机械系统的运动简图设计
实验二--机构运动简图测绘与分析实验教案课件
实验二机构运动简图测绘与分析实验一、实验目的掌握根据实际的机器绘制机构运动简图的方法，学会用机构运动简图表达机械系统设计方案。
二、实验预习内容机构组成要素、机构自由度及机构运动简图方面的有关概念，运动副和构件的代表符号的画法，见表2-1，及机构自由度的计算方法。
三、实验设备及自备用品1、测绘的机构，参见图2-1。
2、草纸、铅笔、橡皮、直尺、圆规等用品（自备）。
表2-1两运动构件形成的运动副两构件之一为机架时形成的运动副转动副移动副构件二副元素构件三副元素构件多副元素构件凸轮及其它机构凸轮机构棘轮机构带传动链传动齿轮机构外齿轮内齿轮圆锥齿轮齿轮齿条蜗杆蜗轮图2-1 测绘机构四、实验方法及步骤1、分析机构的运动情况，判别运动副的性质通过观察和分析机构的运动情况和实际组成，先搞清楚机构的原动部分和执行部分，使其缓慢运动，然后循着运动传递路线，找出组成机构的构件，弄清各构件之间组成的运动副类型、数目及各运动副的相对位置。
2、恰当地选择投影面选择时应以能简单、清楚地把机构运动情况表示清楚为原则。
一般选机构中多数构件的运动平面为投影面，必要时也可以就机械的不同部分选择两个或多个投影面，然后展开到同一平面上。
3、选择适当的比例尺根据机构的运动尺寸，先确定各运动副的位置（如转动副的中心位置、移动副的导路方位及高副接触点的位置等），并画上相应运动副的符号，然后用简单的线条和规定的符号画出机构运动简图，最后要标出构件号数、运动副的代号字母及原动件的转向箭头。
比例尺：()()AB l l m AB mm μ=实际长度图上长度 4、计算机构自由度并判断该机构是否具有确定运动在计算机构自由度时要正确分析该机构中有几个活动构件、有几个低幅和几个高副。
并在图上指出机构中存在的局部自由度、虚约束及复合铰链，在排除了局部自由度和虚约束后，再利用公式计算机构的自由度，并检查计算的自由度数是否与原动件数目相等，以判断该机构是否具有确定的运动。
1-1 运动副及其分类
B
1
2
E 4
C
3 D
F
F 3n 2Pl Ph 3 3 2 4 1
机构中的虚约束常发生在下列情况： 1、若两构件上的点，铰接前后运动轨迹相重合
则该联接将带入1个虚约束。
如：平行四边形机构、火车轮、椭圆仪等。
2、两构件在多处接触而构成性质相同的运动副 1）两构件在多处接触而构成移动副， 且移动方向彼此平行或重合，则只能算 一个移动副。 D
1.复合铰链 由两个以上构件在 同一处构成的重合转动 副称为复合铰链。
复合铰链
由m个构件在一处组 成轴线重合的转动副。实 ？ F=3 × 5-2 × 6=3 际上有（m-1）个转动副。
m ——构件数。
F=3×5-2×7=1 √
1.复合铰链
例题：计算机构自由度
如图所示F、B、D、C处是复合铰链
F=3×7-2×10=1
例；汽车、火车、轮船、飞机等
4）信息机器 用来获取或处理信息 例：摄象机、复印机、印刷机、打印机、绘图机等
机构
它是一个具有相对机械运动的构件系统，用来传递 与变换运动和动力装置。它是机器的重要组成部分。
机器与其它装置的主要区别是：
机器：是执行机械的装置，用来变换或传递能量， 物料和信息。机器由若干机构组成。
例：轴1与轴承2的配合 例：滑块1与导轨2的接触 例：两齿轮轮齿的啮 合
运动副元素： 圆柱面、圆孔面
运动副元素： 棱柱面、棱孔面
运动副元素： 两齿廓曲面
二、运动副的分类
两个构件在平面用运动副联结前共有六个独立的相对运动。 构件用运动副联结后，彼 此的相对运动受到某些约束。 约束：对独立运动的限制。
模块一 机械设计基础知识
传动系统的传动简图
目录
• 传动系统概述 • 传动简图的绘制方法 • 传动简图的应用场景 • 常见传动简图示例 • 传动简图的优缺点分析 • 未来传动系统的发展趋势
01 传动系统概述
传动系统的定义与作用
定义
传动系统是机械系统中的重要组 成部分，负责将动力从输入端传 递到输出端，同时改变动力的方 向、速度或扭矩。
环保材料
采用环保材料和工艺，如可降解润滑油、无铅齿轮等， 减少对环境的污染。
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高效能化
提高传动效率
通过优化齿轮、轴承等关键部件的设计，减少摩擦和能量 损失，提高传动效率。
轻量化设计
采用新型材料和先进的制造工艺，实现传动系统的轻量化， 降低转动惯量和动力需求。
多模式传动
开发多种传动模式，如电动、液压、气压等，根据不同工 况选择最佳的传动模式，提高传动效能。
智能化
智能控制
通过传感器和控制器实现传动系统的智能控制，根据实际需求自动调整传动参数和性能。
确定传动顺序和布局
根据系统的工作流程和要求，合理安排各部件的传动顺序和布局， 确保系统的稳定性和可靠性。
选择恰当的视图
主视图的选择
选择能够清晰反映传动系统主要部件和工作原理的视图作为 主视图。
其他视图的补充
根据需要，选择其他视图以补充说明传动系统的细节和复杂 部分。
绘制简图
使用标准符号和图例
标注必要的尺寸和参数
维护保养
01
02
03
故障诊断
在维护保养过程中，传动 简图可以辅助技术人员快 速诊断故障原因，确定问 题所在。
预防性维护
通过传动简图，可以预测 潜在的故障和问题，制定 相应的预防性维护计划。
实验一机构运动简图绘制
z.用加载杠杆在加载器上进行封闭扭矩加载后(如图z)，转动调水平机构
6中的螺杆，将a角调至。“，使加载杠杆呈水平状态，此时所加封闭力矩为:
图二加载杠杆示意图
图三测距杠杆
】一平衡祛码2一拉砒3一袱码
测距装置T2一矶L2+TQ N"m
封闭功率为
一一一一
式中:Lz
T h}
二.实验设备
1. PM350减速器、蜗杆减速器。
2.各种测量工具。
三.实验要求
在减速器的拆装过程中，全面细致地观察齿轮、轴、轴承和箱体等零部件，
了解其结构特点和作用，对一些数据进行必要的测量，为课程设计打下良好的
基础。通过实验达到以下日的:
1.了解各类减速器的特点和使用范围。
2.详细观察减速器箱体的结构特点，了解各部分作用。
4.增加负载(再打开一个40 w灯泡)，重复实验步骤3a
5.逐渐增加负载，重复实验步骤3，直到rat-n2}30 rpm为止。(因为此时
F}30/o，带传动已进入打滑区工作)。
6.增加初拉力F'o(增加祛码1)，在初拉力为F02情况下重复以上实验。
实验四齿轮效率实验
齿轮传动是机械传动中最重要的一类传动。它具有效率高、结构紧凑、工
实验一机构运动简图绘制
实验二齿轮范成原理二
实验三带传动实验…….
实验四齿轮效率实验二
实验五减速器拆装·……
实验一机构运动简图的测绘和分析
实验目的
1.
2.
学会根据实际机构或模型的构造测绘机构运动简图的技能。
通过实验进一步理解机构的组成和机构自由度的意义及其计算方法。
二.实验设备
1.衫L械实物及机械模型。
任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘ppt课件
拓展学习 【小组活动】
讨论：机构具有确定的相对运动的条件
【教师指导】
由前述可知，只有主动件才能独立运动，从动件是不能独立运动 的。通常每个主动件只有一个独立运动，因此机构具有确定的相 对运动的条件是：机构自由度F>0，且F等于主动件的数目。
主动件的数目不等于机构自由度数，会产生什么结果呢？ (参见右图。)
图a)为主动件数小于机构自由度的例子。由于主动件只有一 个，而机构自由度F=3×4-2×5=2，所以，当只给定主动件的位 置角时，从动件2、3、4的位置不能确定(有多解)。因此，当主动 件匀速转动时，从动件2、3、4将随机乱动。
图b)为主动件数大于机构自由度的情形。显然，除非将构件 2拉断，否则不可能同时满足主动件1、3的给定运动。
4、原动件与输出构件之间采用多组完全相同的运动链。
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
例
复
2
5
3局
1
4
7
8
虚
6
8
F＝3n－2PL－PH ＝3 7－2 9 －1 ＝2
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
【小组讨论】 1、计算牛头刨床带传动机构的自由度
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
三、平面机构的自由度
自由度构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需 独立坐标数）。
一个完全自由的平面运动构件具有三个自由度。
y
y
x
x
项目一 牛头刨床机械传动系统分析 任务1-1 牛头刨床传动机构运动简图测绘
(完整word版)机械原理课程设计包装机推包机构运动简图与传动系统设计
西北工业大学机械原理课程设计说明书——包装机推包机构运动简图与传动系统设计指导老师：班级:学生姓名：学号：组员：目录一、设计题目和要求·3二、设计方案的选定·3三、机构的尺寸设计·81、曲柄滑块结构的尺寸计算··82、凸轮尺寸设计··9四、电动机的选择及传动方案的设计·101、电动机的选择·102、传动方案的设计·103、总装配件图·11五、设计小结·12六、参考资料·13七、组员任务分配·13一、设计题目和要求现需要设计某一包装机的推包机构,要求待包装的工件1（见图1-1）先由输送带送到推包机构的推头2的前方，然后由该推头2将工件由a处推至b处（包装工作台），再进行包装。
为了提高生产率，希望在推头2结束回程（由b至a)时，下一个工件已送到推头2的前方。
这样推头2就可以马上再开始推送工作.这就要求推头2在回程时先退出包装工作台，然后再低头，即从台面的下面回程。
因而就要求推头2按图示的abcde线路运动.即实现“平推—水平退回—下降—降位退回—上升复位”的运动.设计数据与要求：要求每5-6s包装一个工件，且给定：L=100mm,S=25mm，H=30mm。
行程速比系数K 在1。
2—1。
5范围内选取，推包机由电动机推动。
在推头回程中，除要求推头低位退回外,还要求其回程速度高于工作行程的速度,以便缩短空回程的时间,提高工效.至于“cdea”部分的线路形状不作严格要求.图1-1 运动要求图二、设计方案的选定1。
方案1用偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构，偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合（图2-1)。
在此方案中,偏置滑块机构可实现行程较大的往复直线运动，且具有急回特性，同时利用往复移动凸轮来实现推头的小行程低头运动的要求，这时需要对心曲柄滑块机构将转动变换为移动凸轮的往复直线运动.图2-1 偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构图运动过程实现:用偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构，偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合（图2-1)。
机械设计-机构简图
机构简图的基本要素和表示方 法
机构简图包括以下基本要素：连杆、铰链、滑块、齿轮和链条等。
通过使用不同的符号和线条，可以简洁而准确地表示机构中各个组件之间的 连接方式和约束关系。
常见的机构简图类型
1 直线机构
2 曲柄摇杆机构
由连杆和滑块组成，用于将旋转运动转换 为直线运动。
由曲柄、连杆和摇杆组成，用于变换运动 的方向和幅度。
机械设计-机构简图
机构简图介绍了机械系统中各个组件之间的布局和连接方式，它对于设计和 分析机械系统具有重要的意义。
机构简图的定义和意义
机构简图是一种图形化的表示方法，用来描绘机械系统中的各个组件之间的空间关系和相互作用。 通过机构简图，设计师和工程师可以更好地理解机械系统的结构和运动，从而更好地进行系统设计和分 析。
3 传动效率
解决方法：优化齿轮和链条的设计，减小传动损失。
结论及要点
机械设计中的机构简图是一个重要的工具，它能够帮助工程师更好地理解和分析机械系统，提高设计的 效率和质量。 在进行机构简图设计时，需要考虑系统需求、合适的机构类型、组件连接方式以及常见问题的解决方法。
3 齿轮传动机构
4 链条传动机构
通过齿轮的啮合来实现不同速度和转矩的 传递。
通过链条的拉伸和收缩来实现运动的传递。
机构简图设计的步骤
1
确定系统需求
明确机械系统的功能和性能要求。
2
选择合适的机构类型
根据系统需求和可用资源选择最适合的机构类型。
3
设计机构连接
根据机构类型和空间要求，设计合理的组件连接方式。
机构简图的应用领域
汽车工程
用于引擎机构和悬挂系统的 设计和分析。
机械工业
用于机床、机器人和工业自 动化系统的设计和优化。
机构运动简图设计的内容、方法和步骤
机构运动简图设计的内容、方法和步骤机械产品的设计是为了满足产品的某种功能要求。
机构运动简图设计是机械产品设计的第一步，其设计内容包括选定或开发机构构型并加以巧妙组合，同时进行各个组成机构的尺度综合，使此机构系统完成某种功能要求。
机构运动简图设计的好坏是决定机械产品的质量、水平的高低、性能的优劣和经济效益好坏的关键性的一步。
机构运动简图的设计，主要包括下列内容：1）功能原理方案的设计和构思根据机械所要实现的功能，采用有关的工作原理，并由此出发设计和构思出工艺动作过程，这就是功能原理方案设计。
灵巧的功能原理是创造新机械的出发点和归宿。
2）机械运动方案的设计根据功能原理方案中提出的工艺动作及各个动作的运动规律要求，选择相应的若干个执行机构，并按一定的顺序把它们组成机构运动示意图。
机械运动方案的设计是机构运动简图设计中的型综合。
3）机构运动简图的尺度综合根据机械运动方案中各执行机构工艺动作的运动规律和机械运动循环图的要求，通过分析、计算、确定机构运动简图中各机构的运动学尺寸。
在进行尺度综合时，应同时考虑其运动条件和动力条件，否则不利于设计性能良好的新机械。
机构运动简图设计的一般程序：1）机械总功能的分解将机械需要完成的工艺动作过程进行分解，即将总功能分解成多个功能元，找出各功能元的运动规律和动作过程；2）功能原理方案确定将总功能分解成多个功能元之后，对功能元进行求解，即将需要的执行动作，用合适的执行机构来实现。
将功能元的解进行组合、评价、选优，从而确定其功能原理方案，即机构系统简图。
为了得到能实现功能元的机构，在设计中，需要对执行构件的基本运动和机构的基本功能有一全面的了解。
ⅰ）执行机构基本运动常用机构执行构件的运动形式有回转运动、直线运动和曲线运动三种，回转和直线运动是最简单的机械运动形式。
按运动有无往复性和间歇性，基本运动的形式如表1所示。
表1 执行构件的基本运动形式机构的功能是指机构实现运动变换和完成某种功用的能力。
机械基础 教学最好的PPT 第一章平面机构运动简图及其自由度
常用机构运动简图符号（续）
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
棘 轮 机 构
机械设计基础
第一章
2. 机构运动简图的绘制 步骤： ⑴ 分析机械的动作原理、组成情况和运动情况，确定 原动件、机架、执行部分和传动部分。 ⑵ 沿着运动传递路线，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。 ⑶ 选择与机械多数构件的运动平面平行的平面，作为 机构运动简图的视图平面。 ⑷ 选择适当的机构运动瞬时位置和比例尺 l(mmm)， 定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、常用 机构的运动简图符号和简单线条，绘制机构运动简图。 ⑸ 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. 局部自由度 2. 复合铰链 3. 虚约束 计算实例
机械设计基础
第一章
一、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 构件的位置所需的独立参变量的数目。 考察由N个构件组成的运动链，活动构件数 n=N-1。 空间运动
构件 I级副 总自由度 约束数 p1 6n II级副约 III级副约 束数 束数 2p2 3p3 IV级副 V级副 约束数 约束数 4p4 5p5
机械设计基础
第一章
平面机构运动简图绘制举例
3 2 1 4
偏心泵
机械设计基础
第一章
第三节 平面机构的自由度
机构的自由度：机构具有确定运动时所给定的独立运动参数的 数目。 一、运动链自由度计算公式
F 3 n 2 P P L H
n为活动构件个数;
PL 为低副个数;
PH 为高副个数。
二、运动链成为机构的条件 三、计算平面机构的自由度应注意的事项
机械设计基础项目一任务二、内燃机机构运动简图的绘制及其结构分析
齿轮6′ 槽凸轮6 杆件3
滑块7 杆件4 压杆8
滚子5
杆件2
移动副
1′—— 6′ 平面高副 5 —— 6
偏心轮1 齿轮1′ 机座9
3.选择适当的视图平面及原动件的静态位置
选择原则
1)清楚表达机构的主体部分；
滑块7 齿轮6′ 槽凸轮6 杆件3 滚子5 杆件2
2)尽可能反映机构的全面运动；
3)可以选择其他视图平面
▲以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？
这对于设计新的机构显得尤其重要。
2.绘制机构运动简图
目的是为运动分析和动力分析作准备。
3.按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。
4.研究机构的组成原理 目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足 运动确定性的要求。
高副产生的约束数： 1 Ph
计算公式:
例三: 计算平面运动链自由度
2 3
4 1
5
n = 4 PH = 1
P L= 5
F = 3 × 4 – 2× 5 – 1 = 1
知识点5 机构机构具有确定运动的条件
机构自由度F≤0
1
2
机构自由度F > 0
运动链成为机构的条件
3
1
机构自由度F≤0
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： 若机构自由度F≤0，则机构不能运动（桁架）。
B 1 2
D
4
5 6
F C
E
3 8
7
A
可以证明：F点的轨迹为一直线。
圆盘锯机构
2
局部自由度
例五: