第2章平面机构运动简图
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第2章 平面机构的运动简图及其自由度
注意：机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性！
二. 绘制机构运动简图的目的： 机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动
特性，主要用于简明地表达机构的组成情况和运动 情况，进行运动分析，作为运动设计的目标和构造 设计的依据。也可对机构进行力分析并作为专利性 质的判据。
三. 机构运动简图中运动副的表示方法 机构运动简图中运动副(转动副、移动副)的表示方法如
说明：当原动件数多于机构的自由度时，机构的运动难以确 定。
如图所示静定的桁架（图 a）和超静定的桁架（图 b） ，自由度分别为0和 －1 ，即各构件之间不可 能运动。
桁架在机构分析中作为一个构件(结构体)来对待。 综上所述可知，机构具有确定运动的条件是：机构的
自由度F>0且等于原动件数。
局部自由度
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
一般在高副接触处，若有滚子存在，则滚子绕自身轴线转动 的自由度属于局部自由度，采用滚子结构的目的在于将高副 间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，以减轻摩擦和磨损。
3. 虚约束
对机构的运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。如平行 四边形机构；如图a所示为机车车轮联动机构，图b为其机构 运动简图。
例2-1 绘制如图 (a)所示的颚式破碎机主体机构的运 动简图。
解： （1）分析机构的组成及运动情况 (2) 确定运动副的类型及数量 (3) 选定投影面和比例尺，定出各运动副的相对位置，
绘制出机构运动简图如图 (b)所示。
活塞泵
例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 构件 4机架
B 1 A
运动副是使两构件直接接触并能产生一定相对运动的 联接。是由两构件组成的可动联接。运动副是约束运 动的，构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自 由度便随之减少。如：轴与轴承、凸轮与从动件
二. 绘制机构运动简图的目的： 机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动
特性，主要用于简明地表达机构的组成情况和运动 情况，进行运动分析，作为运动设计的目标和构造 设计的依据。也可对机构进行力分析并作为专利性 质的判据。
三. 机构运动简图中运动副的表示方法 机构运动简图中运动副(转动副、移动副)的表示方法如
说明：当原动件数多于机构的自由度时，机构的运动难以确 定。
如图所示静定的桁架（图 a）和超静定的桁架（图 b） ，自由度分别为0和 －1 ，即各构件之间不可 能运动。
桁架在机构分析中作为一个构件(结构体)来对待。 综上所述可知，机构具有确定运动的条件是：机构的
自由度F>0且等于原动件数。
局部自由度
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
一般在高副接触处，若有滚子存在，则滚子绕自身轴线转动 的自由度属于局部自由度，采用滚子结构的目的在于将高副 间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，以减轻摩擦和磨损。
3. 虚约束
对机构的运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。如平行 四边形机构；如图a所示为机车车轮联动机构，图b为其机构 运动简图。
例2-1 绘制如图 (a)所示的颚式破碎机主体机构的运 动简图。
解： （1）分析机构的组成及运动情况 (2) 确定运动副的类型及数量 (3) 选定投影面和比例尺，定出各运动副的相对位置，
绘制出机构运动简图如图 (b)所示。
活塞泵
例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 构件 4机架
B 1 A
运动副是使两构件直接接触并能产生一定相对运动的 联接。是由两构件组成的可动联接。运动副是约束运 动的，构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自 由度便随之减少。如：轴与轴承、凸轮与从动件
机械设计基础平面机构的运动简图及自由度
归纳起来， 在下述场合中常出现虚约束：
（1） 运动轨迹重叠时， 如图2-16所示。
(2) 两构件同步在几处接触而构成多种移动副，且各移动副 旳导路相互平行时，其中只有一种起约束作用，其他都是虚约 束，如图2-15。
(3) 两构件同步在几处配合而构成几种回转副，且各回转副 轴线相互重叠时，这时只有一种回转副起约束作用，其他都是 虚约束。例如回转轴一般都有两个或两个以上同心轴承支持， 但计算时只取一种。
F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-0=1
此成果与实际情况一致。
图2-15 机构中旳虚约束（两构件同步在几处接触
而构成多种移动副，且各移动副旳导路相互平行）
图2-16(a)、(b)所示为机车车轮联动装置和机构运动简图。图 中旳构件长度为lAB=lCD=lEF, lBC=lAD, lCE=lDF。该机构旳自 由度为
假如一种平面机构有N个构件，其中必有一种构件是机架( 固定件)，该构件受到三个约束而自由度自然为零。此时，机构 旳活动构件数为n＝N－1。显然，这些活动构件在未连接构成 运动副之前总共应具有3n个自由度。而当这些构件用运动副联 接起来构成机构之后，其自由度数即随之降低。若机构中共有 pL个低副和pH个高副，则这些运动副引入旳约束总数为 2pL+pH。 所以，用活动构件总旳自由度数减去运动副引入旳约 束总数就是机构旳自由度数。机构旳自由度用F表达，即:
件作为机架，运动链相对机架旳自由度必须不小于零，且 原动件数目等于运动链旳自由度数。
图2-12 刚性桁架
对于图2-12所示旳构件组合， 其自由度为
F 2n 2 pL pH 3 2 2 3 0 0
计算成果F＝0，阐明该构件组合中全部活动构件旳总自由度数 与运动副所引入旳约束总数相等，各构件间无任何相对运动旳 可能，它们与机架(固定件)构成了一种刚性桁架，因而也就不 称其为机构。但它在机构中，可作为一种构件处理。
第2章 平面机构运动简图及机构自由度的计算
第2章平面机构运动简图及机构自由度的计算机构由构件组成，各构件之间具有确定的相对运动。
然而，把构件任意拼凑起来不一定能运动；即使能够运动，也不一定具有确定的相对运动。
那么构件应如何组合才能运动？在什么条件下才具有确定的相对运动？这对分析现有机构或创新机构很重要。
所有构件的运动平面都相互平行的机构称为平面机构，否则称为空间机构。
本章仅讨论平面机构的情况，因为在生活和生产中，平面机构应用最多。
2.1 运动副2.1.1运动副分类机构由若干个相互连接起来的构件组成。
机构中两构件之间直接接触并能作相对运动的可动连接，称为运动副。
例如轴与轴承之间的连接，活塞与汽缸之间的连接，凸轮与推杆之间的连接，两齿轮的齿和齿之间的连接等。
2.1.2运动副的分类在平面运动副中，两构件之间的直接接触有三种情况：点接触、线接触和面接触。
按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。
1．低副两构件通过面接触．．。
根据两构件间的相对运动形式，低副又分为．．．构成的运动副称为低副移动副和转动副。
当两构件间的相对运动为移动时，称为移动副，如图2.1所示；两构件间的相对运动为转动时，称为转动副或称为铰链副，如图2.2所示。
图2.1 移动副图2.2 转动副2．高副两构件通过点或线接触．．．．．构成的运动副称为高副．．。
如图2.3所示，凸轮1与尖顶推杆2之间为点接触，构成高副；图2.4所示的两齿轮的轮齿啮合处是线接触，也构成高副。
图2.3 凸轮高副图2.4 齿轮高副低副因通过面接触而构成运动副，故其接触处的压强小，承载能力大，耐磨损，寿命长，且因其形状简单，所以容易制造。
低副的两构件之间只能作相对滑动；而高副的两构件之间则可作相对滑动或滚动，或两者并存。
2.2 机构运动简图实际构件的外形和结构往往很复杂，在研究机构运动时，为了突出与运动有关的因素，将那些无关的因素删减掉，保留与运动有关的外形，用规定的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例表示各种运动副的相对位置。
第02章--平面机构及自由度计算PPT课件
由度，故平面机构的自由度F为
F3 n2P LP H
10
2.3.2 计算平面机构自由度时应注意的事项
实际工作中，机构的组成比较复杂，运用公式 计算 F3n2PLPH 自由度时可能出现差错，这是由于机构中常常存在一些特 殊的结构形式，计算时需要特殊处理。
(1) 复合铰链 (2) 局部自由度 (3) 虚约束
图2-3 构件的自由度 4
1.1.3 课程任务
❖ 机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间 直接接触并能作确定相对运动的可动联接称为运动副。如图 2-1(b)所示的内燃机的轴与轴承之间的联接，活塞与汽缸之 间的联接，凸轮与推杆之间的联接，两齿轮的齿和齿之间的 联接等。
❖ 两个构件构成运动副后，构件的某些独立运动受到限制，这 种运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。运动副每 引入一个约束，构件就失去一个自由度。
平面机构及自由度计算
所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构 称为平面机构。工程中常用机构大多数都是平面机构。如图 2-1(a)所示的卡车自动卸料机构、如图2-1(b)所示的内燃机 中的机构都属于平面机构。
图2-1 平面机构 1
平面机构及自由度计算
2.1 平面机构的组成 2.2 平面机构运动简图 2.3 平面机构的自由度计算
11
2.3.3 平面机构具有确定运动的条件
机构相对机构是由构件和运动副组成的系统，机构要实 现预期的运动传递和变换，必须使其运动具有可能性和确 定性。
如图2-14(a)所示的机构，自由度F=0；如图2-14(b)所 示的机构，自由度F=-1，机构不能运动。
如图2-15所示的五杆机构，自由度F=2，若取构件1为 主动件，当只给定主动件1 的位置角1时，从动件2、3、 4的位置既可为实线位置，也可为虚线所处的位置，因此其 运动是不确定的。若取构件1、4为主动件，使构件1、4都 处于给定位置1、4时，才使从动件获得确定运动。
F3 n2P LP H
10
2.3.2 计算平面机构自由度时应注意的事项
实际工作中，机构的组成比较复杂，运用公式 计算 F3n2PLPH 自由度时可能出现差错，这是由于机构中常常存在一些特 殊的结构形式，计算时需要特殊处理。
(1) 复合铰链 (2) 局部自由度 (3) 虚约束
图2-3 构件的自由度 4
1.1.3 课程任务
❖ 机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间 直接接触并能作确定相对运动的可动联接称为运动副。如图 2-1(b)所示的内燃机的轴与轴承之间的联接，活塞与汽缸之 间的联接，凸轮与推杆之间的联接，两齿轮的齿和齿之间的 联接等。
❖ 两个构件构成运动副后，构件的某些独立运动受到限制，这 种运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。运动副每 引入一个约束，构件就失去一个自由度。
平面机构及自由度计算
所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构 称为平面机构。工程中常用机构大多数都是平面机构。如图 2-1(a)所示的卡车自动卸料机构、如图2-1(b)所示的内燃机 中的机构都属于平面机构。
图2-1 平面机构 1
平面机构及自由度计算
2.1 平面机构的组成 2.2 平面机构运动简图 2.3 平面机构的自由度计算
11
2.3.3 平面机构具有确定运动的条件
机构相对机构是由构件和运动副组成的系统，机构要实 现预期的运动传递和变换，必须使其运动具有可能性和确 定性。
如图2-14(a)所示的机构，自由度F=0；如图2-14(b)所 示的机构，自由度F=-1，机构不能运动。
如图2-15所示的五杆机构，自由度F=2，若取构件1为 主动件，当只给定主动件1 的位置角1时，从动件2、3、 4的位置既可为实线位置，也可为虚线所处的位置，因此其 运动是不确定的。若取构件1、4为主动件，使构件1、4都 处于给定位置1、4时，才使从动件获得确定运动。
机械设计基础第二章
第2章平面机构运动简图及自由度计算机械是替代人类完成各项体力劳动甚至脑力劳动的执行者。
在各种新型机械的设计初期，首先需要采用机械系统运动简图来对比各种运动方案及工作原理，一边从中选出最佳的设计方案。
然后再按照运动要求确定及其各组成构件的主要尺寸，按照强度条件和工作情况确定机构个部分的详细结构尺寸。
机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分重要的内容，正确、合理地设计机械系统简图，对于满足机械产品的功能要求，提高性能和质量，降低制造成本和使用费用等是十分重要的。
机械系统要完成比较复杂的运动，一般都需要将若干个机构根据机械系统的运动协调配合的要求组合起来，因此机械系统的运动简图也是机构系统的运动简图。
机械系统的运动简图是用规定的符号，绘出能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形。
一般某机构可分为平面机构和空间机构。
平面机构是指各运动构件均在同意平面或相互平行平面内运动的机构。
空间机构是指虽有的机构不完全是相互平行的平面内运动的机构。
本章将着重介绍机构的结构分析。
第一节机构的组成构件任何机器都是由若干个零件组装而成的。
构件是指组成机械的各个相对运动的单元。
构件和零件的概念是有区别的。
构件是机械中的运动单元体，零件则是机械中不可拆分的制造单元体。
构件可以是一个零件，也可以是由两个或两个以上的零件组成。
如图2-1所示的内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、轴套、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母等零件组成的，这些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作为一个整体在发动机内部作往复运动相互之间并不产生相对运动，因此连杆可以看做一个构件。
因此，从运动角度来看，任何机器都是许多独立运动单元组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。
从加工制造角度来看，任何机器都是由许多独立制造单元体组合而成的，这些独立制造单元体称为零件。
通常，为了完成同一使命而在结构上组合在一起并协同工作的零件称为部件，如联轴器、减速器等。
第2章 平面连杆机构01——平面机构的运动简图
一、机构运动简图的概念
机构运动简图——
按一定的比例尺，用规定的运动副及构件符号来表示机
构各运动副及构件之间的位置关系、各构件间的相对运动 关系的简化图形。 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。Biblioteka 二、平面机构运动简图的绘制
1、构件的表示方法
构件均用线段或小方块表示，画有斜线的表示机架。
的夹角。
4.确定实际尺寸和 绘制图的比例U, 绘制机构简图。
例2
试绘制内燃机的机构运动简图
例3
试绘制内燃机的机构运动简图
进气阀3
排气阀4 活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6 气缸体1
齿轮10
凸轮7
解：
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
进气阀3
排气阀4
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）用简单线条和规定符号 表示出各构件和运动副， 画出机构运动简图。
活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6
气缸体1
齿轮10
凸轮7
习 题
画出图示平面机构的运动简图
课后要求
1、明确绘制机构运动简图的目的
机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动特性，主 要用于简明地表达机构的传动原理.
2、熟练掌握好运动副的基本知识 作业：2-4
(a)固定铰链
(b)活动铰链
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
移动副
转动副
转动副、移动副实例
2、高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
齿轮副
（二）空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空 间运动副。如：球面副、螺旋副。
机构运动简图——
按一定的比例尺，用规定的运动副及构件符号来表示机
构各运动副及构件之间的位置关系、各构件间的相对运动 关系的简化图形。 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。Biblioteka 二、平面机构运动简图的绘制
1、构件的表示方法
构件均用线段或小方块表示，画有斜线的表示机架。
的夹角。
4.确定实际尺寸和 绘制图的比例U, 绘制机构简图。
例2
试绘制内燃机的机构运动简图
例3
试绘制内燃机的机构运动简图
进气阀3
排气阀4 活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6 气缸体1
齿轮10
凸轮7
解：
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
进气阀3
排气阀4
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）用简单线条和规定符号 表示出各构件和运动副， 画出机构运动简图。
活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6
气缸体1
齿轮10
凸轮7
习 题
画出图示平面机构的运动简图
课后要求
1、明确绘制机构运动简图的目的
机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动特性，主 要用于简明地表达机构的传动原理.
2、熟练掌握好运动副的基本知识 作业：2-4
(a)固定铰链
(b)活动铰链
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
移动副
转动副
转动副、移动副实例
2、高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
齿轮副
（二）空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空 间运动副。如：球面副、螺旋副。
平面机构运动副和运动简图
构件的表示方法
可以组成两个运动副的构件
构件的表示方法
可以组成三个运动副的构件
运动副的表示方法:
(1)a、b、c是由两个构件组成转动副的表示方法。用圆圈表示转动 副．其圆心代表相对转动轴线。
(2)d、e、f是两构件组成移动副的表示方法，移动副的导路 必须与相对移动方向一致。图中画阴影线的构件表示机架。 (3)两构件组成高副时，在简图中应当画出两构件接触处的 曲线轮廓．
见版图/仿真动画
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。
2、自卸货车
见版图/仿真动画（连杆/演化/摇块）
3、抽水机构
见版图/仿真动画（连杆/演化/摇块）
习题2-3
4、偏心轮机构
见版图/仿真动画（连杆/演化/摇块）
机构运动简图/颚式破碎机
2 B
A
1
3 D
C
4 注意!
插入flash
内燃机机构运动简图
作业
Hale Waihona Puke 2-52、绘制图示偏心轮油泵的运动 简图
3
2 1 4
偏心泵
习题2-5d
2-5b手动冲床
连杆/演化/多杆机构
空间运动副－两构件的相对运动为空间运动。
球面副
球销副
螺旋副
见仿真动画
本节主要应解决的问题：
如何用简单线条和符号绘制的机构运动简图来表示实际机械 ？
2.2 平面机构运动简图
机构运动简图:
实际构件的外形和结构往往很复杂，为使问题 简化，用简单线条和符号来表示构件和运动副，按 比例定出各运动副的位置。这种说明机构各构件间 相对运动关系的简化图形．称为~。
第2章平面机构的自由度和运动简图
作者： 潘存云教授
（2）参与组成一个转动副和一个移动副的构件的表示： 滑块上加转动副
（II）
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
（3）参与组成三个转动副的构件的表示： 用三角形表示，在三角形内加剖面线或在三个角上 涂以焊缝的标记以表示三角形是一个刚性整体
（III）
如果三个转动副中心在一条直线上，可用下图表示该构件：
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
例题1：绘制下图左示颚式破碎机的机构运动简图： 例题 ：绘制下图左示颚式破碎机的机构运动简图：
2 B
A
1
3 D C 4
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
解：1构件为机架，2构件为偏心轴，3构件为动颚，4构件为肘板。 机架1和偏心轴2形成的转动副中心在A点(偏心轴绕A点转动)， 偏心轴2和动颚3形成的转动副中心在B点， 动颚3和肘板4形成的转动副中心在C点， 肘板4和机架1形成的转动副中心在D点。 a. 选取一合适的机器工作位置 （使所绘制的机构运动简图清晰易读）; b. 根据机器上各构件的实际尺寸按比例确定出 机器上各运动副的相对位置（最关键）， 机器上各运动副的相对位置（最关键）， 在这些位置上画出相应的运动副符号; c. 连接相关的运动副得到各构件; d. 在作为机架的构件上打上阴影线 (标出机架 在作为机架的构件上打上阴影线; 标出机架 标出机架) e. 标出原动件（在原动件构件上标出指示运动方向的箭头）。 标出原动件（在原动件构件上标出指示运动方向的箭头） 绘制的机构运动简图如上图右所示。
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
常见的移动副的表示如下图所示：
（IV-1）
（IV-2）
（IV-3）
两活动构件组成的移动副的表示
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杆状构件截面形状
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
2.具有移动副元素 和转动副元素的构件
单缸内燃机
第2章平面机构运动简图
2.1.3.构件和运动副的表示方法（表2-1）
1
2
3 4
构件的结构及其表示
第2章平面机构运动简图
运动副的表示
2
2
2
2
1
1
1
1
(a)
(b)
(c)
(d)
转动副的表示
第2章平面机构运动简图
第2章 平面机构的运动简图 及自由度
2.1 机构的组成 2.2 平面机构的运动简图 2.3 平面机构自由度
第2章平面机构运动简图
本章知识导读
1.主要内容 机构的组成及运动特点，平面机构 运动简图的绘制以及机构自由度的计算。 2.重点、难点提示 平面机构运动简图的绘制以及机构 自由度的计算。
第2章平面机构运动简图
2.1 机构的组成—构件与运动副
齿轮机构
凸轮机构
第2章平面机构运动简图
连杆机构
2.1 机构的组成—构件与运动副
2.1.1 运动副
1.运动副的概念
两构件之间直接接触并能产生 一定相对运动的连接称为运动副。
两构件只能在同一平面内做 相对运动的运动副称为平面运动副。
第2章平面机构运动简图
2.1.1 运动副
=3×7-2×10-0=1
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
2.局部自由度
局部运动并不影响其他构件的运动。这些构件所产生的 这种局部运动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 略去不计。
该机构的自由度为 F=3n-2PL -PH
=3×2-2×2-1=1
一般地，k个构件形成复合铰链应具有（k-1）
个转动副，计算自由度时应注意找出复合铰链。
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
如图所示为直线机构，该机构在A、B、D、E
四点均为由三个构件组成轴线重合的两个转动副，
即复合铰链。
该机构n=7， PL=10， PH=0，
其自由度为
F=3n-2PL-PH
内啮合
第2章平面机构运动简图
内啮合
2.2 平面机构的运动简图 2.2.1 机构运动简图的概念
表明机构的组成和各构件间运动关系的简单图 形，称为机构运动简图。
第2章平面机构运动简图
第2章平面机构运动简图
绘制机构运动简图的步骤
(1) 分析机构的组成和运动。
(2) 确定运动副的类型和数量。
(3) 选择投影面。
移动副的表示
第2章平面机构运动简图
(a)
(b)
(c)
具有两个运动副元素的构件
第2章平面机构运动简图
具有三个转动副元素的构件
第2章平面机构运动简图
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
第2章平面机构运动简图
1
2
高副的表示
第2章平面机构运动简图
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
(4) 测量。
(5) 选择适当的比例。 μl=
构件的实际长度
构件的图示长度
m/mm
第2章平面机构运动简图
2.2.1 机构运动简图的概念
第2章平面机构运动简图
2.2.1 机构运动简图的概念
例2-1 绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的 运动简图。
颚式破第碎2章机平主面机体构机运动构简图
2.2.1 机构运动简图的概念
2.平面运动副的分类 按两构件间接触性质不同，平面运动副
通常可分为低副和高副。 (1)低副 两构件形成面
与面接触的运动副 称为低副，又分转 动副和移1.1 运动副
(2)高副 两构件以点或线的形式相接触而组成的运动 副称为高副。
平面第2高章平副面机构运动简图
构件2、3的运动是确定的
第2章平面机构运动简图
2.3.1 自由度和约束的概念
1.自由度 运动构件相对于参考系所具有的独立运动的 数目，称为构件的自由度。
任一做平面运动的自由 构件有三个独立的运动
第2章平面机构自运动由简构图 件的自由度
2.3.1 自由度和约束的概念
2.约束 当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运 动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。 运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还 是高副。
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
2.1.2 构件
机构中的构件有三类： 1、机架：固定不动的构件(或固定构件) 2、原动件：按给定的运动规律独立运动的构 3、从动件：机构中其他活动构件。
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
1.具有转动副元素的杆状构件
杆状构件具有转动副元素的杆状构件
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
设计时为了保证杆件受力时具有足够的强度和 刚度，其截面形状可以设计成不同形式杆状构。
第2章平面机构运动简图
低副PL : 2 高副PH : 1
2.3.2 自由度的计算和机构具有 确定运动的条件
1.平面机构的自由度F的计算公式为
F=3n-2PL-PH
其中：机构中有PL个低副、PH个高副
.计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0
F = 3n - 2Pl - Ph
=3×3 - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0=1
例2-2 绘制如图2-5所示单缸内燃机的机构运
动简图。已知LAB =75mm，LBC=300mm。
单缸内燃第机2机章平构面运机构动运简动简图图
例 试绘制内燃机的机构运动简图
第2章平面机构运动简图
B1
2A
C 34 D
图 缝纫机踏板机构
第2章平面机构运动简图
2.3 平面机构的自由度
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t )
第2章平面机构运动简图
第2章平面机构运动简图
❖计算实例
解： n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph = 3×5 – 2×7 – 0 =1
第2章平面机构运动简图
2.平面机构具有确定运动的条件
分析
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t ) 构件2、3的运动是确定的
第2章平面机构运动简图
结论 平面机构具有确定运动的条件： •自由度数 F＞0 •机构原动件个数应等于机构的自由度数目。
◆原动件数＜自由度数，机构无确定运动 原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
1.复合铰链 两个以上
的构件在同 一处以同轴 线的转动副 相连，称为 复合铰链。
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
2.具有移动副元素 和转动副元素的构件
单缸内燃机
第2章平面机构运动简图
2.1.3.构件和运动副的表示方法（表2-1）
1
2
3 4
构件的结构及其表示
第2章平面机构运动简图
运动副的表示
2
2
2
2
1
1
1
1
(a)
(b)
(c)
(d)
转动副的表示
第2章平面机构运动简图
第2章 平面机构的运动简图 及自由度
2.1 机构的组成 2.2 平面机构的运动简图 2.3 平面机构自由度
第2章平面机构运动简图
本章知识导读
1.主要内容 机构的组成及运动特点，平面机构 运动简图的绘制以及机构自由度的计算。 2.重点、难点提示 平面机构运动简图的绘制以及机构 自由度的计算。
第2章平面机构运动简图
2.1 机构的组成—构件与运动副
齿轮机构
凸轮机构
第2章平面机构运动简图
连杆机构
2.1 机构的组成—构件与运动副
2.1.1 运动副
1.运动副的概念
两构件之间直接接触并能产生 一定相对运动的连接称为运动副。
两构件只能在同一平面内做 相对运动的运动副称为平面运动副。
第2章平面机构运动简图
2.1.1 运动副
=3×7-2×10-0=1
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
2.局部自由度
局部运动并不影响其他构件的运动。这些构件所产生的 这种局部运动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 略去不计。
该机构的自由度为 F=3n-2PL -PH
=3×2-2×2-1=1
一般地，k个构件形成复合铰链应具有（k-1）
个转动副，计算自由度时应注意找出复合铰链。
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
如图所示为直线机构，该机构在A、B、D、E
四点均为由三个构件组成轴线重合的两个转动副，
即复合铰链。
该机构n=7， PL=10， PH=0，
其自由度为
F=3n-2PL-PH
内啮合
第2章平面机构运动简图
内啮合
2.2 平面机构的运动简图 2.2.1 机构运动简图的概念
表明机构的组成和各构件间运动关系的简单图 形，称为机构运动简图。
第2章平面机构运动简图
第2章平面机构运动简图
绘制机构运动简图的步骤
(1) 分析机构的组成和运动。
(2) 确定运动副的类型和数量。
(3) 选择投影面。
移动副的表示
第2章平面机构运动简图
(a)
(b)
(c)
具有两个运动副元素的构件
第2章平面机构运动简图
具有三个转动副元素的构件
第2章平面机构运动简图
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
第2章平面机构运动简图
1
2
高副的表示
第2章平面机构运动简图
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
(4) 测量。
(5) 选择适当的比例。 μl=
构件的实际长度
构件的图示长度
m/mm
第2章平面机构运动简图
2.2.1 机构运动简图的概念
第2章平面机构运动简图
2.2.1 机构运动简图的概念
例2-1 绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的 运动简图。
颚式破第碎2章机平主面机体构机运动构简图
2.2.1 机构运动简图的概念
2.平面运动副的分类 按两构件间接触性质不同，平面运动副
通常可分为低副和高副。 (1)低副 两构件形成面
与面接触的运动副 称为低副，又分转 动副和移1.1 运动副
(2)高副 两构件以点或线的形式相接触而组成的运动 副称为高副。
平面第2高章平副面机构运动简图
构件2、3的运动是确定的
第2章平面机构运动简图
2.3.1 自由度和约束的概念
1.自由度 运动构件相对于参考系所具有的独立运动的 数目，称为构件的自由度。
任一做平面运动的自由 构件有三个独立的运动
第2章平面机构自运动由简构图 件的自由度
2.3.1 自由度和约束的概念
2.约束 当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运 动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。 运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还 是高副。
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
2.1.2 构件
机构中的构件有三类： 1、机架：固定不动的构件(或固定构件) 2、原动件：按给定的运动规律独立运动的构 3、从动件：机构中其他活动构件。
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
1.具有转动副元素的杆状构件
杆状构件具有转动副元素的杆状构件
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
设计时为了保证杆件受力时具有足够的强度和 刚度，其截面形状可以设计成不同形式杆状构。
第2章平面机构运动简图
低副PL : 2 高副PH : 1
2.3.2 自由度的计算和机构具有 确定运动的条件
1.平面机构的自由度F的计算公式为
F=3n-2PL-PH
其中：机构中有PL个低副、PH个高副
.计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0
F = 3n - 2Pl - Ph
=3×3 - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0=1
例2-2 绘制如图2-5所示单缸内燃机的机构运
动简图。已知LAB =75mm，LBC=300mm。
单缸内燃第机2机章平构面运机构动运简动简图图
例 试绘制内燃机的机构运动简图
第2章平面机构运动简图
B1
2A
C 34 D
图 缝纫机踏板机构
第2章平面机构运动简图
2.3 平面机构的自由度
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t )
第2章平面机构运动简图
第2章平面机构运动简图
❖计算实例
解： n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph = 3×5 – 2×7 – 0 =1
第2章平面机构运动简图
2.平面机构具有确定运动的条件
分析
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t ) 构件2、3的运动是确定的
第2章平面机构运动简图
结论 平面机构具有确定运动的条件： •自由度数 F＞0 •机构原动件个数应等于机构的自由度数目。
◆原动件数＜自由度数，机构无确定运动 原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
1.复合铰链 两个以上
的构件在同 一处以同轴 线的转动副 相连，称为 复合铰链。