机构的结构分析
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机构的结构分析(运动副)
连杆机构由一系列的杆件通过铰链、滑槽、轴承等连接方式组合而成，通过各个杆件的相对运动来实现整个机构 的运动。连杆机构具有结构简单、工作可靠、传动平稳等优点，因此在许多领域得到广泛应用，如机械加工、纺 织、化工等领域。
凸轮机构
总结词
凸轮机构是一种通过凸轮和从动件相互作用实现运动的机构，常用于实现间歇性或周期 性的运动。
机构的结构分析(运动副)
• 引言 • 机构的基本类型 • 运动副的分类 • 运动副的特性分析 • 运动副在机构中的应用实例 • 结论
01
引言
主题简介
01
机构的结构分析是机械工程中的 重要概念，主要研究机构中各个 构件之间的连接关系和运动传递 方式。
02
运动副是机构中实现运动传递的 关键部分，通过运动副的组合和 配合，机构可以实现预定的运动 轨迹和功能。
机构与运动副的关系
机构是由多个构件组成的，构件之间 的连接和配合通过运动副来实现。
运动副的种类和特性决定了机构的运 动特性和功能，因此，对运动副的分 析和研究是机构结构分析中的重要环 节。
02
机构的基本类型
连杆机构
总结词
连杆机构是一种通过连接杆件实现运动的机构，广泛应用于各种机械和设备中。
详细描述
运动副优化设计
进一步深入研究运动副的优化设计方 法，以提高机构的整体性能和效率， 例如通过有限元分析、多学科优化等 方法对运动副进行优化。
跨学科合作与交叉融合
加强不同学科领域之间的合作与交叉 融合，例如机械工程、材料科学、控 制工程等，以推动机构结构分析领域 的创新发展。
THANKS
感谢观看
刚度与阻尼
运动副的刚度和阻尼会影响机 构的动态性能。
效率与精度
凸轮机构
总结词
凸轮机构是一种通过凸轮和从动件相互作用实现运动的机构，常用于实现间歇性或周期 性的运动。
机构的结构分析(运动副)
• 引言 • 机构的基本类型 • 运动副的分类 • 运动副的特性分析 • 运动副在机构中的应用实例 • 结论
01
引言
主题简介
01
机构的结构分析是机械工程中的 重要概念，主要研究机构中各个 构件之间的连接关系和运动传递 方式。
02
运动副是机构中实现运动传递的 关键部分，通过运动副的组合和 配合，机构可以实现预定的运动 轨迹和功能。
机构与运动副的关系
机构是由多个构件组成的，构件之间 的连接和配合通过运动副来实现。
运动副的种类和特性决定了机构的运 动特性和功能，因此，对运动副的分 析和研究是机构结构分析中的重要环 节。
02
机构的基本类型
连杆机构
总结词
连杆机构是一种通过连接杆件实现运动的机构，广泛应用于各种机械和设备中。
详细描述
运动副优化设计
进一步深入研究运动副的优化设计方 法，以提高机构的整体性能和效率， 例如通过有限元分析、多学科优化等 方法对运动副进行优化。
跨学科合作与交叉融合
加强不同学科领域之间的合作与交叉 融合，例如机械工程、材料科学、控 制工程等，以推动机构结构分析领域 的创新发展。
THANKS
感谢观看
刚度与阻尼
运动副的刚度和阻尼会影响机 构的动态性能。
效率与精度
第2章 机构的结构分析
2.两构件构成多个移动副，且 导路平行。
动画1, 2, 3
3. 两 构 件 构 成 多 个 转 动 副 ， 且同轴。
4. 运 动 时 ， 两 构 件 上 的 两点距离始终不变。
E
F
5.对运动不起作用的对称部 分。如多个行星轮。
6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 如等宽凸轮
注意：
法线不重合时， 变成实际约束！
参数 。
定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度。
原动件——能独立运动的构件。 ∵一个原动件只能提供一个独立参数
∴机构具有确定运动的条件为：
自由度＝原动件数
• 2、机构自由度的意义及具有确定运动的条件
• 机构的自由度数目和机构原动件的数目与机构 的运动有着密切的关系：
机构的自由度。
B 2E
C
1
4
3
A
F
D 虚约束
重新计算：n=3, PL=4, PH=0
F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×4 =1
特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：
AB＝CD＝EF
出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，
如平行四边形机构，火车轮 椭圆仪等。(需要证明)
机构是组成机器的基础，任何一部机器都是由 若干机构组成的.
机构由许多零件组合而成，零件是机构的制造 单元体。若干个零件的刚性联接体称为构件。
构件是机构中的刚性系统，机构中各构件之间 保持一定相对运动
• 独立运动构件的自由度：平面运动 3
•
空间运动 6
2.运动副 定义：运动副——两个构件直接接触组成的仍能产 生某些相对运动的联接。
定义：最简单的F＝0的构件组，称为基本杆组。
第1章机构结构分析
第1章机构结构分析
图1-11a 铰链五杆机构
2．当构件组的自由度大于0且小于原动件数时，会发生运 动干涉或破坏。
如图2-11b所示的铰链四杆机构，其自由度为1，需提供一 个原动件。如果给定两个原动件，则此机构可能会遭到破坏。
图1-11b 四杆机构
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
为了能记录大量的现有机构，并便于改进原机构或构思 新机构方案，需要能够提供一种简单的、便于记录各种机构 特征的记录符号或图形。
从设计的角度来说，机构运动规律主要与原动件的输入 运动规律、联接各构件运动副的类型和机构的运动尺寸有关， 而与运动副的具体形式、构件的外形、断面尺寸、组成构件 的零件数目无关，因此，可以用统一规定的简单符号和线条 代表运动副和构件，并按一定比例表示各运动副的相对位置 和构件尺寸。
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
在机构运动简图中，常用运动副的表示方法见表1.1。常用 构件的表示方法见表1.2。其余运动副和构件的表示方法可参见 国家标准GB／T4460-1984。
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
能准确表达机构运动特性的简单图形称为机构运动简图。 仅仅以构件和运动副的符号表示机构，其图形未按照精确 比例绘制，而在于表达机构的结构特征，这种简图称为机构示 意图。 利用运动简图能对机构进行结构、运动和动力等的分析， 它是从事机构研究或机械设计工作要掌握的基本工具。
1 机构的结构分析
1.1 研究机构结构的目的和方法 1.2 机构的组成 1.3 平面机构运动简图 1.4 平面机构的自由度 1.5 平面机构的组成原理和结构分析
图1-11a 铰链五杆机构
2．当构件组的自由度大于0且小于原动件数时，会发生运 动干涉或破坏。
如图2-11b所示的铰链四杆机构，其自由度为1，需提供一 个原动件。如果给定两个原动件，则此机构可能会遭到破坏。
图1-11b 四杆机构
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
为了能记录大量的现有机构，并便于改进原机构或构思 新机构方案，需要能够提供一种简单的、便于记录各种机构 特征的记录符号或图形。
从设计的角度来说，机构运动规律主要与原动件的输入 运动规律、联接各构件运动副的类型和机构的运动尺寸有关， 而与运动副的具体形式、构件的外形、断面尺寸、组成构件 的零件数目无关，因此，可以用统一规定的简单符号和线条 代表运动副和构件，并按一定比例表示各运动副的相对位置 和构件尺寸。
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
在机构运动简图中，常用运动副的表示方法见表1.1。常用 构件的表示方法见表1.2。其余运动副和构件的表示方法可参见 国家标准GB／T4460-1984。
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
第1章机构结构分析
1.3.1 运动副与构件的表示方法
能准确表达机构运动特性的简单图形称为机构运动简图。 仅仅以构件和运动副的符号表示机构，其图形未按照精确 比例绘制，而在于表达机构的结构特征，这种简图称为机构示 意图。 利用运动简图能对机构进行结构、运动和动力等的分析， 它是从事机构研究或机械设计工作要掌握的基本工具。
1 机构的结构分析
1.1 研究机构结构的目的和方法 1.2 机构的组成 1.3 平面机构运动简图 1.4 平面机构的自由度 1.5 平面机构的组成原理和结构分析
机构的结构分析
§2.1机构的组成
机构是传递运动和力或者导引构件上的点按给定轨迹运动的 机械装置。机构的组成要素为构件和运动副
• • • •
一、构件 二、运动副 三、运动链（区分运动链和机构） 四、机构
一、构件
从制造加工角度： 从制造加工角度：机械由零件组成 零件——制造单元体 制造单元体 零件 从运动和功能实现角度： 从运动和功能实现角度： 构件——独立运动的单元体 独立运动的单元体 构件
图示机构的两 个移动副即属 此种情况。计 算其自由度时， 只按一个移动 ▲两构件在几处接触 而构成移动副且导路 副计算
互相平行或重合。 互相平行或重合。
只有一个运动副起约 束作用,其它各处均为 束作用 其它各处均为 虚约束; 虚约束
3. 若两构件在多处相接触构成平面高副，且各接触点处 若两构件在多处相接触构成平面高副， 的公法线重合,则只能算一个平面高副 则只能算一个平面高副。 的公法线重合 则只能算一个平面高副。若公法线方向不 重合，将提供各2个约束。 重合，将提供各 个约束。 个约束
★ 局部自由度
机构中某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运 把这种局部运动的自由度称为局部自由度。数目用f′表示 表示. 动, 把这种局部运动的自由度称为局部自由度。数目用 表示
★ 虚约束
指机构在某些特定几何条件或结构条件下 指机构在某些特定几何条件或结构条件下，有些运动 特定几何条件或结构条件 副带入的约束对机构运动实际上起不到独立的约束作用, 副带入的约束对机构运动实际上起不到独立的约束作用 这些对机构运动实际上不起约束作用的约束称为虚约束， 这些对机构运动实际上不起约束作用的约束称为虚约束， 表示。 用P′表示。 表示 注意：在计算自由度时，应将机构中构成虚约束的 注意：在计算自由度时， 构件连同其所附带的运动副全都除去不计。 构件连同其所附带的运动副全都除去不计。
机构是传递运动和力或者导引构件上的点按给定轨迹运动的 机械装置。机构的组成要素为构件和运动副
• • • •
一、构件 二、运动副 三、运动链（区分运动链和机构） 四、机构
一、构件
从制造加工角度： 从制造加工角度：机械由零件组成 零件——制造单元体 制造单元体 零件 从运动和功能实现角度： 从运动和功能实现角度： 构件——独立运动的单元体 独立运动的单元体 构件
图示机构的两 个移动副即属 此种情况。计 算其自由度时， 只按一个移动 ▲两构件在几处接触 而构成移动副且导路 副计算
互相平行或重合。 互相平行或重合。
只有一个运动副起约 束作用,其它各处均为 束作用 其它各处均为 虚约束; 虚约束
3. 若两构件在多处相接触构成平面高副，且各接触点处 若两构件在多处相接触构成平面高副， 的公法线重合,则只能算一个平面高副 则只能算一个平面高副。 的公法线重合 则只能算一个平面高副。若公法线方向不 重合，将提供各2个约束。 重合，将提供各 个约束。 个约束
★ 局部自由度
机构中某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运 把这种局部运动的自由度称为局部自由度。数目用f′表示 表示. 动, 把这种局部运动的自由度称为局部自由度。数目用 表示
★ 虚约束
指机构在某些特定几何条件或结构条件下 指机构在某些特定几何条件或结构条件下，有些运动 特定几何条件或结构条件 副带入的约束对机构运动实际上起不到独立的约束作用, 副带入的约束对机构运动实际上起不到独立的约束作用 这些对机构运动实际上不起约束作用的约束称为虚约束， 这些对机构运动实际上不起约束作用的约束称为虚约束， 表示。 用P′表示。 表示 注意：在计算自由度时，应将机构中构成虚约束的 注意：在计算自由度时， 构件连同其所附带的运动副全都除去不计。 构件连同其所附带的运动副全都除去不计。
机构的结构分析运动副
运动副元素：圆柱面、圆孔面
例：滑块1与导轨2的接触
运动副元素：棱柱面、棱孔面
运动副元素：两齿廓曲面
例：两齿轮轮齿的啮合
运动副分类：
（1）按引入约束的数目分。 I级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副、Ⅴ
级副。 球面副（ 级副）
球销副（Ⅳ副） 转动副（副Ⅴ）
运动副分类：
（2）按两构件的接触情况进行分。 高副：点或线接触而构成的运动副； 低副：面接触而构成的运动副。 球面高副 齿轮副 转动副
例 3 计算图所示机构的自由度 (若存在局 部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。
局部自由 度
B 1
A
D
虚约束
4 C
2
3
E
5F
H
6
G 7Βιβλιοθήκη In6; PL8; PH1 F3n2PLPH 362811
谢 谢 大 家 ！
虚约束——机构中那些对构件间的相对运动不起独 立限制作用的重复约束。或称消极约束。
常见的虚约束： （1）机构中联结构件与被联结构件的轨迹重合。
B4 2D
1
A
AD=BD=DC C3
F = 3*4 - 2*6 = 0？ F = 3*3 - 2*4= 1
§2—5 计算平面自由度时应注意的事项
常见的虚约束：
（2）当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合 时，则只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约
束。
F=3 2 -2 2 – 1=1
F=3 3-2 4 =1
§2—5 计算平面自由度时应注意的事项 常见的虚约束：
（3）当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则 只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。
§2—5 计算平面自由度时应注意的事项 常见的虚约束： (5) 机构中对运动起重复限制作用的对称部分引入 虚约束。 2' 2" O F=3 3 - 2 3 – 2 = 1
第二章 机构的结构分析分析
第二章机构的结构分析§2-1 机构结构分析的内容及目的1、研究机构的组成及其具有确定运动的条件目的是弄清机构包含哪几个部分，各部分如何相联，以及怎样的结构才能保证机构中各构件具有确定的相对运动。
2、按结构特点对机构进行分类不同的机构有各自的特点，把各种机构按结构加以分类，其目的是按其分类建立运动分析和动力分析的一般方法。
3、绘制机构运动简图研究机构特性的工具。
4.研究机构的组成原理研究按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求。
§2-2 机构的组成一、构件与运动副1、构件(Link) －独立的运动单元。
零件(part)－独立的制造单元，如齿轮。
如图2—1，连杆是由多个零件组成，即一个构件可是一个零件，也可是由多个构件组成的。
2、运动副运动副－两个构件直接接触组成的能产生某些相对运动的联接。
三个条件，缺一不可，如图2—2所示。
a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动运动副元素—直接接触的部分（点、线、面）图2—2运动副例如：滚动轴承（图2—3）、齿轮齿廓（图2—4）、活塞与缸套（图2—5）等。
图2—3滑动轴承图2—4齿轮齿廓图2—5活塞与缸套二、运动副的分类：1．按引入的约束数分类：I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副如图2—6所示。
图2—6按引入的约束数对运动副分类2．按相对运动范围分类：平面运动副－平面运动，空间运动副－空间运动。
例如：球铰链（图2—7）、拉杆天线、螺旋（图2—8）、动物关节。
图2—7球铰链图2—8螺旋平面机构－全部由平面运动副组成的机构，如图2—9。
空间机构－至少含有一个空间运动副的机构如图2—10。
3．按运动副元素分类：①高副—点、线接触（应力高），例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等，如图2—11所示。
图2—11高副②低副—面接触，应力低，例如：转动副（回转副）通过柱面接触、移动副通过平面接触，如图2—12所示。
常用构件和运动副的表示符号如下：图2—12低副图2—9平面机构图2—10空间机构图2—12运动副符号图2—13构件表示方法注意：如图画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。
机械原理：第二章机构的结构分析
斜齿轮机构
两个齿轮的齿廓为斜线，实现直线的 运动传递，同时具有较好的承载能力 和传动平稳性。
02
CHAPTER
机构的运动分析
机构运动简图
总结词
机构运动简图是表示机构运动关系的图形，通过图形化方式展示机构的组成和运 动传递路径。
详细描述
机构运动简图是一种抽象的图形表示，它忽略了机构的实际尺寸和形状，只关注 机构中各构件之间的相对运动关系。通过绘制机构运动简图，可以清晰地了解机 构的组成、运动传递路径以及各构件之间的相对位置和运动方向。
常见的受力分析方法
详细描述：常见的受力分析方法包括解析法、图解法和 有限元法等，每种方法都有其适用范围和优缺点，应根 据具体情况选择合适的方法。
机构的平衡分析
总结词
理解机构平衡的概念是进行平衡 分析的前提。
详细描述
机构平衡是指机构在静止或匀速 运动状态下，各作用力相互抵消 ，机构不会发生运动状态的改变 。
轮系
定轴轮系
各齿轮的转动轴线固定，齿轮的 运动由一个主动轮通过各齿轮的
啮合传递到另一个从动轮。
行星轮系
其中一个齿轮的转动轴线绕着另 一固定轴线转动，行星轮既可绕 自身轴线自转，又可绕固定轴线
公转。
混合轮系
由定轴轮系和行星轮系组合而成， 既有定轴轮系的自转运动，又有
行星轮系的公转和自转运动。
凸轮机构
机构运动分析的方法
总结词
机构运动分析的方法主要包括解析法和图解法两种。
详细描述
解析法是通过建立数学模型，运用数学工具进行求解的方法。这种方法精度高，适用于对机构进行精确的运动学 和动力学分析。图解法是通过作图和测量来分析机构运动的方法，这种方法直观易懂，适用于初步了解机构的运 动关系。
机械原理第二章机构的结构分析
运动链成为机构的条件
Fa = 3×2 - 2×3 = 0 Fb运= 3动×链3的- 2自×由5度= -F1= ?
F 0 运动链运不动能链的运运动动，情不况成如为何机? 构
F = 3×4 - 2×5 = 2 1 个原动件
F > 0，但原动件数目小 于自由度数目，运动链 运动不确定，不能成为 机构。
小滚子的运动并不影响整 个机构的运动 → 局部自由度
改善受力情况,减少磨损， 假想 2、3 件焊接在一起
F = 3*2 - 2*2 - 1 = 1
问题3：虚约束
在特定的几何条件或结构条件下，某些运动副所引入 的约束可能与其它运动副所起的限制作用是一致的。这 种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。
机构运动简图(2/2)
（1）步骤 1）搞清机械的构造及运动情况，原动件开始沿着运动传递路线
查明构件数、运动副的类别及其位置；
2）依据机构某个瞬时运动位置选定视图平面； 3）选适当比例尺作出各运动副的相对位置，再画出各运动 副和常用机构的符号，最后用简单线条或几何图形连接即成。
（2）举例
鄂式破碎机简图绘制 内燃机简图绘制
机构的组成(5/5)
4.机构
机 构 ——具有固定构件的运动链
组成：
3
机 架 —— 相对固定的构件
2 从动件
4
—1 原动件
原动件—— 已知独立运动的构件 （用转向箭头表示）
机架 平面铰链四杆运机动构链
从动件 ——其余从动运动的构件 原动件 2
分类： 平面机构与空间机构 平面机构的应用最为广泛
1
机架
3 从动件 4
(2) 举例
1）铰链四杆机构 F＝3n－(2pl＋ph)
＝3×3 －2×4 －0 ＝1
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§1-2 平面机构的组成
1. 构件(Link) 机械的独立运动单元，传 递运动和力的载体。 实例：内燃机中的缸体、 活塞、连杆、曲轴等。
内燃机连杆
ห้องสมุดไป่ตู้
构件可以是一个零件,也可以由几个零件刚性连接组成。 实例：连杆由连杆体、轴瓦、连杆盖、螺栓、垫圈、螺 母、连杆衬套等相互刚性连接组成。
连杆衬套
螺栓
垫圈 螺母
F=3n-2 pl – ph + P′ ●不计引起虚约束的附加构件和运动副数。
F=3n-2 pl – ph
● 虚约束 定义：机构中不起独立限制作用的重复约束。 计算具有虚约束的机构的自由度时，应先将机构中引入
虚约束的运动副或运动链部分除去。 虚约束发生的场合
⑴ 两构件间构成多个运动副
用运动副与其它构件连接后, 运 动副引入约束, 原自由度减少
Ｏ 2
(2) 平面运动副引入的约束R
(对独立的运动所加的限制)
y R=2
o
x
y R=2
n
x t
R=1
t
o n
1
x
结论： 平面低副引入
2个约束
平面高副引入
1个约束
(3) 平面机构自由度计算公式
如果：活动构件数：n 低副数： pl 高副数： ph
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。
5. 从原动件开始，按运动传递顺序标出各构件的编 号和运动副代号。在原动件上标出箭头以表示其 运动的方向。
§1-3 平面机构自由度
◆问题：取运动链中某个构件为机架，其余 构件在什么条件下才具有确定运动？ ◆ 实例分析
面接触的平面运动副—平面低副 转动副 移动副
§1-2 机构运动简图
◆ 机构运动简图
为什么要画机 构运动简图？
机构的运动：与原动件运动规律、运动副类型、机构 运动尺寸有关。
机构运动简图：指根据机构的运动尺寸, 按一定的比例尺定 出各运动副的位置, 并用国标规定的简单线条和符号代表构 件和运动副，绘制出表示机构运动关系的简明图形。
y 1
未连接前总自由度： 3n
Ｏ
连接后引入的总约束数： 2pl+ph
2
x
机构自由度F： F=3n - ( 2pl + ph )
F=3n - 2pl - ph
机构自由度举例：
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
机架
◆原动件: 机构中按给定的 运动规律独立运动的构件。
◆从动件:机构其余活动构件。 ◆ 平面机构: 机构中各构件间的相对运动为平面运动。
◆ 空间机构: 机构中各构件间的相对运动为空间运动。
平面机构是应用最广泛的机构。 平面运动副的约束数为1 s 2。 点、线接触的平面运动副—平面高副 滚动副 凸轮副 齿轮副
运动副符号
两运动构件构成的运动副
两构件之一为固定时的运动副
2
2
2
2
转
动
副
平
1
1
1
1
面
运
动 副
22
2
移
动
1
1
副
2
22
11
1
2
2
22
1 1
2
1 2 1
1
1
22
1 2
1
平 面
平 面
2
运高
动副 副
1
2
螺
1
旋
空副 2
间
1
运
动
副
球
1
面
副
球
2
销
副
2 1
2 1
1
2
2 1
2 1
1 2
1 2
2
1
2 1
杆、轴构件 固定构件 同一构件
B
D5
F
46
1E
7
C
2 3
8
A
准确识别复合铰链举例 关键：分辨清楚哪几个构件在同一处形成了转动副
12
3 两个转动副
12
3 4
两个转动副
1 3
2
4 两个转动副
31
2
4
1 2
3
1
2 3
两个转动副
4
两个转动副
两个转动副
◆计算机构自由度应注意的事项（续）
实例分析2：计算图示凸轮机构自由度
解：F=3n-2 pl – ph =3×3 - 2×3-1=2
连杆体 轴瓦
内燃机连杆
零件(Part)是机械的制造单元。
连杆盖
2. 运动副
两个构件以一定几何形状和尺寸的表面相互直接接触 所形成的可动连接。
运动副元素—两个构件上相互接触的表面。
运动副元素不外乎
为点、线、面。
◆ 构件自由度与约束
1. 构件的自由度：指一 个构件相对另一个构件 可能出现的独立运动。 一个自由构件在空间具 有6个自由度。
注意：计算机构自由度时, 应将局
部自由度除去不计。
方法一： F=3n-2 pl – ph - F′
=3×3 - 2×3-1-1=1
方法二：假想构件2和3焊成一体
★ 局部自由度
F=3n-2 pl – ph=3×2 - 2×2-1=1
机构中某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运 动, 把这种局部运动的自由度称为局部自由度。数目用F′表示.
分析：
绘制简 图：
C D4
A 1 B
3 2
5
E
6
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。
2. 约束：指通过运动副连接的两构件之间的某些相对独 立运动所受到的限制。
运动副引入的约束数等于两构件相对自由度减少的数目。
运动副引入的约束数：最多为5个。
刚体的自由度 一个完全独立的刚体 在空间直角坐标系下的自
由 度 为 sx ， sy ， sz ， x ， y，z ，即自由度数 F
6。
z
z
y
y y
传
动
动
常用机构运动简图符号（续）
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
棘 轮 机 构
◆ 画机构运动简图的方法
1）确定构件数目，辨清主、从动件。 2）确定运动副类型和数目。 3）选定比例尺，用线条和规定符号作图。 例 绘制转动翼板式水泵机构运动简图。 绘制旋转泵机构运动简图。 绘制图示机构的机构运动简图。
例1:
机架→原动件→从动件
例2:
作图步骤： 1.分析结构和相对运动 2.选择视图平面和比例尺 3.选择原动件的一个位置 4.按表达方式作图
例题3：
3
C23 4
2
B12
1
A14
C234
3
2
4
B12
1
4
A14
例题4：内燃机
例题5：绘制图示颚式破碎机的机构运动简图
分析：该机构有 6个构件和7个转 动副。
运动副的分类 ● 按运动副引入的约束数分类
I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。 ● 按运动副的接触形式分类
点、线接触的运动副—高副 面与面接触的运动副—低副 ● 按两构件相对运动的形式分类 平面运动副 空间运动副 ● 按接触部分的几何形状分类 圆柱副、球面副、螺旋副、球面–平面副、平面–平面 副、球面–圆柱副、圆柱–平面副等等。
弹簧力封闭
重力封闭
3、运动链
◆ 运动链:指两个以上的构件通过运动副连接而构成可相对运 动的系统。
★ 闭链: 运动链 的各构件构成首 尾封闭的系统。
★ 开链: 运动 链的各构件未 构成首尾封闭 的系统。
★平面运动链:各构件间的相对运动为平面运动的运动链。 ★ 空间运动链:各构件间的相对运动为空间运动的运动链 。
第一章 平面机构的结构分析
本章教学目的
◆ 了解机构的组成，搞清运动副、运动链、自由度 等概念； ◆ 能绘制常用机构的机构运动简图； ◆ 能计算平面机构的自由度； ◆了解平面机构组成的基本原理； ◆ 掌握平面机构结构分析的方法。
第一章 平面机构的结构分析
本章教学内容
1-1 平面机构的组成 1-2 平面机构的运动简图 1-3 平面机构自由度 1-4 机构的组成原理及结构分析 1-5 平面机构中的高副低代
构件的表示方法
两副构件 三副构件
构件的表示方法
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。
常用机构运动简图符号（摘自GB/T4460-1984）
在 机 架 上 的 电 机
齿 轮 齿 条 传 动
圆
带 传 动
锥 齿 轮 传
动
常用机构运动简图符号（续）
圆
柱
链
杆
传
蜗
动
轮
传
动
外啮
合圆
凸
柱齿
轮
轮传
机构运动简图应满足的条件： ⑴ 构件数目与实际机构相同； ⑵ 运动副的性质、数目与实际机构相符； ⑶ 运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构
成比例。
◆ 机构示意图
机构的示意图：指为了表明机构结构状况, 不要求严格 地按比例而绘制的简图。
◆ 常用运动副和构件的表示方法