第一章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度
§1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件§1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件1.構(gòu)件從運(yùn)動(dòng)角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元體組合而成的，這些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元體稱為構(gòu)件，
。從加工制造角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多獨(dú)立制造單元體組合而成零件，這些獨(dú)立制造單元體稱為零件。構(gòu)件可以是一個(gè)零件；也可以是由一個(gè)以上的零件組成。圖示內(nèi)燃機(jī)中的連桿就是由單獨(dú)加工的連桿體、連桿頭、軸瓦、螺桿、螺母、軸套等零件組成的。這些零件分別加工制造，但是當(dāng)它們裝配成連桿后則作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)，相互之間不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)副1）運(yùn)動(dòng)副定義機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件之間必須有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，構(gòu)件的連接既要使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種直接接觸的活動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。2） 運(yùn)動(dòng)副的分類（1）按兩個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副（2）按其接觸形式分：高副點(diǎn)線接觸的運(yùn)動(dòng)副低副面接觸的運(yùn)動(dòng)副。（3）按其相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）移動(dòng)副、螺旋副、球面副。3.機(jī)構(gòu)3.機(jī)構(gòu)具有固定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。機(jī) 架機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件；一般機(jī)架相對(duì)地面固定不動(dòng)，原動(dòng)件： 按給定已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；從動(dòng)件： 機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。機(jī)構(gòu)常分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)兩類，其中平面機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。§1-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§1-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、用規(guī)定的符號(hào)和線條按一定的比例表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，并能完全反映機(jī)構(gòu)特征的簡(jiǎn)圖。二、繪制：1、運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)副：2、構(gòu)件符號(hào)：3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，（模型，鄂式破碎機(jī)）1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)；2）找出所有的構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副；3）選擇合理的位置，即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性；4）確定比例尺，5）用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成間圖。（從原動(dòng)件開(kāi)始畫）【例2-1】如圖2-6所示為以顎式碎礦機(jī)。當(dāng)曲軸2繞其軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)顎板3作往復(fù)擺動(dòng)，從而將處于動(dòng)顎板3和固定顎板6之間的礦石7軋碎。試?yán)L制此碎礦機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。解：（1）運(yùn)動(dòng)分析（1）運(yùn)動(dòng)分析 右圖所示此碎礦機(jī)由原動(dòng)件曲軸2（構(gòu)件1為固裝于曲軸2上的飛輪）、動(dòng)顎板3、擺桿4、機(jī)架5等4個(gè)構(gòu)件組成，固定顎板6是固定安裝在機(jī)架上的。曲軸2于機(jī)架5在O點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副（即飛輪的回轉(zhuǎn)中心）；曲軸2與動(dòng)顎板3也構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其軸心在A點(diǎn)（即動(dòng)顎板繞曲軸的回轉(zhuǎn)幾何中心）；擺桿4分別與動(dòng)顎板3和機(jī)架5在B、C兩點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。其運(yùn)動(dòng)傳遞為：電機(jī) 皮帶 曲軸 動(dòng)顎板 擺桿。所以，其機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為曲軸，從動(dòng)件為擺桿、構(gòu)件3、機(jī)架5共同構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。第一章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度§1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件§1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成1.構(gòu)件1.構(gòu)件從運(yùn)動(dòng)角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元體組合而成的，這些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元體稱為構(gòu)件。從加工制造角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多獨(dú)立制造單元體組合而成零件，這些獨(dú)立制造單元體稱為零件。構(gòu)件可以是一個(gè)零件；也可以是由一個(gè)以上的零件組成。圖示內(nèi)燃機(jī)中的連桿就是由單獨(dú)加工的連桿體、連桿頭、軸瓦、螺桿、螺母、軸套等零件組成的。這些零件分別加工制造，但是當(dāng)它們裝配成連桿后則作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)，相互之間不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)副1）運(yùn)動(dòng)副定義機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件之間必須有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，構(gòu)件的連接既要使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種直接接觸的活動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副，
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機(jī)械設(shè)計(jì)教程－一、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度》(
http://clearvueentertainment.com)。2） 運(yùn)動(dòng)副的分類（1）按兩個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副（2）按其接觸形式分：高副點(diǎn)線接觸的運(yùn)動(dòng)副低副面接觸的運(yùn)動(dòng)副。（3）按其相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）移動(dòng)副、螺旋副、球面副。3.機(jī)構(gòu)3.機(jī)構(gòu)具有固定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。機(jī) 架機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件；一般機(jī)架相對(duì)地面固定不動(dòng)，原動(dòng)件： 按給定已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；從動(dòng)件： 機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。機(jī)構(gòu)常分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)兩類，其中平面機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。§1-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§1-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、用規(guī)定的符號(hào)和線條按一定的比例表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，并能完全反映機(jī)構(gòu)特征的簡(jiǎn)圖。二、繪制：1、運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)副：2、構(gòu)件符號(hào)：3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，（模型，鄂式破碎機(jī)）1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)；2）找出所有的構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副；3）選擇合理的位置，即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性；4）確定比例尺，5）用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成間圖。（從原動(dòng)件開(kāi)始畫）【例2-1】如圖2-6所示為以顎式碎礦機(jī)。當(dāng)曲軸2繞其軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)顎板3作往復(fù)擺動(dòng)，從而將處于動(dòng)顎板3和固定顎板6之間的礦石7軋碎。試?yán)L制此碎礦機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。解：（1）運(yùn)動(dòng)分析（1）運(yùn)動(dòng)分析 右圖所示此碎礦機(jī)由原動(dòng)件曲軸2（構(gòu)件1為固裝于曲軸2上的飛輪）、動(dòng)顎板3、擺桿4、機(jī)架5等4個(gè)構(gòu)件組成，固定顎板6是固定安裝在機(jī)架上的。曲軸2于機(jī)架5在O點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副（即飛輪的回轉(zhuǎn)中心）；曲軸2與動(dòng)顎板3也構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其軸心在A點(diǎn)（即動(dòng)顎板繞曲軸的回轉(zhuǎn)幾何中心）；擺桿4分別與動(dòng)顎板3和機(jī)架5在B、C兩點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。其運(yùn)動(dòng)傳遞為：電機(jī) 皮帶 曲軸 動(dòng)顎板 擺桿。所以，其機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為曲軸，從動(dòng)件為擺桿、構(gòu)件3、機(jī)架5共同構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。（2）按圖量取尺寸，選取合適的比例尺，確定O、A、B、C四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的位置，即可繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。最后標(biāo)出原動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。由圖可以看出，O、C在同一垂直線上。量取OA=3mm，AB=25mm，BC=14mm，OC=22mm。§1-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。一、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度（設(shè)n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，PL個(gè)低副，PH個(gè)高副）F=3n-2PL-PH二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件（原動(dòng)件數(shù)>F，機(jī)構(gòu)破壞）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)F=3*3-2*4-0=1原動(dòng)件數(shù)=機(jī)構(gòu)自由度鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)F=3*4-2*5-0=2原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)自由度原動(dòng)件數(shù)<機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定（任意亂動(dòng)）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)，既機(jī)構(gòu)有多少個(gè)自由度，就應(yīng)該給機(jī)構(gòu)多少個(gè)原動(dòng)件。：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)，既機(jī)構(gòu)有多少個(gè)自由度，就應(yīng)該給機(jī)構(gòu)多少個(gè)原動(dòng)件。三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1．復(fù)合鉸鏈三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成共軸線轉(zhuǎn)動(dòng)副的鉸鏈，我們稱為復(fù)合鉸鏈（如圖所示）。若有m個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，則復(fù)合鉸鏈處的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)為（m-1）個(gè)。2．局部自由度機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件具有局部的、不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度，同時(shí)與輸出運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度我們稱為局部自由度。對(duì)于含有局部自由度的機(jī)構(gòu)在計(jì)算自由度時(shí)，不考慮局部自由度。如圖凸輪機(jī)構(gòu)：如認(rèn)為：F=3x3-2x3-1=2是錯(cuò)誤的。n=2，Pl=2，Ph＝1，由公式得：F=3x2-2x2-1=1。（3）虛約束：在特殊的幾何條件下，有些約束所起的限制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。