gòu)各各構(gòu)構(gòu)件件間間的的運運動動是是確確定定的的。。若F>0，而而原原動動件件數(shù)數(shù)<F，則則構(gòu)構(gòu)件件間間的的運運動動是是不不確確定定的的；；若F>０，，而而原原動動件件數(shù)數(shù)>F，則則構(gòu)構(gòu)件件間間不不能能運運動動或或產(chǎn)產(chǎn)生生破破壞壞。。討論論：：因此此，，機機構(gòu)構(gòu)具具有有確確定定運運動動的的條條件件是是：：機機構(gòu)構(gòu)的的原原動動件件數(shù)數(shù)等等于于機機構(gòu)構(gòu)的的自自由由度度數(shù)數(shù)。。2.6計算算平平面面機機構(gòu)構(gòu)自自由由度度時時應(yīng)應(yīng)注注意意的的事事項項5603123?1234運動動副副數(shù)數(shù)不不對對存在在局局部部自自由由度度存在在重重復(fù)復(fù)約約束束2.6計算算平平面面機機構(gòu)構(gòu)自自由由度度時時應(yīng)應(yīng)注注意意的的事事項項（１１））正正確確計計算算運運動動副副數(shù)數(shù)（２２））除除去去局局部部自自由由度度ＦＦ′（３３））除除去去虛虛約約束束ｐｐ′1)復(fù)合合鉸鉸鏈鏈(compoundhinges)定義義：：兩兩個個以以上上的的構(gòu)構(gòu)件件在在同同一一處處構(gòu)構(gòu)成成的的重重合合轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動副副。。此處有兩兩個低副副2.6計算平面面機構(gòu)自自由度時時應(yīng)注意意的事項項2342341.正確計算算運動副副數(shù)由m個構(gòu)件組組成的復(fù)復(fù)合鉸鏈鏈，共有有(m-1)個轉(zhuǎn)動副副。每兩個構(gòu)構(gòu)件之間間構(gòu)成一一個轉(zhuǎn)動動副，如如三個構(gòu)構(gòu)件形成成兩個轉(zhuǎn)動副。。當有四個個構(gòu)件在在同一處處以轉(zhuǎn)動動副相連連時，有有三個轉(zhuǎn)動副。。解：在B、C、D、E四處各有有三個構(gòu)構(gòu)件形成復(fù)合合鉸鏈，，每處有有2個運動副副，因此有活活動構(gòu)件件數(shù)n=7低副數(shù)pL=10F=3n－2pL－ph=3×7－2×10－0=1如果不考考慮復(fù)合合鉸鏈，，低副數(shù)數(shù)目為6個，則計計算的自自由度數(shù)數(shù)為9，顯然計算算有誤?。±}1

求圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。12345678ABCDEF圓盤鋸機構(gòu)2.6計算平面面機構(gòu)自自由度時時應(yīng)注意意的事項項1.正確計算算運動副副數(shù)2)同一運動動副①同一轉(zhuǎn)動動副AA′B′BACC′nn′②同一移動動副③同一平面面高副ABCD′D2.6計算平面面機構(gòu)自自由度時時應(yīng)注意意的事項項1.正確計算算運動副副數(shù)3)復(fù)合高副副②相當于于移動副副n1An1n2n2A′n1n2n2n1A′A①相當于于轉(zhuǎn)動副副例題2

計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。解：如果不考慮局部自由度，那么有

n=3,pL=3,ph

=1F=3n

－2pL

－ph

=3×3－2×3－1=21232.除去局部部自由度度F′(passivedegreeoffreedom)定義：機機構(gòu)中某某些構(gòu)件件具有與與其他構(gòu)構(gòu)件運動動無關(guān)的的自由度度。局部自由由度常出出現(xiàn)在加加裝滾子子的場合合，計算算機構(gòu)自自由度時時應(yīng)去掉，否否則會出出錯。加裝滾子子的好處處在于將將滑動摩摩擦變成成滾動摩摩擦以減減小摩擦擦力。123F=3n－(2pL+ph)－F′=3××3－（2×3+1）－1=1F′：局部自由由度數(shù)目目F=3n－(2pL+ph)=3××2－（2×2+1)=11233.除去虛約約束(formalconstraint)1234ABCDEF定義義：：對對機機構(gòu)構(gòu)的的運運動動不不起起作作用用的的約約束束。。計算算自自由由度度時時應(yīng)應(yīng)去去掉掉虛虛約約束束。。出現(xiàn)現(xiàn)虛虛約約束束的的場場合合：：1)軌跡跡重重合合兩構(gòu)構(gòu)件件連連接接前前后后，，連連接接點點的的軌軌跡跡重重合合；；52)連接接兩兩點點距距離離不不變變運動動時時，，兩兩構(gòu)構(gòu)件件上上的的兩兩點點距距離離始始終終不不變變。。EF虛約束虛約約束束3)結(jié)構(gòu)構(gòu)重重復(fù)復(fù)虛約約束束虛約約束束解：若套用公式直接計算有

n=4，pL=6，ph=0

F=3n

－2pL

－ph

=3×4－2×6=0例題3

已知：AB＝CD＝EF，計算圖示平行四邊形機構(gòu)的自由度。

事實實上上，，該該機機構(gòu)構(gòu)是是可可以以運運動動的的，，蒸蒸汽汽機火火車車車車輪輪的的驅(qū)驅(qū)動動就就采采用用了了該該機機構(gòu)構(gòu)。。3.除去去虛虛約約束束(formalconstraint)1234ABCDEF5特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：AB＝CD＝EF，因為為AB＝C