机械原理 第1章 1.2节 运动副 机构运动简图

件）(注意：无论机构中形式上有多少个机架，每个机构只有 一个机架。
原（主）动件——运动输入构件。 从动件——其余活动构件。
机构的组成： 机构＝ 机架 ＋ 原动件 ＋ 从动件
机架 原动件 从动件
1个
1个或几个
若干
1.2 平面机构的运动简图
机构运动简图概念
机构运动简图——忽略构件的外形和运动副的具体构造， 用简单线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定的比 例确定运动副的相对位置及尺寸，表明机构的组成和各构件 间真实运动关系的简单图形。
F =3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0
B
=1
D5
F
46 1E 7 C
2 3
8A 圆盘锯机构
可以证明：F点的轨迹为一直线。
⑥计算图示两种凸轮机构的自由度。
解：n= 3， PL= 3， PH=1
F =3n － 2PL － PH =3×3 －2×3 －1 =2
3 2
1
对于右边的机构，有： F=3×2 －2×2 －1=1
1
滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。
3 2
1
⑦已知：AB＝CD＝EF，且 AB∥CD∥EF ; 计算图示
平行四边形 机构的自由度。
B2 C
E
解：n= 4， PL= 6， PH=0
1
4
3
F=3n － 2PL － PH
A
D
F
=3×4 －2×6
=0 3.虚约束
对机构的运动实际不起作用的约束。
பைடு நூலகம்
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。
1
2
R=1, F=2

平面机构运动简图
一、机构运动简图及其作用 不考虑与运动无关的构件外形和运动副具体结构；只考 虑与运动有关的运动副的类型和构件的运动尺寸，用简 单的线条、规定的符号表示构件和运动副，确定出运动 副的位置并按比例画出的简图。 机构运动简图的作用： 运动副的相对位置 1. 了解机构的组成和类型 机构中构件的类型和数目 运动副的类型和数目
2. 机构运动简图表达一部复杂机器的传动原理，进行 机构的运动和动力分析。
平面机构运动简图
案例1-2 右图所示的四个构件形状迥异，请 分析它们在机构运动学上有何区别？ 做成不同形状的目的是什么？
二、机构运动简图的符号 1. 构件的表示方法
平面机构运动简图
2. 运动副的表示方法
平面机构运动简图
常用运动副的符号
相对运动。请大家思考为何高副和低副的接触应力大小不同？
两构件以点、线的形式接触而组成的运动副
常见的平面运动副：
转
移
动
动
副
副
平面机构的组成
高
高
副
副
常见的空间运动副：
转
柱
动
面
副
高
副
圆
线
柱
高
副
副
平面机构的组成
常见的空间运动副：
球
球
销
副
副
点
螺
高
旋
副
副
平面机构的组成
平面机构的组成
案例1-1分析
自行车机构中由人力直接驱动的构件是脚 踏，而它与大链轮是固连在一起的同一构 件，故大链轮是原动件；在分析自行车的 运动时，应该以车架为静参考系，故车架 是固定件；除大链轮和车架之外的其余构 件都是从动件。

1 2 8 圆盘锯机构
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D 4 E
5
6 7 C
F
3 A
平面机构的自由度
⑤计算图示大筛机构的自由度 复合铰链: 位置C，2个低副 局部自由度： 1个（F） F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×9 －1 =2
虚约束： E’或E n=7 PH=1
PL =9
B E’ A
各构件运动确定的运动链即为机构。
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运动副及其分类
五、机构的组成
机架—作为运动参考物的构件，如 机床床身、车辆底盘、飞机机身。
原（主）动件—按给定运动规律运动 的构件。
机构组成
从动件—其余可动构件（输出预期运动的构件又称输 出构件）。 机构的组成：
机构＝机架＋原动件＋从动件
y
F=3
θ
(x , y) x
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平面机构的自由度
2. 运动副类型与约束 y
y y
x
x 1
2 1 θ
1 x S 2
2
R=2, F=1
R=2, F=1
R=1, F=2
运动副 转动副 移动副 高 副
自由度数 1（θ） +
约束数 2（x，y）= 3 自由构
件的自
1（x） + 2（y，θ) = 3 由度数 2（x，θ） + 1（y） =3
2 3
高副数PH= 1
F=3n － 2PL － PH =3×2 －2×2－1 =1 该机构自由度为1。
1
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平面机构的自由度
④计算图示圆盘锯机构的自由度
本例中，B、C、D、E四处为复合铰链，各有 2 个转 动副。 解：活动构件数n=7 低副数PL=10 高副数PH=0 F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0 B =1 可以证明：F点的轨迹为一直线。

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
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例3：牛头刨床主体机构
F=3n－2Pl －Ph =3×6－2×8－1=1
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小结
第三十二页，编辑于星期五：十一点 三十七分。