运动副及其分类
合集下载
机械系统的运动简图设计
点分析做的假想处理，并非实际拆除。
运动副
n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1 与实际相符
5.3 平面机构的自由度
虚约束常见情况及处理 2.两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有 一个移动副起约束作用，其余为虚约束。
◆计算中只计入一个移动副。
5.3 平面机构的自由度
虚约束常见情况及处理 3.两构件组成多个转 动副，且轴线重合， 只有一个转动副起约 束作用，其余为约束。
机构运动简图应与它所表示的实际机构具有完全相同的运动特性。 从机构运动简图可以了解机构的组成和类型，即机构中构件的类型和数 目、运动副的类型和数目、运动副的相对位置。 从机构运动简图可以了解机构的组成和类型，即机构中构件的类型和数目、 运动副类型和数目、运动副的相对位置。
5.2 平面机构的运动简图
◆计算中只计入一个转动副。
5.3 平面机构的自由度
虚约束常见情况及处理
4.两构件两点间未组成运动 副前距离保持不变，两点间 用另一构件连接时，将产生 虚约束。
◆计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。
3.3 平面机构的自由度
虚约束常见情况及处理 5.机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。
4. 平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件接触处的曲 线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用 点划线划出其节圆。
5.2 平面机构的运动简图
5.2.3 绘制机构运动简图的步骤
1）功能分析。确定机械系统的总功能和进行功能分解。 2）绘制机械系统运动循环图。 3）执行（工作）机构选型。 4）绘制机械系统的运动方案图。 5）机构的尺度综合。 6）绘制机械系统运动简图。
1平面机构的自由度
§1-2 平面机构的运动简图设计
在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构 运动简图。
一、机构运动简图
机构运动简图 根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出 采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的 各运动副的位置， 表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。 机构示意图 不严格按比例绘出的，只表示机械结构状况的 简图。 作用： 1.表示机构的结构和运动情况 2.作为运动分析和动力分析的依据
一个低副（PL）限制二个自由度 一个高副（PH）限制一个自由度
平面机构自由度计算公式：
F=3n-2PL-PH OR F=3n-(2PL+PH)
n = 3 P L= 4 F = 3×3–2×4 = 1 n = 4 PL = 5 F = 3×4–2×5 = 2
1
2
3
n=3
PL=4
S3 3 2
F=3X3-2X4=1
n=2
PL=2
PH=1
F=3X2-2X2-1X1=1
1
三、平面机构具有确定运动的条件 一个机构在什么条件下才能实现确定的运动呢？ 两个例子 铰链四杆机构 若给定机构一个独立运动， 则机构的运动完全确定； 则机构的最薄弱环节损坏。 若给定机构两个独立运动， 铰链五杆机构 则机构的运动完全确定； 若给定机构两个独立运动， 则机构的运动不确定。 若给定机构一个独立运动， 结论 机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目应等 于机构的自由度数目F且大于0。 如果原动件数<F, 则机构的运动将不确定； 如果原动件数>F, 则会导致机构最薄弱环节的损坏。
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。
2、高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
机械设计基础(第六版)第一章 平面机构的自由度和速度分析
Y S
A
O
X
§1-3 平面机构的自由度
二、平面机构自由度计算公式
1. 运动副对构件自由度的影响 （1）一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。 （2）引入一个转动副约束了构件两个自由度，引入一个
移动副也约束了构件的两个自由度。 （3）引入一个高副约束了构件的一个自由度。
2. 平面机构自由度计算公式
例如：齿轮机构、凸轮机构
1个
1个或几个
若干
机构的组成： 机构＝机架＋原动件＋从动件
§1-2 平面机构运动简图及其画法
忽略构件具体的结构和形状，用简单的线条和符号来 表示构件和运动副，并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 为机构运动简图。机构运动简图不仅能充分表示出机 构的传动原理，而且还能表示出机构上各有关点的运 动特性（S，v，a）。 不同运动副的表示形式见教材P8的图1-6，图1-7。
机构自由度计算举例
例4:如图所示, 已知HG=IJ,且相互平行；GL=JK，且相互平行。 计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚 约束请标出）。
虚约束 I
8 J
9
K 11
复合铰链
H
局部自由度
7
G
6
B
10
C
1
2
A
L
E 3D
4
F
解: n = 8 ; PL = 11; PH = 1
5
F = 3n − 2PL − PH
度沿切线方向，其瞬心应位于过接触点的公法线上，具体 位置还要根据其他条件才能确定；
6.利用三心定理求瞬心。
vA1A2
1
2
B2(B1)
A1(A2)
A
O
X
§1-3 平面机构的自由度
二、平面机构自由度计算公式
1. 运动副对构件自由度的影响 （1）一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。 （2）引入一个转动副约束了构件两个自由度，引入一个
移动副也约束了构件的两个自由度。 （3）引入一个高副约束了构件的一个自由度。
2. 平面机构自由度计算公式
例如：齿轮机构、凸轮机构
1个
1个或几个
若干
机构的组成： 机构＝机架＋原动件＋从动件
§1-2 平面机构运动简图及其画法
忽略构件具体的结构和形状，用简单的线条和符号来 表示构件和运动副，并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 为机构运动简图。机构运动简图不仅能充分表示出机 构的传动原理，而且还能表示出机构上各有关点的运 动特性（S，v，a）。 不同运动副的表示形式见教材P8的图1-6，图1-7。
机构自由度计算举例
例4:如图所示, 已知HG=IJ,且相互平行；GL=JK，且相互平行。 计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚 约束请标出）。
虚约束 I
8 J
9
K 11
复合铰链
H
局部自由度
7
G
6
B
10
C
1
2
A
L
E 3D
4
F
解: n = 8 ; PL = 11; PH = 1
5
F = 3n − 2PL − PH
度沿切线方向，其瞬心应位于过接触点的公法线上，具体 位置还要根据其他条件才能确定；
6.利用三心定理求瞬心。
vA1A2
1
2
B2(B1)
A1(A2)
1 平面机构及其自由度
常用运动副运动简图符号
常用构件运动简图符号
1.2 平面机构运动简图
1.2.1 机构运动简图及作用 1.2.2 构件的分类
1.2.2 构件的分类
机构中的构件可分为三类： 机构中的构件可分为三类： 三类 固定件 原动件 从动件
研究机构运动时作为参考坐标系的构件；又称为 研究机构运动时作为参考坐标系的构件； 机架。 机架。 是运动规律已知的活动构件。它的运动是由外界 是运动规律已知的活动构件。 输入的，所以又称为输入件 输入件。 输入的，所以又称为输入件。 机构中随着原动件运动而运动的其余活动构件。 机构中随着原动件运动而运动的其余活动构件。 其中输出机构预期运动的从动件称为输出件 输出件。 其中输出机构预期运动的从动件称为输出件。
小型压力机及其机构运动简图
颚式破碎机及其机构运动简图绘制
腭式破碎机
活塞泵及其机构运动简图绘制
1 平面机构及其自由度
1.1 运动副及其分类 1.2 平面机构运动简图 1.3 平面机构的自由度及其计算
1.3 平面机构的自由度及其计算
1.3.1 平面机构的自由度
1.3.1 平面机构的自由度
机构的自由度: 机构中各构件相对机架所有的独立运动的数目。 机构的自由度: 机构中各构件相对机架所有的独立运动的数目。 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度； 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度； 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。 个构件。 设平面机构共有 K 个构件。 活动构件数为 活动构件数为 低副数： 低副数：PL 高副数： 高副数：PH
机构具有确定运动的条件是： 机构具有确定运动的条件是： F ＞ 0 并且给定机构的输入运动数（原动件数） 并且给定机构的输入运动数（原动件数） 等于机构的自由度数。 等于机构的自由度数。
平面机构的运动简图及自由度
平面机构的运动简图及自由度平面机构的组成运动副及其分类运动副机构：是由两个以上的构件以一定的方式连接而成。
在连接处保持一定的相对运动。
运动副：由两个构件直接接触并产生一定相对运动的连接。
运动副的分类接触方式包括点，线，面三种。
分为低副和高副。
低副：两构件通过面接触所构成的运动副。
又分为转动副和移动副。
转动副：组成运动副的两个构件之间只能绕同一轴线作相对转动。
移动副：组成运动副的两个构件之间只能沿着某一轴线方向相对移动。
高副：两构件之间以点或线相接触所组成的运动副。
组成高副的两个构件间的相对运动为转动兼移动，即绕接触点（线）的转动和沿着接触处切线方向的移动。
自由度与约束自由度：构件可能出现独立运动的数目。
在一个平面内自由运动的构件具有三个自由度。
约束：对物体运动的限制条件。
引一个约束条件，构件将减少一个自由度。
组成转动副的构件只能绕同一轴线作相对运动，引入了两个约束，保留一个自由度；组成移动副的构件只能沿某一轴线作相对运动，也引入两个约束，保留了一个自由度；组成高副的构件的相对运动是转动兼移动，引入一个约束，保留了两个自由度。
机构中构件的分类和组成原动件：机构中接受外部给定运动规律的构件。
从动件：机构中除了原动件以外，随着原动件的运动而运动的其余可动构件。
机架：在机构中固定不动的构件。
用于支承可动构架。
平面机构的运动简图机构运动简图：在分析现有的机构或设计新机构时，为了使问题简化，常常略去机构中构件的复杂外形和运动副的具体结构，仅用简单的线条和符号表示构件的运动副，并按一定的比例定出个运动副的相对位置，而绘制出能表示构件运动特性的简单图形。
机构示意图：仅表明机构的结构状况，也不可按严格比例绘制的简图。
构件和运动副的表示方法构件用线段或小方块表示，有时也画成支架的形式。
运动副（1）转动副转动轴线垂直于图面，小圆圆心处为两构件相对转动轴线的位置，轴线垂直于图面；有的转动轴线与图面平行，画有阴影线的构件为机架。
机械基础之运动副介绍课件
滚动轴承副：用于 支撑旋转运动，如 汽车轮毂轴承、发 动机曲轴轴承等
滑动轴承副：用于 支撑滑动运动，如 汽车底盘、发动机 活塞等
铰链副：用于连接 两个构件，如汽车 车门铰链、发动机 气门挺杆等
弹簧副：用于缓冲 和减震，如汽车悬 挂系统、发动机气 门弹簧等
运动副在机器人中的应用
机器人关节：运动副 是机器人关节的重要 组成部分，实现机器
制和调节
2
运动副的设 计原则
运动副的设计要求
01
02
03
04
运动副的精度：根 据实际需求选择合
适的精度等级
运动副的刚度：保 证运动副有足够的
刚度以承受载荷
运动副的耐磨性： 选择耐磨材料和表 面处理方法，提高 运动副的使用寿命
运动副的润滑：选 择合适的润滑方式 和润滑剂，降低摩
擦和磨损
运动副的设计方法
节能环保运动副
1
2
节能环保运动副的设计理念： 节能环保运动副的技术特点：
减少能耗，降低污染，提高 采用新材料、新工艺，降低
效率
摩擦损耗，提高使用寿命
3
4
节能环保运动副的应用领域： 节能环保运动副的发展趋势：
汽车、机械制造、航空航天 智能化、集成化、网络化，
等
Hale Waihona Puke 实现远程监控和故障诊断微型化运动副
01
机械基础之运 动副介绍课件
目录
01. 运动副的基本概念 02. 运动副的设计原则 03. 运动副的应用实例 04. 运动副的未来发展趋势
1
运动副的基 本概念
运动副的定义
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
运动副是机械系统 中两个构件直接接 触并能产生相对运 动的连接部分。
机械设计基础-平面机构机构的自由度
二、平面运动副对构件的约束
不同运动副对机构自由度的影响
运动副类 型 示意图 引入约束 失去自由度 保留自由度
转动副
2个 约束两个移动的 自由度
2个 约束沿一轴方向的 移动 约束在平面内转动 1个 约束沿接触处公法 线n-n方向的移动
2个
1个 转动的自由度
移动副
2个
1个 沿另一轴移动的 自由度
2个 沿接触处公切线tt方向移动的自由 度绕接触处传动 的自由度
球面副
螺旋副
§1-2 平面机构运动简图 一、运动副的表示方法
1. 转动副
（a）
（b）
（c）
（d）
§1-2 平面机构运动简图
2. 移动副
两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。
§1-2 平面机构运动简图
3. 平面高副
凸轮、滚子——画出其全部轮廓 齿轮——点划线画出其节圆
§1-2 平面机构运动简图 二、构件的表示方法及分类
n=8
PL= 11
PH= 1
F 3n 2PL PH 3 8 2 11 1 1
习
题
1-3 计算图示机构的自由度，并指出机构运动简图中的 复合铰链、局部自由度、虚约束。
3个复合铰链 n=6 PL= 7 PH= 3
F 3n 2PL PH 3 6 2 7 3 1
平面机构的自由度
§1-1 运动副及其分类
§1-2 平面机构运动简图 §1-3 平面机构的自由度
习 题
§1-1 运动副及其分类 一、运动副及其分类
1. 运动副的定义 使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。 2. 运动副的分类 固定铰链 转动副 活动铰链 移动副
机构简图及自由度PPT课件
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
•28
出现虚约束的场合： 1.两构件构成多个移动副，且 导路平行。
2. 两 构 件 构 成 多 个 转 动 副 ， 且同轴。
3. 运 动 时 ， 两 构 件 上 的 两点距离始终不变。
•29
•10
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。
•11
思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运
动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。
顺口溜：先两头，后中间， 从头至尾走一遍，
数数构件是多少， 再看它们怎相联。
步骤
1.运转机械，搞清楚运动的传递情况
机构运动简图应满足的条件： 1.构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。
•4
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
•5
运动副 名称
常用运动副的符号 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 转
2
动
平副 1
要求：记住上述公式，并能熟练应用。
例①计算曲柄滑块机构的自由度
解：活动构件数n= 3 低副数PL= 4 高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH =3×3 － 2×4 =1
1
2
3
S3
•18
例②计算五杆铰链机构的自由度
解：活动构件数n= 4
低副数PL= 5
高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5 =2
特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：
AB＝CD＝EF
•28
出现虚约束的场合： 1.两构件构成多个移动副，且 导路平行。
2. 两 构 件 构 成 多 个 转 动 副 ， 且同轴。
3. 运 动 时 ， 两 构 件 上 的 两点距离始终不变。
•29
•10
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。
•11
思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运
动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。
顺口溜：先两头，后中间， 从头至尾走一遍，
数数构件是多少， 再看它们怎相联。
步骤
1.运转机械，搞清楚运动的传递情况
机构运动简图应满足的条件： 1.构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。
•4
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
•5
运动副 名称
常用运动副的符号 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 转
2
动
平副 1
要求：记住上述公式，并能熟练应用。
例①计算曲柄滑块机构的自由度
解：活动构件数n= 3 低副数PL= 4 高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH =3×3 － 2×4 =1
1
2
3
S3
•18
例②计算五杆铰链机构的自由度
解：活动构件数n= 4
低副数PL= 5
高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5 =2