1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械原理機(jī)械原理 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(jigu)分析分析第一頁，共68頁。主要(zhyo)內(nèi)容和目的1 、機(jī)構(gòu)的組成(z chn)，運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的畫法 2 、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 3 、機(jī)構(gòu)的組成原理及結(jié)構(gòu)分類 第1頁/共67頁第二頁，共68頁。1 構(gòu)件(gujin)連桿曲軸第2頁/共67頁第三頁，共68頁。2 運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件(gujin)直接接觸而組成的可動(dòng)聯(lián)接 運(yùn)動(dòng)(yndng)副元素兩個(gè)構(gòu)件參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)(yndng)副的點(diǎn)、線、面部分運(yùn)動(dòng)副元素第3頁/共67頁第四頁，共68頁。按所受的約束(yush)數(shù)分 級(jí)副（一個(gè)(y )約束） 級(jí)副（兩個(gè)(lin )約束） 級(jí)副（三個(gè)約束

2、） 3 運(yùn)動(dòng)副的分類第4頁/共67頁第五頁，共68頁。按相對(duì)運(yùn)動(dòng)(xin du yn dn)形式分 移動(dòng)(ydng)副 螺紋副 轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)副第5頁/共67頁第六頁，共68頁。按相對(duì)運(yùn)動(dòng)(xin du yn dn)平面分 平面(pngmin)運(yùn)動(dòng)副 空間(kngjin)運(yùn)動(dòng)副 第6頁/共67頁第七頁，共68頁。按接觸(jich)情況分 高副接觸(jich)運(yùn)動(dòng)副 低副接觸(jich)運(yùn)動(dòng)副空間低副平面低副平面低副空間高副平面高副第7頁/共67頁第八頁，共68頁。簡(jiǎn)圖符號(hào)圓柱外齒輪(chln)機(jī)構(gòu) 圓柱內(nèi)齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖符號(hào)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)第8頁/共67頁第九頁，共68頁。簡(jiǎn)圖符號(hào)帶傳動(dòng)蝸輪

3、蝸桿機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖符號(hào)簡(jiǎn)圖符號(hào)第9頁/共67頁第十頁，共68頁。簡(jiǎn)圖符號(hào)盤形凸輪(tln)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖符號(hào)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)第10頁/共67頁第十一頁，共68頁。電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)圖符號(hào)通用符號(hào)（不指明類型）電動(dòng)機(jī)（一般符號(hào)）裝在支架上的電動(dòng)機(jī)第11頁/共67頁第十二頁，共68頁。機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接 機(jī)架和活動(dòng)構(gòu)件通過移動(dòng)副聯(lián)接兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件聯(lián)接機(jī)架第12頁/共67頁第十三頁，共68頁。帶兩個(gè)移動(dòng)副的構(gòu)件帶一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)移動(dòng)副的構(gòu)件帶一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)平面高副的構(gòu)件帶兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件注：點(diǎn)劃線表示與其(yq)聯(lián)接的其它構(gòu)件第13頁/共67頁第十四頁，共68頁。三副(snf)構(gòu)件(一個(gè)構(gòu)件和三個(gè)外副)

4、帶三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副形成封閉三角形的構(gòu)件帶三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的桿狀構(gòu)件帶兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)移動(dòng)副的構(gòu)件帶一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)移動(dòng)副的構(gòu)件第14頁/共67頁第十五頁，共68頁。2.機(jī)構(gòu)(jgu)示意圖 內(nèi)燃機(jī)用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副代表符號(hào)表示的，只反映機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況、各構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)(xin du yn dn)情況，不要求嚴(yán)格按比例畫的簡(jiǎn)圖 第15頁/共67頁第十六頁，共68頁。A1342CD顎式破碎機(jī)3.機(jī)構(gòu)(jgu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副代表符號(hào)(fho)表示的、嚴(yán)格按比例畫的、說明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖形B第16頁/共67頁第十七頁，共68頁。機(jī)構(gòu)(jgu)簡(jiǎn)圖動(dòng)畫例圖1機(jī)構(gòu)(jgu)簡(jiǎn)圖動(dòng)畫例圖21.確

5、定構(gòu)件數(shù)目及原動(dòng)件、輸出構(gòu)件；2.根據(jù)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)副的種類和數(shù)目；3.選定比例尺，按規(guī)定符號(hào)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；4.標(biāo)明機(jī)架、原動(dòng)件和作圖比例尺；5.驗(yàn)算自由度。課后作業(yè)：2-8，2-9，2-12第17頁/共67頁第十八頁，共68頁。機(jī)構(gòu)(運(yùn)動(dòng)鏈)具有確定(qudng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目(shm)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目(shm)機(jī)構(gòu)(運(yùn)動(dòng)鏈)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定義： 當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件按給定的原動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，該機(jī)構(gòu)中其余構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)隨之完全確定。HLPPnF23042331原動(dòng)件的數(shù)目機(jī)構(gòu)自由度數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)各構(gòu)件具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)干涉第18頁/共67頁第十九頁，共68頁。機(jī)

6、構(gòu)(運(yùn)動(dòng)鏈)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)(xin du yn dn)的條件：機(jī)構(gòu)(jgu)原動(dòng)件的數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)(jgu)自由度的數(shù)目HLPPnF23205243原動(dòng)件的數(shù)目機(jī)構(gòu)自由度數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)各構(gòu)件具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)干涉機(jī)構(gòu)(jgu)自由度數(shù)各構(gòu)件無確定運(yùn)動(dòng)（亂動(dòng)）應(yīng)有兩個(gè)起始構(gòu)件01234512345第19頁/共67頁第二十頁，共68頁。xy01）平面自由構(gòu)件的自由度數(shù)目-3個(gè)第20頁/共67頁第二十一頁，共68頁。xy02-5 機(jī)構(gòu)(jgu)自由度的計(jì)算 當(dāng)兩個(gè)自由構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接(lin ji)后，各構(gòu)件失去了沿x、y 方向運(yùn)動(dòng)的自由度，當(dāng)兩個(gè)自由構(gòu)件以移動(dòng)副聯(lián)接(lin ji)后，各構(gòu)件失

7、去了沿x、y某一 方向的移動(dòng)及繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，即一個(gè)平面低副提供兩個(gè)約束。xy0構(gòu)件122）一個(gè)平面低副提供的約束數(shù)2個(gè)第21頁/共67頁第二十二頁，共68頁。2-5 機(jī)構(gòu)(jgu)自由度的計(jì)算 當(dāng)兩個(gè)自由構(gòu)件以平面高副聯(lián)接(lin ji)后，各構(gòu)件失去了沿x、y 某一 方向運(yùn)動(dòng)的自由度，即平面高副聯(lián)接(lin ji)僅約束掉一個(gè)自由度。2）一個(gè)平面高副提供(tgng)的約束數(shù)ttnnxy0無論低副聯(lián)接還是高副聯(lián)接，引入幾個(gè)約束，就同時(shí)失去幾個(gè)自由度K第22頁/共67頁第二十三頁，共68頁。運(yùn)動(dòng)副的形成引入了約束，使構(gòu)件(gujin)失去運(yùn)動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)副引入2個(gè)約束移動(dòng)(

8、ydng)副引入2個(gè)約束高副引入1個(gè)約束結(jié)論:平面低副引入2個(gè)約束平面高副引入1個(gè)約束 nnttnntt第23頁/共67頁第二十四頁，共68頁。由此得出(d ch)平面自由度計(jì)算公式機(jī)構(gòu)(jgu)的自由度：即：F 3n 2PL PH例：F3n2PL PH 234132低副數(shù)1高副數(shù)F=3324 01F3n2PLPH32-22-11第24頁/共67頁第二十五頁，共68頁。F3n2PLPH F 3n2PlPh 3 5 2 6 0 3錯(cuò)F 3n2PlPh 3 5 2 7 0 1 對(duì)因此，在自由度計(jì)算中還要注意某些(mu xi)問題14365234-25-11F3n2PLPH33-25-0 1第25頁

9、/共67頁第二十六頁，共68頁。F =3n-2PL-PH =35-27-0 =1F =3n-2PL-PH =35-26-0 =3m個(gè)構(gòu)件鉸接在一起時(shí)，移動(dòng)副數(shù)目為m-11.復(fù)合鉸鏈123三個(gè)桿件在一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目為：PL=32=123561424356第26頁/共67頁第二十七頁，共68頁。例 圓盤(yun pn)鋸機(jī)構(gòu)F3n2PLPH 37260 9 F3n2PLPH 372100 1 ?A,B,C,D處為復(fù)合(fh)鉸鏈ABCDEF第27頁/共67頁第二十八頁，共68頁。2.局部(jb)自由度 123F3n2PLPH-F 332 31-1=1 在計(jì)算時(shí)，應(yīng)除去局部自度。 如不剔

10、除局部自由度，計(jì)算的 結(jié)果將比正確值大。F3n2PLPH 322 21=1所謂(suwi)局部自由度：是指機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度F3n2PLPH 332 31=2第28頁/共67頁第二十九頁，共68頁。3 . 虛 約 束(yush)（1）兩構(gòu)件間構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，移動(dòng)導(dǎo)路平行或重合（2）兩構(gòu)件(gujin)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合-不產(chǎn)生(chnshng)實(shí)際約束效果的重復(fù)約束312123123虛約束真實(shí)約束真實(shí)約束第29頁/共67頁第三十頁，共68頁。（3）兩構(gòu)件在多處構(gòu)成高副，各接觸點(diǎn)的公法線重合(chngh)或平行兩處高副（相當(dāng)于一個(gè)(y )移動(dòng)低副）一處高副虛約

11、束(yush)兩處高副（相當(dāng)于一各轉(zhuǎn)動(dòng)低副）BABA第30頁/共67頁第三十一頁，共68頁。 兩活動(dòng)構(gòu)件上兩動(dòng)點(diǎn)的距離始終保持不變（4）新增的桿EF為虛約束(yush) F3n2PLPH 3 2 46 0 0F3n2PLPH 33240 1ABCDFECDABEF注意：當(dāng)不剔除虛約束時(shí)，計(jì)算出的結(jié)果比正確值要小第31頁/共67頁第三十二頁，共68頁。F3n2PLPH 33-24 -0 1簡(jiǎn)化實(shí)圖AB為虛約束(yush)第32頁/共67頁第三十三頁，共68頁。(5）用運(yùn)動(dòng)副連接的是兩構(gòu)件上軌跡(guj)重合的點(diǎn)46 0F3n2PLPH 3 2 034F3n2PLPH 3 2 10v在該機(jī)構(gòu)中，構(gòu)

12、件(gujin)2上的C2點(diǎn)與構(gòu)件(gujin)3上的C3點(diǎn)軌跡重合，為虛約束。v也可將構(gòu)件4上的 D4當(dāng)作虛約束，將構(gòu)件4及其引入的約束鉸鏈 D去掉(q dio)來計(jì)算，效果完全一樣。示意圖第33頁/共67頁第三十四頁，共68頁。行星(xngxng)輪系3（6）機(jī)構(gòu)(jgu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分 124F21F212143F31F21F3n2PLPH 33-23-2 1在該機(jī)構(gòu)中，齒輪3是齒輪2的對(duì)稱部分(b fen)，為虛約束計(jì)算時(shí)應(yīng)將齒輪3及其引入的約束去掉來計(jì)算同理，若將齒輪2當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣第34頁/共67頁第三十五頁，共68頁。小結(jié)(xioji)：自由度計(jì)算(j su

13、n)步驟:1. 確定活動(dòng)構(gòu)件(gujin)數(shù)目2 . 3 . 4 . 1、復(fù)合鉸鏈計(jì)算在內(nèi)2、局部自由度排除3、虛約束排除第35頁/共67頁第三十六頁，共68頁。例2局1234567復(fù)41235789例1F3n2PLPH 362 81 372911F3n2PLPH1復(fù)合鉸鏈局部自由度虛約束局部(jb)自由度虛約束(yush)第36頁/共67頁第三十七頁，共68頁。例2F3n2PLPH 3 2 8111 112345678第37頁/共67頁第三十八頁，共68頁。ABCDEGF例3計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度4123解：該機(jī)構(gòu)全由移動(dòng)(ydng)副組成， 其自由度計(jì)算公式為：例4計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并指

14、出存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束處。并說明該機(jī)構(gòu)是否具有確定(qudng)的運(yùn)動(dòng)。hlPPnF23227263 解： 1，兩處虛約束(yush)：凸輪處和導(dǎo)軌E、F處；一處復(fù)合鉸鏈 B 處。15322lPnF2，該機(jī)構(gòu)沒有確定運(yùn)動(dòng)。成為機(jī)構(gòu)的 條件：應(yīng)有兩個(gè)起始構(gòu)件第38頁/共67頁第三十九頁，共68頁。ABCDEF例5計(jì)算圖示機(jī)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(jī)構(gòu)的條件。115243hlPPnF23解：1，2, D處為局部(jb)自由度，E、F處 有一處為虛約束；3, 應(yīng)有一個(gè)(y )起始構(gòu)件12345第39頁/共67頁第四十頁，共68頁。1234例6如

15、圖所示為牛頭刨床設(shè)計(jì)方案草圖。設(shè)計(jì)思路為：動(dòng)力由曲柄1輸入，使擺動(dòng)導(dǎo)桿3往復(fù)擺動(dòng)，并帶動(dòng)滑枕4作往復(fù)移動(dòng)，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,hlPPnF23062432, 該機(jī)構(gòu)(jgu)不能動(dòng)，修改方案如下：題圖12345a)12345b)第40頁/共67頁第四十一頁，共68頁。12345d)思考：如果計(jì)算出的機(jī)構(gòu)自由度 F=1 應(yīng)增加一個(gè)(y )什么樣的構(gòu)件？ 小結(jié)(xioji)：如果計(jì)算出的機(jī)構(gòu)自由度 F=0 ？課后作業(yè)(zuy)：2-1、2-2、2-16、2-18，2-2312345c)1234題圖應(yīng)增加一個(gè)帶有一個(gè)低副的構(gòu)件。第41

16、頁/共67頁第四十二頁，共68頁。例7 計(jì)算機(jī)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(jī)構(gòu)是否具有(jyu)確定運(yùn)動(dòng)。并提出改進(jìn)措施。 32LHFnPP3 32 410 解：1）計(jì)算(j sun)自由度2）改進(jìn)(gijn)措施該題見教材2-811234機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖第42頁/共67頁第四十三頁，共68頁。35112453112411234題圖32LHFnPP 3 42 511第43頁/共67頁第四十四頁，共68頁。1123451123432LHFnPP 3 42 51132LHFnPP 3 32 32111234題圖第44頁/共67頁第四十五頁，共68頁。例 計(jì)算(j sun

17、)下列機(jī)構(gòu)的自由度32LHFnPP 3 52 7132LHFnPP 3 52 711234512345第45頁/共67頁第四十六頁，共68頁。課堂(ktng)練習(xí)題第46頁/共67頁第四十七頁，共68頁。齒輪范成實(shí)驗(yàn)答辯須回答(hud)的問題：一、實(shí)驗(yàn)(shyn)指導(dǎo)書第67頁：五、思考題 14；二、補(bǔ)充問答：1 正變位、負(fù)變位齒輪的分度圓齒距是否改變？2 齒輪的根圓是否都小于基圓？3 何謂正傳動(dòng)，負(fù)傳動(dòng)，零傳動(dòng)？正傳動(dòng)、負(fù)傳動(dòng)與齒輪正 變位、負(fù)變位是否概念相同？ 4 在正傳動(dòng)，負(fù)傳動(dòng)，零傳動(dòng)中，那種傳動(dòng)不需齒頂降低？ 那種傳動(dòng)分度圓與節(jié)圓重合？ 節(jié)圓壓力(yl)角等于嚙合角等于 分度圓壓力(

18、yl)角？第47頁/共67頁第四十八頁，共68頁。總復(fù)習(xí)安排：17周：周四晚：運(yùn)動(dòng)分析，受力分析；周六晚：四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，凸輪(tln)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；周日晚： 齒輪傳動(dòng)概念題請(qǐng)同學(xué)們自己看各章的復(fù)習(xí)要點(diǎn)，不再集中講解。第48頁/共67頁第四十九頁，共68頁。任何機(jī)構(gòu)都可以看成是由若干個(gè)基本桿組依次(yc)連接于原動(dòng)件和機(jī)架而成的，這就是機(jī)構(gòu)的組成原理基本桿組一個(gè)機(jī)構(gòu)被拆除基本機(jī)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(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)，既由一個(gè)原動(dòng)件和相對(duì)固定的機(jī)架所組成的機(jī)構(gòu)。一般機(jī)構(gòu) = 基本機(jī)構(gòu) + 若干個(gè)基本桿組第49頁/共67頁第五十頁，共68頁。=1423123F=3n2PLP

19、H =33 2 4 0 =1F=3n2PLPH =31 2 10 =1典型(dinxng)示例+F=3n2PLPH =32 2 30 =0基本(jbn)機(jī)構(gòu)基本(jbn)桿組注意：基本桿組自由度為零 1第50頁/共67頁第五十一頁，共68頁。基本(jbn)桿組分類級(jí)桿組級(jí)桿組級(jí)桿組的特征(tzhng)具有三個(gè)低副的兩桿件組合級(jí)桿組的特征具有(jyu)六個(gè)低副的四桿件組合常見的級(jí)桿組.平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類第51頁/共67頁第五十二頁，共68頁。級(jí)組特征： (1)四桿六低副； (2)具有一個(gè)(y )自身帶有三個(gè)外端低副的中心構(gòu)件；常見(chn jin)的級(jí)桿組第52頁/共67頁第五十三頁，共68頁。

20、另一種(y zhn)說法：機(jī)構(gòu)的級(jí)別與機(jī)構(gòu)中最高級(jí)別基本桿組的級(jí)別一致3.平面機(jī)構(gòu)(jgu)的結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析的目的 1）了解機(jī)構(gòu)的組成 2） 確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別 3）為機(jī)構(gòu)受力分析提供簡(jiǎn)化方法第53頁/共67頁第五十四頁，共68頁。 3）先試拆級(jí)桿組，不成(bchng)再考慮按級(jí)組拆典型(dinxng)例題分析(fnx)機(jī)構(gòu)的過程： 1）先將機(jī)架、原動(dòng)件與其它構(gòu)件分離2314567ABCDEFGHIJ1A23BCD6754EFGHIJ第54頁/共67頁第五十五頁，共68頁。例7 分別(fnbi)以構(gòu)件2、4、8為原動(dòng)件，確定機(jī)構(gòu)的桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別。12A78GH6CEF543BDa)12345

21、678ABCDEFGH注意：已拆過的桿和運(yùn)動(dòng)(yndng)副不能重復(fù)再拆解: 以2為原動(dòng)件題圖第55頁/共67頁第五十六頁，共68頁。12345678ABCDEFGH題圖b)解: 以4為原動(dòng)件42D3BAH87G56CEF第56頁/共67頁第五十七頁，共68頁。12345678ABCDEFGH題圖67FGH82345ABCDEc)解: 以8為原動(dòng)件第57頁/共67頁第五十八頁，共68頁。例8 計(jì)算機(jī)構(gòu)(jgu)的自由度，并確定機(jī)構(gòu)(jgu)的桿組及機(jī)構(gòu)(jgu)的級(jí)別。1A12345678910ABCDEFGHIJK23BCE89IJH7F456DGHK解: 1.計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度hlPPnF2310132932. 拆分桿組該機(jī)構(gòu)(jgu)為三級(jí)機(jī)構(gòu)(jgu)第58頁/共67頁第五十九頁，共68頁。高副低代必須(bx)滿足的條件 便于機(jī)構(gòu)的組成分析 便于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 替代前后機(jī)構(gòu)的自由度不變 替代前后機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)速度、瞬時(shí)加速度不變 第59頁/共67頁第六十頁，共68頁。替代的結(jié)果: 原機(jī)構(gòu)增加一個(gè)具有兩個(gè)低副的構(gòu)件 具體(jt)替代的方法 1.兩高副運(yùn)動(dòng)副元素為圓弧（或曲線）新增桿件是兩圓弧（或曲線）幾何(j h)中心連線表示的桿。兩低副為轉(zhuǎn)動(dòng)副，其位置在兩弧（或曲線）幾何(j h)中心。示意圖1231 2ABr1r2K1K24ABK2K121 12