第2章平面机构运动简图
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第2章 平面机构的运动简图及其自由度
注意：机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性！
二. 绘制机构运动简图的目的： 机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动
特性，主要用于简明地表达机构的组成情况和运动 情况，进行运动分析，作为运动设计的目标和构造 设计的依据。也可对机构进行力分析并作为专利性 质的判据。
三. 机构运动简图中运动副的表示方法 机构运动简图中运动副(转动副、移动副)的表示方法如
说明：当原动件数多于机构的自由度时，机构的运动难以确 定。
如图所示静定的桁架（图 a）和超静定的桁架（图 b） ，自由度分别为0和 －1 ，即各构件之间不可 能运动。
桁架在机构分析中作为一个构件(结构体)来对待。 综上所述可知，机构具有确定运动的条件是：机构的
自由度F>0且等于原动件数。
局部自由度
错误
F=3n-2PL-PH= 3*3-2*(2+1)-1=2
正确
F=3n-2PL-PH= 3*2-2*2-1=1
一般在高副接触处，若有滚子存在，则滚子绕自身轴线转动 的自由度属于局部自由度，采用滚子结构的目的在于将高副 间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，以减轻摩擦和磨损。
3. 虚约束
对机构的运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。如平行 四边形机构；如图a所示为机车车轮联动机构，图b为其机构 运动简图。
例2-1 绘制如图 (a)所示的颚式破碎机主体机构的运 动简图。
解： （1）分析机构的组成及运动情况 (2) 确定运动副的类型及数量 (3) 选定投影面和比例尺，定出各运动副的相对位置，
绘制出机构运动简图如图 (b)所示。
活塞泵
例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 构件 4机架
B 1 A
运动副是使两构件直接接触并能产生一定相对运动的 联接。是由两构件组成的可动联接。运动副是约束运 动的，构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自 由度便随之减少。如：轴与轴承、凸轮与从动件
二. 绘制机构运动简图的目的： 机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动
特性，主要用于简明地表达机构的组成情况和运动 情况，进行运动分析，作为运动设计的目标和构造 设计的依据。也可对机构进行力分析并作为专利性 质的判据。
三. 机构运动简图中运动副的表示方法 机构运动简图中运动副(转动副、移动副)的表示方法如
说明：当原动件数多于机构的自由度时，机构的运动难以确 定。
如图所示静定的桁架（图 a）和超静定的桁架（图 b） ，自由度分别为0和 －1 ，即各构件之间不可 能运动。
桁架在机构分析中作为一个构件(结构体)来对待。 综上所述可知，机构具有确定运动的条件是：机构的
自由度F>0且等于原动件数。
局部自由度
错误
F=3n-2PL-PH= 3*3-2*(2+1)-1=2
正确
F=3n-2PL-PH= 3*2-2*2-1=1
一般在高副接触处，若有滚子存在，则滚子绕自身轴线转动 的自由度属于局部自由度，采用滚子结构的目的在于将高副 间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，以减轻摩擦和磨损。
3. 虚约束
对机构的运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。如平行 四边形机构；如图a所示为机车车轮联动机构，图b为其机构 运动简图。
例2-1 绘制如图 (a)所示的颚式破碎机主体机构的运 动简图。
解： （1）分析机构的组成及运动情况 (2) 确定运动副的类型及数量 (3) 选定投影面和比例尺，定出各运动副的相对位置，
绘制出机构运动简图如图 (b)所示。
活塞泵
例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 构件 4机架
B 1 A
运动副是使两构件直接接触并能产生一定相对运动的 联接。是由两构件组成的可动联接。运动副是约束运 动的，构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自 由度便随之减少。如：轴与轴承、凸轮与从动件
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。
第2章 平面机构运动简图及机构自由度的计算
第2章平面机构运动简图及机构自由度的计算机构由构件组成，各构件之间具有确定的相对运动。
然而，把构件任意拼凑起来不一定能运动；即使能够运动，也不一定具有确定的相对运动。
那么构件应如何组合才能运动？在什么条件下才具有确定的相对运动？这对分析现有机构或创新机构很重要。
所有构件的运动平面都相互平行的机构称为平面机构，否则称为空间机构。
本章仅讨论平面机构的情况，因为在生活和生产中，平面机构应用最多。
2.1 运动副2.1.1运动副分类机构由若干个相互连接起来的构件组成。
机构中两构件之间直接接触并能作相对运动的可动连接，称为运动副。
例如轴与轴承之间的连接，活塞与汽缸之间的连接，凸轮与推杆之间的连接，两齿轮的齿和齿之间的连接等。
2.1.2运动副的分类在平面运动副中，两构件之间的直接接触有三种情况：点接触、线接触和面接触。
按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。
1．低副两构件通过面接触．．。
根据两构件间的相对运动形式，低副又分为．．．构成的运动副称为低副移动副和转动副。
当两构件间的相对运动为移动时，称为移动副，如图2.1所示；两构件间的相对运动为转动时，称为转动副或称为铰链副，如图2.2所示。
图2.1 移动副图2.2 转动副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2.3所示，凸轮1与尖顶推杆2之间为点接触，构成高副；图2.4所示的两齿轮的轮齿啮合处是线接触，也构成高副。
图2.3 凸轮高副图2.4 齿轮高副低副因通过面接触而构成运动副，故其接触处的压强小，承载能力大，耐磨损，寿命长，且因其形状简单，所以容易制造。
低副的两构件之间只能作相对滑动；而高副的两构件之间则可作相对滑动或滚动，或两者并存。
2.2 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，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。
第02章--平面机构及自由度计算PPT课件
由度，故平面机构的自由度F为
F3 n2P LP H
10
2.3.2 计算平面机构自由度时应注意的事项
实际工作中，机构的组成比较复杂，运用公式 计算 F3n2PLPH 自由度时可能出现差错，这是由于机构中常常存在一些特 殊的结构形式，计算时需要特殊处理。
(1) 复合铰链 (2) 局部自由度 (3) 虚约束
图2-3 构件的自由度 4
1.1.3 课程任务
❖ 机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间 直接接触并能作确定相对运动的可动联接称为运动副。如图 2-1(b)所示的内燃机的轴与轴承之间的联接，活塞与汽缸之 间的联接，凸轮与推杆之间的联接，两齿轮的齿和齿之间的 联接等。
❖ 两个构件构成运动副后，构件的某些独立运动受到限制，这 种运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。运动副每 引入一个约束，构件就失去一个自由度。
平面机构及自由度计算
所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构 称为平面机构。工程中常用机构大多数都是平面机构。如图 2-1(a)所示的卡车自动卸料机构、如图2-1(b)所示的内燃机 中的机构都属于平面机构。
图2-1 平面机构 1
平面机构及自由度计算
2.1 平面机构的组成 2.2 平面机构运动简图 2.3 平面机构的自由度计算
11
2.3.3 平面机构具有确定运动的条件
机构相对机构是由构件和运动副组成的系统，机构要实 现预期的运动传递和变换，必须使其运动具有可能性和确 定性。
如图2-14(a)所示的机构，自由度F=0；如图2-14(b)所 示的机构，自由度F=-1，机构不能运动。
如图2-15所示的五杆机构，自由度F=2，若取构件1为 主动件，当只给定主动件1 的位置角1时，从动件2、3、 4的位置既可为实线位置，也可为虚线所处的位置，因此其 运动是不确定的。若取构件1、4为主动件，使构件1、4都 处于给定位置1、4时，才使从动件获得确定运动。
F3 n2P LP H
10
2.3.2 计算平面机构自由度时应注意的事项
实际工作中，机构的组成比较复杂，运用公式 计算 F3n2PLPH 自由度时可能出现差错，这是由于机构中常常存在一些特 殊的结构形式，计算时需要特殊处理。
(1) 复合铰链 (2) 局部自由度 (3) 虚约束
图2-3 构件的自由度 4
1.1.3 课程任务
❖ 机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间 直接接触并能作确定相对运动的可动联接称为运动副。如图 2-1(b)所示的内燃机的轴与轴承之间的联接，活塞与汽缸之 间的联接，凸轮与推杆之间的联接，两齿轮的齿和齿之间的 联接等。
❖ 两个构件构成运动副后，构件的某些独立运动受到限制，这 种运动副对构件的独立运动所加的限制称为约束。运动副每 引入一个约束，构件就失去一个自由度。
平面机构及自由度计算
所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构 称为平面机构。工程中常用机构大多数都是平面机构。如图 2-1(a)所示的卡车自动卸料机构、如图2-1(b)所示的内燃机 中的机构都属于平面机构。
图2-1 平面机构 1
平面机构及自由度计算
2.1 平面机构的组成 2.2 平面机构运动简图 2.3 平面机构的自由度计算
11
2.3.3 平面机构具有确定运动的条件
机构相对机构是由构件和运动副组成的系统，机构要实 现预期的运动传递和变换，必须使其运动具有可能性和确 定性。
如图2-14(a)所示的机构，自由度F=0；如图2-14(b)所 示的机构，自由度F=-1，机构不能运动。
如图2-15所示的五杆机构，自由度F=2，若取构件1为 主动件，当只给定主动件1 的位置角1时，从动件2、3、 4的位置既可为实线位置，也可为虚线所处的位置，因此其 运动是不确定的。若取构件1、4为主动件，使构件1、4都 处于给定位置1、4时，才使从动件获得确定运动。
机械设计基础第二章
第2章平面机构运动简图及自由度计算机械是替代人类完成各项体力劳动甚至脑力劳动的执行者。
在各种新型机械的设计初期，首先需要采用机械系统运动简图来对比各种运动方案及工作原理，一边从中选出最佳的设计方案。
然后再按照运动要求确定及其各组成构件的主要尺寸，按照强度条件和工作情况确定机构个部分的详细结构尺寸。
机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分重要的内容，正确、合理地设计机械系统简图，对于满足机械产品的功能要求，提高性能和质量，降低制造成本和使用费用等是十分重要的。
机械系统要完成比较复杂的运动，一般都需要将若干个机构根据机械系统的运动协调配合的要求组合起来，因此机械系统的运动简图也是机构系统的运动简图。
机械系统的运动简图是用规定的符号，绘出能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形。
一般某机构可分为平面机构和空间机构。
平面机构是指各运动构件均在同意平面或相互平行平面内运动的机构。
空间机构是指虽有的机构不完全是相互平行的平面内运动的机构。
本章将着重介绍机构的结构分析。
第一节机构的组成构件任何机器都是由若干个零件组装而成的。
构件是指组成机械的各个相对运动的单元。
构件和零件的概念是有区别的。
构件是机械中的运动单元体，零件则是机械中不可拆分的制造单元体。
构件可以是一个零件，也可以是由两个或两个以上的零件组成。
如图2-1所示的内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、轴套、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母等零件组成的，这些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作为一个整体在发动机内部作往复运动相互之间并不产生相对运动，因此连杆可以看做一个构件。
因此，从运动角度来看，任何机器都是许多独立运动单元组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。
从加工制造角度来看，任何机器都是由许多独立制造单元体组合而成的，这些独立制造单元体称为零件。
通常，为了完成同一使命而在结构上组合在一起并协同工作的零件称为部件，如联轴器、减速器等。
第2章 平面连杆机构01——平面机构的运动简图
一、机构运动简图的概念
机构运动简图——
按一定的比例尺，用规定的运动副及构件符号来表示机
构各运动副及构件之间的位置关系、各构件间的相对运动 关系的简化图形。 机构示意图—— 只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按严格 比例所画的图形。Biblioteka 二、平面机构运动简图的绘制
1、构件的表示方法
构件均用线段或小方块表示，画有斜线的表示机架。
的夹角。
4.确定实际尺寸和 绘制图的比例U, 绘制机构简图。
例2
试绘制内燃机的机构运动简图
例3
试绘制内燃机的机构运动简图
进气阀3
排气阀4 活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6 气缸体1
齿轮10
凸轮7
解：
1）分析运动，确定构件 的类型和数量 2）确定运动副的类型和数目
进气阀3
排气阀4
3）选择视图平面 4）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 5）用简单线条和规定符号 表示出各构件和运动副， 画出机构运动简图。
活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6
气缸体1
齿轮10
凸轮7
习 题
画出图示平面机构的运动简图
课后要求
1、明确绘制机构运动简图的目的
机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动特性，主 要用于简明地表达机构的传动原理.
2、熟练掌握好运动副的基本知识 作业：2-4
(a)固定铰链
(b)活动铰链
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
移动副
转动副
转动副、移动副实例
2、高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
齿轮副
（二）空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空 间运动副。如：球面副、螺旋副。
机构运动简图——
按一定的比例尺，用规定的运动副及构件符号来表示机
构各运动副及构件之间的位置关系、各构件间的相对运动 关系的简化图形。 机构示意图—— 只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按严格 比例所画的图形。Biblioteka 二、平面机构运动简图的绘制
1、构件的表示方法
构件均用线段或小方块表示，画有斜线的表示机架。
的夹角。
4.确定实际尺寸和 绘制图的比例U, 绘制机构简图。
例2
试绘制内燃机的机构运动简图
例3
试绘制内燃机的机构运动简图
进气阀3
排气阀4 活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6 气缸体1
齿轮10
凸轮7
解：
1）分析运动，确定构件 的类型和数量 2）确定运动副的类型和数目
进气阀3
排气阀4
3）选择视图平面 4）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 5）用简单线条和规定符号 表示出各构件和运动副， 画出机构运动简图。
活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6
气缸体1
齿轮10
凸轮7
习 题
画出图示平面机构的运动简图
课后要求
1、明确绘制机构运动简图的目的
机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动特性，主 要用于简明地表达机构的传动原理.
2、熟练掌握好运动副的基本知识 作业：2-4
(a)固定铰链
(b)活动铰链
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
移动副
转动副
转动副、移动副实例
2、高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
齿轮副
（二）空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空 间运动副。如：球面副、螺旋副。
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~。
第2章平面机构的自由度和运动简图
作者： 潘存云教授
（2）参与组成一个转动副和一个移动副的构件的表示： 滑块上加转动副
（II）
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
（3）参与组成三个转动副的构件的表示： 用三角形表示，在三角形内加剖面线或在三个角上 涂以焊缝的标记以表示三角形是一个刚性整体
（III）
如果三个转动副中心在一条直线上，可用下图表示该构件：
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
例题1：绘制下图左示颚式破碎机的机构运动简图： 例题 ：绘制下图左示颚式破碎机的机构运动简图：
2 B
A
1
3 D C 4
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
解：1构件为机架，2构件为偏心轴，3构件为动颚，4构件为肘板。 机架1和偏心轴2形成的转动副中心在A点(偏心轴绕A点转动)， 偏心轴2和动颚3形成的转动副中心在B点， 动颚3和肘板4形成的转动副中心在C点， 肘板4和机架1形成的转动副中心在D点。 a. 选取一合适的机器工作位置 （使所绘制的机构运动简图清晰易读）; b. 根据机器上各构件的实际尺寸按比例确定出 机器上各运动副的相对位置（最关键）， 机器上各运动副的相对位置（最关键）， 在这些位置上画出相应的运动副符号; c. 连接相关的运动副得到各构件; d. 在作为机架的构件上打上阴影线 (标出机架 在作为机架的构件上打上阴影线; 标出机架 标出机架) e. 标出原动件（在原动件构件上标出指示运动方向的箭头）。 标出原动件（在原动件构件上标出指示运动方向的箭头） 绘制的机构运动简图如上图右所示。
中国地质大学专用 作者： 潘存云教授
常见的移动副的表示如下图所示：
（IV-1）
（IV-2）
（IV-3）
两活动构件组成的移动副的表示
第二章平面机构的运动简图及自由度
错误
F=3n-2PL-PH= 3*3-2*(2+1)-1=2
正确
F=3n-2PL-PH= 3*2-2*2-1=1
2 局部自由度
• 对整个机构运动无关 的自由度称为局部自 由度。在计算机构自 由度时，局部自由度 应当舍弃不计。如凸 轮机构中的滚子带来 一个局部自由度
3 虚约束
• 不起独立限制作 用的约束称为虚 约束。如图所示 的平行四边形机 构中，加上一个 构件5，便形成具 有一个虚约束的 平行四边形机构。
出机构预期运动规律的从动件为输出构 件
• 绘制机构运动简图的步骤 • 1）确定机构中的原动部分和工作部分，然后
再把两者之间的传动搞清楚，从而找出组成机
构的所有构件并确定构件间的运动副类型。
• 2）恰当地选择投影面。一般选择机构中与多
数构件的运动平面相平行的面为投影面。
• 3）选择适当的比例尺，绘制出机构的运动简
高副两构件通过点或线接触组成的运动副?空间运动副球面副螺旋副等yz平面内有两个自由度即平面高副提供1个约束球面低副球面高副螺旋副22平面机构运动简图?用简单的线条和符号来表示构件和运动副按比例尺寸画出机构中各构件间相对运动关系的简单图形?运动副的表示方法转动副移动副?机架abcd?构件的表示方法构件的分类
8
9 10
H
C:复合铰链
G
E
F
C B
A
滚子为局部 自由度
E'
E：虚约束
D
F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1
推土机机构 •F=3*5-2*7=1
锯
木
机 机
•F=3*8-2*11-1=1
构
•
•F=3*6-2*8-1=1 平 炉 渣 口 堵 塞 机 构
第二章机构运动简图和自由度计算
1.分析运动，确定 构件的类型和数量 2.确定运动副的类 型和数目
3.选择视图平面 4.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 5.画出各运动副和机 构符号，表示出各构件
例2：试绘制牛头刨床的机构运动简图
牛头刨床结构示意图
牛头刨床运动图
2-6 绘出下列平面机构的运动简图
唧筒机构
缝纫机针杆机构
活塞泵机构
§2.3 平面机构的自由度及确定运动的条件
一、平面机构自由度
一个自由的平面构件有?个自由度。
低副联接
减少?个自由度
高副联接
减少?个自由度
n个活动构件：自由度为? 。 PL个低副： 限制 ? PL个自由度 PH个高副： 限制 ? H 个自由度
该机构的自由度应为活动构件的自由度数与引入运动副
二、 运动副分类
分为低副、高副两大类。 1、低副：两构件以面接触而形成的运动副。
按运动特性可分为转动副和移动副
（1）转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
a)固定铰链
b)活动铰链转动副
固定铰链和活动铰链模型
（2） 移动副：只允许两构件作相对移动。
结论:
两构件用低副联接，失去两个自由度。
2、高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。
常用运动副的符号运动副名称运动副符号两运动构件构成的运动副转动副移动副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副122121平面运动副运动副符号三绘制机构运动简图的步骤图上尺寸mmmm实际尺寸l?1弄清机构组成
第二章 平面机构的运动简图及其自由度
§2-1 运动副及其分类 §2-2 平面机构的组成及其运动简图 §2-3 平面机构的自由度
3.选择视图平面 4.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 5.画出各运动副和机 构符号，表示出各构件
例2：试绘制牛头刨床的机构运动简图
牛头刨床结构示意图
牛头刨床运动图
2-6 绘出下列平面机构的运动简图
唧筒机构
缝纫机针杆机构
活塞泵机构
§2.3 平面机构的自由度及确定运动的条件
一、平面机构自由度
一个自由的平面构件有?个自由度。
低副联接
减少?个自由度
高副联接
减少?个自由度
n个活动构件：自由度为? 。 PL个低副： 限制 ? PL个自由度 PH个高副： 限制 ? H 个自由度
该机构的自由度应为活动构件的自由度数与引入运动副
二、 运动副分类
分为低副、高副两大类。 1、低副：两构件以面接触而形成的运动副。
按运动特性可分为转动副和移动副
（1）转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
a)固定铰链
b)活动铰链转动副
固定铰链和活动铰链模型
（2） 移动副：只允许两构件作相对移动。
结论:
两构件用低副联接，失去两个自由度。
2、高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。
常用运动副的符号运动副名称运动副符号两运动构件构成的运动副转动副移动副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副122121平面运动副运动副符号三绘制机构运动简图的步骤图上尺寸mmmm实际尺寸l?1弄清机构组成
第二章 平面机构的运动简图及其自由度
§2-1 运动副及其分类 §2-2 平面机构的组成及其运动简图 §2-3 平面机构的自由度
第2章--平面机构运动简图和自由度
我受到了表扬 从小到大我受到过许多表扬，每次 受到表 扬我都 是喜滋 滋
的。但是有一次表扬却是苦涩的。
记得读三年级时，我期终考试失误了， 导
致数学成绩只得了89分。我看着那成 绩单上 的红红 的、刺 眼的89 这个数 ，不知 揉
了多少次眼睛。眼睛都被我揉红了。 我看着 这个令 我心酸 心痛的 数字， 不敢相 信
(2)选定视图平面。为将机构运动简图表达清楚，必须先选好投影 面，为此可以选择机械的多数构件的运动平面作为投影面。
上一页 下一页
§2.2 平面机构的运动简图
必要时也可就机械的不同部分选择两个或更多个投影面，然后扩展到 同一图面上，或者将主运动简图上难以表达清楚的部分另绘局部简图， 总之，以表达清楚、正确为原则。
式(2.2)可以判断、检验或确定机构原动件的个数;同时说明活动构件、 低副、高副个数如何分配，才能组成机构。
2.3.2计算平面机构自由度应注意的事项
在计算机构的自由度时，往往会遇到按公式计算出的自由度数目与
机构的实际自由度数目不相符的情况。这往往是因为在应用公式计算
机构的自由度时，还有某些应该注意的事项未能正确考虑的缘故。现
将应该注意的主要事项简述如下。
1.复合铰链
两个以上的构件同时在一处以转动副相连接，就构成了所谓的复合
铰链。
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§2.3 平面机构的自由度
如图2-13所示，它是三个构件在一起以转动副相连接而构成的复合
铰链。由图2-13(b)可以看出，这三个构件共同构成的是两个转动
副。同理，若有m个构件以复合铰链相连接时，其构成的转动副数
千万只蚂蚁再爬似的。心底里暗暗地 说：“ 妈妈， 对不起 ，我骗 了你！ ”
第
二天，我们全家去了福建玩。说真的 我玩得 十分不 爽，因 为我的 心老想 着成绩 单
第二章 平面机构简图及自由度
第二章 平面机构的运动简图 及其自由度（P15）
平面机构——所有构件都在同一平面或 平行平面内运动的机构。
机构是由若干相互间形成可动联接的构件组成的系统。
机构通常具有确定运动规律。
1）各构件组合后能否运动？ 2) 在什么条件下具有确定的运动？
2-1 运动副及其分类
机构是具有确定相对运动的构件组合体。在对实际 机械的分析中，可以看出，这种“构件的组合”实际上就 是将一定数量的构件按一定的方式两两联接在一起。为了 使构件间能具有“确定的相对运动”，构件的联接显然不 应是刚性的，这种联接只是引入了某些约束，而保留了构 件间某些相对运动的可能性。
2. 传递运动和动力（约束会产生约束反力或约束 反力矩）。
2.3.2 机构具有确定运动的条件
F 3n 2PL PH 3 4 2 5 0 2
F 3n 2PL PH 3 3 2 4 0 1
机构具有确定运动的条件：
1.机构的F > 0;
2.2.2 平面机构的运动简图
用简单线条和规定符号来表示机构运动特征的简单 图形。
参见表2-1 P18
绘制原则:
忽略机构中与运动无关的部分，只表现与运动有关的因素
影响机构运动的主要因素有： 1. 组成机构的各运动副的类型(与运动副的实际结构形式 无关) 2. 同一构件上所有运动副元素间的相对位置尺寸(与构件 的实际结构形状无关) 3. 机构原动件的运动规律
运动副的分类 在机构中，运动副分为高副和低副两类。
高副：两构件通过的运动副（移动
副和转动副）
1. 低副
（1） 转动副
（2） 移动副
2. 高副
2.2 平面机构运动简图
2.2.1 平面机构的组成 任何一个机构都是由若干构件组成，这些构件可以 分为三类： 固定构件（机架）:支承活动构件和作为 研究运动的参考坐标。 构件 主动件（原动件）：作用有驱动力或力矩 的构件 从动件：机构中除了原动件和机架以外的 活动构件
平面机构——所有构件都在同一平面或 平行平面内运动的机构。
机构是由若干相互间形成可动联接的构件组成的系统。
机构通常具有确定运动规律。
1）各构件组合后能否运动？ 2) 在什么条件下具有确定的运动？
2-1 运动副及其分类
机构是具有确定相对运动的构件组合体。在对实际 机械的分析中，可以看出，这种“构件的组合”实际上就 是将一定数量的构件按一定的方式两两联接在一起。为了 使构件间能具有“确定的相对运动”，构件的联接显然不 应是刚性的，这种联接只是引入了某些约束，而保留了构 件间某些相对运动的可能性。
2. 传递运动和动力（约束会产生约束反力或约束 反力矩）。
2.3.2 机构具有确定运动的条件
F 3n 2PL PH 3 4 2 5 0 2
F 3n 2PL PH 3 3 2 4 0 1
机构具有确定运动的条件：
1.机构的F > 0;
2.2.2 平面机构的运动简图
用简单线条和规定符号来表示机构运动特征的简单 图形。
参见表2-1 P18
绘制原则:
忽略机构中与运动无关的部分，只表现与运动有关的因素
影响机构运动的主要因素有： 1. 组成机构的各运动副的类型(与运动副的实际结构形式 无关) 2. 同一构件上所有运动副元素间的相对位置尺寸(与构件 的实际结构形状无关) 3. 机构原动件的运动规律
运动副的分类 在机构中，运动副分为高副和低副两类。
高副：两构件通过的运动副（移动
副和转动副）
1. 低副
（1） 转动副
（2） 移动副
2. 高副
2.2 平面机构运动简图
2.2.1 平面机构的组成 任何一个机构都是由若干构件组成，这些构件可以 分为三类： 固定构件（机架）:支承活动构件和作为 研究运动的参考坐标。 构件 主动件（原动件）：作用有驱动力或力矩 的构件 从动件：机构中除了原动件和机架以外的 活动构件
《机械设计基础》第2章平面机构的运动简
动状态。
从动件运动规律分析
02
根据凸轮轮廓曲线和从动件的运动学关系，分析从动件的运动
规律。
机构受力分析
03
分析凸轮机构在工作过程中的受力情况，为机构的强度和刚度
设计提供依据。
凸轮机构动力学性能研究
动力学模型建立
建立凸轮机构的动力学模型，包括构件的质量、转动惯量等参数。
运动微分方程求解
根据动力学模型建立运动微分方程，并求解得到各构件的动态响 应。
绘制方法
绘制机构运动简图时，应首先确定机构的原动件和从动件，然后根据构件之间的 相对运动关系选择合适的符号来代表构件和运动副，最后按比例尺定出各运动副 的相对位置。在绘制过程中，还应注意保持图形的清晰和整洁。
02 平面连杆机构分析
连杆机构组成及工作原理
组成
连杆机构由连杆、曲柄、摇杆和机架等基本构件组成，通过构件间的相对运动 实现机构的运动传递和变换。
集中质量法
将齿轮传动系统等效为多 个集中质量的振动系统， 建立动力学方程进行分析。
分布质量法
考虑齿轮的连续分布质量， 建立更精确的动力学模型 进行分析。
有限元法
利用有限元软件对齿轮传 动系统进行建模和分析， 可得到更详细的动力学特 性。
齿轮传动效率提升途径
01
选择合适的齿轮材料和 热处理工艺，提高齿轮 的强度和耐磨性。
组成要素
平面机构由构件和运动副组成， 其中构件是机构中的运动单元体 ，而运动副则是构件之间的可动 连接部分。
平面机构类型与特点
类型
平面机构类型包括平面连杆机构、凸 轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等 。
特点
各类平面机构具有不同的运动特点和 适用范围，例如平面连杆机构运动平 稳、凸轮机构可实现复杂运动规律、 齿轮机构传动比准确等。
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
机械设计基础第二章 平面机构运动简图及其自由度
授课题目：第二章平面机构运动简图及其自由度
教学大纲要求：
运动副及其分类、运动副和构件的表示；
平面机构运动的组成及其简图的绘制。
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：理解平面运动副的概念；
掌握平面机构运动简图的绘制方法。
熟练掌握平面机构的自由度计算方法；
掌握计算机构自由度时应注意的问题；
掌握机构具有确定运动的条件。
教学重点及难点：平面机构运动简图的绘制
平面机构的自由度计算方法
计算机构自由度时应注意的问题作业、讨论题、思考题：
思考题：1-1、1-2、1-3
习题：1-1、1-2
课后总结分析：
总结平面运动副的分类及其表示；
总结平面机构运动简图的绘制方法和步骤。
A B
C
D
E
1
2
2'。
机构简图
结论: 结论:
两构件用低副联接， 两构件用低副联接，失去两个 自由度；压力小。 自由度；压力小。
第二章平面机构运动简图和自由度 2.高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。 2.高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。 高副
11
凸轮副
第二章平面机构运动简图和自由度
12
齿轮副
第二章平面机构运动简图和自由度
顶杆8 顶杆 连杆5 连杆 曲轴6 曲轴 进气阀3 进气阀
24
排气阀4 排气阀 活塞2 活塞 气缸体1 气缸体
齿轮10 齿轮
凸轮7 凸轮
第二章平面机构运动简图和自由度
25
内燃机工作原理
第二章平面机构运动简图和自由度
26
第二章平面机构运动简图和自由度
27
例2-2 试绘制颚式破碎机的机构运动简图
解：颚式破碎机的机构运动简图绘制步骤
30
第二章平面机构运动简图和自由度 4）刚性桁架
31
要使所设计的运动链成为机构， 要使所设计的运动链成为机构，组成运动链的各构件之 间必须具有确定的相对运动。 间必须具有确定的相对运动。不能产生运动或作无规则运动 的运动链均不能成为机构。 的运动链均不能成为机构。 如图(a)所示的平面三构件运动链， (a)所示的平面三构件运动链 如图(a)所示的平面三构件运动链，其自由度
33
第二章平面机构运动简图和自由度
34
二、自由度计算时应注意的几种情况
1.复合铰链 1.复合铰链 两个以上构件在同一轴线处用转动副连 就形成了复合铰链。 接，就形成了复合铰链。
第二章平面机构运动简图和自由度 三个构件在同一轴线处，两个转动副。 三个构件在同一轴线处，两个转动副。 推理： 个构件时， 推理：m个构件时，有m–1个转动副。 1个转动副。
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杆状构件截面形状
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
2.具有移动副元素 和转动副元素的构件
单缸内燃机
第2章平面机构运动简图
2.1.3.构件和运动副的表示方法（表2-1）
1
2
3 4
构件的结构及其表示
第2章平面机构运动简图
运动副的表示
2
2
2
2
1
1
1
1
(a)
(b)
(c)
(d)
转动副的表示
第2章平面机构运动简图
第2章 平面机构的运动简图 及自由度
2.1 机构的组成 2.2 平面机构的运动简图 2.3 平面机构自由度
第2章平面机构运动简图
本章知识导读
1.主要内容 机构的组成及运动特点，平面机构 运动简图的绘制以及机构自由度的计算。 2.重点、难点提示 平面机构运动简图的绘制以及机构 自由度的计算。
第2章平面机构运动简图
2.1 机构的组成—构件与运动副
齿轮机构
凸轮机构
第2章平面机构运动简图
连杆机构
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。
第2章平面机构运动简图
2.1.1 运动副
=3×7-2×10-0=1
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
2.局部自由度
局部运动并不影响其他构件的运动。这些构件所产生的 这种局部运动的自由度称为局部自由度。
在计算机构自由 度时，局部自由度应 略去不计。
该机构的自由度为 F=3n-2PL -PH
=3×2-2×2-1=1
一般地，k个构件形成复合铰链应具有（k-1）
个转动副，计算自由度时应注意找出复合铰链。
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
如图所示为直线机构，该机构在A、B、D、E
四点均为由三个构件组成轴线重合的两个转动副，
即复合铰链。
该机构n=7， PL=10， PH=0，
其自由度为
F=3n-2PL-PH
内啮合
第2章平面机构运动简图
内啮合
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。
第2章平面机构运动简图
第2章平面机构运动简图
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。
移动副的表示
第2章平面机构运动简图
(a)
(b)
(c)
具有两个运动副元素的构件
第2章平面机构运动简图
具有三个转动副元素的构件
第2章平面机构运动简图
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
第2章平面机构运动简图
1
2
高副的表示
第2章平面机构运动简图
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
(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
m/mm
第2章平面机构运动简图
2.2.1 机构运动简图的概念
第2章平面机构运动简图
2.2.1 机构运动简图的概念
例2-1 绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的 运动简图。
颚式破第碎2章机平主面机体构机运动构简图
2.2.1 机构运动简图的概念
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
与面接触的运动副 称为低副，又分转 动副和移1.1 运动副
(2)高副 两构件以点或线的形式相接触而组成的运动 副称为高副。
平面第2高章平副面机构运动简图
构件2、3的运动是确定的
第2章平面机构运动简图
2.3.1 自由度和约束的概念
1.自由度 运动构件相对于参考系所具有的独立运动的 数目，称为构件的自由度。
任一做平面运动的自由 构件有三个独立的运动
第2章平面机构自运动由简构图 件的自由度
2.3.1 自由度和约束的概念
2.约束 当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运 动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。 运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还 是高副。
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
2.1.2 构件
机构中的构件有三类： 1、机架：固定不动的构件(或固定构件) 2、原动件：按给定的运动规律独立运动的构 3、从动件：机构中其他活动构件。
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
1.具有转动副元素的杆状构件
杆状构件具有转动副元素的杆状构件
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
设计时为了保证杆件受力时具有足够的强度和 刚度，其截面形状可以设计成不同形式杆状构。
第2章平面机构运动简图
低副PL : 2 高副PH : 1
2.3.2 自由度的计算和机构具有 确定运动的条件
1.平面机构的自由度F的计算公式为
F=3n-2PL-PH
其中：机构中有PL个低副、PH个高副
.计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0
F = 3n - 2Pl - Ph
=3×3 - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0=1
例2-2 绘制如图2-5所示单缸内燃机的机构运
动简图。已知LAB =75mm，LBC=300mm。
单缸内燃第机2机章平构面运机构动运简动简图图
例 试绘制内燃机的机构运动简图
第2章平面机构运动简图
B1
2A
C 34 D
图 缝纫机踏板机构
第2章平面机构运动简图
2.3 平面机构的自由度
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t )
第2章平面机构运动简图
第2章平面机构运动简图
❖计算实例
解： n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph = 3×5 – 2×7 – 0 =1
第2章平面机构运动简图
2.平面机构具有确定运动的条件
分析
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t ) 构件2、3的运动是确定的
第2章平面机构运动简图
结论 平面机构具有确定运动的条件： •自由度数 F＞0 •机构原动件个数应等于机构的自由度数目。
◆原动件数＜自由度数，机构无确定运动 原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
1.复合铰链 两个以上
的构件在同 一处以同轴 线的转动副 相连，称为 复合铰链。
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
2.具有移动副元素 和转动副元素的构件
单缸内燃机
第2章平面机构运动简图
2.1.3.构件和运动副的表示方法（表2-1）
1
2
3 4
构件的结构及其表示
第2章平面机构运动简图
运动副的表示
2
2
2
2
1
1
1
1
(a)
(b)
(c)
(d)
转动副的表示
第2章平面机构运动简图
第2章 平面机构的运动简图 及自由度
2.1 机构的组成 2.2 平面机构的运动简图 2.3 平面机构自由度
第2章平面机构运动简图
本章知识导读
1.主要内容 机构的组成及运动特点，平面机构 运动简图的绘制以及机构自由度的计算。 2.重点、难点提示 平面机构运动简图的绘制以及机构 自由度的计算。
第2章平面机构运动简图
2.1 机构的组成—构件与运动副
齿轮机构
凸轮机构
第2章平面机构运动简图
连杆机构
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。
第2章平面机构运动简图
2.1.1 运动副
=3×7-2×10-0=1
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
2.局部自由度
局部运动并不影响其他构件的运动。这些构件所产生的 这种局部运动的自由度称为局部自由度。
在计算机构自由 度时，局部自由度应 略去不计。
该机构的自由度为 F=3n-2PL -PH
=3×2-2×2-1=1
一般地，k个构件形成复合铰链应具有（k-1）
个转动副，计算自由度时应注意找出复合铰链。
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
如图所示为直线机构，该机构在A、B、D、E
四点均为由三个构件组成轴线重合的两个转动副，
即复合铰链。
该机构n=7， PL=10， PH=0，
其自由度为
F=3n-2PL-PH
内啮合
第2章平面机构运动简图
内啮合
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。
第2章平面机构运动简图
第2章平面机构运动简图
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。
移动副的表示
第2章平面机构运动简图
(a)
(b)
(c)
具有两个运动副元素的构件
第2章平面机构运动简图
具有三个转动副元素的构件
第2章平面机构运动简图
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
第2章平面机构运动简图
1
2
高副的表示
第2章平面机构运动简图
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
(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
m/mm
第2章平面机构运动简图
2.2.1 机构运动简图的概念
第2章平面机构运动简图
2.2.1 机构运动简图的概念
例2-1 绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的 运动简图。
颚式破第碎2章机平主面机体构机运动构简图
2.2.1 机构运动简图的概念
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
与面接触的运动副 称为低副，又分转 动副和移1.1 运动副
(2)高副 两构件以点或线的形式相接触而组成的运动 副称为高副。
平面第2高章平副面机构运动简图
构件2、3的运动是确定的
第2章平面机构运动简图
2.3.1 自由度和约束的概念
1.自由度 运动构件相对于参考系所具有的独立运动的 数目，称为构件的自由度。
任一做平面运动的自由 构件有三个独立的运动
第2章平面机构自运动由简构图 件的自由度
2.3.1 自由度和约束的概念
2.约束 当两构件组成运动副后，它们之间的某些相对运 动受到限制，对于相对运动所加的限制称为约束。 运动副的约束数目和约束特点取决于运动副是低副还 是高副。
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
2.1.2 构件
机构中的构件有三类： 1、机架：固定不动的构件(或固定构件) 2、原动件：按给定的运动规律独立运动的构 3、从动件：机构中其他活动构件。
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
1.具有转动副元素的杆状构件
杆状构件具有转动副元素的杆状构件
第2章平面机构运动简图
2.1.2 构件
设计时为了保证杆件受力时具有足够的强度和 刚度，其截面形状可以设计成不同形式杆状构。
第2章平面机构运动简图
低副PL : 2 高副PH : 1
2.3.2 自由度的计算和机构具有 确定运动的条件
1.平面机构的自由度F的计算公式为
F=3n-2PL-PH
其中：机构中有PL个低副、PH个高副
.计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0
F = 3n - 2Pl - Ph
=3×3 - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0=1
例2-2 绘制如图2-5所示单缸内燃机的机构运
动简图。已知LAB =75mm，LBC=300mm。
单缸内燃第机2机章平构面运机构动运简动简图图
例 试绘制内燃机的机构运动简图
第2章平面机构运动简图
B1
2A
C 34 D
图 缝纫机踏板机构
第2章平面机构运动简图
2.3 平面机构的自由度
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t )
第2章平面机构运动简图
第2章平面机构运动简图
❖计算实例
解： n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph = 3×5 – 2×7 – 0 =1
第2章平面机构运动简图
2.平面机构具有确定运动的条件
分析
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t ) 构件2、3的运动是确定的
第2章平面机构运动简图
结论 平面机构具有确定运动的条件： •自由度数 F＞0 •机构原动件个数应等于机构的自由度数目。
◆原动件数＜自由度数，机构无确定运动 原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏
第2章平面机构运动简图
2.3.3 复合铰链、局部自由度和虚约束
1.复合铰链 两个以上
的构件在同 一处以同轴 线的转动副 相连，称为 复合铰链。