任務(wù)一平面機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖模塊一機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目一平面機(jī)構(gòu)及其自由度任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)｛空間機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱為平面機(jī)構(gòu)。否則稱為空間機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合。一些常見的機(jī)構(gòu)一、平面機(jī)構(gòu)及其組成

組成機(jī)構(gòu)的兩個(gè)基本要素是：構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。1、構(gòu)件

構(gòu)件是機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的最小單元。一個(gè)構(gòu)件可以是一個(gè)零件，也可以是多個(gè)零件的剛性組合體。2、構(gòu)件的分類構(gòu)件機(jī)架（固定構(gòu)件）活動(dòng)構(gòu)件原動(dòng)件(主動(dòng)件)從動(dòng)件任務(wù)一平面機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一般情況下，原動(dòng)件與機(jī)架相連接。

在任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，只能有一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。在活動(dòng)構(gòu)件中至少有一個(gè)原動(dòng)件，其余的活動(dòng)構(gòu)件都是從動(dòng)件。一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件具有三個(gè)自由度，有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。一個(gè)做空間運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件具有六個(gè)自由度，有六個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。約束：對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所施加的限制。二、構(gòu)件的自由度和約束：自由度：構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)種類的數(shù)目。三、運(yùn)動(dòng)副及其分類

1、運(yùn)動(dòng)副：使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。

2、分類

平面運(yùn)動(dòng)副：低副（面接觸）高副（點(diǎn)、線接觸）轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副：螺旋副、球面副根據(jù)兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，低副又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副的自由度為1，約束為2.鏈接動(dòng)畫（一）低副1、轉(zhuǎn)動(dòng)副（或鉸鏈）兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)符號(hào)：

兩構(gòu)件只能沿某一方向線作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副。

移動(dòng)副的自由度為1，約束為2.低副自由度為1，約束為2。

鏈接動(dòng)畫2、移動(dòng)副符號(hào)：

兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。高副自由度為2，約束為1。

（二）高副凸輪副齒輪副輪軌高副

高副的常見形式：（三）空間運(yùn)動(dòng)副球面副四、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念

分析已有機(jī)構(gòu)或設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)時(shí)，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，在研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，撇開那些與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的機(jī)構(gòu)的外形和運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)，僅用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)副符號(hào)來(lái)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例畫出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置。這種說(shuō)明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)明圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2、構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副的表示方法

構(gòu)件的畫法：低副中的構(gòu)件常用線段或小方塊表示；高副中的構(gòu)件一般用相似的圖形表示。畫有斜線的構(gòu)件表示機(jī)架。

轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法如下：

移動(dòng)副的表示方法如下：

平面高副的表示方法如下：b.齒輪副a.凸輪副3、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟（1）分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，找出機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件。（2）沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，逐一分析各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定各運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。（3）判斷運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置。

（4）選擇原動(dòng)件的一個(gè)位置，采用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)按比例作圖。例試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖例繪制圖a所示抽水機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)的自由度

Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨｎ－活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目（不包括機(jī)架）ＰＬ－低副數(shù)目（包括轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副）ＰＨ－高副數(shù)目1、平面機(jī)構(gòu)自由度的概念平面機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。2、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式n=3，

pL=4，pH=0F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1n=3,PL=4,PH=0

F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4－0=1例計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ=3×2－2×3=0F=0Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ=3×3－2×5=-1F＜0Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝4×3－2×5=2

F＞w三角形具有穩(wěn)定性，不能動(dòng)EDC也構(gòu)成三角形，不能動(dòng)鏈接動(dòng)畫鏈接動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)不確定若F=w=2運(yùn)動(dòng)確定二、構(gòu)件組具有確定運(yùn)動(dòng)的條件教學(xué)視頻Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝3×3－

2×4=1

F＜w鏈接動(dòng)畫鏈接動(dòng)畫構(gòu)件破壞Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝3×3－

2×4=1

F=

w運(yùn)動(dòng)確定構(gòu)件組具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：構(gòu)件組的自由度Ｆ=主動(dòng)件的個(gè)數(shù)W結(jié)論：(F=0不動(dòng)；F＜0超靜定，F(xiàn)＜W時(shí)破壞；F＞W(wǎng)運(yùn)動(dòng)不確定。）1、復(fù)合鉸鏈播放動(dòng)畫三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)兩個(gè)以上的構(gòu)件共用同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。由K個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為（K-1）個(gè)

復(fù)合鉸鏈符號(hào)表示：F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。F=3×5－2×7－0=1復(fù)合鉸鏈F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)將滾子和推桿看做一體。

2、局部自由度在機(jī)構(gòu)中，某些不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，兩個(gè)忽略：1、n中小滾子忽略；2、轉(zhuǎn)動(dòng)副中滾子中心小圓圈忽略。滾子凸輪機(jī)構(gòu)

在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副所起的限制作用重復(fù)，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的限制作用約束稱為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，虛約束應(yīng)除去不計(jì)。(1)平行的移動(dòng)副：兩構(gòu)件構(gòu)成的多個(gè)平行導(dǎo)路上的移動(dòng)副。

F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=13、虛約束(2)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合：兩構(gòu)件構(gòu)成同一軸線上的轉(zhuǎn)動(dòng)副。(3)機(jī)構(gòu)中存在的對(duì)稱部分計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱部分的構(gòu)件及其產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。

F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-2=1（4）、軌跡重合：在機(jī)構(gòu)中，若被聯(lián)接到機(jī)構(gòu)上的構(gòu)件，在聯(lián)接點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合時(shí)，該聯(lián)接引入的約束是虛約束，F(xiàn)=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1虛約束作用：對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，但可以改善機(jī)構(gòu)的受力情況，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性。例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2解:主動(dòng)件數(shù)W=F機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)n=7，PL=9，PH=1F=3×7－2×9－1=2例：求圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷此裝置是否具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)．鏈接動(dòng)畫n=9，PL=10+2=12，PH=2F=3×9-2×12-2=1例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。n=7，PL=6+4=10PH=0F=3×7-2×10-0=1例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。n=3，PL=4，PH=0F=3×3－2×4－0=13n=7－1=6,PL=8,PH=1

(3與5同一構(gòu)件)F=3n－2PL－PH=3×6－2×8－1=1Ｆ＝W→機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。（1）F=0:增加一構(gòu)件帶進(jìn)一平面低副（2）F>W:增加主動(dòng)件數(shù)目或增加一個(gè)帶有兩個(gè)平面低副的構(gòu)件（3）F<W:減少主動(dòng)件數(shù)目四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的實(shí)用意義1、判定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案是否合理F=0不動(dòng)；F＜0超靜定；F＜W機(jī)構(gòu)被破壞；F＞W(wǎng)運(yùn)動(dòng)不確定；F=W具有確定的運(yùn)動(dòng)2、改進(jìn)不合理的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案，使之具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)n=3，PL=4，PH=1，F(xiàn)=3×3-2×4-1=0n=4，