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[!--downpath--]機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析本章要解決問題預制構(gòu)件組合具有確定相對運動的條件是哪些?如何勾畫機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)自由度的估算。何謂速率瞬心？速率瞬心有什么用途？基本要求自由度、運動副、瞬心、復合合頁、局部自由度、虛約束；能正確估算平面機構(gòu)的自由度；能勾畫簡單機械的機構(gòu)運動簡圖；能正確判斷瞬心。重點機構(gòu)自由度的估算;機構(gòu)運動簡圖勾畫。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析1－1運動副及其分類預制構(gòu)件與零件零件是機器中的一個獨立制造單元體；預制構(gòu)件是機器中的一個獨立運動單元體。從運動來看，任何機器都是由若干個預制構(gòu)件組合而成的。任何機器都是由許多零件組合而成的。汽缸體曲軸體曲軸頭凸輪蝸桿活塞預制構(gòu)件常常是由若干零件剛性地連接在一起的獨立運動的整體真實曲軸曲軸體曲軸頭螺釘螺絲螺帽機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析與動力源組合機器的組成(從運動觀點看)由預制構(gòu)件組成(從制造觀點看)由零件組成機械機器機構(gòu)預制構(gòu)件零件通用零件專用零件原動預制構(gòu)件從動預制構(gòu)件零件預制構(gòu)件機構(gòu)機器靜連接動連接(運動副)視頻：零件的加工方式機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析平面運動預制構(gòu)件的自由度自由度：把預制構(gòu)件相對于參考系具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)量稱為自由度。
推論：一個作平面運動的自由預制構(gòu)件有三個自由度。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析二、運動副二、運動副運動副:兩預制構(gòu)件直接接觸而產(chǎn)生的可動連接機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析運動副分類運動副分類按相對運動分類機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析按接觸方式分類：高副：點、線接觸平面低副空間低副空間低副平面低副平面低副機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析按相對運動分類：運動副的性質(zhì)（即運動副引入的約束）確定了兩預制構(gòu)件的相對運動按相對運動分類：轉(zhuǎn)動副：相對轉(zhuǎn)動——回轉(zhuǎn)副(合頁)聯(lián)通副：相對聯(lián)通螺旋副：螺旋運動球面副：球面運動機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析運動副類型小結(jié)平面低副:轉(zhuǎn)動副、移動副（面接觸）平面高副:蝸桿副、凸輪副（點、線接觸）空間低副:螺旋副、球面副、圓柱副（面接觸）空間高副:球和圓錐與平面、球與圓錐副(點、線接觸)運動副特點:運動副一經(jīng)產(chǎn)生,組成它的兩個預制構(gòu)件間的可能的相對運動就確定。并且這些可能的相對運動,動副類型有關,而與運動副的具體結(jié)構(gòu)無關。工程上常用一些規(guī)定的符號代表運動副機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析平面副低副：轉(zhuǎn)動副、移動副(面接觸)高副：蝸桿副、凸輪副(點、線接觸)機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析空間副高副：點、線接觸球面副螺旋副了解機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析運動鏈:兩個以上的預制構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。
閉式運動鏈()單封閉回路閉鏈（p為運動副數(shù)，N為預制構(gòu)件數(shù)）多封閉回路運動閉鏈(k為回路數(shù))開式運動鏈()開式運動鏈廣泛應用于機械手和機器人中。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析2、機構(gòu)機構(gòu):在運動鏈上將一預制構(gòu)件固定為機架,而通過某種形式使其余預制構(gòu)件都具有確定運動，則運動鏈便成為機構(gòu)。其余預制構(gòu)件運動是否確定？機構(gòu)滿足條件在另一個（或幾個）預制構(gòu)件上加上已知運動固定一個預制構(gòu)件機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析同一運動鏈可以生成的不同機構(gòu)：曲柄滑塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)導桿機構(gòu)運動鏈的生成是創(chuàng)造、獲取新機構(gòu)的重要手段。運動鏈的設計只關注預制構(gòu)件數(shù)和連接那些預制構(gòu)件的運動副的數(shù)目和類型，所以又稱為機構(gòu)的型數(shù)綜合。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析從動件機架機構(gòu)機架：固定不動的預制構(gòu)件機構(gòu)中按給定的運動規(guī)律獨立運動的預制構(gòu)件。從動件:其余的可動預制構(gòu)件曲軸與連架桿：預制構(gòu)件的類型：起碼1個從動件系統(tǒng)機構(gòu)機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析按照機構(gòu)中各預制構(gòu)件的相對運動是否在同一平面或平行平面內(nèi)，可將機構(gòu)分為平面機構(gòu)和空間機構(gòu)。
空間RSRC機構(gòu)球面4R機構(gòu)空間RSSP機構(gòu)平面機構(gòu)是我們的主要研究對象。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析例題1－2平面機構(gòu)運動簡圖機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析機構(gòu)各部份的運動，取決于：原動件的運動規(guī)律、各運動副的類型、機構(gòu)的運動規(guī)格(確定各運動副相對位置的規(guī)格)機構(gòu)運動簡圖:（表示機構(gòu)運動特點的一種工程用圖）用簡單腰線表示預制構(gòu)件規(guī)定符號代表運動副按比列定出運動副的相對位置與原機械具有完全相同的運動特點比較：機構(gòu)示意圖：沒嚴格依照比列勾畫的機構(gòu)運動簡圖用途：剖析現(xiàn)有機械，構(gòu)思設計新機械機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率分析三副預制構(gòu)件機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析聯(lián)通副轉(zhuǎn)動動漫１轉(zhuǎn)動動漫２聯(lián)通動漫１聯(lián)通動漫２聯(lián)通動漫３繼續(xù)機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析續(xù)運動副的表示方式高副（蝸桿副、凸輪副）動漫１動漫２機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速度剖析圖上規(guī)格(mm)mm實際規(guī)格1）剖析機構(gòu)，觀察相對運動，數(shù)清所有預制構(gòu)件的數(shù)量；2）確定所有運動副的類型和數(shù)量；4）確定比列尺：5）用規(guī)定的符號和腰線勾畫成簡圖。（從原動件開始畫)3）選擇合理的位置（即能充分反映機構(gòu)的特點）；機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析例1:運動簡圖的勾畫剖析大型壓力機編號原則：注意分辨位置重疊的不同預制構(gòu)件和同軸剛性連接的多個零件。
后者分別編號，前者采用一個編號，加`以示區(qū)別。1.剖析整個機構(gòu)的工作原理機構(gòu)組成動作原理和運動情況偏心輪1蝸桿1`滑塊7壓頭8執(zhí)行預制構(gòu)件機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析2.順著傳動路線，剖析相鄰預制構(gòu)件之間的相對運動關系，確定運動副的類型和數(shù)量。轉(zhuǎn)動副聯(lián)通副平面高副機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析選擇適當?shù)囊晥D平面選擇原則可以選擇其他視圖平面作為補充。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析繪圖選擇機架提取預制構(gòu)件的運動規(guī)格確定比列尺選擇機構(gòu)運動中的一個狀態(tài)確定各運動副位置，繪圖編號：A、B、C…表示運動副…表示固定轉(zhuǎn)軸原動件的運動方向動漫機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析例２:勾畫內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析汽缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4曲軸5凸輪6曲軸7蝸桿10解：1）剖析運動，確定預制構(gòu)件的類型和數(shù)目2）確定運動副的類型和數(shù)量3）選擇視圖平面4）選定比列尺，按照機構(gòu)運動規(guī)格，定出各運動副間的相對位置5）畫出各運動副和機構(gòu)符號，并表示出各預制構(gòu)件機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析內(nèi)燃機工作原理機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析勾畫顎式破碎機的機構(gòu)運動簡圖機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析勾畫圖示機構(gòu)運動簡圖機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析勾畫圖示牛頭銑床主運動機構(gòu)運動簡圖機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析例6：勾畫圖示水泵機構(gòu)運動簡圖機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理復合合頁局部自由度虛約束小結(jié)1－3平面機構(gòu)的自由度機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析平面運動預制構(gòu)件的自由度(預制構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動)平面運動副引入的約束R(對獨立的運動所加的限制)自由度降低轉(zhuǎn)動副（或合頁）兩預制構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)作相對轉(zhuǎn)動。
限制兩個自由度：（兩個聯(lián)通）保留一個自由度（轉(zhuǎn)動）機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析聯(lián)通副限制兩個自由度：（一個聯(lián)通，一個轉(zhuǎn)動）保留一個自由度（聯(lián)通機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析限制一個自由度：（一個聯(lián)通）保留兩個自由度（一個聯(lián)通，一個轉(zhuǎn)推論：平面低副引入兩個約束，平面高副引入一個約束。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析平面機構(gòu)自由度估算公式假如：活動預制構(gòu)件數(shù)：n未聯(lián)接前總自由度：3n聯(lián)接后引入的總約束數(shù)：2p機構(gòu)自由度F：F=3n機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析機構(gòu)自由度舉例：機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析2－23－0=0機構(gòu)具有確定運動的條件如圖所示的平面三預制構(gòu)件運動鏈，其自由度表明該運動鏈中各預制構(gòu)件間已無相對運動，只構(gòu)成了一個剛性桁架，因此不能成為機構(gòu)。注：要使所設計的運動鏈成為機構(gòu)，組成運動鏈的各預制構(gòu)件之間必須具有確定的相對運動。不能形成運動或作無規(guī)則運動的運動鏈均不能成為機構(gòu)。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析3－25－0=-1表明該運動鏈因為約束過多，已成為超靜定桁架了，也不能成為機構(gòu)。
機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析3－24－0=若取預制構(gòu)件若取預制構(gòu)件11為原動件，則預制構(gòu)件為原動件，則預制構(gòu)件11時常轉(zhuǎn)過一個角度機械自由度計算例題詳解，預制構(gòu)件轉(zhuǎn)過一個角度，預制構(gòu)件22和預制構(gòu)件和預制構(gòu)件33便有便有一個確定的相對運動，也就是說這一個確定的相對運動，也就是說這個運動鏈能成為機構(gòu)。個運動鏈能成為機構(gòu)。假如同時使預制構(gòu)件假如同時使預制構(gòu)件3也成為原動件，也成為原動件，則運動鏈內(nèi)部的運動關系將發(fā)生矛則運動鏈內(nèi)部的運動關系將發(fā)生矛盾，最薄弱的預制構(gòu)件將毀壞盾，最薄弱的預制構(gòu)件將毀壞說明：要使自由度小于零的運動鏈成為機構(gòu)，原動件的數(shù)量不可少于運動鏈的自由度數(shù)。機械設計基礎—第1章平面機構(gòu)的自由度和速率剖析4－25－0=若同時取預制構(gòu)件若同時取預制構(gòu)件11和預制構(gòu)件和預制構(gòu)件44作為原動件，則作為原動件機械自由度計算例題詳解，則可以看出，預制構(gòu)件可以看出，預制構(gòu)件22和預制構(gòu)件和預制構(gòu)件3具有確定的運動，具有確定的運動，即該運動鏈能成為機構(gòu)。即該運動鏈能成為機構(gòu)。假如只取預制構(gòu)件１為原動件，處于AB位置時，