平面机构运动副和运动简图
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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。
01平面机构运动简图
29
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
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
机械设计基础第章运动简图
平面高副
两构件通过点或线接触组成的运动副称
为高副。 图1-3a)中的车轮与钢轨、图b)中凸轮
与从动件、图c)中轮齿1与轮齿2分别在
接触点处组成高副。
第四页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
§1-2 机械系统的运动简图设计
实际构件的外形和结构往往很复杂，在 研究机械运动时，为简化问题，有必要撇开 那些与运动无关的构件外形和运动副的具体 构造，仅用简单线条和规定符号来表示构件 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。
= 3×2-2×2-1=1
第二十五页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
局部自由度
局部自由度 — 与输出构件运动无关的 自由度。
不难看出，在这个机构中，无论滚子是否 转动或转动快慢，滚子中心的运动规律 (即输出构件的运动规律)都不会受到影响。
可设想将滚子与推杆（输出构件）焊成 一体(转动副也随之消失)。
第九页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
例：试绘制内燃机的机构运动简图
解：1）分析运动，确定构件的
类型和数量
进气阀3
2）确定运动副的类型和数
目
3）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
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
4）画出各运动副和机构 符号，并表示出各构件
齿轮 10
排气阀 4气缸体 1
第三十页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
例3：牛头刨床主体机构
F=3n－2Pl －Ph =3×6－2×8－1=1
第三十一页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
小结
第三十二页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
机械设计平面机构自由度及简图
•例3-2： 试求右图平面四杆机构的自由度。
解：机构中共有3个活动构件，4个低副（转动副）， 即n=3，PL=4，PH=0，根据式（3-1）求得机构的自由度 F=3n-2PL-PH =3×3-2×4-0=1
2
原动件数=机构自由度
当Ｆ＝原动件的数目→机构有确定运动 (F=0不动；多于不确定;少于破坏）
4）确定比例尺，
μ
实际尺寸（mm） 图上尺寸（mm）
5）用规定的符号和线条绘制成间图。（从原动件开始画）
例5
§3-3 平面机构的自由度及其具有确定运动的条件
一、 平面机构的自由度的计算 ➢计算机构自由度（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副）：
F=3n-2PL-PH （3-1）
说明：n个活动构件（不包括机架）共有3n个自由度，当用PL个低副和机架相联组成机构后， 便受到2PL个约束（每个低副提供两个约束，1个自由度）； PH个高副受到PH个约束（提供一 个约束，2个自由度）。
解： F 3 7 210 0 1
（2）局部自由度
➢ 与输出件运动无关的自由度称局部自由度。 （无论“滚子3”转与不转，都不影响“推杆2”的运动）。
4
D
2
C
3
B 1
A
4
D
2
B 1
A
F= 3×3−2×3−1=2 F= 3×2−2×2−1=1
（3）虚约束：
➢在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种 不起独立限制作用的约束称为虚约束。 (虚约束虽然对运动不起作用，但可以增加构件的刚性) 例3-7：试求下图大筛子机构的自由度。
（三）机构
• 机构是由构件通过运动副连接而成的 • 原动件：按给定运动规律独立运动的构件 • 从动件：其余的活动构件 • 机 架：固定不动的构件
1_第三章 平面机构的运动简图及自由度
图3-7 转动副符号
第二节 平面机构的运动简图
图3-8 移动副符号
第二节 平面机构的运动简图
图3-9 高副符号
第二节 平面机构的运动简图
图3-10 构件表示法
二、 机构运动简图的绘制 绘制机构运动简图的一般步骤如下： 1) 分析机构运动，找出机架、原动件与从动件。
第二节 平面机构的运动简图
2) 从原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间 相对运动的性质，确定活动构件数目、运动副的类型和数 目。 3) 合理选择视图平面，应选择能较好表示运动关系的平面 为视图平面。 4)选择合适的比例尺，长度比例尺用μ表示，在机械设计 中规定如下： 5) 按比例定出各运动副之间的相对位置，用规定符号绘制 机构运动简图。
第二节 平面机构的运动简图
6) 各转动中心标以大写的英文字母，各构件标阿拉伯数字， 机构的原动件以箭头标明。
图3-11 抽水唧筒及其机构简图 1—手柄 2—杆件 3—活塞杆 4—抽水唧筒
第二节 平面机构的运动简图
图3-12 冲压装置 1—机架 2、3、4—构件
第二节 平面机构的运动简图
例3-1 试绘制图3-11a所示抽水唧筒的机构运动简图。 解 1) 分析机构运动，判别构件的类型和数目。 2) 分析各构件间运动副的类型和数目。 3) 选择视图平面。 4) 选择合适的比例尺。 5) 绘制抽水唧筒的机构运动简图。 例3-2 绘出图3-12a所示机构的运动简图。
第三节 平面机构的自由度
图3-18 导路重合的虚约束
第三节 转动副起作用，其余都是虚约束。
图3-19 两构件组成多个 转动副形成虚约束
第三节 平面机构的自由度
3) 两构件组成多个高副，且各高副接触点处公法线重合时， 只应考虑一处高副所引入的约束，其余的为虚约束，如图 3-20所示。
02-1.2-运动副及运动简图
• 2） 两构件构成的运动副，其接触形式不 外乎点、线、面三种。按照接触的特点， 一般将运动副分为低副和高副两类。
（1）低副
• 两构件通过接触面构成的运动副称为低副。 • 根据他们之间的相对运动是转动或移动， 又可分为转动副和移动副。
a、转动副
• 若组成运动副的两构件之间只能绕同一轴作相对 转动，则该运动副称为转动副。如图2-1所示， 构件1相对于构件2只能绕垂直于XOY平面的轴 转动，而不能沿 X轴或Y轴移动。内燃机中的连 杆小头与活塞销、连杆大头与曲轴轴颈之间的联 接均为转动副。
例2-1 绘制图1-1所示单 缸四冲程内燃机的机构运 动简图。
• (解) 1）分析机构的组成及
运动情况，找出机架、原动 件和从动件。
• 2)根据各构件之间的相对 运动性质，确定运动副的 类型和数目 • 构件2和1、8和1 组成移 动副;构件10和9、 7和8组 成高副;构件2和5、5和 6(10)、6和1、9(7)和1之间 均组成转动副。
运动副约束： 运动副约束：把对独立运动所加的限制称为约束。 每加上一个约束，构件便失去一个自由度；加上 两个约束，构件便失去两个自由度。 约束的多少和约束的特点完全取决于运动副的型式。 移动副： 移动副：具有两个约束，组成运动副的两构件间只 能沿某一轴线方向作相对移动； 转动副： 转动副：具有两个约束，组成运动副的两构件间只 能绕同一轴线作相对转动； 高副： 高副：具有一个约束，两构件间以点或线接触组成 的运动副
转动副
移动副
线接触
点接触
圆柱副
球面与圆柱副
球面副
圆柱与平面副
螺旋副
3、运动副和构件的代表符号
• • • • • • 图2-4表示运动副和构件的代表符号。 图2-4a)表示由两个构件组成的转动副; 图2-4 b) 表示两个构件组成的移动副; 图2-4c)表示两个构件组成的高副; 图2-4d) 表示带有两个或三个运动副的构件; 图2-4e)表示画有阴影线的构件称为固定件或机 架。
平面机构运动副和运动简图
常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机
齿 轮 齿 条 传 动
圆
带
锥
传
齿
动
轮
传
动
链 传 动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
圆柱 蜗杆 蜗轮 传动
凸 轮 传 动
内啮
棘
合圆
轮
柱齿
机
轮传
构
动
机构运动简图应满足的条件： 1.简图中构件数目与实际相同
2.简图中运动副的性质、数目与实际相符
3.简图中运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际 机构成比例。
举例： 1、活塞泵的机构运动简图
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）
空间运动副 平面运动副
低副 (面)
根据两构件的 接触部分
移动副(直线运动) 回转副(转动)
高副 (点或线)
1．低副 (面) 移动副－ 两构件间的相对运动为直线运动 回转副－两构件间的相对运动为转动
见仿真动画 举例-见版图动画
轴的结构
2．高副 (点或线) 凸轮高副
齿轮高副
见仿真动画
空间运动副－两构件的相对运动为空间运动。
如内燃机中的活塞。
（3）从动件 —机构中随着原动件的运动而运动的其 余活动构件。如内燃机中的连杆和曲轴都
是从动件。
注：任何一个机构中，必有一个构件相对地看作固定构件。 即在任一机构中有且只有一个固定件。
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-运动副和平面机构运动简图
图4-1.1 点、线、面接触
运动副按两个构件的运动关系分为平面运动副和空间运动副；按其接触形式分为点、 线接触的高副和面接触的低副；按其相对运动形式分为转动副(回转副或铰链)、移动副、 螺旋副和球面副。
图4-1.1 点、线、面接触
在平面机构中，两个构件之间通过面 接触而组成的运动副称为低副。根据两个构 件之间的相对运动形式，低副又可分为转动 副和移动副。
运动副和平面机构运 动简图
01 转动副
运动副和平面 机构运动简图
02 移动副 03 齿轮副
04 凸轮副
05 平面机构运动简图
从运动的角度看，机器、机构是由 构件组成的，机器中做独立运动的单元 称为构件，各构件之间具有确定的相对 运动，如图中的构件1、2、3、4。这种 具有确定相对运动的连接叫做运动副， 1-2、2-3、3-4分别构成一个运动副。
例、绘制图4-11所示颚式破碎机的机构运动简图
(1)分析机构的组成及运动情况。偏心轴1跟带轮5 连成一体为主动件，动颚板2和肘板3为从动件， 定颚板和D 固定处为机架，该机构由机架和三个活 动构件组成。
(2)确定运动副的类型及其数目。偏心轴1与机架组 成转动副A；偏心轴1与动颚板2组成转动副B；肘 板3与动颚板2组成转动副C；肘板3与机架组成转 动副D。可见该机构共有四个转动副。
外啮合 圆柱齿 轮传动
图4-1.8 移动副的表示方法
2. 构件的表示方法
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架，如图4-1.10所示。
图4-1.10 齿轮副和 凸轮副的 表示方法
3. 绘制平面机构运动简图的步骤
(1)分析机构的组成和运动情况。观察机构的运动情况，找出主动件、从动件和机架。从主 动件开始，沿着传动路线分析各构件间的相对运动关系，确定机构中构件的数目。 (2)确定运动副的类型及其数目。 (3)选择视图平面。 (4)选取适当的比例尺，绘制机构运动简图。 (5)从原动件开始，按传动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表示 其运动方向。
运动副按两个构件的运动关系分为平面运动副和空间运动副；按其接触形式分为点、 线接触的高副和面接触的低副；按其相对运动形式分为转动副(回转副或铰链)、移动副、 螺旋副和球面副。
图4-1.1 点、线、面接触
在平面机构中，两个构件之间通过面 接触而组成的运动副称为低副。根据两个构 件之间的相对运动形式，低副又可分为转动 副和移动副。
运动副和平面机构运 动简图
01 转动副
运动副和平面 机构运动简图
02 移动副 03 齿轮副
04 凸轮副
05 平面机构运动简图
从运动的角度看，机器、机构是由 构件组成的，机器中做独立运动的单元 称为构件，各构件之间具有确定的相对 运动，如图中的构件1、2、3、4。这种 具有确定相对运动的连接叫做运动副， 1-2、2-3、3-4分别构成一个运动副。
例、绘制图4-11所示颚式破碎机的机构运动简图
(1)分析机构的组成及运动情况。偏心轴1跟带轮5 连成一体为主动件，动颚板2和肘板3为从动件， 定颚板和D 固定处为机架，该机构由机架和三个活 动构件组成。
(2)确定运动副的类型及其数目。偏心轴1与机架组 成转动副A；偏心轴1与动颚板2组成转动副B；肘 板3与动颚板2组成转动副C；肘板3与机架组成转 动副D。可见该机构共有四个转动副。
外啮合 圆柱齿 轮传动
图4-1.8 移动副的表示方法
2. 构件的表示方法
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架，如图4-1.10所示。
图4-1.10 齿轮副和 凸轮副的 表示方法
3. 绘制平面机构运动简图的步骤
(1)分析机构的组成和运动情况。观察机构的运动情况，找出主动件、从动件和机架。从主 动件开始，沿着传动路线分析各构件间的相对运动关系，确定机构中构件的数目。 (2)确定运动副的类型及其数目。 (3)选择视图平面。 (4)选取适当的比例尺，绘制机构运动简图。 (5)从原动件开始，按传动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表示 其运动方向。
第2章--机构运动简图
2
C: 复合铰链 M 和 N 、 E 虚约束 和F: G: 局部自由度
小结：
1、运动副的定义和分类 运动副：由两构件直接接触形成的可动联接
分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副)
2、能绘制机构运动简图 3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链 局部自由度、虚约束等
1）平面机构自由度的计算公式： F 3n 2PL PH
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n4 PL 4 PH 2
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n9
用图形符号表示高副时，一 般需把两构件在接触点处的 曲线轮廓画出(图a)，但对于 齿轮机构，习惯上只画出两 齿轮的节圆(见表1-1)。
二、 构件的分类及其表示符号
1. 构件的分类
机 架 —机构中的固定构件； 支撑活动件，只有一个
原动件 主动件
—按给定已知运动规律独立运 动的构件；一般机构有一个
常在其上给出表示其运动形式 的箭头。
1）平行四边形结构
A
2）两构件之间构成多个转动轴线 重合的转动副；
3）两构件之间构成多个导路平行 的移动副；
虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构 2）两构件之间构成多个转动轴线重合的转动副； 3）两构件之间构成多个导路平行的移动副；
4）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分
5）两构件多点接触形成平面高副，
5、给各构件和运动副编号，并在 原动件上用箭头表示其运动形式和 方向
C: 复合铰链 M 和 N 、 E 虚约束 和F: G: 局部自由度
小结：
1、运动副的定义和分类 运动副：由两构件直接接触形成的可动联接
分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副)
2、能绘制机构运动简图 3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链 局部自由度、虚约束等
1）平面机构自由度的计算公式： F 3n 2PL PH
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n4 PL 4 PH 2
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n9
用图形符号表示高副时，一 般需把两构件在接触点处的 曲线轮廓画出(图a)，但对于 齿轮机构，习惯上只画出两 齿轮的节圆(见表1-1)。
二、 构件的分类及其表示符号
1. 构件的分类
机 架 —机构中的固定构件； 支撑活动件，只有一个
原动件 主动件
—按给定已知运动规律独立运 动的构件；一般机构有一个
常在其上给出表示其运动形式 的箭头。
1）平行四边形结构
A
2）两构件之间构成多个转动轴线 重合的转动副；
3）两构件之间构成多个导路平行 的移动副；
虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构 2）两构件之间构成多个转动轴线重合的转动副； 3）两构件之间构成多个导路平行的移动副；
4）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分
5）两构件多点接触形成平面高副，
5、给各构件和运动副编号，并在 原动件上用箭头表示其运动形式和 方向
机械基础-机构运动简图的识读
构件的分类： 固定件（机架） ：固定不动 原动件（主动件） 从动件
三、运动副的符号
1.低副
移动副
转动副
2.高副
用两构件在接触点处的曲线轮廓表示
四、机构运动简图的识读
平面机构运动简图的识读步骤
（1）确定机构中构件的数目 （2）确定机构中运动副的数目及性 质 （3） 确定各构件的相对运动关系
例1：试分析图示机构运动简图
4
3.确定各构件的相对运动
1与2,2与3,1与4之间相互转动，3与4 之间为移动,且3沿着4移动,4为机架
总结
机构运动简图:简单的线条和符号 表示构件及运动副
要求1:常用构件的符号, 注意区分机架、主动件
要求2：移动副、转动副的符号及运动特征 齿轮副、凸轮副的符号
练习
分析图示机构运动简图中各构件的运动情况
练习
分析图示机构运动简图中各构件的运动情况
2 1
4
3
解:1.确定机构中构件的数目 4
2.确定机构中运动副的数目及性质 4个 转动副
3.确定各构件的相对运动
构件1与2之间，2与3之间，3与4之间 ，1与4之间相互转动，机架4固定不动
练习：试分析图示机构运动简图.
2 3
解:1.确定机构中构件的数目 4 2.确定机构中运动副的数目及性质
1
4个 3个转动副，1个移动副
第一章 机械传动概述
第2节 机构运动简图的识读
一、所有的构件都在同一平面或相互平 行的平面内运动。
2.机构运动简图
机构运动简图 构件的符号
按比例绘制运动副的相对位置，
运动副的符号 准确地表达各构件间相对运动关系
机构运动示意图
二、构件的表示方法
附录A（P366） 例：杆的符号
三、运动副的符号
1.低副
移动副
转动副
2.高副
用两构件在接触点处的曲线轮廓表示
四、机构运动简图的识读
平面机构运动简图的识读步骤
（1）确定机构中构件的数目 （2）确定机构中运动副的数目及性 质 （3） 确定各构件的相对运动关系
例1：试分析图示机构运动简图
4
3.确定各构件的相对运动
1与2,2与3,1与4之间相互转动，3与4 之间为移动,且3沿着4移动,4为机架
总结
机构运动简图:简单的线条和符号 表示构件及运动副
要求1:常用构件的符号, 注意区分机架、主动件
要求2：移动副、转动副的符号及运动特征 齿轮副、凸轮副的符号
练习
分析图示机构运动简图中各构件的运动情况
练习
分析图示机构运动简图中各构件的运动情况
2 1
4
3
解:1.确定机构中构件的数目 4
2.确定机构中运动副的数目及性质 4个 转动副
3.确定各构件的相对运动
构件1与2之间，2与3之间，3与4之间 ，1与4之间相互转动，机架4固定不动
练习：试分析图示机构运动简图.
2 3
解:1.确定机构中构件的数目 4 2.确定机构中运动副的数目及性质
1
4个 3个转动副，1个移动副
第一章 机械传动概述
第2节 机构运动简图的识读
一、所有的构件都在同一平面或相互平 行的平面内运动。
2.机构运动简图
机构运动简图 构件的符号
按比例绘制运动副的相对位置，
运动副的符号 准确地表达各构件间相对运动关系
机构运动示意图
二、构件的表示方法
附录A（P366） 例：杆的符号
01机械设计基础-平面机构的运动简图及自由度
c
三、 计算平面机构自由度的注意事项
1．复合铰链 两个以上构件组成两个或更多个共 轴线的转动副，即为复合铰链，如图112a），为三个构件在A处构成复合铰 链。由其侧视图b）可知，此三构件共 组成两个共轴线转动副。当由K个构件 组成复合铰链时，则应当组成（K-1） 个共轴线转动副。
c
图1-12 复合铰链
1、搞清机构的结构、动作原理和运动情况 。 2、沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件之间 相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。 3、恰当选择运动简图的视图平面，通常选择机构 中多数构件的运动平面为视图平面。 4、选择恰当的作图比例尺。 5、确定各运动副的相对位置，用各运动副的代 表 符号、常用机构运动简图符号和简单线条 绘制机构运动简图。 6、在原动件上标出箭头以表示其运动方向。
c
图1-1 移动副
c
图1-2 转动副
c
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1-3，凸轮1与尖顶推杆2间构成了高
副；
又如图1-4，两齿轮轮齿啮合处构成的高 副。
c
图1-3 凸轮高副
c
图1-4 齿轮高副
c
§1-2 平面机构运动简图
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、注意保留与运动有 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。 这种表示机构各构件之间相对运动的简化图形， 称为机构运动简图。部分常用机构运动简图符 号见表1-1。
c
该机构的自由度数F：
F=3n-2PL-PH
c
（1-1）
式（1-1）就是平面机构自由度的 计算公式。由公式可知，机构自由度F 取决于活动构件的数目以及运动副的 性质和数目。 机构的自由度必须大于零，机构才 能够运动，否则成为桁架。
三、 计算平面机构自由度的注意事项
1．复合铰链 两个以上构件组成两个或更多个共 轴线的转动副，即为复合铰链，如图112a），为三个构件在A处构成复合铰 链。由其侧视图b）可知，此三构件共 组成两个共轴线转动副。当由K个构件 组成复合铰链时，则应当组成（K-1） 个共轴线转动副。
c
图1-12 复合铰链
1、搞清机构的结构、动作原理和运动情况 。 2、沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件之间 相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。 3、恰当选择运动简图的视图平面，通常选择机构 中多数构件的运动平面为视图平面。 4、选择恰当的作图比例尺。 5、确定各运动副的相对位置，用各运动副的代 表 符号、常用机构运动简图符号和简单线条 绘制机构运动简图。 6、在原动件上标出箭头以表示其运动方向。
c
图1-1 移动副
c
图1-2 转动副
c
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1-3，凸轮1与尖顶推杆2间构成了高
副；
又如图1-4，两齿轮轮齿啮合处构成的高 副。
c
图1-3 凸轮高副
c
图1-4 齿轮高副
c
§1-2 平面机构运动简图
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、注意保留与运动有 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。 这种表示机构各构件之间相对运动的简化图形， 称为机构运动简图。部分常用机构运动简图符 号见表1-1。
c
该机构的自由度数F：
F=3n-2PL-PH
c
（1-1）
式（1-1）就是平面机构自由度的 计算公式。由公式可知，机构自由度F 取决于活动构件的数目以及运动副的 性质和数目。 机构的自由度必须大于零，机构才 能够运动，否则成为桁架。
运动简图设计(共39张PPT)
运动副元素：两构件上直接参与接触构成运动副的部分。
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
3.1.2 自在度和运动副约束
自在度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自在度
2024年2月4日
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
一、平面运动副
按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。
螺旋副
球面副
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.2 平面机构的运动简图
《机械设计基础 》
2.转动副 构件组成转动副时，如以下图表示。
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
图垂直于回转轴线时用图a表示；
图面不垂直于回转轴线时用图b表示。
表示转动副的圆圈，其圆心必需与回转轴线重合。
平面机构的构造分析
§3.1 机构的组成
§3.2 平面机构的运动简图
§3.3 平面机构的自在度
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.1.1 运动副
运动副： 构件和构件之间既要相互衔接〔接触〕在一同，又要有相 对运动。而两构件之间这种可动的衔接〔接触〕就称为运 动副。
说明
3.3 平面机构的自在度
《机械设计基础 》
三个构件在同一轴线处，两个转动副。
推理：m个构件时，有m – 1个转动副。
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.3 平面机构的自在度
C处为复合铰链 n = 5, Pl = 7, Ph = 0
F = 3n - 2Pl – Ph
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
3.1.2 自在度和运动副约束
自在度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自在度
2024年2月4日
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
一、平面运动副
按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。
螺旋副
球面副
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.2 平面机构的运动简图
《机械设计基础 》
2.转动副 构件组成转动副时，如以下图表示。
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
图垂直于回转轴线时用图a表示；
图面不垂直于回转轴线时用图b表示。
表示转动副的圆圈，其圆心必需与回转轴线重合。
平面机构的构造分析
§3.1 机构的组成
§3.2 平面机构的运动简图
§3.3 平面机构的自在度
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.1.1 运动副
运动副： 构件和构件之间既要相互衔接〔接触〕在一同，又要有相 对运动。而两构件之间这种可动的衔接〔接触〕就称为运 动副。
说明
3.3 平面机构的自在度
《机械设计基础 》
三个构件在同一轴线处，两个转动副。
推理：m个构件时，有m – 1个转动副。
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.3 平面机构的自在度
C处为复合铰链 n = 5, Pl = 7, Ph = 0
F = 3n - 2Pl – Ph
第2章平面机构的运动简图
对称结构引入的虚约束
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
例2-3 计算图所示筛料机构的自由度。
机构中n=7，PL=9，PH=1，其自由度为 F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2
筛料机构
F
E
A
G
D
B
C
B
H I
D C
A
E
图2-20
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。
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。
(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
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。
2.1.1 运动副
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
F=3n-2PL -PH
=3×2-2×2-1=1
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
3.虚约束
机构中与其他约束重复而对机构运动不起新的限制作 用的约束，称为虚约束。计算机构自由度时，应除去不计。
两构件组成多个运动副
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
虚约束常出现在下列场合: (1)两构件间形成多个具有相同作用的运动副。
m/mm
2.2.1 机构运动简图的概念
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
例2-3 计算图所示筛料机构的自由度。
机构中n=7，PL=9，PH=1，其自由度为 F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2
筛料机构
F
E
A
G
D
B
C
B
H I
D C
A
E
图2-20
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。
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。
(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
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。
2.1.1 运动副
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
F=3n-2PL -PH
=3×2-2×2-1=1
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
3.虚约束
机构中与其他约束重复而对机构运动不起新的限制作 用的约束，称为虚约束。计算机构自由度时，应除去不计。
两构件组成多个运动副
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
虚约束常出现在下列场合: (1)两构件间形成多个具有相同作用的运动副。
m/mm
2.2.1 机构运动简图的概念
第2章 机构运动简图
n＝F＝＝433n×－p4 L2－=pL25×－5pp－HH=00＝2
2
3 4
3
4 5
1 2
1
如果原动件数<=F, 如F =果12原动件数>F,
则机构的运动确定； 则会导致机构最薄弱环节的损坏。 则机构的运动不确定；
机构具有确定运动的条件
1、机构的自由度F>0。
2、机构原动件数目应等于机构的自由度的 数目。
分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副)
2、能绘制机构运动简图 3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链 局部自由度、虚约束等
例 平行四边形机构
F＝3n － 2pL － pH ＝3×4 －2×6 －0 ＝0
虚约束！
计算自由度时，应将引入虚约束的构件和运动副去掉。
F＝3n － 2pL － pH
＝3×3－2×4－0＝1 虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构
A
2）两构件之间构成多个转动轴线 重合的转动副；
3）两构件之间构成多个导路平行 的移动副；
=3*3-2*4-0 =1
n＝3 pL =4
pH=0
二、机构具有确定运动的条件
1、自由度计算举例
n＝1）2 三p角L =架3 p超刚H=静性0定桁桁架架
F＝3n－2pL － pH
＝3×2 －2×3 －0 ＝0
nF＝＝233）n－铰p2链Lp=L四4－杆pp机HH=构0
＝3×3 －2×4 －0 ＝1 3）铰链五杆机构
先画运动副，再连线
机架
两副构件Βιβλιοθήκη 三副构件表示构件的常用图形符号
杆状
注：阴影线表示固定 注：涂黑是焊缝标记，表示的是一个构件 注：涂剖面线表示的是一个构件 注：绕过转动副的圆弧相连直线表示的是一个构件
2
3 4
3
4 5
1 2
1
如果原动件数<=F, 如F =果12原动件数>F,
则机构的运动确定； 则会导致机构最薄弱环节的损坏。 则机构的运动不确定；
机构具有确定运动的条件
1、机构的自由度F>0。
2、机构原动件数目应等于机构的自由度的 数目。
分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副)
2、能绘制机构运动简图 3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链 局部自由度、虚约束等
例 平行四边形机构
F＝3n － 2pL － pH ＝3×4 －2×6 －0 ＝0
虚约束！
计算自由度时，应将引入虚约束的构件和运动副去掉。
F＝3n － 2pL － pH
＝3×3－2×4－0＝1 虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构
A
2）两构件之间构成多个转动轴线 重合的转动副；
3）两构件之间构成多个导路平行 的移动副；
=3*3-2*4-0 =1
n＝3 pL =4
pH=0
二、机构具有确定运动的条件
1、自由度计算举例
n＝1）2 三p角L =架3 p超刚H=静性0定桁桁架架
F＝3n－2pL － pH
＝3×2 －2×3 －0 ＝0
nF＝＝233）n－铰p2链Lp=L四4－杆pp机HH=构0
＝3×3 －2×4 －0 ＝1 3）铰链五杆机构
先画运动副，再连线
机架
两副构件Βιβλιοθήκη 三副构件表示构件的常用图形符号
杆状
注：阴影线表示固定 注：涂黑是焊缝标记，表示的是一个构件 注：涂剖面线表示的是一个构件 注：绕过转动副的圆弧相连直线表示的是一个构件
2平面机构组成与运动简图
误 区：构件外形
机 械
Thank you
基
础
机
械
2.根据各构件间的相对运动确定运动副的种类和数目；
基
础
3.选定合适投影面；
4.选定比例尺按规定符号绘制运动简图，标明机架、原动 件。
三、平面机构运动简图的绘制 例2：
机 械 基 础
颚式破碎机
总结
Байду номын сангаас
绘制路线：原动件中间传动件 输出构件
机
观察重点：各构件间构成的运动副类型
械
基
础
良好习惯：各种运动副和构件用规定符号表达
系统。
闭式运动链：传统机械
机
开式运动链：机器手
械
基
础
闭链
开链
机器手
运动链
固定某构件 确定运动
机构
四、机构中构件的分类
机架：机构中相对不动的构件
原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。→ 输入构件
从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。→输出构件
机
械
基
础
2
从动件
3
1
原动件
机架 4
平面机构运动简图及
机 械
自由度
基
础
---平面机构运动简图
一、机构运动简图
机构运动简图: （表示机构 运动特征 的一种工程用图）
用简单线条表示构件
机
械
规定符号代表运动副
基
础
按比例定出运动副的
相对位置
与原机械具有完全相 同的运动特性
用途：分析现有机械，构思设计新机械
二、运动副的常用符号 1.低副的常用画法
机 械 基 础
转动副