平面機構具有確定運動的條件第1頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三第2頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三§1.1平面機構運動簡圖的繪制機構運動簡圖:用規定的運動副符號及代表構件的線條來表示機構的運動特性，并根據運動學尺寸，按一定的比例畫成的簡單圖形。只是為了表明機構的運動狀態或各構件的相互關系，可以不按比例來繪制運動簡圖，通常把這樣的簡圖稱為機構示意圖。第3頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三一般構件的表示方法桿、軸構件固定構件同一構件第4頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三三副構件兩副構件四副構件一般構件的表示方法第5頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三1212移動副轉動副第6頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三凸輪機構齒輪機構第7頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三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平面運動副第8頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三平面高副螺旋副2112121212球面副球銷副121212空間運動副12121221nntt21nntt第9頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三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第10頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三鏈傳動圓柱蝸桿蝸輪傳動凸輪傳動外嚙合圓柱齒輪傳動常用機構運動簡圖符號第11頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三內嚙合圓柱齒輪傳動棘輪機構常用機構運動簡圖符號第12頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三運動簡圖的繪制1確定原動件、輸出件（一般位于傳動線路末端）、傳動件（兩者之間），弄清運動傳遞路線2確定構件數目（1、2、3…）3確定運動副類型、數目（A、B、C…）4選擇投影面（以機構的運動平面相平行的面為投影面）5選擇比例尺，根據機構的運動尺寸定出各運動副之間的相對位置。6以線條和運動副規定符號表示構件和運動副7驗算自由度。第13頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例1繪制內燃機機構的運動簡圖汽缸體－活塞－連桿－曲軸曲柄滑塊機構凸輪機構凸輪－推桿－汽缸體齒輪機構汽缸體－小齒輪－大齒輪變活塞往復移動為曲軸連續轉動變凸輪連續轉動為推桿往復移動(啟閉排氣閥門)改變轉速大小與方向第14頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例2繪制牛頭刨床機構的運動簡圖第15頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例3繪制破碎機機構的運動簡圖P39選取比例尺μl

第16頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三O2DBCO36543AO121第17頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3偏心圓盤12A12A1AO12O23OA擴大轉動副第18頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例4試繪制該機構運動簡圖第19頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三第20頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三第21頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三反鏟液壓挖掘機工作裝置1)機構分析。機構由轉臺1、動臂2、動臂缸筒3及活塞桿4、斗桿缸筒5及活塞桿6、斗桿7、轉斗缸筒8及活塞桿9、鏟斗10共10個構件組成。三個液壓缸為原動件，分別驅動動臂2繞A點轉動、斗桿7繞F點轉動、鏟斗10繞I點轉動；鏟斗10為工作構件。2)確定運動副類型。有A、B、C、D、E、F、G、H、I共9個轉動副，三個液壓缸構成3個移動副。第22頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3)測量主要尺寸，計算長度比例和圖示長度。經測量得LAC=1.8m、LAF=3.3m、LCF=1.7m、LFI=1.4m。設圖樣最大尺寸為60mm，則長度比例尺==(3.3+1.4)/60≈0.08m/mm。計算各桿長度：AF＝3.3/0.08≈41（mm）

AC＝1.8/0.08≈22.5（mm）CF＝1.7/0.08≈21（mm）

FI＝1.4/0.08≈17.5（mm）4）繪制機構運動簡圖。①按各運動副間的圖示距離和相對位置，選擇適當的瞬時位置，用規定的符號表示各運動副；B、D、G、H等各點的位置對主體運動影響不大，其位置可適當選取；②用直線將同一構件上的運動副連接起來，并標上件號、鉸接點和原動件的運動方向，即得所求的機構運動簡圖。反鏟液壓挖掘機工作裝置第23頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三§1.2平面機構具有確定運動的條件一、平面機構的自由度：機構具有的獨立運動的數目構件未用運動副與其他構件聯接前，一個作平面運動的自由構件具有3個自由度低副產生兩個約束使構件失去2個自由度高副產生一個約束使構件失去1個自由度第24頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三設：機構由n個活動構件，PL個低副，PH個高副組成自由度數約束數每個活動件30

每個低副12

每個高副21

F=3n-2PL

-PH平面機構自由度計算公式注意：機架是非活動件，故n中不包括機架。

第25頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3×2–2×3=0(靜定桁架)Pl=3n=2F=3×3–2×4=1(給一個主動件機構有確定運動)Pl=4n=3第26頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三第27頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3×4–2×5=2機構運動不確定Pl=5n=4給兩個主動件機構有確定運動。第28頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3×3–2×5=-1(超靜定桁架)1234Pl=5n=3第29頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2)若Ｆ>０且與原動件數相等，則機構各構件間的相對運動確定。因此，機構具有確定運動的條件是：Ｆ>０且機構的原動件數等于機構的自由度數；3)若Ｆ>0，而原動件數<F，則構件間的運動不確定；4)若Ｆ>0，而原動件數>F，則構件間不能運動或產生破壞。結論：1)若機構自由度Ｆ≤０，則機構不能動；第30頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三DAFCBE主動件12345礦石例判斷破碎機是否有確定運動。F=3n-（2pl+ph

）n=5;pl=7;ph=0;F=35-(27+0)=1.F=主動件數，故有確定運動。第31頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3n-2pl-ph=35－26=3???第32頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三三、計算機構自由度時應注意的問題（一）復合鉸鏈由三個或者三個以上的構件組成的軸線重合的轉動副稱為復合鉸鏈。由m個構件組成的復合鉸鏈應含有（m－1）個轉動副。321312第33頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三慣性篩機構C處為復合鉸鏈n=5,Pl=7,Ph=0=3×5-2×7–0=1F=3n-2Pl–Ph第34頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3×7–2×10=1n=7Pl=1023814567第35頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三46532172個移動副2個移動副1個轉動副2個轉動副=3×7–2×10–0=1F=3n–2Pl–Ph第36頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2)局部自由度（多余自由度）1、局部自由度：機構中個別構件不影響其它構件運動，即對整個機構運動無關的自由度。

ABC321F=3×3-2×3-1=2n=3Pl=3Ph=1第37頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2)局部自由度（多余自由度）2、處理辦法：在計算自由度時，拿掉這個局部自由度，即可將滾子與裝滾子的構件固接在一起。ABC321F=2×3-2×2-1×1=1n=2Pl=2Ph=1第38頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3）虛約束1、虛約束：在機構中與其他運動副作用重復，而對構件間的相對運動不起獨立限制作用的約束。F=3×4–2×6=0n=4Pl=6第39頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3）虛約束2、處理辦法：將具有虛約束運動副的構件連同它所帶入的與機構運動無關的運動副一并不計。F=3×3–2×4=1n=3Pl=4第40頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三常見的虛約束1)構件上某點軌跡與該點引入約束后的軌跡相同F=3×3–2×4=1n=3Pl=4若AB=BC=BD，觀察C點的運動。C點的軌跡為一條垂直線若在C點加一垂直導路的滑塊，必為虛約束第41頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三F=3n-2Pl-Ph=3*×4-2×6=0???帶虛約束的桿機構軌跡重合第42頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2）兩構件組成的若干個導路中心線互相平行或重合的移動副。x1x2ABC1234x1x2F=3×3–2×4=1n=3Pl=4第43頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三2）兩構件組成的若干個導路中心線互相平行或重合的移動副。F=3×3–2×4=1n=3Pl=4第44頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三3）兩構件組成若干個軸線互相重合的轉動副。ABF=3×2–2×2–2×1=1n=2Pl=2Ph=1第45頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三4）機構中對運動不起作用的對稱部分存在虛約束。行星傳動123456O提示：O

處存在復合鉸鏈F=3×5–2×5–1×6=-1n=5Pl=5Ph=6F=3×3–2×3–2×1=1n=3Pl=3Ph=2第46頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三虛約束的本質是什么?

從運動的角度看,虛約束就是“重復的約束”或者是“多余的約束”。機構中為什么要使用虛約束?

a.使受力狀態更合理

b.使機構平衡

c.考慮機構在特殊位置的運動第47頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三使用虛約束時要注意什么問題?

保證滿足虛約束存在的幾何條件，在機械設計中使用虛約束時，機械制造的精度要提高。F=3n-2pl-ph=3*4-2*6=031DCMN245BAN′第48頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三例1計算機構的自由度n=5P5=6F=3×5–2×6=3213456n=5P5=7F=3×5–2×7=1第49頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三局部自由度虛約束6AC12B3DEFGHI45n=6；Pl=8；Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3×6-2×8-1=1例2計算圖所示機構的自由度(若存在局部自由度、復合鉸鏈、虛約束請標出）。第50頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三局部自由度復合鉸鏈C21ABEDF34567891011GHIJKL虛約束n=8；Pl=11；Ph=1F=3n-2Pl-Ph=3×8-2×11-1=1例3如圖所示,已知HG=IJ,且相互平行；GL=JK，且相互平行。計算此機構的自由度(若存在局部自由度、復合鉸鏈、虛約束請標出）。第51頁，共55頁，2022年，5月20日，21點29分，星期三小結機構運動簡圖、機構示意圖、常用運動副和構件的表示方法、機構運動簡圖繪制方法掌握平面機構的自由度的計算方法機構具有確定運動的條件：機構自由度F>0,機構原動件數=機構自由度數平面機構的自由度計算公式：F=3n-2pL-pH計算機構自由度應注意的事項：復合鉸鏈、局部自由度、虛約束

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