平面机构组成及其运动简图
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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
01平面机构运动简图
移动副：
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
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
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（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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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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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
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§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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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
平面机构的组成及其运动简图
举例
❖ 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，并表示
出各构件
进气阀
活塞4 顶杆6 连杆3 凸轮5
曲轴2 齿轮 9
齿轮 10 齿轮 9
排气阀 气缸体1 顶杆7
鄂式破碎机
第二节 平面机构的组成及其运动简图
❖ 二、平面机构的运动简图 ❖ 机器是由机构组成，机构是由若干构件通过若干运动副组合在一起的。在对现有机构进行分析，或是构思新
机械的运动方案和对组成新机械的构作进一步的运动及动力设计时，需要一种表示机构的简明图形——机构 运动简图。
第二节 平面机构的组成及其运动简图
凸轮副和齿轮副等。
滚动副
齿轮副 凸轮副
复习 运动副及其分类
❖ 限制了组成高副中的两个构件沿公法线n-n方向的移动。 ❖ 可以沿接触点A的公切线t-t方向移动，可绕A点转动。 ❖ 总之，平面机构中的高副引入一个约束，保留两个自由度。
滚动副
齿轮副 凸轮副
第二节 平面机构的组成及其运动简图
❖ 一、机构的组成 ❖ 机构是由一系列有确定运动且相联接的构件所组成的
平面机构的组成及其 运动简图
复习 运动副及其分类
❖ 1. 运动副 ❖ 运动副 两构件直接接触所形成的可动联接。 ❖ 运动副元素 两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。 ❖ 三个条件，缺一不可： ❖ （1）两个构件 ❖ （2）直接接触 ❖ （3）有相对运动
复习 运动副及其分类
❖ 2. 分类 ❖ （1）低幅 ❖ 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。根据两构件间的
机构运动简图
2
2
2
1
1
1
(a)
(b)
(c)
图 5 转动副的表示方法
2) 移动副
两构件组成移动副的表示方法如图6(a)、 (b)、 (c)所示。 移 动副的导路必须与相对移动方向一致。
1
2 1
2 (a)
1 2
1 2
(b)
21 1
2
(c)
图 6 移动副的表示方法
3) 平面高副 两构件组成高副的表示方法如图7所示。 其运动简图
中应画出两构件接触处的曲线轮廓。
凸轮副：
齿轮副：
2
2
1
1
图 7 高副的表示方法
了解：
2、 构件的表示方法
构件可用直线、 三角形或方块等图形表示。 图8(a)表示参与组成 两个转动副的构件; 图8(b)表示参与组成一个转动副和一个移动副 的构件； 图8(c)表示参与组成三个转动副的构件, 它一般用三角形 表示, 在三角形内加剖面线或在三个内角上涂上焊缝标记, 表明三 角形为一个构件； 若三个转动副在同一直线上, 则可用跨越半圆 符号来连接直线, 如图8(d)所示。
(2) 移动副: 若组成运动副的两个构件只能沿轴线 相对移动, 则称为移动副。
y
O 12
x
图 3 移动副
转动副、移动副实例
2）高副 两构件通过点、 线接触所构成的运动副称为高副。
图 4 高副
齿轮副实例
2、 构件
机 架——机构中的固定构件；一般机架相 对地面固定不动，但当机构安装在运动的机 械上时则是运动的。
对运动的性质, 确定构件的数目、 运动副的类型和数目。
(3) 合理选择视图平面： 选择多数构件所在的运动平面或平行于运动平面的平
平面机构运动简图
1
2
3
F＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 3－2 ＝1
5 4
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行星轮系 33
虚约束——结论
3
机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出
2
现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束
将变成有效约束，而使机构不能运动
1
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
1.转动副 （或铰链）
两构件只能在一个平面内作相对转动
限制两个自由度：（两个移动） 保留一个自由度（转动）
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5
2.移动副 两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。
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限制两个自由度：（一个移动，一个转动） 保留一个自由度（移动 ）
6
（二）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
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
作图尺寸 mm
实际尺寸(mm)
5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）
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例： 试绘制内燃机的机构运动简图
用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 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
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
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2、常用机构 和运动副的 表示方法：
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（1）运动副的符号
转动副： 移动副：
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章平面机构运动简图
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
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
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
第2章 平面机构的运动简图及自由度
平面机构运动简图的绘制步骤：
1. 分析机器的实际构造和运动情况，确认机构的机架、 主动件和从动件。从主动件开始，按传动顺序仔细分析 各构件间的相对运动情况。 2. 确定组成机构的构件数、运动副数及其性质。 3. 选择与构件运动平面相平行的面作为视图面。 4. 用构件和运动副的规定符号，选择适当的比例尺μl= 构件实际尺寸(m)/构件图样尺寸(mm)，绘制机构运动简 图。 5. 标出运动副符号、构件号，主动件上画出表示运动方 向的箭头。
平面副
y
y x
o
x
o
n n
t
t
t
n
低副：转动副、移动 副(面接触)
高副：齿轮副、凸轮副( 点、线接触)
空间副
高副：点、线接触
球面副
螺旋副
2 构件的表示方法
杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件
3 运动副的表示方法
转动副 移动副
高副（齿轮副、
凸轮副）
２
转动副：组成运动副的两个构件之间只允许在同一平 面内作相对转动。比如：轴与轴承联接、铰链联接
移动副：组成运动副的两构件只允许沿某一轴线作相 对直线移动。
转动副 转动副
移动副 移动副
高副:两构件之间以点或线接触组成的运动副应力高 凸轮副
齿轮副
机构中构件的分类及组成
机架－机构中固联于参考系上的构件，用来支承机构 中的可动构件。如机床床身、车辆底盘、飞机机身。 原（主）动件－是机构中输入运动和动力的构件。在 机构运动简图中常用有向箭头表示其运动方向。 从动件－被主动件带动的构件。随主动件的运动而运 动，随主动件的停止而停止。
这种可动联接就是运动副 这种限制就是约束
低副引入两 个约束，使 自由度减少 两个
第八章 平面机构及运动简图
2 2 2 2 1 1 1 1 2
转动副：
1
1 2 2 1 2 2
1 2 1 2
移动副：
1
§8-3 平面机构的运动简图 3．齿轮（不指明齿线）符号及指明齿线的齿轮符号， 如图所示，在每一种类型中，左边的为基本符号，右边的 为可用符号。
圆柱齿轮（不指明齿线）
圆锥齿轮（不指明齿线）
直齿圆柱齿轮
斜齿圆柱齿轮
2.原动件 机构中作独立运动的构件称为原动件。原动 件是机构中输入运动的构件，故也称主动件。每个机构都 应至少有一个原动件。 3.从动件 机构中除了机架和原动件以外的其他构件均 称为从动件（其中包括输出构件）。
§8-1 机构及其组成
三、零件和构件 零件是指机器中不可拆的每一个最基本的制造单元体。 零件可分为两类：一类是通用零件，即在各类机械中常见 的零件，如齿轮、轴、螺栓和弹簧等；另一类是专用零件， 是指在专用机械中特有的零件，如叶片、犁铧和枪栓等。
第八章 平面机构及运动简图
第八章 平面机构及运动简图
§8-1 机构及其组成 §8-2 运动副及其分类
§8-3 平面机构的运动简图
第八章 平面机构及运动简图
基本要求
1．了解机构的组成；理解并掌握运动副概念；
运动副的分类。
2．掌握平面机构简图的绘制和应用。
§8-1 机构及其组成
机械是机器和机构的总称。 若组成机构的所有构件（指轴线或对称平面）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，否则就称为 空间机构。 一、机器
A 4 B 1 2 D
3
4
§8-3 平面机构的运动简图 例2：活塞泵
§8-3 平面机构的运动简图
例3：绘制手动冲床机构的机构运动简图。
转动副：
1
1 2 2 1 2 2
1 2 1 2
移动副：
1
§8-3 平面机构的运动简图 3．齿轮（不指明齿线）符号及指明齿线的齿轮符号， 如图所示，在每一种类型中，左边的为基本符号，右边的 为可用符号。
圆柱齿轮（不指明齿线）
圆锥齿轮（不指明齿线）
直齿圆柱齿轮
斜齿圆柱齿轮
2.原动件 机构中作独立运动的构件称为原动件。原动 件是机构中输入运动的构件，故也称主动件。每个机构都 应至少有一个原动件。 3.从动件 机构中除了机架和原动件以外的其他构件均 称为从动件（其中包括输出构件）。
§8-1 机构及其组成
三、零件和构件 零件是指机器中不可拆的每一个最基本的制造单元体。 零件可分为两类：一类是通用零件，即在各类机械中常见 的零件，如齿轮、轴、螺栓和弹簧等；另一类是专用零件， 是指在专用机械中特有的零件，如叶片、犁铧和枪栓等。
第八章 平面机构及运动简图
第八章 平面机构及运动简图
§8-1 机构及其组成 §8-2 运动副及其分类
§8-3 平面机构的运动简图
第八章 平面机构及运动简图
基本要求
1．了解机构的组成；理解并掌握运动副概念；
运动副的分类。
2．掌握平面机构简图的绘制和应用。
§8-1 机构及其组成
机械是机器和机构的总称。 若组成机构的所有构件（指轴线或对称平面）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，否则就称为 空间机构。 一、机器
A 4 B 1 2 D
3
4
§8-3 平面机构的运动简图 例2：活塞泵
§8-3 平面机构的运动简图
例3：绘制手动冲床机构的机构运动简图。
第三章-机构运动简图及平面机构自由度.ppt
虚约束
• (2) 重复表示的运动副。
ko
虚约束
ko
虚约束
• (3) 对传递运动不起独立作用的对称部分。
B2
1 A
1
C C3' D
4 E
4
5 n=4, PL=5,F=2
ko
三、机构具有确定运动的条件
1.F>0; 2.原动件数等于机构自由度数。
ko
例子：试计算机构的自由度
ko
计算自由度时应注意的事项
• （1）复合铰链： • 定义：两个以上的构件同时在一处以铰链相联接，此种铰链
称为复合铰链。如下图：
为什么要研究平面机构 运动简图，它有什么意义？
ko
§3-2 平面机构运动简图
一、平面机构运动简图 用规定的符号和线条按一定的比例表
示构件和运动副间的相对位置，并能完 全反映机构运动特征的简图。
1
2
ko
二、构件和运动副的常用代表符号
1
1
2 2
1
2
11 2
2 1
2
移动副
1 1
2
2
1
1
2
2
ko
1 2
ko
第三章 平面机构的运动简图 和自由度
1.如何判定是机构？
机构的定义是？
ko
主要内容
机构的分类和组成 平面机构的运动简图 平面机构的自由度
ko
本章重要概念
• 机构 • 构件 • 运动副 • 低副 • 高副 • 自由度 • 约束 • 运动链
ko
3.1 机构的组成
组成要素
运动副 机构中的运动单元体，由 构 件 一个或若干个零件组成。
B2 A1
单个自由构件有3个自由度
• (2) 重复表示的运动副。
ko
虚约束
ko
虚约束
• (3) 对传递运动不起独立作用的对称部分。
B2
1 A
1
C C3' D
4 E
4
5 n=4, PL=5,F=2
ko
三、机构具有确定运动的条件
1.F>0; 2.原动件数等于机构自由度数。
ko
例子：试计算机构的自由度
ko
计算自由度时应注意的事项
• （1）复合铰链： • 定义：两个以上的构件同时在一处以铰链相联接，此种铰链
称为复合铰链。如下图：
为什么要研究平面机构 运动简图，它有什么意义？
ko
§3-2 平面机构运动简图
一、平面机构运动简图 用规定的符号和线条按一定的比例表
示构件和运动副间的相对位置，并能完 全反映机构运动特征的简图。
1
2
ko
二、构件和运动副的常用代表符号
1
1
2 2
1
2
11 2
2 1
2
移动副
1 1
2
2
1
1
2
2
ko
1 2
ko
第三章 平面机构的运动简图 和自由度
1.如何判定是机构？
机构的定义是？
ko
主要内容
机构的分类和组成 平面机构的运动简图 平面机构的自由度
ko
本章重要概念
• 机构 • 构件 • 运动副 • 低副 • 高副 • 自由度 • 约束 • 运动链
ko
3.1 机构的组成
组成要素
运动副 机构中的运动单元体，由 构 件 一个或若干个零件组成。
B2 A1
单个自由构件有3个自由度
平面机构运动简图及自由度
C 2
3
D
动定机 构
D
C
4
B
1
1A
5 平面图机构3运-动1简1图a及自由度
4 E
如图3-11(b)的四杆机构中，原动件数等于2， 构件自由度F=33-23=1。由于原动件数>F，因此 无法运动。
2 C
冗余驱
动机构
B
3 1
原动 件
图3-9 回转副约束
2．高副
n
如图3-10所示，只
约束了沿接触处公法线
n-n方向移动的自由度，
保留绕接触处的转动和
A
沿接触处公切线t-t方向 移动的两个自由度。
t
2 t 1
n
平面机构运动简图及自由图度3-10 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； ②每个高副引入一个约束，使机构失去一个自由度。
空平面间机构运运动动简链图及自由度
平面机构运动简图及自由度
平面机构运动简图及自由度
机构的组成：机架、主动件、从动件
主动件 机架
◆机构:在运动链中将一构件加以固 定, 而其余构件都具有确定的运动， 则运动链便成为机构。
◆固定件(机架)：固定不动构件。 ◆主动件(原动件): 机构中按给定的运 动规律独立运动的构件。
第3章 平面机构运动简图 及自由度
3.1 运动副 3.2 平面运动机构简图 3.3 平面机构的自由度
平面机构运动简图及自由度
基本概念
机构: 构件（杆） + 可动联接（运动副） 构件： 独立运动的单元体 零件: 制造单元体
！！ 构件可为单 一零件，也可以是 几个零件的刚性联 接
平面机构运动简图及自由度
轴移动，以及在 Oxy
平面机构及其运动简图
第一章平面机构及其运动简图案例导入：通过硬纸片是否钉在桌面上及常见的推拉门、活页等例子，引入自由度、铰链、铰接、约束条件和运动副、运动链、机构等概念，介绍运动副的分类；以牛头刨床为例子导入运动简图，介绍用简单的符号和图形表示机器的组成和传动原理。
第一节平面运动副一、平面运动构件的自由度平面机构是指组成机构的各个构件均平行于同一固定平面运动。
组成平面机构的构件称为平面运动构件。
两个构件用不同的方式联接起来，显然会得到不同形式的相对运动，如转动或移动。
为便于进一步分析两构件之间的相对运动关系，引入自由度和约束的概念。
如图1-1所示，假设有一个构件2，当它尚未与其它构件联接之前，我们称之为自由构件，它可以产生3个独立运动，即沿x方向的移动、沿y方向的移动以及绕任意点A的转动，构件的这种独立运动称为自由度。
可见，作平面运动的构件有3个自由度。
如果我们将硬纸片（构件2）用钉子钉在桌面（构件1）上，硬纸片就无法作独立的沿x或y方向的运动，只能绕钉子转动。
这种两构件只能作相对转动的联接称为铰接。
对构件某一个独立运动的限制称为约束条件，每加一个约束条件构件就失去一个自由度。
图1-1 自由构件二、运动副的概念机构是具有确定相对运动的若干构件组成的，组成机构的构件必然相互约束，相邻两构件之间必定以一定的方式联接起来并实现确定的相对运动。
这种两个构件之间的可动联接称为运动副。
例如两个构件铰接成运动副后，两构件就只能绕轴在同一平面内作相对转动，称为转动副，见图1-2a)、b)所示。
又如图1-2d)所示，一根四棱柱体1穿入另一构件2大小合适的方孔内，两构件就只能沿轴线X作相对移动，称之为移动副；图1-2c)所示为车床刀架与导轨构成的移动副。
我们日常所见的门窗活叶、折叠椅等均为转动副，推拉门、导轨式抽屉等为移动副。
图1-2 平面低副三、运动副的分类两构件只能在同一平面作相对运动的运动副称为平面运动副。
构成运动副的点、线或面称为运动副元素，根据运动副元素的不同，平面运动副可分为低副和高副。
第二章平面机构的运动简图及自由度
第23页，共37页。
3 虚约束
• 不起独立限制作 用的约束称为虚 约束。如下图的 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。
第24页，共37页。
常见的虚约束有以下几种情况
• 1)当两构件组成多个移动副 ，且其导路互相平行或重合 时，那么只有一个移动副起 约束作用，其余都是虚约束.
1. 低副 两构件通过面接触组成的运动副
回转副〔或铰链〕两构件只能相对转动
移动副 两构件只能沿某一轴线相对移动
第3页，共37页。
移动副
回转副
•平面低副提供2个约束，
•保存1个自由度
第4页，共37页。
• 2. 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
Y-Z平面内有两个自由度， 即平面高副提供1个约束
•F=3*6-2*8-1=1
第33页，共37页。
缝纫机送布机构
•F=3*4-2*4-2=2
第34页，共37页。
作业：23页 第2-6题 c)、e ) 、f )
第35页，共37页。
y
y
返回
A
x
x
z
空间自由度数6
平面自由度数为3
第36页，共37页。
Thank You ! 不尽之处，恳请指正！
第37页，共37页。
第5页，共37页。
球面低副
球面高副
第6页，共37页。
螺旋副
第7页，共37页。
§ 2-2 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
第8页，共37页。
3 虚约束
• 不起独立限制作 用的约束称为虚 约束。如下图的 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。
第24页，共37页。
常见的虚约束有以下几种情况
• 1)当两构件组成多个移动副 ，且其导路互相平行或重合 时，那么只有一个移动副起 约束作用，其余都是虚约束.
1. 低副 两构件通过面接触组成的运动副
回转副〔或铰链〕两构件只能相对转动
移动副 两构件只能沿某一轴线相对移动
第3页，共37页。
移动副
回转副
•平面低副提供2个约束，
•保存1个自由度
第4页，共37页。
• 2. 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
Y-Z平面内有两个自由度， 即平面高副提供1个约束
•F=3*6-2*8-1=1
第33页，共37页。
缝纫机送布机构
•F=3*4-2*4-2=2
第34页，共37页。
作业：23页 第2-6题 c)、e ) 、f )
第35页，共37页。
y
y
返回
A
x
x
z
空间自由度数6
平面自由度数为3
第36页，共37页。
Thank You ! 不尽之处，恳请指正！
第37页，共37页。
第5页，共37页。
球面低副
球面高副
第6页，共37页。
螺旋副
第7页，共37页。
§ 2-2 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
第8页，共37页。
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总之，平面机构的低幅引入 两个接触，留一个自由度。
转动副
移动副
机械工程设计基础
复习 运动副及其分类
（2）高副
两构件通过点或线接触组成 的运动副称为高副。包括滚 动副、凸轮副和齿轮副等。
滚动副
齿轮副 凸轮副
机械工程设计基础
复习 运动副及其分类
限制了组成高副中的两个构件沿 公法线n-n方向的移动。
机械工程设计基础
复习 运动副及其分类
2. 分类
（1）低幅
两构件通过面接触而构成的
运动副称为低副。根据两构
件间的相对运动形式，低副
又可分为转动副和移动副。
转动副
移动副
机械工程设计基础
复习 运动副及其分类
转动副限制两个移动，保留 一个转动。
移动副限制一个移动、一个 转动，保留一个移动。
机械工程设计基础
举例
机械工程设计基础
举例
机械工程设计基础
举例
机械工程设计基础
举例
试绘制内燃机的机构运动简图
机械工程设计基础
举例
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
第二节 平面机构的组成及其运动简图
机械工程设计基础
二、平面机构的运动简图
1. 定义 机构运动简图：用国家标准规定的简单符号和线
条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构 的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。这种 简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形称 为机构运动简图，它与原机械具有完全相同运动 特性。
5 ）画出各运动副和 机构符号，并表示出 各构件
进气阀
活塞4 顶杆6 连杆3 凸轮5 曲轴2 齿轮 9
齿轮 10 齿轮 9
排气阀 气缸体1 顶杆7
凸轮8
机械工程设计基础
举例
机械工程设计基础
举例
机械工程设计基础
举例
机械工程设计基础
小结： 1. 平面运动副分类及平面机构组成。 2. 平面运动简图及其机构的基本表示法。 3. 绘制平面运动简图基本步骤。
机械工程设计基础
二、平面机构的运动简图
2. 特点 （1）保持了实际机构的运动特性。 （2）表明了机构运动的传递情况和构造特征。 （3）以对构件和运动副特征表达为主，不以表达外型为主。
机械工程设计基础
二、平面机构的运动简图
3. 表示法 （1）运动副 1）转动副
机械工程设计基础
作业：1-4
1-5
机械工程设计基础
可以沿接触点A的公切线t-t方向移 动，可绕A点转动。
总之，平面机构中的高副引入一 个约束，保留两个自由度。
滚动副
齿轮副 凸轮副
机械工程设计基础
第二节 平面机构的组成及其运动简图
一、机构的组成 机构是由一系列有确定
运动且相联接的构件所 组成的运动系统。有以 下三个部分
机械工程设计基础
第二节 平面机构的组成及其运动简图
（1）机架：机构中固定 不动的构件；
（2）原动件：按照给定 运动规律独立运动的构 件
（3）从动件：其余活动 构件。
机械工程设计基础
第二节 平面机构的组成及其运动简图
平面机构 组成机构的各
构件的相对运 动均在同一平 面内或在相互 平行的平面内。
构件
带两个移动副
的构件
常用符号
机械工程设计基础
3. 表示法
名称 表示内容
带三个转动副形 成封闭三角形 的 构件
三副 构件
带三个转动副 的 杆状 构件
带两个转动副一 个移动副 的构件
常用符号
机械工程设计基础
4. 绘制机构运动简图的步骤
（1）分析机械的动作原理、组成情况和运动情况。 （2）沿着运动传递路线，分析两构件间相对运动
（1）运动副
2）移动副
机械工程设计基础
（1）运动副
3）高副
机械工程设计基础
3. 表示法
名称
表示内容
机 架
常用符号
机械工程设计基础
3. 表示法
名称
表示内容
构件的永久联 接
固定 联接
构件与轴的固 定联接
常用符号
机械工程设计基础
3. 表示法
名称 表示内容
带两个转动副
的构件
双副
带一个转动副一 个移动副的构件
鄂式破碎机
机械工程设基础
第二节 平面机构的组成及其运动简图
二、平面机构的运动简图 机器是由机构组成，机构是由若干构件通过若干运
动副组合在一起的。在对现有机构进行分析，或是 构思新机械的运动方案和对组成新机械的构作进一 步的运动及动力设计时，需要一种表示机构的简明 图形——机构运动简图。
机械工程设计基础
机械工程设计基础
第一章 物体的受力分析与 平面机构概述
第二节 平面机构的组成及其运动简图
复习 运动副及其分类
1. 运动副 运动副 两构件直接接触所形成的可动联接。 运动副元素 两构件直接接触而构成运动副的点、线、面
部分。 三个条件，缺一不可： （1）两个构件 （2）直接接触 （3）有相对运动
的性质，以确定运动副的类型和数目。
机械工程设计基础
4. 绘制机构运动简图的步骤
（3）适当地选择运动简图的视图平面。 （4）选择适当比例尺μ，用机构简图符号，绘制
机构运动简图。并从运动件开始，按传动顺序标 出各构件的编号和运动副的代号。在原动件上标 出箭头以表示其运动方向。 [(μ=实际尺寸(m) / 图示长度(mm)]