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1-1 运动副及其分类

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运动副的概念及分类

运动副的概念及分类

运动副的概念及分类
答：运动副的概念及分类是：
运动副是机构中两构件之间直接接触并能作相对运动的可动连接1。

运动副的分类方式如下1：
1.根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类：
运动副元素以点或线接触的运动副称为高副，运动副元素以面接触的运动副称为低副。

1.根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类：
两构件相对运动为转动的运动副，为转动副（回转副、铰链）；两构件相对运动为移动的运动副，为移动副；两构件相对运动为球面运动的运动副，为球面副；两构件相对运动为螺旅运动的运动副，为螺旋副。

管理学机械设计基础第五版杨可桢版第一章平面机构的自由度和速度分析

管理学机械设计基础第五版杨可桢版第一章平面机构的自由度和速度分析

Ｂ.按两构件的接触情况分类：
两构件组成的运动副，不外乎通过点、线或面 的接触来实现。按照接触特性，通常把运动副分为 高副和低副。
1.低副：凡两构件以面接触构成的运动副称为低副， 平面机构中的低副有转动副和移动副两种。 （1）转动副：组成运动副的两构件只能在一个平面 内相对转动，这种运动副称为转动副，或称铰链。
讲授方法：
多媒体课件。
§1-1 运动副及其分类
1.1 自由度
y
O
x
如图，处于xoy坐标系中的一个作平面运动的自由 自由构件S具有三个独立的运动，即沿x轴、y轴方向的 移动和绕A点的转动。这种相对于参考系构件所具有的 独立运动称为构件的自由度。
一个作平面运动的自由构件有三个自由度。
1.2 运动副及其分类
下面通过具体的例子说明机构运动简图的绘 制方法。
四、绘制机构运动简图的步骤
机构运动简图必须与原机构具有完全相同的运 动特性，忽略对运动没有影响的构件的外形和运动 副具体构造。只有这样我们才可以根据运动简图对 机构进行运动分析和受力分析。为了达到这一要求， 绘制运动简图要遵循以下步骤：
⑴．根据机构的实际结构和运动情况，找出机构的原动件（即作独立运 动的构件）及工作执行构件（即输出运动的构件）； ⑵．确定机构的传动部分，即确定构件数、运动副、类型和位置； ⑶．确定机架，并选定多数机构的运动平面作为绘制简图的投影面； ⑷．选择合适的比例尺，用构件和运动副的符号正确绘制出运动简图。
教学目标：
1．了解机构的组成，搞清运动副、运动链、约束和 自由度、速度瞬心的概念； 2．能绘制常用平面机构的运动简图； 3．能计算平面机构的自由度； 4．平面机构具有确定运动的条件； 5. 应用瞬心法进行机构的速度分析。
教学重点和难点 ：
第1章 平面机构运动简图及自由度

第1章 平面机构运动简图及自由度

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。
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
机械设计基础第1章

机械设计基础第1章

两个以上的构件同时在一处用 回转副相连就构成复合铰链。
K个构件具有K-1个转动副.
• 2.局部自由度
与输出构件运动无关的自由度称 为局部自由度。
• 3.虚约束
• 对机构运动不起限制作用的重复约 束称为虚约束。
•
虚约束虽然对运动不起作用，
但有增加构件刚性、使构件受力均
衡等作用。
•
例题４ 例题５
局部自由度
2
2
2
2
1
1 1

Hale Waihona Puke 11(a) 1
2
2
1
2
2
运动副表示
2
1 (b) 1
2 1
2
a)
b) 构件表示
c)
2 构件分类: 1） 固定构件（机架）：用来支承运动构件的构件。 相对地面不动。 2）原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。如： 原动机，又称输入构件。 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。其中输出预期运动规律的从动件称输出构件。
第1章 平面机构的自由度和速度分析
本章要解决问题 构件组合具有确定相对运动的条件是什么？ 怎样绘制机构运动简图。 何谓速度瞬心？速度瞬心有哪些用途？
基本要求 自由度、运动副、瞬心、复铰、局部自由度、虚约束； 能正确计算平面机构的自由度； 能绘制简单机械的机构运动简图；能正确判定瞬心。
重点 机构自由度的计算，机构运动简图绘制。 所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机
• 瞬心数目 一个机构若有Ｎ个构件，则瞬心总数为
•
k=Ｎ(Ｎ-１)/２
瞬心位置 两构件相互接触 分为４种情况
• 三心定理 作平面运动的三构件的三瞬心必位于同一
《机械设计基础》课件 第1章 平面机构的自由度和速度分析

《机械设计基础》课件 第1章 平面机构的自由度和速度分析

机构运动简图和原机构具有相同的运动特性。
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
33
§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
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

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)
第1章 平面机构运动简图及其自由度1

第1章 平面机构运动简图及其自由度1

=1
C A
F =3n－2pl－ph = 3 3－2 4－ 0 = 1
F =3n－2pl－ph = 3 4－2 5－ 1 = 1
机构自由度举例2：
偏心轮传动机构
F =3n－2pl－ph = 3 5－2 7－ 0
=1
机构自由度举例3：
牛头刨床机构
F =3n－2pl－ph = 3 6－2 8－ 1
③选择恰当的投影面，一般选择机构多数构件的运动平面作为投影面；
④选择合适的比例尺；
l

真实长度(mm) 图上所画长度（mm)
⑤选择合适的位置，定出各运动副间的相对位置，并画出各运动副和构
件；
⑥标出运动副代号、构件编号、原动件运动方向和机架。
实例
实例1
颚 式 破 碎 机
颚式破碎机由六个构件组成。根据机构的工作原理，构件6是 机架，原动件为曲柄1，它分别与机架6和构件2组成转动副，其回 转中心分别为A点和B点。构件2是一个三副构件，它还分别与构件 3和5组成转动副。构件5与机架6、构件3与动颚板4、动颚板4与机 架6也分别组成转动副，它们的回转中心分别为C、F、G、D和E点。 在选定长度比例尺和投影面后，定出各转动副的回转中心点A、B、 C、D、E、F、G的位置，并用转动副符号表示，用直线把各转动副 连接起来，在机架上加上阴影线，即得机构运动简图。
– 通用零件、专用零件
构件可以是单一的整体即一个零件，也可 以是由几个零件（注意：这些零件间没有 相对运动）组成的刚性结构。
注 ：当可以不考虑构件自身变形时，则 称为刚性构件。本书在不作特殊说明时所提 及的构件，均指刚性构件。
1 原动件
2 从动件 3
机架 4
机器的组成
(从运动观点看)由构件组成 (从制造观点看)由零件组成
第1章平面机构运动简图及自由度

第1章平面机构运动简图及自由度


转动副（铰链）－两构件间的相对运动为转动
（ 2 ） －两构件通过点或线接触构成的运动副 高 副
凸轮高副
齿轮高副
空间运动副
运动副类型及其代表符号
球 面 副 转 动 副 移 动 副
球 销 副 圆 柱 副 螺 旋 副
平 面 高 副
§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
y
2
1
移动副约束
x
转动副 约束了沿 X 、 Y 轴移动的自由度，只保留一个 转动的自由度。 1
z
2
y
x
回转副约束
（2）高副
约束了沿接触处
n
2
t
公法线n-n方向移动
的自由度，保留绕接 触处的转动和沿接触 处公切线t-t方向移 动的两个自由度。
t
A
1
n
高副约束
结论:
① 每个低副引入两个约束，使机构失 去两个自由度，只保留一个自由度；
(b) 牛 头 刨 床 机 构
解 (a) F 3n 2PL PH 3 5 2 7 0 1
(b) F 3n 2P P 3 6 2 8 1 1 L H
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
轴线重合的虚约束
③机构中对传递运动不起独立作用的对称部分，也为虚 约束。如图所示的轮系中，中心轮经过两个对称布置的小 齿轮1和2驱动内齿轮3，其中有一个小齿轮对传递运动不起 独立作用。但由于第二个小齿轮的加入，使机构增加了一 个虚约束。 3 1
2
对称结构的虚约束
(a) AB、CD、EF平行且相等 (b)平行导路多处移动副 (c)同轴多处转动副 (d) AB=BC=BD且A在D、C 轨 迹交点 (e)两构件上两点始终等距 (f)轨迹重合 (g)全同的多个行星轮 (h)等径凸轮的两处高副 (i) 等宽凸轮的两处高副
1 平面机构自由度

1 平面机构自由度

§1 机构组成原理
主要内容
§ 1-1
§ 1-2
运动副及其分类
平面机构运动简图
§ 1-3
平面机构的自由度
§1 机构组成原理
基本要求
掌握平面机构运动简图的绘制
掌握机构自由度计算
了解平面机构组成的基本原理 重点及难点 平面机构运动简图的测绘 平面机构自由度计算及注意事项
§ 1-1
运动副及其分类
低副限制二个自由度，高副限制一个自由度。
机构的自由度
构件组成机构后，机构所 具有的独立运动的个数
§ 1-3 平面机构的自由度
实例
1
2 4
3
如图四杆机构共有1、2、3、4共四个构件，除 去机架4，共有活动构件数为 3，未用运动副联接 前，这些活动构件的自由度总数为3×3=9，用运 动副联接起来组成机构后，各构件自由度减少了， 共有4个回转副共限制2×4=8个自由度。 故机构的自由度数目为F=3×3-2×4=1。
§ 1-1
运动副及其分类
高副（ higher pair） 齿轮副 凸轮副 滚轮副
球面副
限制一个移动 自由度，保留 二个的自由度
§ 1-2 平面机构运动简图
1. 平面机构运动简图
(Kinematical Sketch of echanism)
用国标规定的简单符号和线条代表运动副 和构件，按比例作出的用以说明机构中各构件 之间相对运动关系的简单图形。
§ 1-3 平面机构的自由度
这种起重复限制作用的约束称为虚约束，在计 算机构自由度时，应当除去虚约束。
虚约束的存在对机构的运动没有影响，但引入 虚约束后可以改善机构的受力情况，可以增加机构 的刚性，因此得到较多的使用。
§ 1-3 平面机构的自由度
1 平面机构及其自由度

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。
机械设计基础第1章平面机构的自由度和速度分析

机械设计基础第1章平面机构的自由度和速度分析

按接触特性分类（点、线、面）： 低副和高副。
§1 – 1 运动副及其分类
1.低 副 两构件通过面接触组成的运动副
①转 动 副(铰链): 组成运动副的两构件只能在平面内相对转动。
§1 – 1 运动副及其分类
②移 动 副: 组成运动副的两构件只能沿某一方向相对移动。
§1 – 1 运动副及其分类
2.高副：
F 3n2pLpH33241
§1 – 3 平面机构的自由度
⑷ 机构中对传递运动不起独立作用的对称部分
2B
3
4
1
A
DC
2 2
B
3 2
4
1
A
行星轮系
对称布置的两个行星轮2和2以及相应的两个转动副D、 C和4个平面高副提供的自由度
F322214 2 即引入了两个虚约束。 未去掉虚约束时 F 3n2pLpH352516 1 去掉虚约束后 F 3n2pLpH3323121
§1 – 3 平面机构的自由度 例
分析图c)，可知： n=4，PL=6，PH=0 该平面机构的自由 度为：
F 3 n 2 P L P H 3 4 2 6 0 0
例:
复合
解: 1.如不考虑上述 2
3
因素，解得： 1
K=9, n=K－1=8
PL=10，PH=1，
虚 5局
6
7
8
4 9
§1 – 3 平面机构的自由度
机构具有确定运动的条件 （1）机构的自由度F >0。
（2）机构的原动件数等于机构的自由度F。
§1 – 3 平面机构的自由度
机构的自由度和原动件的数目与机构运动的关系
1)若机构自由度Ｆ≤０，则机构不能动； 2)若Ｆ>０且与原动件数相等，则机构各构件间

1平面机构的自由度


③相对回转中心。 2、瞬心数目 若机构中有k个构件，则
P13
1 23
∵每两个构件就有一个瞬心
P12 P23
∴根据排列组合有 Ｋ＝k(k-1)/2
构件数 4 瞬心数 6
56
8
10 15 28
3、机构瞬心位置的确定
1）直接观察法 适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。
▪回转副：回转副中心 ▪移动副：垂直导轨无穷远处 ▪纯滚动高副：接触点 ▪一般高副：接触点公法线上
1）转动副（铰链）：只能在一个平面内相对转动 的运动副。如图1-2a
图1-2a 转动副
（固定铰链）
图1-2 b 转动副（活动铰链） 2）移动副：只能沿某一轴线相对移动的运动副。如图1-3
图1-3 移动副
2、高副：两构件通过点或线接触组成的运动副。如凸轮与 从动件、齿轮与齿轮。如图1-4
图1-4 平面高副
铰链五杆机构
2 1
3 4
图1-17 铰链五杆机构
F 34 250 2
原动件数<机构自由度数， 机构运动不确定（任意乱动）
铰链五杆机构
2 1
3 4
图1-18 铰链五杆机构
F 34250 2
原动件数=机构自由度数，机构运动确定
机构自由度 F=0
2
F 34260 0
1
4
3
构件间没有相对运动
图1-20 对称结构的虚约束
平面机构的虚约束常出现于下列情况：
（1）两构件构成多个移动副且导路互相平行(缝纫机引线机构) （2）两构件构成多个转动副且轴线互相重合…… （3）对运动不起作用的对称部分 （4）不同构件上两点间的距离保持恒定……
A
M
B

运动副及其分类


b）直接接触
c）有相对运动
三个条件缺一不可。
运动副元素:
构件直接接触构成的运动副表面。为点、线、面形式。
运动副的分类 按运动副元素接触情况的不同 低副：运动副元素为面接触。
低副 高副
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
固定铰链转动副
活动铰链转动副
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
带传动
偏心轴转动
动颚板摆动，与定 颚板一起压碎物料
1、工作原理
1 —机架
2 —曲轴（原动件）
3 —动颚 4 —肘板
2、运动副
1与2在A回转副 2和3 在B回转副 3与4在C回转副 4与1在D回转副
3、选择投影面
4、比例尺1：1
曲轴2
BA
机架1
动颚3 D
C
肘板4
2
B
A
3
1
4
C
D
§6-2 平面四杆机构
② 利用死点实例
工件夹紧机构
思考题：
➢ 曲柄摇杆机构是否一定具有急回特性？
➢ 是否肯定有死点位置？
1.曲柄为原动件，当机构有极位夹角时，就有急回特性； =0、K=1时，无急回特性。 2.存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线。
摇杆为原动件，有2个死点位置；
曲柄为原动件，没有死点位置，因为此时连杆与从动杆不会 共线。
e
1
A
C2
B2
2
B1
主动件：曲柄或滑块
C1、C2：曲柄与连杆两次共线时，滑块移动的两个极限 位置。曲柄滑块机构同样具有急回特性。
两个极限位置之间的距离，称为机构的行程H。
（2）对心式曲柄滑块机构的死点位置：
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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
任务1 平面机构及运动简图
§1-1 运动副及其分类 零件→构件→机构→机器 机构：是由构件以可 动连接方式（运动副） 联接起来，用来传递 运动和力的构件系统， 其中有一个构件为机 架。
一、运动副
定义：机构中两构件直接接触并仍能产生某些相对运动的可动联接。 运动副元素：两构件上能够参加接触而构成运动的部分。
知识内容回顾
机器的特征：
1. 它们都是由零件人为装配而成 的实物体； 2.各构件之间具有确定的相对运动；
机械
机 构
机 器
3.能完成有用的机械功或转换机械能。
机器的分类 （根据工作类型的不同）
1）动力机器 实现机械能与其他能量间的转换 例：内燃机、电动机、发电机、空压机等
2）加工机器 改变物料的形状、尺寸、 性质和状态。 例：金属加工机床、纺织 机、轧钢机、包装机等 工作机器 3）运输机器 用来搬运人和物料
二、机构具有确定运动的条件
结论：
机构自由度数F≥1
1.机构可能运动的条件是：
P5=3，F=0 n=3，P5=5，F=-1
2.机构具有确定运动的条
件是：
输入的独立运动数目 等于机构自由度数F。 即机构自由度数 F大于或等于1，且
n=3，P5=4，F=1
n=4，P5=5，F=2
等于主动件数。
三、计算机构自由度时应注意的问题
例题一：内燃机
例题二：插齿机
例题三：油泵机构
§1-3机械系统具有确定运动的条件
一、平面机构自由度的一般公式 构件独立运动的数目称为自由度 对构件运动的限制作用 称为约束 机构自由度：机构中各活动构件相对于 机架的可能独立运动的数目。 作空间运动的自由构件有6个独立运动（自由度） 平面运动的自由构件有3个独立运动（自由度）
移动副
转动副
§1-2 机械系统的运动简图设计
一、机械系统运动简图设计的内容 1、型综合：又称机械系统的运动方案设计。 2、尺度综合：又称机械系统运动简图的尺度设计。 二、机械系统运动简图设计的步骤 1、功能分析。 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。
冲压机机构
F 3n 2Pl Ph 3 9 2 12 2 1
送纸机机构
锯木机机构
推土机机构
发动机机构
机构自由度计算举例
例1 如图所示，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相 互平行；DH=EI，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、虚约束请标出来）。
2.局部自由度
局部自由度—— 机构中个别构件所具有 的其它构件运动，即与整个机构运动无关的自 由度。
在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。
；
F=3×3-2×3-1=2 ？
F=3×3-2×2-1=1
3、虚约束 ：对机构的运动不起实际约束作用的约束。 例：平行四边形机构，AB ＝ CD 连杆2作平动，BC线上各点轨迹均为圆 B 2
三பைடு நூலகம்平面机构的运动简图
机构运动简图
用线条和简单图形代表构件，用规定符 号代表运动副，按比例作出的图形。 不按比例来绘制的图形，则称为机构示 意图。
常用机构构件、运动副代表符号
常用机构构件、运动副代表符号
常用机构构件、运动副代表符号
绘制机构运动简图的步骤
1.分析机构运动路线，定出其原动部分、工作部分，弄清传 动部分。（即可确定构件数；运动副性质） 2.合理选择投影面及原动件适当的瞬时位置。 3.选择适当的比例尺μ ;μ =实际长度m/图示长度mm. 4.定出各运动副相对位置，用规定的符号和线条绘出简图，原 动件上标上箭头（指示运动方向）。 5.检验。
E
C 5
F 3n 2Pl Ph 3 3 2 4 1
若加上杆5，使AB＝CD＝EF A
1
F 4
3 D
则杆5上E点的轨迹与杆2上E点的轨迹重合，不影 响机构的运动，但
因为，加上
一个构件
两个低副
引入
3个自由度 4个约束
多出一个约束 -----虚约束
F 3n 2Pl Ph 3 4 2 6 0
一、平面机构自由度的一般公式
机构的自由度=机构的独立运动数目 平面机构独立运动的数目为：所有活动构件的自 由度的和减去所有运动副引入约束数目的和。 若平面机构中有n个活动构件，各构件之间共构 成了Pl个低副和Ph个高副，则它们共引入（2P1+ Ph）
个约束。则机构的自由度F为：
F=3n-(2P1+Ph)=3n-2P1-Ph
若加上杆5，使AB＝CD＝EF B 则杆5上E点的轨迹与杆2上E点的 轨迹不重合，其真实的约束作用。 1 A 4 F
2
E
C
3 D
F 3n 2Pl Ph 3 4 2 6 0
虚约束是在特定的几何条件下产生的 若制造误差太大，“虚”“实”， 机构卡死。
处理方法：
计算前 ，先去掉产生虚约束部分。 A
复合铰链 局部自由度 虚约束
B A
2）两构件在多处相配合而构成转动副， 且转动轴线重合，则只能算一个转动副。 D
C
例：计算图示大筛机构的自由度。 C
复合铰链 局部自由度
n= 7 Pl = 9 Ph = 1
B E’ A D 虚约束 E F G o
F 3n 2Pl Ph 3 7 2 9 1 2
自由度减少的数目=运 动副引入的约束数
机构运动副的类型决定机构的运动形式。
1.按运动副引入的约束数分
运动副分为Ⅰ至Ⅴ级副。
2.按两构件间的接触形式分
高副：点、线接触的运动副，引入1个约束。
球面高副
柱面高副
低副：面接触的运动副，引入2个约束。
转动副
移动副
球销副
螺旋副
圆柱套筒副
3.按两构件的相对运动形式分
机构：是由构件以可动联接方式联接起来，用来
传递运动和力的构件系统。
构件与零件的区别
构件：机器中每一个独立的运动单元体。 构件可以是单一的整体，也可以是由几个零 件组成的刚性结构。如内燃机的连杆。
零件：最小的不可分割的独立制造的单 元体。如：轴、连杆体、连杆盖、轴瓦、螺 栓、螺母等。
零件
构件
机构
机器