作業(yè)：1-3、1-4、1-5總結機械(machinery)是機器(machine)與機構(mechanism)的總稱機器：是執(zhí)行機械運動的可動裝置:機構：傳遞和變換運動的基本單元，具有機器的前兩個特征：實物組合體、確定運動構件：組成機構的各個相對運動部分，是獨立的運動單元零件：獨立的制造單元，分為通用零件和專用零件。部件：獨立的裝配單元零件一般泛指零件和部件機械設計：創(chuàng)造性地規(guī)劃和設計具有預期功能的新機械或改進原有機械的性能。第一章機構的結構分析§1.1運動副§1.2平面機構運動簡圖的繪制§1.3運動鏈成為機構的條件§1.4計算自由度時的注意事項1.名詞術語解釋:構件－獨立的運動單元

內(nèi)燃機中的連桿§1.1運動副內(nèi)燃機連桿套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋零件－獨立的制造單元軸帶動齒輪，通過鍵a)兩個構件、b)直接接觸、c)有相對運動運動副元素——直接接觸的部分（點、線、面）例如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。定義：運動副——構件與構件之間存在相對運動的聯(lián)接分類：1）根據(jù)構成運動副的兩構件的接觸情況②低副——面接觸，應力小。例如：滾動副、凸輪副、齒輪副等。例如：轉動副（回轉副）、移動副。①高副——點、線接觸，應力大。凡是以面接觸的運動副稱為低副；而以點或線相接觸的運動副稱為高副。轉動副移動副螺旋副球面副空間運動副：組成運動副兩構件間作相對空間運動。如:分類：2）根據(jù)構成運動副的兩元素間相對運動的空間形式不同，運動副可分為：平面運動副：組成運動副兩構件間作相對平面運動；運動副類型.exe§1.2平面機構運動簡圖的繪制1.2.1繪制運動簡圖的目的和表示運動副、構件的畫法機構運動簡圖——用規(guī)定的符號和簡單的線條，按比例繪制的表示機構中各構件之間的相對運動關系的圖形。作用：1.表示機構的結構和運動情況。機構示意圖——不按比例繪制的簡圖現(xiàn)摘錄了部分GB4460——84機構示意圖如下表。2.作為運動學分析和動力學分析的依據(jù)。常用機構運動簡圖符號

在機架上的電機齒輪齒條傳動帶傳動圓錐齒輪傳動鏈傳動圓柱蝸輪蝸桿傳動凸輪傳動外嚙合圓柱齒輪傳動機構運動簡圖應滿足的條件：

1.簡圖中構件數(shù)目與實際相同

2.簡圖中運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符

3.簡圖中運動副之間的相對位置以及構件尺寸與實際機構成比例。棘輪機構內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動常見運動副符號的表示:國標GB4460－84轉動副移動副高副常用運動副的符號運動副名稱運動副符號兩運動構件構成的運動副轉動副移動副12121212121212121212121212兩構件之一為固定時的運動副122121平面運動副平面高副螺旋副21121221211212球面副球銷副121212空間運動副121212構件的表示方法:一般構件的表示方法桿、軸構件固定構件同一構件三副構件

兩副構件

一般構件的表示方法注意事項:圓圈、平行線畫構件時應撇開構件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)。1.2.2繪制機構運動簡圖的步驟步驟：1.確定機構中的原動件和工作件（一般位于傳動線路末端），弄清運動傳遞路線，確定構件數(shù)目及運動副的類型；4.確定各運動副之間的相對位置，用規(guī)定的符號畫出各類運動副5.將同一構件上的運動副元素用簡單線條連接起來，即為所繪的機構運動簡圖。2.恰當?shù)剡x擇投影面。一般選擇機構中與多數(shù)構件的運動平面相平行的面作為繪制機構運動簡圖的投影面；3.選取適當?shù)谋壤?/p>

μl=實際尺寸m/圖上長度mm舉例：繪制破碎機和偏心泵的機構運動簡圖。DCBA1432繪制圖示鱷式破碎機的運動簡圖。0002例題－鄂式破碎機簡圖繪制.swf1234繪制圖示偏心泵的運動簡圖偏心泵§1.3運動鏈成為機構的條件給定θ1＝θ1（t）或S3＝S3(t)，其他兩構件位置就可以唯一確定，該機構只需要一個獨立參數(shù)。

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θ3θ2

能唯一確定，該機構需要兩個獨立參數(shù)。θ4S3123S’3θ11234θ1運動鏈：兩個以上的構件通過運動副的聯(lián)接而構成的系統(tǒng)。

1.3.1運動鏈閉式運動鏈(Closedkinematicchain)1.3.2構件的自由度：可能出現(xiàn)的獨立運動數(shù)目作平面運動的剛體位置需要三個獨立的參數(shù)（x，y,θ）才能唯一確定。運動=隨基點的平動+繞基點的轉動yxθ(x,y)基點F=3單個自由構件的自由度為3自由構件的自由度數(shù)運動副自由度數(shù)約束數(shù)轉動副1（θ）+2（x，y）=3yx12Syx12xy12R=2,

F=1R=2,F=1R=1,F=2結論：平面機構（運動鏈）自由度＝3n－約束數(shù)＝自由構件的自由度數(shù)－約束數(shù)移動副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）

=3θ1.3.3約束對自由度的限制1.3.4平面機構自由度計算經(jīng)運動副相聯(lián)后，構件自由度會有變化1.3.5運動鏈成為機構的條件保證機構具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)稱為機構的自由度（構件：可能出現(xiàn)的獨立運動的數(shù)目）。原動件——能獨立運動的構件?！咭粋€原動件只能提供一個獨立參數(shù)∴機構具有確定運動的條件為：自由度＝原動件數(shù)若干1個或幾個1個定義：具有確定運動的運動鏈稱為機構。機架——作為參考系的構件，如機床床身、車輛底盤、飛機機身。機構的組成：機構＝機架＋原動件＋從動件機構是由若干構件經(jīng)運動副聯(lián)接而成的，很顯然，機構歸屬于運動鏈，那么，運動鏈在什么條件下就能稱為機構呢？即各部分運動確定。分別用四桿機構和五桿機構模型演示得出如下結論：在運動鏈中，如果以某一個構件作為參考坐標系，當其中另一個（或少數(shù)幾個）構件相對于該坐標系按給定的運動規(guī)律運動時，其余所有的構件都能得到確定的運動，那么，該運動鏈便成為機構。

原（主）動件——按給定運動規(guī)律運動的構件。從動件——其余可動構件。構件＋運動副＝運動鏈≠機構具有確定運動＝活動構件數(shù)

n

計算公式：

F=3n－(2PL+PH)要求：記住上述公式，并能熟練應用。構件總自由度

低副約束數(shù)

高副約束數(shù)

3×n

2×PL1

×Ph①計算曲柄滑塊機構的自由度。解：活動構件數(shù)n=3低副數(shù)PL=4F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1

高副數(shù)PH=0S3123推廣到一般：②計算五桿鉸鏈機構的自由度解：活動構件數(shù)n=4低副數(shù)PL=5F=3n－2PL－PH

=3×4－2×5=2

高副數(shù)PH=01234θ1③④計算圖示凸輪機構的自由度。解：活動構件數(shù)n=2低副數(shù)PL=2F=3n－2PL－PH

=3×2－2×2－1=1高副數(shù)PH=1123④取構件3為原動件，則該運動鏈即為機構§1.4計算平面機構自由度時的注意事項12345678ABCDEF⑤計算圖示圓盤鋸機構的自由度。解：活動構件數(shù)n=7低副數(shù)PL=6F=3n－2PL－PH高副數(shù)PH=0=3×7－2×6－0=9計算結果肯定不對！1.4.1.復合鉸鏈

——兩個以上的構件在同一處以轉動副相聯(lián)。計算：m個構件,有m–1個轉動副。兩個低副上例：在B、C、D、E四處應各有

2

個運動副。⑤計算圖示圓盤鋸機構的自由度。解：活動構件數(shù)n=7低副數(shù)PL=10F=3n－2PL－PH

=3×7－2×10－0=1可以證明：F點的軌跡為一直線。12345678ABCDEFL型壓縮機主機構F=3n－2PL

－PH

=3×5－2×7－0=1⑥計算圖示兩種凸輪機構的自由度。解：n=3，PL=3，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2PH=1對于右邊的機構，有：

F=3×2－2×2－1=1事實上，兩個機構的運動相同，且F=11231231.4.2.局部自由度

F=3×2－2×2－1=1定義：構件局部運動所產(chǎn)生的自由度，并不影響整個機構的運動。出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算時應去掉滾子和鉸鏈（固結）：滾子的作用：滑動摩擦滾動摩擦。123123解：n=4，PL=6，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×4－2×6=0PH=01.4.3.虛約束

——對機構的運動實際上不起作用的約束。計算自由度時應去掉虛約束。∵FE＝AB＝CD，故增加構件4前后E點的軌跡都是圓弧，。增加的約束不起作用，應去掉構件4。⑦已知：AB＝CD＝EF，計算圖示平行四邊形機構的自由度。1234ABCDEF重新計算：n=3,PL=4,PH=0F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：1234ABCDEF4F⑦已知：AB＝CD＝EF，計算圖示平行四邊形機構的自由度。AB＝CD＝EF虛約束出現(xiàn)虛約束的場合：

a.兩構件連接前后，連接點的軌跡重合，b.兩構件構成多個移動副，且導路平行。

如平行四邊形機構，火車輪橢圓儀等。(需要證明)d.運動時，兩構件上的兩點距離始終不變。c.兩構件構成多個轉動副，且同軸。e.對運動不起作用的對稱部分。如多個行星輪。EFA’Af.兩構件構成高副，兩處接觸，且法線重合。如等寬凸輪W注意：法線不重合時，變成實際約束！AA’n1n1n2n2n1n1n2n2①改善構件的受力情況，如多個行星輪。②提高機構的剛度，如軸與軸承、機床導軌。③使機構運動順利，避免運動不確定，如車輪。注意：各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有作用的!（1）機構虛約束的去除是一個實踐性很強的問題，須在認真分析許多實例的基礎上逐漸掌握。（2）機構的虛約束對運動不起約束作用，但是對提高機構的強度和剛度具有重要意義。（3）存在虛約束的傳動系統(tǒng)對制造精度的要求較高。CDABGFoEE’⑧計算圖示大篩機構的自由度。位置C，2個低副復合鉸鏈:局部自由度1個虛約束E’n=7PL=9PH=1F=3n－2PL－PH

=3×7－2×9－1=2CDABGFoEB2I9C3A1J6H87DE4FG5⑧計算圖示包裝機送紙機構的自由度。分析：活動構件數(shù)n：A1B2I9C3J6H87DE4FG592個低副復合鉸鏈:局部自由度2個虛約束:1處I8去掉局部自由度和虛約束后：

n=