常用机构运动简图
机械运动简图符号
机械运动简图符号(1)表6 常用机构运动简图机构构件的运动名称 单向运动 具有停留的单向运动具有局部反向的单向运动 往复运动在两个极限位置停留的往复运动运动终止基本符号直线运动回转运动运动刷名称 回转副棱柱副（移动副）螺旋副 圆柱副 球销副 球面副基本符号多杆构件及其组成部分名称 单副元素构件 双副元素构件构件是回转副的一部分机架是回转副的一部分连杆 曲柄（或摇杆） 偏心轮 导杆 滑块基本符号及可用符号平面机构多杆构件及其组成部分单副元素构件 双副元素构件构件是回转副的一部分机架是回转副的一部分连杆 曲柄（或摇杆） 偏心轮 导杆 滑块 基本符号及可用符号空间机构多杆构件及其组成部分名称 三副元素构件 机构示例基本符号及可用符号凸轮机构空间凸轮名称 盘形凸轮 移动凸轮圆柱凸轮 圆锥凸轮 双曲面凸轮基本符号可用符号凸轮从动杆名称 尖顶从动杆 曲面从动杆 滚子从动杆 平底从动杆基本符号槽轮机构和棘轮机构 槽轮机构名称外啮合内啮合基本符号及可用符号棘轮机构名称外啮合 内啮合基本符号及可用符号机械运动简图符号(2)表7 常用机械传动运动简图齿轮传动(含蜗杆传动)齿轮构件圆柱齿轮(指明齿线) 圆锥齿轮(指明齿线) 名称圆柱齿轮圆锥齿轮蜗杆蜗轮直齿斜齿入字齿直齿斜齿弧齿可用符号名称 圆柱齿轮传动 非圆齿轮传动 圆锥齿轮传动 准曲面齿轮传动基本符号可用符号名称 螺旋齿轮传动 齿条传动 扇形齿轮传动 蜗轮与圆柱蜗杆传动 蜗轮与球面蜗杆传动 基本符号摩擦传动名称 圆柱轮 圆锥轮 可调圆锥轮 可调冕状轮基本符号及可用符号带传动一般符号名称不指明类型 指明带的类型时轴上宝塔轮 基本符号链传动名称 不指明类型 指明链条类型螺杆传动名称 整体螺母 开合螺母滚珠螺母基本符号及可用符号机械运动简图符号(3)表8 其他常用机械零部件运动简图轴承向心轴承 推力轴承名称滑动轴承 滚动轴承 单向推力滑动轴承 双向推力滑动轴承 推力滚动轴承 基本符号可用符号向心推力轴承名称单向向心推力滑动轴承 双向向心推力滑动轴承 向心推力滚动轴承可用符号联轴器、制动器及离合器联轴器 制动器 离合器名称一般符号（不指明类型）固定联轴器 可移式离合器 弹性联轴器 一般符号 可控离合器 基本符号离合器名称单向啮合式离合器 双向啮合式离合器 单向摩擦离合器 双向摩擦离合器基本符号可用符号原动机名称 通用符号（不指明类型） 电动机一般符号 装在支架上的电动机。
第1章 平面机构运动简图及自由度
3
2
4
1
5
10 C 11
8 ,9 3
7D B
18
4 A1
例： 试绘制下图所示颚式破碎机的机构运动简图。
2A 1 B
3
D
1
C
4
颚式破碎机及其机构简图
3.运动链
运动链:若干个构件通过运动副联接而成的相互间可作相对运动的系统。 闭式运动链简称闭链：运动链的各构件首尾封闭 开式运动链简称开链：未构成首尾封闭的系统
任意复杂的平面机构都可看作是在最简机构的基础上连 接一些基本杆组所构成的。
牛头刨床的组合过程 牛头刨运动
3.高副低代
高副低代——采用低副代替高副进行变通处理 的方法
代换原则 : * 代换前后保持机构的自由度不变 * 代换前后保持机构的运动关系不变
要点— 找出两高副元素的接触点处的公法线和 曲率中心
(b) F 3n 2PL PH 3 6 28 1 1
3. 机构具有确定运动的条件
机构的自由度也即是机构所具有的独立 运动的个数。
从动件是不能独立运动的，只有原动件 才能独立运动。通常每个原动件只具有一个 独立运动，因此，机构自由度必定与原动件 的数目相等。
如图所示的五杆机构中，原动件数等于1，机构自
如果一个平面机构中有n个活动构件（机架不 计在内）；其中有PL个低副和PH个高副。这些活 动构件在未用运动副联接之前的自由度总数为3n。
当用PL个低副和PH个高副联接成机构之后，全 部运动副所引入的约束数为 2PL+1PH。
该机构的自由度数 F 为：
F = 3n-2PL-PH
F = 3n-2PL-PH
01平面机构运动简图
2 1
2 1
2 2
2 1 1
1 1
2
2
1
1
2
2
1 2
1 2
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10
齿轮副：
凸轮副：
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2
2
1
1
11
（2）构件（杆）：
杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件
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12
3、绘制机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
(F=0,刚性桁架)
2
原动件数=F，运动确定
1 1
3 4
F>0,
原动件数<F，运动不确定
C 3
2 C'
D' D
B
1
1
4 4
A
5
E
原动件数>F，机构破坏
结论：机构具有确定运动的条件：
1 机构自由度 >0
2 原动件数 ＝ 机构自由度数
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23
试计算图示挖土机的自由度，并说明为什么要配置三个油缸。
第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
2019/11/24
1
§1-1 平面机构的组成
一、机构的组成与分类
1、概念： 机构：是具有确定相对运动的构件的组合 构件：机构中的（最小）运动单元 由一个或若干个零件刚性联接而成
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28
A、 两构件之间构成多个运动副时
两构件组合成多个转动副，且其轴线重合 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合 两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数
第二章自由度及机构运动简图
F
=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。
⑦已知：AB＝CD＝ B EF， 且AB ∥ CD 1 ∥D3 F
E 4
虚约束
解: 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三杆平行且相等。
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。
2.两构件构成多个移动副，且导路平行。
典型机构运动简图绘制：鳄式破碎机
绘制图示偏心泵的运动简图
3 2 1 4
偏心泵
第三节 平面机构的自由度
一、平面机构的自由度计算
1、自由度：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。
单个自由构件的自由度为 F=3
2、约束：当两构件组成运动副后，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。
⑨计算图示包装机送纸机构的自由度。
分析：
活动构件数n：9
复合铰链: 2个低副 局部自由度: 2个 虚约束: 1处 去掉局部自由度和虚约束后：
E F5G
4
98 6
D 7I J 8 H
n = 6 PL = 7 PH = 3
F =3n － 2PL － PH =3×6 －2×7 －3 =1
B2 C3
1 A
低副数 PL = 5
1 θ1
4
高副数 PH = 0
F=3n － 2PL － PH = 3×4 － 2×5 = 2
01平面机构运动简图
例子分析：
F=3n- 2PL-PH =3*3-2*5-0 =-1
F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1
讨论： 两构件构成多个导路平行的移动副
18.12.2020
30
B、 两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时
在这两个例子中，加与不加红色构件MN效果完全一样， 为虚约束
解决方法：计算时应将构件MN及其引入的约束去掉
18.12.2020
14
例题1：内燃机
18.12.2020
15
3
C23 4
2
B12
1
A14
C234
2
34
B12
1
4
A14
18.12.2020
16
例题2：破碎机
18.12.2020
A B
E
DC
F
G
17
§1-3 平面机构的自由度
一、平面机构的自由度的计算
机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运 动的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关）
分清原动件、机架和从动件
2）确定所有运动副的类型和数目，测量各运动副之间位置；
3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性），确定视图方向；
4）确定比例； l 作 实图 际尺 尺寸 寸(mmmm)
5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）
18.12.2020
13
例： 试绘制内燃机的机构运动简图
18.12.2020
减少一个约束 增加一个自由度
n=2 , PL=2, PH=1 F=1
n=3,PL=4, F=1
38
18.12.2020
平面机构运动副和运动简图
使两物体直接接触而又能产生一定相对运动的联接，称为运动副。
根据运动副中两构接触形式不同，运动副可分为低副和高副。
1.低副：低副是指两构件之间作面接触的运动副。
按两构件的相对运动情况，可分为：（1）转动副：两构件在接触处只允许作相对转动。
由滑块与导槽组成的运动副。
（2）移动副：两构件在接触处只允许作相对移动。
由滑块与导槽组成的运动副。
3）螺旋副：两构件在接触处只允许作—定关系的转动和移动的复合运动。
丝杠与螺母组成的运动副。
2.高副：高副是两构件之间作点或线接触的运动副。
二、自由度—个作空间运动的构件具有六个独立的运动，即沿X 、Y 、Z 轴的移动和绕 X 、Y 、Z 轴的转动，构件的这种独立的运动称为构件的自由度。
一个作平面运动的自由构件，可以产生三个独立运动，即沿X 、Y 、Z 轴的移动及绕A 点（极点）的转动，所以具有三个自由度。
当两个作平面运动的构件组成运动副之后，由于受到约束，相应的自由度也随之减少。
转动副约束了沿 X 、Y 轴向移动的自由度，保留了—个转动的自由度。
移动副约束了沿一轴方向的移动和在平面内两个转动自由度，保留了沿另—轴方向移动的自由度。
高副则只约束了沿接触处公法线方向移动的自由度，保留了绕接触处的转动和沿接触处共切线方向移动的两个自由度。
所以在平面机构中，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。
三、平面机构的运动简图绘制平面机构运动简图的目的绘制平面机构运动简图的目的在于：撇开与机构运动无关的外部形态，把握机构运动性质的内在联系，揭示机构的运动规律和特性。
机构的相对运动只与运动副的数目、类型、相对位置及某些尺寸有关，而与构件的横截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体结构无关。
用线条表示构件，用简单符号表示运动副的类型，按一定比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种简明表示机构各构件运动关系的图形称机构运动简图。
只表示机构的结构及运动情况，不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。
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~。
机械设计基础第四章平面机构运动简图及自由度
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
1）复合铰链
由三个或三个以上构件组成的轴线重合的转动副称为复合铰链。
由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1)个转动副。
两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束。每个 低副引入两个约束，每个高副引入一个约束。
设某平面机构，除机架外共有n个活动构件，又有pL个 低副和pH个高副，根据自由构件的自由度、运动副引入 的约束，活动构件之间的关系，可以得出平面机构自由 度的计算公式如下：
平面机构的自由度 F = 3n - 2PL – PH
一、构件及其自由度
一个自由构件作平面运动时， 具有三个独立运动；沿x轴和y轴 的移动以及绕垂直于xOy平面内 任一点A转动。
一个作平面运动的自由构件 具有三个自由度。
二、运动副与约束
运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。
运动副元素：两构件上参加接触而构成运动的部分， 如点、线、面。 约 束：两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受 到某些限制。
b.两构件上某两点间 的距离在运动过程中 始终保持不变时；
c.联接构件与被联接 构件上联接点的轨迹 重合时；
虚约束经常发生的场合：
d.机构中对运动不起作用的对称部分。
e.两构件组成若干个轴线互相重合的转动副.
采用虚约束是为了改善构件的受力情况； 传递较大功率；或满足某种特殊需要。
例题1
n=8 Pl=11 Ph=1 F=1
§4.2.2 平面机构运动简图
机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表 示机构的运动特性，并按一定的比例画成的简单图形。并利 用机构运动简图对机构进行结构、运动和动力等分析。
01平面机构运动简图
2
2
2
1
1
1
1 1
2
2
1
1
2
2
2
2 1
1 2
1 2
2019/9/20
10
齿轮副：
凸轮副：
2019/9/20
2
2
1
1
11
（2）构件（杆）：
杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件
2019/9/20
12
3、绘制机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
在设计机械时，若为了某种需要而必须使用虚约束时，则 必须严格保证设计、加工、装配的精度，以满足虚约束所 需要的几何条件
2019/9/20
34
例子分析：
C处为复合铰链,计算时为（3-1)=2个铰链； E、E'为虚约束应去掉一个； F处为局部自由度应去掉。
F=3n-2PL-PH
=37-2 9-1 =2
动画演示
2019/9/20
2
2、组成：机架：固定不动的构件 原动件：输入运动规律的构件 从动件：其它的活动构件
3、平面机构：各构件在同一平面或相互平行的平面内运动
空间机构：各构件不完全在同一平面或相互平行的平面内运动
蜗杆传动
2019/9/20
曲柄滑块机构
3
二、自由度
一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性。构件所 具有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。所以一个作平面运 动的自由构件有3个自由度,作空间运动的自由构件有 6个 自由度。
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35
B C
D
C处为复合铰链,计算时为（3-1)=2个铰链； D处为虚约束应去掉； B处为局部自由度应去掉。 2和3为一个构件。
机械设计基础课件02-2平面机构运动简图
2.2平面机构运动简图 运动副的表示方法：
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图 构件的表示方法：
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图 构件的表示方法：两个转动副
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图 构件的表示方法：三个转动副
平面机构的结构分析2.Fra bibliotek平面机构运动简图 构件的表示方法：一转动一移动
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图
平面机构的结构分析
平面机构运动简图的绘制（例：单缸内燃机的机构简图绘制）
2.2平面机构运动简图
平面机构的结构分析
平面机构运动简图的绘制（例：单缸内燃机的机构简图绘制）
观察结构
2.2平面机构运动简图 平面机构运动简图的绘制（例：牛头刨床主运动机构）
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图 平面机构运动简图的绘制（例：牛头刨床主运动机构）
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图
平面机构的结构分析
机构简图是用特定的构件和运动副符号表示机构的一种简化示意图，仅表示机构运动传递 情况和结构特征。由于机构的实际运动不仅与机构中运动副的性质(低副或高副等)、运动副的 数目及相对位置（转动副中心、移动副的中心线、高副接触点的位置等）、构件的数目等有关。 因此，按一定的长度比例尺用规定的简化画法表示构件和运动副的图形称为机构运动简图。
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经常使用机构运动简图
宇文皓月
机构构件的运动
名称 单向运动 具有停留的单向运动 具有局部反向的单向运动 往复运动 在两个极限位置停
留的往复运动
运动终止
基
本
符
号
直线运动回转运动
运动刷
名称 回转副 棱柱副
（移动副）
螺旋副 圆柱副 球销副 球面副
基
本
符
号
多杆构件及其组成部分
名
称
单副元素构件 双副元素构件
基
本
符号及可平面机构 构件是回转副的一部分 机架是回转副的一部分 连杆 曲柄（或摇杆） 偏心轮 导杆 滑
块
用
符
号
多杆构件及其组成部分
基
本
符
号
及可用符号 空间机构 单副元素构件 双副元素构件
构件是回转副的一部分
机架是回转副的
一部分
连杆 曲柄（或摇杆） 偏心轮 导杆 滑块
多杆构件及其组成部分
名
称
三副元素构件 机构示例
基
本
符
号
及
可
用
符
号
凸轮机构
名
称
盘形凸轮 移动凸轮 空间凸轮
圆柱凸轮 圆锥凸轮 双曲面凸轮
基
本
符
号
可
用
符
号
凸轮从动杆
名
称
尖顶从动杆 曲面从动杆 滚子从动杆 平底从动杆
基
本
符
号
槽轮机构和棘轮机构
名
称
槽轮机构
外啮合 内啮合
基
本
符
号
及
可
用
符
号
名
称
棘轮机构
外啮合 内啮合
基
本
符
号
及
可
用
符
号