平面机构运动简图
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第一节平面机构运动简图及自由度计算ppt课件
b）常见类型：凸轮机构中的滚子从动件及类似滑动摩擦改为滚 动摩擦处。
c)处理方法：自由度计算时应将局部自由度除去，可设想把滚 子与从动件固成一体。
d)自由度计算实例
d)实例：计算下列图示机构自由度。
3C 2 B 1
A
实例
a)概念：机构中与其他运动副所起的限制作用重复，对机构运动 不起新的限制作用的约束，称为虚约束。
学习提要
1.了解相关基本概念：机器、机构、构件、零件、机械、 平面机构、运动副、低副、高副、约束、平面机构运动简 图、平面机构示意图、自由度。 2.掌握平面机构运动简图的绘制。 3.掌握平面机构自由度计算。 4.掌握平面机构自由度计算时几种特殊情况的处理。
(1)复合铰链 （2）局部自由度 （3）虚约束
x
F=3n-2PL-PH
A O
式中：F-机构的自由度 n-机构中活动构件数目
PL-机构中低副的数目 PH-机构中高副的数目
y
低副和高副的约束各是多少？
移动副动画
转动副动画
5）例题：计算内燃机的自由度
F 8
A2
1
3
6
B
E
4
7D
C
5
内燃机运动简图
➢2.平面机构具有确定相对运动的
平面机构只有机构自由度大于零，才可能运动。 ♥ 平面机构具有确定相对运动的条件是：
撇开实际机构中与运动无关的因素，用简单的线条和符号表 示构件和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置，表示机构各构 件间相对运动关系的图。
➢2.机构示意图
只是定性地表示机构的组成及运动原理，而不用严格按比例绘 制的简图，通常称为机构示意图。
机构运动简图
F 8
A2
01平面机构运动简图
移动副：
2 1
2 1
2 2
2 1 1
1 1
2
2
1
1
2
2
1 2
1 2
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齿轮副：
凸轮副：
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2
2
1
1
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（2）构件（杆）：
杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件
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12
3、绘制机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
(F=0,刚性桁架)
2
原动件数=F，运动确定
1 1
3 4
F>0,
原动件数<F，运动不确定
C 3
2 C'
D' D
B
1
1
4 4
A
5
E
原动件数>F，机构破坏
结论：机构具有确定运动的条件：
1 机构自由度 >0
2 原动件数 ＝ 机构自由度数
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试计算图示挖土机的自由度，并说明为什么要配置三个油缸。
第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
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1
§1-1 平面机构的组成
一、机构的组成与分类
1、概念： 机构：是具有确定相对运动的构件的组合 构件：机构中的（最小）运动单元 由一个或若干个零件刚性联接而成
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A、 两构件之间构成多个运动副时
两构件组合成多个转动副，且其轴线重合 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合 两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数
2 1
2 1
2 2
2 1 1
1 1
2
2
1
1
2
2
1 2
1 2
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齿轮副：
凸轮副：
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2
2
1
1
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（2）构件（杆）：
杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件
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12
3、绘制机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
(F=0,刚性桁架)
2
原动件数=F，运动确定
1 1
3 4
F>0,
原动件数<F，运动不确定
C 3
2 C'
D' D
B
1
1
4 4
A
5
E
原动件数>F，机构破坏
结论：机构具有确定运动的条件：
1 机构自由度 >0
2 原动件数 ＝ 机构自由度数
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试计算图示挖土机的自由度，并说明为什么要配置三个油缸。
第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
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1
§1-1 平面机构的组成
一、机构的组成与分类
1、概念： 机构：是具有确定相对运动的构件的组合 构件：机构中的（最小）运动单元 由一个或若干个零件刚性联接而成
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28
A、 两构件之间构成多个运动副时
两构件组合成多个转动副，且其轴线重合 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合 两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数
第2章 平面机构的运动简图及其自由度
如图a所示为五构件运动链。其自由度为：
F=3n－2PL－PH=3×4－2×5－0=2
若给定一个原动件(构件1)的角位移规律为φ1=φ1(t)，此时构件2、 3、4的运动并不能确定。
说明当原动件数少于机构的自由度时，其运动是不确定的。
又如图b所示四构件机构，其自由度为：
F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1
Hale Waihona Puke 零件－连杆体1、连杆头2、轴套3、轴瓦4和5、螺杆6、螺母7、开口销8
二、运动副及其分类
1、构件的自由度——构件所具有的独立运动数目。
在三维空间内自由运动的构 件具有六个自由度。
作平面运动的构件(如图所 示)则只有三个自由度，这 三个自由度可以用三个独立
的参数x、y和角度θ表示。
2、运动副
F=3n-2PL-PH
(2-1)
由上式可知：机构自由度F取决于活动构件的件数与运动副的
性质（高副或低副）和个数。
试机算图示航空照相机快门机构的自由度。
解：该机构的构件总数N=6,活动构件数n=5,6个转 动副、一个移动副，没有高副。由此可得机构的 自由度数为：
F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1
两个构件间形成的运动副引入多少个约束， 限制了构件的哪些独立运动，则完全取决于运动 副的类型。
由此可见，在平面机构中，每个转动副引入 两个约束，使构件失去两个自由度。
转动副的表示方法
⑵ 移动副——两构件间只能作相对移动的低副称为移动副， 移动副及其简图符号表示如下图所示。
移动副
移动副的表示方法
缝纫机下针机构
23 1
4
机构模型
2 3
1 4
§2-3 平面机构的自由度
F=3n－2PL－PH=3×4－2×5－0=2
若给定一个原动件(构件1)的角位移规律为φ1=φ1(t)，此时构件2、 3、4的运动并不能确定。
说明当原动件数少于机构的自由度时，其运动是不确定的。
又如图b所示四构件机构，其自由度为：
F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1
Hale Waihona Puke 零件－连杆体1、连杆头2、轴套3、轴瓦4和5、螺杆6、螺母7、开口销8
二、运动副及其分类
1、构件的自由度——构件所具有的独立运动数目。
在三维空间内自由运动的构 件具有六个自由度。
作平面运动的构件(如图所 示)则只有三个自由度，这 三个自由度可以用三个独立
的参数x、y和角度θ表示。
2、运动副
F=3n-2PL-PH
(2-1)
由上式可知：机构自由度F取决于活动构件的件数与运动副的
性质（高副或低副）和个数。
试机算图示航空照相机快门机构的自由度。
解：该机构的构件总数N=6,活动构件数n=5,6个转 动副、一个移动副，没有高副。由此可得机构的 自由度数为：
F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1
两个构件间形成的运动副引入多少个约束， 限制了构件的哪些独立运动，则完全取决于运动 副的类型。
由此可见，在平面机构中，每个转动副引入 两个约束，使构件失去两个自由度。
转动副的表示方法
⑵ 移动副——两构件间只能作相对移动的低副称为移动副， 移动副及其简图符号表示如下图所示。
移动副
移动副的表示方法
缝纫机下针机构
23 1
4
机构模型
2 3
1 4
§2-3 平面机构的自由度
平面机构的组成及其运动简图
举例
❖ 1 ）分析运动，确定构件的类型和数量 ❖ 2 ）确定运动副的类型和数目 ❖ 3 ）选择视图平面 ❖ 4 ）选取比例尺，根据机构运动尺寸，
定出各运动副间的相对位置 ❖ 5 ）画出各运动副和机构符号，并表示
出各构件
进气阀
活塞4 顶杆6 连杆3 凸轮5
曲轴2 齿轮 9
齿轮 10 齿轮 9
排气阀 气缸体1 顶杆7
鄂式破碎机
第二节 平面机构的组成及其运动简图
❖ 二、平面机构的运动简图 ❖ 机器是由机构组成，机构是由若干构件通过若干运动副组合在一起的。在对现有机构进行分析，或是构思新
机械的运动方案和对组成新机械的构作进一步的运动及动力设计时，需要一种表示机构的简明图形——机构 运动简图。
第二节 平面机构的组成及其运动简图
凸轮副和齿轮副等。
滚动副
齿轮副 凸轮副
复习 运动副及其分类
❖ 限制了组成高副中的两个构件沿公法线n-n方向的移动。 ❖ 可以沿接触点A的公切线t-t方向移动，可绕A点转动。 ❖ 总之，平面机构中的高副引入一个约束，保留两个自由度。
滚动副
齿轮副 凸轮副
第二节 平面机构的组成及其运动简图
❖ 一、机构的组成 ❖ 机构是由一系列有确定运动且相联接的构件所组成的
平面机构的组成及其 运动简图
复习 运动副及其分类
❖ 1. 运动副 ❖ 运动副 两构件直接接触所形成的可动联接。 ❖ 运动副元素 两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。 ❖ 三个条件，缺一不可： ❖ （1）两个构件 ❖ （2）直接接触 ❖ （3）有相对运动
复习 运动副及其分类
❖ 2. 分类 ❖ （1）低幅 ❖ 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。根据两构件间的
第三章平面机构运动简图
2
4 1 2'
3
2''
引入虚约束的作用： 改善构件的受力情况，增强机构的刚度，或保证机械运转性能。 例： 计算图示大筛机构的自由度
F＝3n－2PL－PH
＝3７－2 ９－１ ＝２
第3章平面机构的运动简图
机构：具有确定相对运动构件的组合
平面机构
机 构
空间机构
所有构件都在同一平面或相 互平行的平面内运动的机构
构件不在同一平面或相互 平行的平面内运动的机构
平面机构具有确定相对运动的检验
内 容
平面机构运动简图的 绘制方法
第一节 自由度和运动副
一、构件的自由度 构件的自由度：构件作独立运动的可能性
F＝3n－2PL－PH ＝3 3 －2 3 1 － ＝2 × F＝3n－2PL－PH ＝3 2 －2 2 1 － ＝1 √
3．虚约束：
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。
例如：图示凸轮机构中的两个移动副（Ｃ、Ｃ′）所起的 限制作用是一样的，即其中一个是起重复约束作用。 处理：应除去虚约束
图上尺寸(mm)
5.用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）
例：颚式破碎机
运动分析
2
A B 1
3
4 C
D
第三节平面机构具有确定相对运动的条件
一、机构的自由度及其计算
１.机构自由度概念：机构中各构件相对于机架 所能具有的独立运动的数目。
２.计算机构自由度
设n个活动构件，PL个低副，PH个高副 n个活动构件具有３n个独立运动 由于１个平面低副引入2个约束， 减少２个自由度。PL个低副 将减少２PL个自由度；由于１个平面高副引入１个约束， 减 少１个自由度。PH个高副将减少PH个自由度。因此，机构自 由度为：
第1章平面机构运动简图及自由度
转动副（铰链）－两构件间的相对运动为转动
（ 2 ） －两构件通过点或线接触构成的运动副 高 副
凸轮高副
齿轮高副
空间运动副
运动副类型及其代表符号
球 面 副 转 动 副 移 动 副
球 销 副 圆 柱 副 螺 旋 副
平 面 高 副
§1-2 平面机构运动简图
实际构件的外形和结构往往很复杂，在研
y
2
1
移动副约束
x
转动副 约束了沿 X 、 Y 轴移动的自由度，只保留一个 转动的自由度。 1
z
2
y
x
回转副约束
（2）高副
约束了沿接触处
n
2
t
公法线n-n方向移动
的自由度，保留绕接 触处的转动和沿接触 处公切线t-t方向移 动的两个自由度。
t
A
1
n
高副约束
结论:
① 每个低副引入两个约束，使机构失 去两个自由度，只保留一个自由度；
(b) 牛 头 刨 床 机 构
解 (a) F 3n 2PL PH 3 5 2 7 0 1
(b) F 3n 2P P 3 6 2 8 1 1 L H
3. 机构具有确定运动的条件
机构的自由度也即是机构所具有的独立 运动的个数。 从动件是不能独立运动的，只有原动件
轴线重合的虚约束
③机构中对传递运动不起独立作用的对称部分，也为虚 约束。如图所示的轮系中，中心轮经过两个对称布置的小 齿轮1和2驱动内齿轮3，其中有一个小齿轮对传递运动不起 独立作用。但由于第二个小齿轮的加入，使机构增加了一 个虚约束。 3 1
2
对称结构的虚约束
(a) AB、CD、EF平行且相等 (b)平行导路多处移动副 (c)同轴多处转动副 (d) AB=BC=BD且A在D、C 轨 迹交点 (e)两构件上两点始终等距 (f)轨迹重合 (g)全同的多个行星轮 (h)等径凸轮的两处高副 (i) 等宽凸轮的两处高副
平面机构运动简图
1
2
3
F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 3－2 ＝1
5 4
2019/9/22
行星轮系 33
虚约束——结论
3
机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出
2
现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束
将变成有效约束，而使机构不能运动
1
采用虚约束是为了:改善构件的受力情况；传递较大功率； 或满足某种特殊需要
1.转动副 （或铰链）
两构件只能在一个平面内作相对转动
限制两个自由度：（两个移动） 保留一个自由度（转动）
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5
2.移动副 两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。
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限制两个自由度：（一个移动，一个转动） 保留一个自由度（移动 ）
6
（二）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
分清原动件、机架和从动件
2）确定所有运动副的类型和数目，测量各运动副之间位置；
3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性），确定视图方向；
4）确定比例；
l
作图尺寸 mm
实际尺寸(mm)
5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）
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例： 试绘制内燃机的机构运动简图
用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 按比例定出运动副的相对位置 与原机械具有完全相同的运动特性
机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按 严格比例所画的图形
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8
2、常用机构 和运动副的 表示方法：
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9
（1）运动副的符号
转动副： 移动副：
第二章平面机构的运动简图及自由度
错误
F=3n-2PL-PH= 3*3-2*(2+1)-1=2
正确
F=3n-2PL-PH= 3*2-2*2-1=1
2 局部自由度
• 对整个机构运动无关 的自由度称为局部自 由度。在计算机构自 由度时，局部自由度 应当舍弃不计。如凸 轮机构中的滚子带来 一个局部自由度
3 虚约束
• 不起独立限制作 用的约束称为虚 约束。如图所示 的平行四边形机 构中，加上一个 构件5，便形成具 有一个虚约束的 平行四边形机构。
出机构预期运动规律的从动件为输出构 件
• 绘制机构运动简图的步骤 • 1）确定机构中的原动部分和工作部分，然后
再把两者之间的传动搞清楚，从而找出组成机
构的所有构件并确定构件间的运动副类型。
• 2）恰当地选择投影面。一般选择机构中与多
数构件的运动平面相平行的面为投影面。
• 3）选择适当的比例尺，绘制出机构的运动简
高副两构件通过点或线接触组成的运动副?空间运动副球面副螺旋副等yz平面内有两个自由度即平面高副提供1个约束球面低副球面高副螺旋副22平面机构运动简图?用简单的线条和符号来表示构件和运动副按比例尺寸画出机构中各构件间相对运动关系的简单图形?运动副的表示方法转动副移动副?机架abcd?构件的表示方法构件的分类
8
9 10
H
C:复合铰链
G
E
F
C B
A
滚子为局部 自由度
E'
E：虚约束
D
F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1
推土机机构 •F=3*5-2*7=1
锯
木
机 机
•F=3*8-2*11-1=1
构
•
•F=3*6-2*8-1=1 平 炉 渣 口 堵 塞 机 构
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偏心轮和圆弧形滑块是转 动副的特殊形式。它们的 绘制是易错点。绘制时关 键是要找出相对转动中心。
2020/6/19
18
2)绘制移动副时，导路的方向和位置是关键。必须注 意：代表移动副的滑块，其导路的方向必须与相对移 动的方向一致；转动副到移动副导路间的距离要精确。
2020/6/19
19
小结：
:1. 分析机构的组成及运动情况，确定机构中的机架、原动部 分、传动部分和执行部分，以确定运动副的数目。 2. 循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对运动的性 质，确定运动副的类型和数目; 3. 恰当地选择投影面：一般选择与机械的多数构件的运动平面 相平行的平面作为投影面。 4. 选择适当的比例尺, 定出各运动副之间的相对位置，用规定 的简单线条和各种运动副符号, 将机构运动简图画出来。
2020/6/19
2
§1-1 平面机构的组成
平面机构：各构件在同一平面或相互平行的平面内运动 空间机构：各构件不完全在同一平面或相互平行的平面内运动
蜗杆传动
曲柄滑块机构
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一、机构的组成与分类
1、概念： 机构：是具有确定相对运动的构件的组合
构件：机构中的（最小）运动单元; 由一个或若干个零件刚性联接而成
3. 具有运用标准，规范，手册，查阅相关技术资料能力。 4.获得本学科实验技能的初步训练。 5.通过本课程的学习为后续专业课程打好基础。
2020/6/19
1
第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
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当这些构件之间 以一定的方式联接起 来成为机构时，各个 构件不再是自由构件。 两相互接触的构件间 只能作一定的相对运 动，自由度减少。这 种对构件独立运动所 施加的限制称为约束。
5
三、运动副及其分类
概念：两构件直接接触又存在一定相对运动的可动联接。 类型：低副和高副 （一） 低副 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。 根据两构件间的相对运动形式，低副又可分为转动副和移动副。
2020/6/19
20
2020/6/19
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§1-3 平面机构的自由度
一、平面机构的自由度计算
机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运 动的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关）
如果：活动构件数：n 低副数： pl 高副数： ph
联接前，总自由度：3n
联接后，引入的总约束数：2pl+ph
两副构件
三副构件
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（2）运动副的符号
转动副： 移动副：
2
2
2
1
1
1
1 1
2
2
1
1
2
2
2
2 1
1 2
1 2
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齿轮副：
凸轮副：
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2
2
1
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常用构件和运动副的表示方法
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3、绘制机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
分清原动件、机架和从动件
2）确定所有运动副的类型和数目，测量各运动副之间位置；
3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性），确定视图方向；
实际尺寸 m
4）确定比例； l 作图尺寸(mm)
(或者mm/mm)
Байду номын сангаас
5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）
原动件用箭头标出运动方向
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基本要求：➢ 用简单线条表示构件
➢ 规定符号代表运动副 ➢ 按比例定出运动副的相对位置 ➢ 与原机械具有完全相同的运动特性
机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按 严格比例所画的图形
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2、常用构件和运动副的表示方法： （1）构件（杆）：
杆、轴类构件
机架
同一构件
课程的内容
常用机构和通用零部件的工作原理，运动特点、结构特点、 基本的设计理论和计算方法。
课程的性质
性质：专业技术基础课 作用：承上启下 特点：科学性，综合性，实践性
课程的任务
1.了解常用机构的结构，运动特性，初步具有分析和设计常用机 构的能力。
2.掌握通用零件的工作原理、结构特点、设计计算和维护等知识。 并初步具有设计简单机械传动装置的能力。
1.转动副 （或铰链）
两构件只能在一个平面内作相对转动
限制两个自由度：（两个移动） 保留一个自由度（转动）
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2.移动副 两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。
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限制两个自由度：（一个移动，一个转动） 保留一个自由度（移动 ）
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（二）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
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例： 试绘制内燃机的机构运动简图
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例题1：内燃机
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例题2：破碎机
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A B
E
DC
F
G
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偏心轮机构
绘制运动副时注意事项
1) 绘 制 转 动 副 时 ， 转 动 副的位置是关键：代表 转动副小圆的圆心必须 与回转中心重合；两个 转动副中心连线的长度 一定要精确。
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限制一个自由度：（一个移动） 保留两个自由度（一个移动，一个转动）
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§1-2 平面机构运动简图
和运动有关的： 运动副的类型、数目、相对位置、构件数目
和运动无关的： 构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、 运动副的具体构造
1、机构运动简图：简明表示机构中各构件之间相对运动关系 的图形。
➢ 机构自由度F： F=3n - ( 2pl + ph ) =3n - 2pl - ph
2020/6/19
22
机构自由度计算举例：
2 1
2 3
1
3 4
4
F =3n－2pl－ph = 3 3－2 4－ 0
=1
B
5
F =3n－2pl－ph = 3 4－2 5－0
=2
F =3n－2pl－ph = 3 2－2 2－1
=1
C A
F =3n－2pl－ph = 3 3－2 4－ 0 = 1
2020/6/19
F =3n－2pl－ph = 3 4－2 5－ 1 = 1
动画演示
2、组成：机架：固定不动的构件
原动件：输入运动规律的构件
2020/6/19 从动件：其它的活动构件
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二、自由度
一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性。构件所具 有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。所以一个作平面运动 的自由构件有 自3个由度, 作空间运动的自由构件有 6个 自由度。
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2)绘制移动副时，导路的方向和位置是关键。必须注 意：代表移动副的滑块，其导路的方向必须与相对移 动的方向一致；转动副到移动副导路间的距离要精确。
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小结：
:1. 分析机构的组成及运动情况，确定机构中的机架、原动部 分、传动部分和执行部分，以确定运动副的数目。 2. 循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对运动的性 质，确定运动副的类型和数目; 3. 恰当地选择投影面：一般选择与机械的多数构件的运动平面 相平行的平面作为投影面。 4. 选择适当的比例尺, 定出各运动副之间的相对位置，用规定 的简单线条和各种运动副符号, 将机构运动简图画出来。
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§1-1 平面机构的组成
平面机构：各构件在同一平面或相互平行的平面内运动 空间机构：各构件不完全在同一平面或相互平行的平面内运动
蜗杆传动
曲柄滑块机构
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一、机构的组成与分类
1、概念： 机构：是具有确定相对运动的构件的组合
构件：机构中的（最小）运动单元; 由一个或若干个零件刚性联接而成
3. 具有运用标准，规范，手册，查阅相关技术资料能力。 4.获得本学科实验技能的初步训练。 5.通过本课程的学习为后续专业课程打好基础。
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第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
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当这些构件之间 以一定的方式联接起 来成为机构时，各个 构件不再是自由构件。 两相互接触的构件间 只能作一定的相对运 动，自由度减少。这 种对构件独立运动所 施加的限制称为约束。
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三、运动副及其分类
概念：两构件直接接触又存在一定相对运动的可动联接。 类型：低副和高副 （一） 低副 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。 根据两构件间的相对运动形式，低副又可分为转动副和移动副。
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§1-3 平面机构的自由度
一、平面机构的自由度计算
机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运 动的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关）
如果：活动构件数：n 低副数： pl 高副数： ph
联接前，总自由度：3n
联接后，引入的总约束数：2pl+ph
两副构件
三副构件
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（2）运动副的符号
转动副： 移动副：
2
2
2
1
1
1
1 1
2
2
1
1
2
2
2
2 1
1 2
1 2
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齿轮副：
凸轮副：
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2
2
1
1
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常用构件和运动副的表示方法
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3、绘制机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
分清原动件、机架和从动件
2）确定所有运动副的类型和数目，测量各运动副之间位置；
3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性），确定视图方向；
实际尺寸 m
4）确定比例； l 作图尺寸(mm)
(或者mm/mm)
Байду номын сангаас
5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）
原动件用箭头标出运动方向
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基本要求：➢ 用简单线条表示构件
➢ 规定符号代表运动副 ➢ 按比例定出运动副的相对位置 ➢ 与原机械具有完全相同的运动特性
机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按 严格比例所画的图形
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2、常用构件和运动副的表示方法： （1）构件（杆）：
杆、轴类构件
机架
同一构件
课程的内容
常用机构和通用零部件的工作原理，运动特点、结构特点、 基本的设计理论和计算方法。
课程的性质
性质：专业技术基础课 作用：承上启下 特点：科学性，综合性，实践性
课程的任务
1.了解常用机构的结构，运动特性，初步具有分析和设计常用机 构的能力。
2.掌握通用零件的工作原理、结构特点、设计计算和维护等知识。 并初步具有设计简单机械传动装置的能力。
1.转动副 （或铰链）
两构件只能在一个平面内作相对转动
限制两个自由度：（两个移动） 保留一个自由度（转动）
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2.移动副 两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。
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限制两个自由度：（一个移动，一个转动） 保留一个自由度（移动 ）
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（二）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
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例： 试绘制内燃机的机构运动简图
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例题1：内燃机
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例题2：破碎机
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A B
E
DC
F
G
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偏心轮机构
绘制运动副时注意事项
1) 绘 制 转 动 副 时 ， 转 动 副的位置是关键：代表 转动副小圆的圆心必须 与回转中心重合；两个 转动副中心连线的长度 一定要精确。
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限制一个自由度：（一个移动） 保留两个自由度（一个移动，一个转动）
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§1-2 平面机构运动简图
和运动有关的： 运动副的类型、数目、相对位置、构件数目
和运动无关的： 构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、 运动副的具体构造
1、机构运动简图：简明表示机构中各构件之间相对运动关系 的图形。
➢ 机构自由度F： F=3n - ( 2pl + ph ) =3n - 2pl - ph
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机构自由度计算举例：
2 1
2 3
1
3 4
4
F =3n－2pl－ph = 3 3－2 4－ 0
=1
B
5
F =3n－2pl－ph = 3 4－2 5－0
=2
F =3n－2pl－ph = 3 2－2 2－1
=1
C A
F =3n－2pl－ph = 3 3－2 4－ 0 = 1
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F =3n－2pl－ph = 3 4－2 5－ 1 = 1
动画演示
2、组成：机架：固定不动的构件
原动件：输入运动规律的构件
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二、自由度
一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性。构件所具 有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。所以一个作平面运动 的自由构件有 自3个由度, 作空间运动的自由构件有 6个 自由度。