1、三、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論機(jī)器是執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來(lái)轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料或信息。 機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞與轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。 一臺(tái)機(jī)器可能是由一種機(jī)構(gòu)組成，也可能是由若干種機(jī)構(gòu)組成，它們按一定的規(guī)律相互協(xié)調(diào)配合，通過(guò)有序的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞與轉(zhuǎn)換來(lái)完成預(yù)期的功能。 機(jī)構(gòu)是由單一或多個(gè)零件組成。 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品的總體方案設(shè)計(jì)（重點(diǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）和零件設(shè)計(jì)的總和，分別在主干課“機(jī)械原理”和“機(jī)械設(shè)計(jì)”中學(xué)習(xí)。 方案設(shè)計(jì)主要包括三方面內(nèi)容： 機(jī)械系統(tǒng)功能原理方案設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 方案的評(píng)價(jià)與優(yōu)選3.1 機(jī)械產(chǎn)品的總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)即機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)，內(nèi)容為： 機(jī)構(gòu)及機(jī)械系統(tǒng)的選型與綜

2、合動(dòng)作要求輸出運(yùn)動(dòng)形式數(shù)量運(yùn)動(dòng)傳遞轉(zhuǎn)換類型數(shù)量輸入運(yùn)動(dòng)形式數(shù)量選擇創(chuàng)新滿足要求的機(jī)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)型式機(jī)械系統(tǒng)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)配合3.2 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)綜合及分析機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)是進(jìn)行創(chuàng)造性構(gòu)思和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要過(guò)程。運(yùn)動(dòng)傳遞轉(zhuǎn)換的具體參數(shù)及規(guī)律運(yùn)動(dòng)學(xué)尺度設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能分析動(dòng)力學(xué)初步設(shè)計(jì)若干設(shè)計(jì)方案最佳設(shè)計(jì)方案方案評(píng)價(jià)優(yōu)選 機(jī)構(gòu)的概念及功能 機(jī)構(gòu):兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)可動(dòng)聯(lián)接形成的構(gòu)件系統(tǒng)，各構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 可按預(yù)期的規(guī)律實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞與轉(zhuǎn)換。 能將一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件的給定運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變成其他構(gòu)件所需的確定運(yùn)動(dòng)。 機(jī)構(gòu)的特征 人為的實(shí)物組合體。 各實(shí)體

3、之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念 一個(gè)構(gòu)件也可以由幾個(gè)零件剛性聯(lián)接組成。實(shí)例：連桿由連桿體、軸瓦、連桿蓋、螺栓、墊圈、螺母、連桿襯套等相互剛性聯(lián)接組成。連桿體連桿蓋螺栓墊圈螺母連桿襯套軸瓦內(nèi)燃機(jī)連桿3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念 平面運(yùn)動(dòng)副類型 轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副、鉸鏈） 移動(dòng)副面接觸 ，平面低副應(yīng)力低產(chǎn)生約束數(shù)：2自由度：13.3 機(jī)構(gòu)的基本概念 滾滑副點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高平面高副ttnnnntt產(chǎn)生約束數(shù)：1自由度：211 運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副名稱運(yùn)動(dòng)副符號(hào)兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副

4、122121平面運(yùn)動(dòng)副3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念 運(yùn)動(dòng)鏈:兩個(gè)以上構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接的構(gòu)件系統(tǒng),分為閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈和開(kāi)環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈。平面閉式運(yùn)動(dòng)鏈單封閉回路閉鏈 p N （p為運(yùn)動(dòng)副數(shù)，N為構(gòu)件數(shù)）3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈(Open kinematic chain) 開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈廣泛應(yīng)用于機(jī)械手和機(jī)器人中。N p 13.3 機(jī)構(gòu)的基本概念 運(yùn)動(dòng)鏈的自由度：確定運(yùn)動(dòng)鏈中各構(gòu)件相對(duì)于其中某一構(gòu)件的位置所需的獨(dú)立參變量的數(shù)目。 3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念oxy約束對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制。A 一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件有三個(gè)自由度BA(xA,yA)oxy活動(dòng)構(gòu)件數(shù)：通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接后，低副產(chǎn)生的約束數(shù) ： 高副產(chǎn)生的約束數(shù)

5、： 設(shè)一平面機(jī)構(gòu)有K個(gè)構(gòu)件，通過(guò)Pl個(gè)低副，Ph個(gè)高副聯(lián)接，則：運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接前自由度： 自由度的計(jì)算3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念12345678ABCDEF解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù) Pl =10高副數(shù) Ph =0B、C、D、E四處各含有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副例4：計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖215691078343.3 機(jī)構(gòu)的基本概念自由度計(jì)算習(xí)題 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=5低副數(shù)Pl =6高副數(shù)Ph =2習(xí)題解若干個(gè)1個(gè)1個(gè)或幾個(gè) 在運(yùn)動(dòng)鏈中，固定某一構(gòu)件為機(jī)架，并給定一個(gè)或數(shù)個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，使其余構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)隨之確定，運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)架：相對(duì)固定不動(dòng)的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車輛底盤。原動(dòng)件（主動(dòng)

6、件）：運(yùn)動(dòng)已知的構(gòu)件，運(yùn)動(dòng)輸入的構(gòu)件。原動(dòng)件從動(dòng)件：其余活動(dòng)構(gòu)件。從動(dòng)件機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)構(gòu)件+運(yùn)動(dòng)副機(jī)架 原動(dòng)件 從動(dòng)件機(jī)架機(jī)構(gòu)3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的首要條件：運(yùn)動(dòng)鏈自由度必須大于零。在F 0的條件下，進(jìn)一步判斷運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)欠窬哂写_定的運(yùn)動(dòng)。 3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念F3n2pLpH 3425 2 原動(dòng)件數(shù)F,運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)關(guān)系不確定。運(yùn)動(dòng)鏈不能成為機(jī)構(gòu)。原動(dòng)件數(shù)F,運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)部各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系確定。運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)。3.3 機(jī)構(gòu)的基本概念F3n2pLpH3324 1原動(dòng)件數(shù)F，運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)關(guān)系將發(fā)生矛盾，其中最薄弱的構(gòu)件將會(huì)損壞。運(yùn)動(dòng)鏈不能成為機(jī)構(gòu)。原動(dòng)件數(shù)F，運(yùn)動(dòng)鏈內(nèi)部各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系確定。運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊(連架桿)固定導(dǎo)桿(導(dǎo)