机构自由度的计算(1)
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（4）与运动无关的对称部分，如多个行星轮
虚编约辑p束pt改善受力
24
举例 6
F=3n-2pl-ph =3x5-2x7=1
编辑ppt
26
3.8
F=3n-2pl-ph =3x8-2x11-1=1
F=3n-2pl-ph =3x4-2x4-2=2
编辑ppt
27
小结：掌握机构自由度的计算方法； 机构具有确定运动的条件； 基本杆组拆分的原则及方法。
第2章 机器的组成及机构运动要素
2.1 机器的组成及其设计方法 2.2 机构、构件及运动副 2.3 平面机构运动简图 2.4 平面机构自由度的计算
编辑ppt
1
活塞泵的机构运动简图
曲柄、连杆、齿扇、 齿条活塞、机架。
曲柄为原动件， 其余为从动件， 当曲柄匀速转动时， 活塞在汽缸中往复移 动。
20
3、虚约束：
虚约束经常出现在以下几种情况中： （1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合， （2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点
用构件和运动副连接会带进虚约束。
n=3 pL=4 ph=0 编辑ppt F=3n-(2pl+ph)=1 21
编辑ppt
22
3、虚约束：
虚约束经常出现在以下几种情况中： （1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，
（3）虚约束：
平行四边形机构
在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重
复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。
在计算机构自由度时应将虚约束去除。
编辑ppt
18
平行四边形机构
编辑ppt
19
3、虚约束：
虚约束经常出现在以下几种情况中： （1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，
虚约束消除平行编辑四pp边t 形运动不确定性
F=3n-2pL-ph=3x4-2x5-1=1
编辑ppt
2
3、颚式破碎机
编辑ppt
3
颚式破碎机简图分析
F=3n-2pl-ph=3x3-2x4=1
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4
2.4 平面机构自由度的计算
一、机构具有确定运动的条件 二、计算机构自由度 三、计算机构自由度时应注意的问题
1．复合铰链 2．局部自由度 3、虚约束
编辑ppt
28
n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1
原动件数=机构自由度
编辑ppt
11
铰链五杆机构
n=4 pL=5 ph=0 F=3n-(2pL+ph)=2
原动件数<机构自由度数，机构 运动不确定（任意乱动）
五杆机构2个原动件
编辑ppt
12
小结：
运动链的自由度F 与原动件数目的关系： 自由度F≤0 结构（不是机构） 自由度F＞0 时，F＜原动件数目(运动不相容，破坏了机构)
编辑ppt
6
3.5
（移动导杆机构）
F=3n-2pl-ph编=辑p3ptx3-2x4=1
7
四杆机构的自由度计算
n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1 原动件数=机构自由度
编辑ppt
8
举例 2 内燃机
10
C
11
8 ,9 3
7D B
18
4
1
A
F=3n—2PL-PH=3X5-2X6-1X2=1
（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构 件和运动副连接会带进虚约束。
（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副
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23
虚约束经常出现在以下几种情况中：
（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合， （2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件
和运动副连接会带进虚约束。
（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副 或两构件组成多个轴线重合的移动副
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9
例 二杆机构的自由度计算
三杆自由度计算
n=1 pL=1 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1
原动件数=机构自由度
n=2 pL=3 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =0
（F=0，不是机构
编辑ppt 是刚性桁架 ）
10
凸轮机构自由度计算
四杆机构的自由度计算
n=2 pL=2 ph=1 F=3n-(2pL+ph)=1
F=原动件数目（运动确定) F＞原动件数目（运动不确定)
机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数等于机 构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机 构多少个原动件。
编辑ppt
13
三、计算机构自由度时应注意的问题
1．复合铰链 三个或三个以上构件在同一处构成共轴
线转动副的铰链，我们称为复合铰链。
滚子作用：滑动摩擦 滚动摩擦
机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的 自由度，同时与输出运动无关的自由度我们称为局部自 由度。
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16
三、计算机构自由度时应注意的问题
2．局部自由度 对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑
局部自由度。
局部自由编辑度pp，t “焊死”处
17
（3）虚约束：
若有m个构件组成复合铰链，则
复合铰链处的转动副数应为（m-1）个。
编辑ppt
2个低副
14
三、计算机构自由度时应注意的问题
编辑ppt
15
三、计算机构自由度时应注意的问题
2．局部自由度
左图：n=2，PL=2，Ph＝1， F=3x2-2x2-1=1
如右图凸轮机构认为： n=3，PL=3，Ph＝1， F=3x3-2x3-1=2，是错误的。
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5
2.4 平面机构自由度的计算
一、机构具有确定运动的条件 因为一个原动件只能提供一个独立运动参数，所以， 机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少
个自由度，就应该给机构多少个原动件。 自由度=原动件数
二、计算机构自由度 （设n个活动构件，PL个低副，PH个高副） F=3n-2PL-PH
虚编约辑p束pt改善受力
24
举例 6
F=3n-2pl-ph =3x5-2x7=1
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3.8
F=3n-2pl-ph =3x8-2x11-1=1
F=3n-2pl-ph =3x4-2x4-2=2
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27
小结：掌握机构自由度的计算方法； 机构具有确定运动的条件； 基本杆组拆分的原则及方法。
第2章 机器的组成及机构运动要素
2.1 机器的组成及其设计方法 2.2 机构、构件及运动副 2.3 平面机构运动简图 2.4 平面机构自由度的计算
编辑ppt
1
活塞泵的机构运动简图
曲柄、连杆、齿扇、 齿条活塞、机架。
曲柄为原动件， 其余为从动件， 当曲柄匀速转动时， 活塞在汽缸中往复移 动。
20
3、虚约束：
虚约束经常出现在以下几种情况中： （1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合， （2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点
用构件和运动副连接会带进虚约束。
n=3 pL=4 ph=0 编辑ppt F=3n-(2pl+ph)=1 21
编辑ppt
22
3、虚约束：
虚约束经常出现在以下几种情况中： （1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，
（3）虚约束：
平行四边形机构
在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重
复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。
在计算机构自由度时应将虚约束去除。
编辑ppt
18
平行四边形机构
编辑ppt
19
3、虚约束：
虚约束经常出现在以下几种情况中： （1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合，
虚约束消除平行编辑四pp边t 形运动不确定性
F=3n-2pL-ph=3x4-2x5-1=1
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3、颚式破碎机
编辑ppt
3
颚式破碎机简图分析
F=3n-2pl-ph=3x3-2x4=1
编辑ppt
4
2.4 平面机构自由度的计算
一、机构具有确定运动的条件 二、计算机构自由度 三、计算机构自由度时应注意的问题
1．复合铰链 2．局部自由度 3、虚约束
编辑ppt
28
n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1
原动件数=机构自由度
编辑ppt
11
铰链五杆机构
n=4 pL=5 ph=0 F=3n-(2pL+ph)=2
原动件数<机构自由度数，机构 运动不确定（任意乱动）
五杆机构2个原动件
编辑ppt
12
小结：
运动链的自由度F 与原动件数目的关系： 自由度F≤0 结构（不是机构） 自由度F＞0 时，F＜原动件数目(运动不相容，破坏了机构)
编辑ppt
6
3.5
（移动导杆机构）
F=3n-2pl-ph编=辑p3ptx3-2x4=1
7
四杆机构的自由度计算
n=3 pL=4 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1 原动件数=机构自由度
编辑ppt
8
举例 2 内燃机
10
C
11
8 ,9 3
7D B
18
4
1
A
F=3n—2PL-PH=3X5-2X6-1X2=1
（2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构 件和运动副连接会带进虚约束。
（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副
编辑ppt
23
虚约束经常出现在以下几种情况中：
（1）两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合， （2）两构件某两点间的距离始终不变，将此两点用构件
和运动副连接会带进虚约束。
（3）两构件组成多个移动方向一致的运动副 或两构件组成多个轴线重合的移动副
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9
例 二杆机构的自由度计算
三杆自由度计算
n=1 pL=1 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =1
原动件数=机构自由度
n=2 pL=3 ph=0 F=3n-(2pL+ph) =0
（F=0，不是机构
编辑ppt 是刚性桁架 ）
10
凸轮机构自由度计算
四杆机构的自由度计算
n=2 pL=2 ph=1 F=3n-(2pL+ph)=1
F=原动件数目（运动确定) F＞原动件数目（运动不确定)
机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数等于机 构的原动件数，既机构有多少个自由度，就应该给机 构多少个原动件。
编辑ppt
13
三、计算机构自由度时应注意的问题
1．复合铰链 三个或三个以上构件在同一处构成共轴
线转动副的铰链，我们称为复合铰链。
滚子作用：滑动摩擦 滚动摩擦
机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的 自由度，同时与输出运动无关的自由度我们称为局部自 由度。
编辑ppt
16
三、计算机构自由度时应注意的问题
2．局部自由度 对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑
局部自由度。
局部自由编辑度pp，t “焊死”处
17
（3）虚约束：
若有m个构件组成复合铰链，则
复合铰链处的转动副数应为（m-1）个。
编辑ppt
2个低副
14
三、计算机构自由度时应注意的问题
编辑ppt
15
三、计算机构自由度时应注意的问题
2．局部自由度
左图：n=2，PL=2，Ph＝1， F=3x2-2x2-1=1
如右图凸轮机构认为： n=3，PL=3，Ph＝1， F=3x3-2x3-1=2，是错误的。
编辑ppt
5
2.4 平面机构自由度的计算
一、机构具有确定运动的条件 因为一个原动件只能提供一个独立运动参数，所以， 机构的自由度数等于机构的原动件数，既机构有多少
个自由度，就应该给机构多少个原动件。 自由度=原动件数
二、计算机构自由度 （设n个活动构件，PL个低副，PH个高副） F=3n-2PL-PH