机构的组成与结构
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机构组成和结构
低副机构
高副机构
第1章 机构的组成和结构
1.1.3 运动链 运动链：两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统
闭式运动链（闭链）
运动链的各构件构成首末封闭的系统
开式运动链（开链）
运动链的各构件未构成首末封闭系统
第1章 机构的组成和结构
1.1.4 机构 机 构：在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一
闭式链机构 开式链机构
第1章 机构的组成和结构
第1章 机构的组成和结构
第1章 机构的组成和结构
运动链
具有确定的相对运动 机构
无相对运动
桁架
相对运动不确定 运动链
第1章 机构的组成和结构
分析现有机构 新机械的运动方案设计
第1章 机构的组成和结构
1.2 机构运动简图
用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按 一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图 形。机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。
例：计算大筛机构自由度
n=7
P4 = 1 P5 = 9 F = 3×7 - 2×9 –1 = 2
第1章 机构的组成和结构
复合铰链？ 局部自由度？ 虚约束？
第1章 机构的组成和结构
第1章 机构的组成和结构
1.4 机构的组成原理和结构分析
机架 构件 + 运动副 运动链 机构 原动件
从动件组合
3. 选择适当的视图平面
4. 绘图
选择机架 提取构件的运动尺寸
确定比例尺 选择机构运动中的一个状态
确定各运动副位置，绘图
编号：A、B、C …表示运动副
1、2、3 …表示构件 O1、O2…表示固定转轴
机械原理——第2章 机构的的组成及结构分析
2
1 1 2
2
1
2 1 2
1
1 1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
2 1
1 2
3. 运动链
运动链－两个以上的构件通过运动副的联接 而构成的系统。 工业 机器人
闭式链、
开式链
4. 机构能够用来传递运动和动力的可动装置。 机架－作为参考系的构件，如机床床身、车辆 底盘、飞机机身。
原（主）动件－按给定运动规律运动的构件。 从动件－其余可动构件。
⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形 机构的自由度。 B C 2 E 解：n= 4， PL= 6， PH=0 1 F=3n － 2PL － PH 4 3 =3×4 －2×6 F D A =0 3.虚约束 －－对机构的运动实际不起作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。 ∵ FE＝AB ＝CD ，故增加构件4前后E 点的轨迹都是圆弧，。 增加的约束不起作用，应去掉构件4。
1.杆组的各个外端副不可以同时加在同
一个构件上，否则将成为刚体。如：
2.机构的级别与原动件的选择有关。
§2－8 平面机构中的高副低代
高副低代：为了使平面低副机构的结构分析和运动
分析的方法能适用于含有高副的平面机构，根据一 定条件将机构中的高副虚拟地以低副代替的方法。 高副低代条件：
1、代替前后机构的自由度不变
一般构件的表示方法
杆、轴构件
固定构件
同一构件
一般构件的表示方法
两副构件
三副构件
注意事项:
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
在 机 架 上 的 电 机 带 传 动 齿 轮 齿 条 传 动 圆 锥 齿 轮 传 动
chap2机构的组成及结构分析
Mechanical Design
第二章 机构的组成及结构分析 3 机构运动简图绘制
机构运动简图
机构运动简图的作用
表示机构的结构和运动情况
作为运动分析和动力分析的依据
机械基础及工程力学系 王震国
Mechanical Design
第二章 机构的组成及结构分析 3 机构运动简图绘制
机构运动简图
机构示意图
机械基础及工程力学系 王震国
Mechanical Design
第二章 机构的组成及结构分析 1 研究机构结构的目的
研究机构结构的目的：
研究组成机构的组成原理，并根据结构特点对机构 进行分类；
不同的机构都有各自的特点，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。
机械基础及工程力学系 王震国
机构运动简图的绘制
绘制机构运动简图的步骤：
恰当的选择投影面，并将机构停留在适当地位臵，避免构建 重叠 一般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影 面 选择适当的长度比例尺μl，确定出个运动副之间的相对 位臵，用规定的符号表示各运动副，并将同一构件参与构 成的运动副符号用简单的线条连接起来。
机械基础及工程力学系 王震国 Mechanical Design
不按比例绘制的简图。
只反映机构的结构情况
机械基础及工程力学系 王震国
Mechanical Design
常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机 带 传 动 齿 轮 齿 条 传 动 圆 锥 齿 轮 传 动
链 传 动
圆柱 蜗杆 蜗轮 传动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
凸 轮 传 动
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
机械基础及工程力学系 王震国
第一章机构的组成与结构
机构是具有确定运动的运动链。
原动件
从动件
机架 低副机构
高副机构
开式链机构
闭式链机构
思考题：
① 何谓“零件”和“构件”?试举例说明其区别。 ② “构件是由多个零件组成的”，“一个零件不能成为
构件”的说法是否正确? 构件和零件的本质区别是什么? ③ 何谓“运动副”? 满足什么条件两个构件间才能构成运
P5 = 3n/2 n 只能取偶数！
n=2
P5 = 3 Ⅱ级杆组（双杆组）
3 P5 = n
2
n = 4 P5 = 6 Ⅲ 级杆组
3 P5 = n
2
三副构件 3个双副构件
1.4.1 机构的组成原理
机构
机架 原动件 若干基本杆组
机构的组成原理：若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动机和
机架上构成机构；机构的自由度等于原动件的数目。
3 按照运动副引入的约束数目分类 n 级副 n = 1, 2 … 5
4 按照运动副接触部分的几何形状分类 圆柱副、平面与平面副、球面副、螺旋副、球面与平面副等
R
按接触部分的几何形状分类：转动副 按接触形式分类： 低副 按引入的约束数目分类：五级副 按相对运动形式分类：平面运动副
P
按接触部分的几何形状分类：移动副
按接触形式分类： 低副
?
按引入的约束数目分类：五级副
按相对运动形式分类：平面运动副
按接触形式分类： 高副 按引入的约束数目分类： 四级副 按相对运动形式分类： 平面运动副 按接触部分的几何形状分类： 平面高副
1.1.3 运动链
运动链：两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统
A
B
杆式联轴器
原动件
从动件
机架 低副机构
高副机构
开式链机构
闭式链机构
思考题：
① 何谓“零件”和“构件”?试举例说明其区别。 ② “构件是由多个零件组成的”，“一个零件不能成为
构件”的说法是否正确? 构件和零件的本质区别是什么? ③ 何谓“运动副”? 满足什么条件两个构件间才能构成运
P5 = 3n/2 n 只能取偶数！
n=2
P5 = 3 Ⅱ级杆组（双杆组）
3 P5 = n
2
n = 4 P5 = 6 Ⅲ 级杆组
3 P5 = n
2
三副构件 3个双副构件
1.4.1 机构的组成原理
机构
机架 原动件 若干基本杆组
机构的组成原理：若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动机和
机架上构成机构；机构的自由度等于原动件的数目。
3 按照运动副引入的约束数目分类 n 级副 n = 1, 2 … 5
4 按照运动副接触部分的几何形状分类 圆柱副、平面与平面副、球面副、螺旋副、球面与平面副等
R
按接触部分的几何形状分类：转动副 按接触形式分类： 低副 按引入的约束数目分类：五级副 按相对运动形式分类：平面运动副
P
按接触部分的几何形状分类：移动副
按接触形式分类： 低副
?
按引入的约束数目分类：五级副
按相对运动形式分类：平面运动副
按接触形式分类： 高副 按引入的约束数目分类： 四级副 按相对运动形式分类： 平面运动副 按接触部分的几何形状分类： 平面高副
1.1.3 运动链
运动链：两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统
A
B
杆式联轴器
第2章机械原理 机构的组成及结构分析
3
2 1
错
移动副导路平行 结论：在计算机构自由 转动副轴线重合 度时，虚约束应先去除 平面高副接触点共法线 不计
“移动副”
“转动副”
A
B
F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 4－ 0 =1
F＝3n－2PL－PH ＝3 2－2 2－1 =1
A
B
转动副轴线重合——两构件有多
处接触而构成转动副且转动轴线相互 重合时，只有一个转动副起约束作用， 如右图，曲轴的两转动副A 、B之一为
运动副元素——两构件相互接触的点、线、面。
运动副分类: 1、按运动副两构件接触的特性分为低副和高副。
转动副
移动副
特点：面接触、相对转动或相对移动 低副
●
齿轮副
凸轮副
特点：点或线接触、沿接触点切线方向相对移动 绕接触点的转动 高副 2、按运动副两构件间的相对运动是平面还是空间运动分 为平面运动副和空间运动副。
第2章
机构的组成及结构分析
内 容
•构件及其运动副
•机构运动简图的绘制
•平面机构自由度的计算
重 点
•
运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、
机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。
§2－1 研究机构结构的目的
其目的是：
１、研究组成机构的组成及机构具有确定运动的条件
▲弄清机构包含哪几个部分
▲各部分如何相联？ ▲怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？
F＝3n－2PL－PH ＝3 2 －2 2 1 － ＝1
3.注意事项（续） 虚约束 不产生实际约束效果的重复约束
虚约束常发生在下列情况 （1）两构件间构成多个运动副 F＝3n－2PL－PH F＝3n－2PL－PH ＝3 2－2 2 1 － ＝3 2－2 3 1 － ＝1 对 ＝-1
2 1
错
移动副导路平行 结论：在计算机构自由 转动副轴线重合 度时，虚约束应先去除 平面高副接触点共法线 不计
“移动副”
“转动副”
A
B
F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 4－ 0 =1
F＝3n－2PL－PH ＝3 2－2 2－1 =1
A
B
转动副轴线重合——两构件有多
处接触而构成转动副且转动轴线相互 重合时，只有一个转动副起约束作用， 如右图，曲轴的两转动副A 、B之一为
运动副元素——两构件相互接触的点、线、面。
运动副分类: 1、按运动副两构件接触的特性分为低副和高副。
转动副
移动副
特点：面接触、相对转动或相对移动 低副
●
齿轮副
凸轮副
特点：点或线接触、沿接触点切线方向相对移动 绕接触点的转动 高副 2、按运动副两构件间的相对运动是平面还是空间运动分 为平面运动副和空间运动副。
第2章
机构的组成及结构分析
内 容
•构件及其运动副
•机构运动简图的绘制
•平面机构自由度的计算
重 点
•
运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、
机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。
§2－1 研究机构结构的目的
其目的是：
１、研究组成机构的组成及机构具有确定运动的条件
▲弄清机构包含哪几个部分
▲各部分如何相联？ ▲怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？
F＝3n－2PL－PH ＝3 2 －2 2 1 － ＝1
3.注意事项（续） 虚约束 不产生实际约束效果的重复约束
虚约束常发生在下列情况 （1）两构件间构成多个运动副 F＝3n－2PL－PH F＝3n－2PL－PH ＝3 2－2 2 1 － ＝3 2－2 3 1 － ＝1 对 ＝-1
第2章机构的结构分析
系统三部分。 由于机构具有确定运动的条件是原动件 的数目等于机构的自由度数目，
因此，如将机构的机架以及和机架相连
的原动件与从动件系统分开，则余下的 从动件系统的自由度应为零。
从动件系统 从动件组
一、平面机构组成的基本原理
平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目等于机构 的自由度数，故平面机构的从动件组的自由度数应为零。 C 2
二、平面机构的结构分析
1. 机构的分类
机构分类的依据： 根据机构中杆组的级别进行分类。 ◆II级机构 指机构中杆组的最高级别为II级的机构。 ◆ III级机构 指机构中杆组的最高级别为III级的机构。 ◆ Ⅰ级机构 只由机架和原动件组成的机构称为Ⅰ级的机构。 （杠杆机构、电动机等）
古代
中国
利用杠杆的舂米机
杆组 (基本杆组的简称）的条件
杆组应满足的条件： F=3n-2PL-PH=0
式中n、PL 、 PH分别为杆组中的构件数、低副数、高副数。
如果杆组的运动副全为低副， 则上式可变为： n和PL为整数 n应是2的倍 数。PL应是3 的倍数
3n－2PL＝0
或
n/2＝PL/3
n，PL的组合有 n＝2，PL＝3；n=4，PL=6；…。 （2）杆组的基本类型
◆ 虚约束
计算图示圆盘锯机构的自由度。
解：活动构件数n= 7
低副数PL= 10 高副数PH=0 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10 －0 =1
B
D 4
5 6
F
C
1
2
E
3 8
7
A
计算图示机构的自由度。
3 2
B
1
C
4 5
D
机构的组成
计算运动链自由度时应注意的问题
Points for Attention during the Calculation of DOF
1.公共约束问题
２.复合铰链
３.局部自由度 4.虚约束 5.综合实例
1.公共约束问题 Common Constraints
例1. 试计算右图所示的四杆运动链的自由度。 对四杆运动链重新计算： 解：该运动链活动构件n=3, 有4个转动副p5=4。计算 n=3, P5=4, q=3,自由度为 自由度为： F=(6－3) n－(5 －3) p5 F=6n－5p5－4p4 －3p3 ＝3n－2 p5 － 2p2 －p1 ＝3×3－2×4 = 6n－5p5 ＝1 =6×３—５×４ 与实际情况相符。 =-2
1.4 机构的组成原理和结构分析
2.4.1 机构的组成原理
2.4.2 平面机构的结构分类 2.4.3 平面机构的高副低代 2.4.4 综合例题
1.4.1 机构的组成原理
Composition Principle of Mechanisms
举例：考察由原动件和机架 组成的运动链。 n=1, P5=1, F=3－２＝１ 所以由原动件和机架组成的 运动链是最简单的机构．称 为１级机构． 因为所有自由度为１的机构 都有一个原动件，要把它和 机架从机构中分离出去，剩 下的运动链的自由度必定为 零． 如下图所示．
常见运动副 Kinematic Pair in Common Use
引入 几个 约束 就称 为几 级副
球与平面副 空间１级高副球面副 Biblioteka 间３级低副球销副 空间４级低副
圆柱副 空间４级低副
圆柱高副 空间２级高副
螺旋副 空间５级低副
常见运动副（续）
机构的组成
机构的组成一、引言在现代社会中，各种机构扮演着极其重要的角色，例如政府机构、教育机构、医疗机构等等。
机构的组成是一个关键的话题，因为它直接关系到机构的功能和效能。
本文将深入探讨机构的组成方面的内容。
二、基本概念机构是一个由一群人共同组成、完成特定任务的组织。
机构可以以不同方式组织，包括政府机构、非政府组织、商业机构等等。
机构的组成可以分为以下几个方面：2.1 人员机构的组成首先涉及到人员。
一个机构需要有一定数量的人员来完成其任务。
这些人员可以包括管理人员、员工、志愿者等。
人员的数量和素质将直接影响到机构的运作效果。
2.2 层级结构机构的组成也包括层级结构。
一个机构通常需要有一个明确的组织结构，包括各个层级的职位和权力关系。
层级结构可以帮助机构高效地分工合作，确保任务的顺利完成。
2.3 规章制度机构的组成还包括规章制度。
规章制度是机构内部的准则和规定，用于指导员工的行为和工作方式。
规章制度可以确保机构的运作有序、稳定。
2.4 资源配置机构的组成也涉及到资源的配置。
一个机构需要合理配置资源，包括财务、物质以及人力资源。
资源的合理配置可以提高机构的效能，满足其任务的需求。
三、机构的组成要素机构的组成有多个要素，其中以下几个是最重要的：3.1 领导者一个机构需要有合适的领导者。
领导者应具备良好的领导能力和管理技巧，能够带领团队完成机构的任务。
好的领导者可以激励员工，提高机构的绩效。
3.2 人员配备机构的人员配备是其组成的重要一环。
根据任务的性质和要求，机构需要拥有各种不同类型的人才。
人员的素质和能力决定了机构的能力和竞争力。
3.3 决策机制机构的决策机制也是其组成的重要组成部分。
一个健全的决策机制可以确保机构的决策科学、合理。
决策者应该准确把握信息，进行明智的决策。
3.4 协作机制机构的协作机制是保证机构有效运作的关键。
机构内部的各个部门需要进行有效的沟通和合作。
协作机制可以提高工作效率，推动任务的完成。
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闭式运动链（闭链）
运动链的各构件构成首末封闭的系统
开式运动链（开链）
运动链的各构件未构成首末封闭系统
1.1.4 机构
机 构：在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一 个或几个构件按给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链 中其余各活动构件都有确定的相对运动，则此运动链称为机构。
机构是具有确定运动的运动链。
运动副的分类方法：
1 按照运动副的相对运动形式分类 平面运动副、空间运动副
2 按照运动副的接触形式分类 低副（面面）、高副（点线）
3 按照运动副引入的约束数目分类 n 级副 n = 1, 2 … 5
4 按照运动副接触部分的几何形状分类 圆柱副、平面与平面副、球面副、螺旋副、球面与平面副等
R
按接触部分的几何形状分类：转动副 按接触形式分类： 低副 按引入的约束数目分类：五级副 按相对运动形式分类：平面运动副
n个活动构件，在无约束的空间有6n个自由度
Pk 个 k （K=1,2,3,4,5）级副，共引入5P5 ＋ 4P4＋ 3P3 ＋2P2 ＋ P1约束
运动链自由度计算的一般公式： F = 6n - 5P5 - 4P4 - 3P3 - 2P2 – P1
1.3.1 运动链的自由度计算
构件数目：N = 4 活动构件数目：n = 3 运动副：
扩大运动副尺寸
偏心轮机构
1.2.2 运动简图的绘制
1. 分析整个机构的工作原理－构件 2. 沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动
关系，确定运动副的类型和数目－运动副 3. 选择适当的视图平面
4. 选择比例尺，采用标准的 符号和线条绘图
1.2.2 运动简图的绘制 1. 分析整个机构的工作原理
机构组成 动作原理和运动情况
小型压力机
原动件 偏心轮1
齿轮1`
编号原杆则件：2注意区分位齿置轮重叠6`的不
同构件和杆同件轴3刚性联接槽的凸多个轮零6 件。
前者分别编号，后者采用一个编号，
加`以示区别。 杆件4
滑块7
执行构件
压头8
2. 沿着传动路线，分析相 邻构件之间的相对运动关系， 确定运动副的类型和数目。
转动副
移动副
平面高副
1.1 机构的组成
机构：具有确定运动的实物组合体 1.1.1 构件
构件：独立影响机构功能，且能独 立运动的单元体
零件：单独加工的制造单元体
一个构件:1)一个零件 2)多个零件
1.1.2 运动副 运动副：两个构件之间直接接触所形成的可动联接
两个相邻构件直接接触 两者之间允许一定的相对运动 机构中每个构件至少与另外一个构件通过运动副联接
标注原动件运动方向
思考题：
1. 机构运动简图有什么用途？它着重表达机构的哪些特征？ 2. 绘制机构运动简图的步骤是什么？应注意哪些事项?
1.3 运动链成为机构的条件
1.3.1 运动链的自由度计算 运动链的自由度：确定运动链中各构件相对于其中某一构件的位置所需 要的独立参变量的数目。
机架1和活塞2：圆柱副（4级副） 活塞2和连杆3：转动副（5级副） 连杆3和摇杆4：球面副（3级副） 摇杆4和机架1：转动副（5级副）
P
按接触部分的几何形状分类：移动副
按接触形式分类： 低副
?
按引入的约束数目分类：五级副
按相对运动形式分类：平面运动副
按接触形式分类： 高副 按引入的约束数目分类： 四级副 按相对运动形式分类： 平面运动副 按接触部分的几何形状分类： 平面高副
1.1.3 运动链
运动链：两个或两个以上的构件通过运动Fra bibliotek联接而构成的系统
如何简要的表达设计思想和运动特性？
——绘制机构运动简图
1.2 机构运动简图
用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例 尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。机构运动简图 与原机械具有完全相同运动特性。
功用： 用于现有机械的分析 用于新机械原理方案的设计 机构示意图:不严格按比例绘制的机构简图
原动件
从动件
机架 低副机构
高副机构
❖ 开式链机构
❖ 闭式链机构
思考题：
① 何谓“零件”和“构件”?试举例说明其区别。
② “构件是由多个零件组成的”，“一个零件不能成为 构件”的说法是否正确? 构件和零件的本质区别是什么 ?
③ 何谓“运动副”? 满足什么条件两个构件间才能构成运 动副?
④ 何谓“运动链”? 具备什么条件，运动链才具有运动的 可能性? 具备什么条件后才具有运动的确定性? 具备什 么条件，运动链才能成为机构?
接触形式：点、线、面
运动副元素： 两个构件上参与接触构成运动副的部分（点、线、面）
自由度：
构件所具有的独立运动的数目，或确定构件位置所需的独立变量的数目
自由构件(空间)：F = 6 自由构件(平面)：F = 3
约束：运动副对构件独立运动所加的限制。 运动副每引入一个约束，构件就失去一个自由度。 一个运动副引入多少约束？取决于运动副类型。
自动驾驶仪操作装置
1 4
P3 = 1 P4 = 1 P5 = 2
F = 6n - 5P5 - 4P4 - 3P3 - 2P2 – P1 = 6×3－5×2－4×1－3×1
=1
3
2
1.3.1 运动链的自由度计算 平面运动链的公共约束q=3，则其自由度： F = 3n - 2P5 - P4
具有公共约束数为q运动链的自由度：
1.2.1 构件与运动副的表达方法 机架
机架和活动构件通过转动副联接 (内副)
机架和活动构件通过移动副联接
两个活动构件联接
双副构件 (一个构件和两个外副)
注：点划线表示与其联接的其他构件
三副构件 (一个构件和三个外副)
原动机
偏心轮
2
A B
1
2 A1
B
构件1与机架：转动副A 构件1与构件2：转动副B
3. 选择适当的视图平面
选择原则
1 清楚表达机构的主体部分； 2 尽可能反映机构的全面运动； 3 可以选择其他视图平面作为补充。
4. 绘图
选择机架
提取构件的运动尺寸 确定比例尺 选择机构运动中的一个状态
确定各运动副位置，绘图
编号：A、B、C …表示运动副
1、2、3 …表示构件 O1、O2…表示固定转轴
K－运动副的级别
公共约束作用下的运动链自由度
1.3.1 运动链的自由度计算 例：平面运动链
2 1
3 4
5
n=4 P4 = 1 P5 = 5 F = 3n - 2P5 – P4 = 3×4 – 2×5 – 1 = 1
运动链的各构件构成首末封闭的系统
开式运动链（开链）
运动链的各构件未构成首末封闭系统
1.1.4 机构
机 构：在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一 个或几个构件按给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链 中其余各活动构件都有确定的相对运动，则此运动链称为机构。
机构是具有确定运动的运动链。
运动副的分类方法：
1 按照运动副的相对运动形式分类 平面运动副、空间运动副
2 按照运动副的接触形式分类 低副（面面）、高副（点线）
3 按照运动副引入的约束数目分类 n 级副 n = 1, 2 … 5
4 按照运动副接触部分的几何形状分类 圆柱副、平面与平面副、球面副、螺旋副、球面与平面副等
R
按接触部分的几何形状分类：转动副 按接触形式分类： 低副 按引入的约束数目分类：五级副 按相对运动形式分类：平面运动副
n个活动构件，在无约束的空间有6n个自由度
Pk 个 k （K=1,2,3,4,5）级副，共引入5P5 ＋ 4P4＋ 3P3 ＋2P2 ＋ P1约束
运动链自由度计算的一般公式： F = 6n - 5P5 - 4P4 - 3P3 - 2P2 – P1
1.3.1 运动链的自由度计算
构件数目：N = 4 活动构件数目：n = 3 运动副：
扩大运动副尺寸
偏心轮机构
1.2.2 运动简图的绘制
1. 分析整个机构的工作原理－构件 2. 沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动
关系，确定运动副的类型和数目－运动副 3. 选择适当的视图平面
4. 选择比例尺，采用标准的 符号和线条绘图
1.2.2 运动简图的绘制 1. 分析整个机构的工作原理
机构组成 动作原理和运动情况
小型压力机
原动件 偏心轮1
齿轮1`
编号原杆则件：2注意区分位齿置轮重叠6`的不
同构件和杆同件轴3刚性联接槽的凸多个轮零6 件。
前者分别编号，后者采用一个编号，
加`以示区别。 杆件4
滑块7
执行构件
压头8
2. 沿着传动路线，分析相 邻构件之间的相对运动关系， 确定运动副的类型和数目。
转动副
移动副
平面高副
1.1 机构的组成
机构：具有确定运动的实物组合体 1.1.1 构件
构件：独立影响机构功能，且能独 立运动的单元体
零件：单独加工的制造单元体
一个构件:1)一个零件 2)多个零件
1.1.2 运动副 运动副：两个构件之间直接接触所形成的可动联接
两个相邻构件直接接触 两者之间允许一定的相对运动 机构中每个构件至少与另外一个构件通过运动副联接
标注原动件运动方向
思考题：
1. 机构运动简图有什么用途？它着重表达机构的哪些特征？ 2. 绘制机构运动简图的步骤是什么？应注意哪些事项?
1.3 运动链成为机构的条件
1.3.1 运动链的自由度计算 运动链的自由度：确定运动链中各构件相对于其中某一构件的位置所需 要的独立参变量的数目。
机架1和活塞2：圆柱副（4级副） 活塞2和连杆3：转动副（5级副） 连杆3和摇杆4：球面副（3级副） 摇杆4和机架1：转动副（5级副）
P
按接触部分的几何形状分类：移动副
按接触形式分类： 低副
?
按引入的约束数目分类：五级副
按相对运动形式分类：平面运动副
按接触形式分类： 高副 按引入的约束数目分类： 四级副 按相对运动形式分类： 平面运动副 按接触部分的几何形状分类： 平面高副
1.1.3 运动链
运动链：两个或两个以上的构件通过运动Fra bibliotek联接而构成的系统
如何简要的表达设计思想和运动特性？
——绘制机构运动简图
1.2 机构运动简图
用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例 尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。机构运动简图 与原机械具有完全相同运动特性。
功用： 用于现有机械的分析 用于新机械原理方案的设计 机构示意图:不严格按比例绘制的机构简图
原动件
从动件
机架 低副机构
高副机构
❖ 开式链机构
❖ 闭式链机构
思考题：
① 何谓“零件”和“构件”?试举例说明其区别。
② “构件是由多个零件组成的”，“一个零件不能成为 构件”的说法是否正确? 构件和零件的本质区别是什么 ?
③ 何谓“运动副”? 满足什么条件两个构件间才能构成运 动副?
④ 何谓“运动链”? 具备什么条件，运动链才具有运动的 可能性? 具备什么条件后才具有运动的确定性? 具备什 么条件，运动链才能成为机构?
接触形式：点、线、面
运动副元素： 两个构件上参与接触构成运动副的部分（点、线、面）
自由度：
构件所具有的独立运动的数目，或确定构件位置所需的独立变量的数目
自由构件(空间)：F = 6 自由构件(平面)：F = 3
约束：运动副对构件独立运动所加的限制。 运动副每引入一个约束，构件就失去一个自由度。 一个运动副引入多少约束？取决于运动副类型。
自动驾驶仪操作装置
1 4
P3 = 1 P4 = 1 P5 = 2
F = 6n - 5P5 - 4P4 - 3P3 - 2P2 – P1 = 6×3－5×2－4×1－3×1
=1
3
2
1.3.1 运动链的自由度计算 平面运动链的公共约束q=3，则其自由度： F = 3n - 2P5 - P4
具有公共约束数为q运动链的自由度：
1.2.1 构件与运动副的表达方法 机架
机架和活动构件通过转动副联接 (内副)
机架和活动构件通过移动副联接
两个活动构件联接
双副构件 (一个构件和两个外副)
注：点划线表示与其联接的其他构件
三副构件 (一个构件和三个外副)
原动机
偏心轮
2
A B
1
2 A1
B
构件1与机架：转动副A 构件1与构件2：转动副B
3. 选择适当的视图平面
选择原则
1 清楚表达机构的主体部分； 2 尽可能反映机构的全面运动； 3 可以选择其他视图平面作为补充。
4. 绘图
选择机架
提取构件的运动尺寸 确定比例尺 选择机构运动中的一个状态
确定各运动副位置，绘图
编号：A、B、C …表示运动副
1、2、3 …表示构件 O1、O2…表示固定转轴
K－运动副的级别
公共约束作用下的运动链自由度
1.3.1 运动链的自由度计算 例：平面运动链
2 1
3 4
5
n=4 P4 = 1 P5 = 5 F = 3n - 2P5 – P4 = 3×4 – 2×5 – 1 = 1