机械系统运动计划跟结构分析文档
机械原理第九版第2章机构的结构分析
表达方式：
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
整理ppt
10
§2 平面机构运动简图的绘制
• 机构各部分的运动，取决于：
原动件的运动规律、各运动副的类型、机构的运动尺 寸(确定各运动副相对位图）
–用简单线条表示构件
–规定符号代表运动副
多一个约束, 超静定桁架
整理ppt
28
2.机构(运动链)具有确定相对运动的条件
原动件数=1 F=3n－2PL－PH=3×4－2×5=2
→ F ＞原动件数 →机构运动不确定
欠驱机构
C 3
2 C'
B
1
1
D'
D
4 4
A
5
E
整理ppt
29
K=4, n=K－1=3,原动件数=2 ，PL=4
2
→F=3n－2PL－PH=3×3－2×4=1
F =3n－2pl－ph
整理ppt = 3 4－2 5－ 1 = 1
27
2.机构(运动链)具有确定相对运动的条件
F=3n-2PL-PH
=32 -2 3 -0
=0(不能动)
F=0，静定结构
三个构件通过三个 转动副相连, 相当 于一个构件。
F=3n-2PL-PH
=33-2 5-0
= -1 (不能动)
F<0，超静定结构
• 运动副特性:运动副一经形成, 组成它的两个构件间的可能的相对 运动就确定。而且这种可能的相对运动, 只与运动副类型有关, 而与运动副的具体结构无关。
• 工程上常用一些规定的符号代表运动副
整理ppt
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§2 平面机构运动简图的绘制
第01章 机械系统的运动简图设计
——操纵及控制机械系统各组成部分协 调动作。
联轴器
传 动 系 统 减速器
联轴器
运输带 ——工作机
电动机 — 原动机
带式运输机
二. 机械系统运动简图(machinery system kinetic sketch )
原动机
电动机
联轴器
传动系统
减速器
联轴器
工作机
带式运输机
D
Fv
带式运输机传动简图
2. 活塞
3. 连杆
5. 齿轮
4. 曲轴
2．从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对 运动的性质、确定运动副的种类和数目。
2个移动副——2和1、8和1；
该机构 4个转动副——2和3、3 和4、5和1、6和1； 2个高 副——5和6、7 和8 。
8.推杆 7. 凸轮
1.汽缸体
2. 活塞
3. 连杆
3. 动颚板
4.肘板
鄂式破碎机
2）判别
固定件—— 机架1 原动件—— 偏心轴2 从动件—— 动颚板3、肘板4
2. 偏心轴
1. 机架
3. 动颚板
4.肘板
5. 带轮
3．从原动件开始，按 运动传递顺序，分析各构 件之间相对运动的性质、 确定运动副的种类和数目。 因机构各构件之间的相对 运动均为转动，固组成4 个转动副，即：转动副A、 B、C、D，其中A和D为 固定铰链， B、C为活动 铰链
的符号，绘出的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，称为机构运动简图 。(即：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）。内燃机中由汽缸体、活塞、连杆和曲轴组成的曲轴 滑块机构。
一．机构构件分类
机械原理平面机构的结构分析主要内容：
第一章平面机构的结构分析本章主要内容：１）平面机构运动简图的绘制２）平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件３）机构的组成原理及结构分析1-1. 研究机构结构的目的(1) 探讨机构运动的可能性及其具有确定运动的条件(2) 将各种机构按结构加以分类，并按分类建立运动分析和动力分析的一般方法(3) 了解机构的组成原理(4) 绘制机构运动简图1-2. 运动副、运动链和机构一、运动副基本概念：1运动副：两构件直接接触形成的可动联接运动副1 运动副2 运动副2运动副元素：参与接触而构成运动副的点、线、面。
3自由度：构件所具有的独立运动的数目4约束：对独立运动所加的限制运动副的分类：1根据运动副的接触形式，运动副归为两类:1）低副：面接触的运动副。
如转动副、移动副。
2）高副：点或线接触的运动副。
如齿轮副、凸轮副。
2根据两构件的空间运动形式，可将运动副分为平面运动副和空间运动副。
1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。
2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空间运动。
如螺旋副，球面副运动副的约束特点：具有两个约束而相对自由度等于一的平面运动副：转动副和移动副。
具有一个约束而相对自由度等于二的运动副：高副约束一个相对转动而保留两个相对移动的运动副是不可能存在的。
二、运动链•运动链：两个以上构件以运动副联接而成的系统。
•闭链：组成运动链的每个构件至少包括两个运动副元素，该运动链为封闭系统。
•开链：运动链中有的构件只包含一个运动副元素。
三、机构从运动链的角度，机构需具有下列特点:•1) 运动链中有机架•2) 各构件间有确定的运动1-3．平面机构运动简图一、机构运动简图的定义及作用说明机构各构件间相对运动关系的简单图形.机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置.•组成：线条和符号•符号：表示运动副二、机构运动简图的绘制1.运动副的表示符号：1)两构件构成转动副2)两构件构成移动副3)两构件组成平面高副用两构件接触点（线）附近的两段轮廓表示2.构件的表示方法将该构件上的运动副元素按其位置表示出来，再用简单的线条将这些运动副联接起来，就可表示这个构件。
机械系统分析
机械系统分析机械系统是由多个机械元件相互作用组成的复杂系统。
在工程实践中，对机械系统进行分析可以有效预测其运行特性和性能状况，为系统的设计和优化提供依据。
本文将对机械系统分析的方法和步骤进行探讨。
一、机械系统的基本元素机械系统的基本元素主要包括传动元件、工作元件和控制元件。
传动元件用于传递和转换能量，如齿轮传动、皮带传动等；工作元件用于实现具体的工作任务，如发动机、传送带等；控制元件用于控制和调节机械系统的运行状态，如控制阀、传感器等。
了解机械系统的基本元素对于分析系统的运行特性至关重要。
二、机械系统分析的流程机械系统分析的主要流程包括确定系统的输入和输出、建立数学模型、进行系统仿真和性能评估。
首先，需要明确系统的输入和输出是什么，例如输入是电能，输出是转速。
然后，基于机械系统的结构和原理，建立适当的数学模型，可以采用物理方程、动力学方程等。
接下来，通过计算机仿真等手段，对建立的模型进行运行仿真，得到系统在不同工况下的性能曲线。
最后，根据仿真结果进行性能评估，如效率、传动比、动态响应等。
三、机械系统分析的方法和工具机械系统分析可以采用不同的方法和工具，具体选择取决于系统的特点和研究目的。
常用的方法包括结构分析、动力学分析和可靠性分析。
结构分析主要关注机械系统的结构和布局，通过力学计算和有限元分析等手段，确定各个部件的受力和变形情况。
动力学分析则侧重于系统的运动特性，考虑系统的惯性、摩擦和振动等因素，可以通过相关的数学模型和仿真软件进行分析。
可靠性分析主要研究系统的可靠性和寿命，用于评估系统在不同条件下的可靠性水平。
四、机械系统分析的应用机械系统分析在工程实践中有着广泛的应用。
例如，在机械设计中，通过分析机械系统的运行特性，可以选择合适的传动方案，优化系统的性能。
在故障诊断中，可以通过分析机械系统的振动、温度和噪声等信号，判断系统中的故障原因，提前做好维护和保养工作。
在新产品研发中，可以通过机械系统分析，评估新产品的性能和可靠性，指导产品的改进和升级。
机械系统运动方案及结构分析
机械系统运动方案及结构分析概述机械系统是由一系列相互连接的部件组成的，通过运动实现某种功能的系统。
在机械系统设计过程中，需要考虑运动方案和结构分析，以确保系统的稳定性、效率和可靠性。
本文将探讨机械系统的运动方案和结构分析的重要性，并介绍常用的方法和工具。
机械系统运动方案机械系统的运动方案指的是实现所需运动的方法和方案。
在确定运动方案之前，需要对系统的功能和运动要求进行分析和定义。
常见的机械系统运动方案包括以下几种：1.传动机构：通过齿轮、皮带、链条等传动元件实现运动传递。
传动机构能够将输入运动转换为输出运动，并实现不同速度的运动比例。
2.摆动机构：通过摆杆、连杆等实现周期性的直线运动或旋转运动。
摆动机构常见的应用包括钟摆、连杆机构等。
3.并联机构：由多个并联连接的元件组成，能够实现多自由度运动。
并联机构常用于机器人、航天器等领域。
4.连杆机构：由多个连杆和铰链连接而成的机构，可以实现复杂的直线或旋转运动。
连杆机构广泛应用于工业机械、汽车发动机等领域。
选择合适的运动方案需要考虑多个因素，包括运动要求、空间限制、工作环境等。
在设计过程中，可以使用动力学仿真软件进行运动仿真，以评估和优化不同方案的性能。
机械系统结构分析机械系统的结构分析是指对系统的结构进行分析和评估，以确定其稳定性和刚度。
结构分析通常包括以下几个方面：1. 强度分析强度分析是对机械系统中各个部件的强度进行评估。
在设计机械系统时，需要考虑各个部件所能承受的力和扭矩，并根据这些要求选择合适的材料和尺寸。
强度分析可以使用有限元分析软件进行，以模拟系统在不同载荷下的受力情况。
2. 刚度分析刚度分析是对机械系统的刚度进行评估，以确定系统在运动中的稳定性和精度。
刚度分析需要考虑部件的刚度特性和装配精度，并通过模态分析、应变测试等方法来评估系统的刚性。
刚度分析的结果可以用来指导系统的结构优化和改进。
3. 动力学分析动力学分析是对机械系统的动态响应进行评估。
机械系统运动方案及结构分析
机械系统运动方案及结构分析机械系统运动方案及结构分析机械系统运动方案及结构分析是工程力学领域中的一个重要分支，它主要关注机械系统中的运动规律、力学原理以及结构设计，以期能够实现机械系统的高效运行和优化设计。
本文将从运动方案和结构分析两方面来详细介绍机械系统运动方案及结构分析的相关内容。
一、机械系统运动方案机械系统是指由多个零部件组成的、用于执行某种特定任务的机器设备。
如何让机械系统按照预定的轨迹进行运动，成为了进行运动方案设计的核心问题。
在进行机械系统运动方案设计时，需要考虑的因素包括运动稳定性、运动周期、运动轨迹、动力传递等问题。
1、运动稳定性运动稳定性是指机械系统在运动过程中能够保持平稳、无抖动的状态。
在机械系统设计过程中，运动稳定性是一个至关重要的因素，因为机械系统的不稳定运动不仅会影响其工作效率，还会对外部环境造成不良影响。
机械系统的运动稳定性可以通过对系统的动态响应进行分析来评估，动态响应的分析需要考虑系统中涉及的所有零部件的动态特性，如刚度和阻尼等。
2、运动周期机械系统的运动周期是指机械系统从开始到结束的一个完整运动过程所需的时间。
运动周期通常与机械系统的工作时间、生产效率密切相关，因此在运动方案设计过程中需要充分考虑。
运动周期的设计需要对机械系统的动力学性能进行分析，包括对机械系统的加速度、速度和位移等参数的计算。
3、运动轨迹机械系统的运动轨迹是指机械系统在运动过程中机械零部件运动的具体路径和方式。
不同的机械任务需要不同的运动轨迹来完成。
例如，对于数控机床来说，需要确保自动换刀的稳定运行，需要设计合适的自动刀具换向轨迹。
运动轨迹的设计需要考虑机械系统的运动范围、机构的工作方式以及机械零部件之间的相互作用等问题。
4、动力传递机械系统的动力传递是指机械系统中的动力信号传递过程，例如电机的驱动力信号传递到齿轮等机械零部件上。
在机械系统的运动方案设计过程中，动力传递是不可忽略的一个因素。
机械系统运动稳定性、运动周期、运动轨迹等因素都离不开动力传递的支撑。
机械零部件的结构设计与分析
机械零部件的结构设计与分析简介：机械零部件的结构设计与分析是现代机械工程中一个重要的课题。
通过对机械零部件的结构进行合理的设计和分析，能够提高机械产品的性能和质量，同时降低制造成本和维修难度。
本文将从机械零部件的结构设计流程、结构设计基本原则、结构分析方法等方面进行讨论，希望能够对读者在机械零部件的结构设计与分析方面有所启发。
一、机械零部件的结构设计流程机械零部件的结构设计流程通常可以分为三个阶段：需求分析、概念设计和详细设计。
1. 需求分析：在需求分析阶段，设计师需要明确零部件的功能要求、工作环境、使用寿命等相关因素。
通过对这些需求的分析，可以确定零部件的基本结构形式和性能指标。
2. 概念设计：在概念设计阶段，设计师根据需求分析的结果，进行初步的结构设计。
这个阶段的关键是创新和选择，设计师需要结合自己的经验和创造力，找出不同的设计方案，并进行评比。
最终选择出一个相对合理的概念设计方案，作为后续详细设计的基础。
3. 详细设计：在详细设计阶段，设计师需要对概念设计方案进行细化和优化。
包括确定零部件的具体尺寸、材料和工艺要求等。
同时还需要进行一些结构分析，确保设计的可行性和合理性。
在详细设计完成后，还需要进行样机制造和测试，对设计进行验证和修正。
二、结构设计的基本原则在机械零部件的结构设计过程中，需要遵循一些基本原则以确保设计的可靠性和高效性。
1. 简洁性：结构设计应该尽量简洁，避免多余的复杂性。
简洁的设计不仅能够降低制造成本，还可以减少零部件的运动摩擦和能量损失，提高机械系统的传动效率。
2. 刚度与强度：结构设计应该具备足够的刚度和强度来承受工作负荷和环境力学影响。
设计师需要根据不同工况和材料的特性，选择合适的截面形状和尺寸以及合理的加工工艺，确保零部件在工作中不会出现过大的变形和破坏。
3. 可制造性：结构设计应该符合现有的加工工艺和设备能力。
设计师需要考虑到工艺的可行性，减少加工难度和成本。
同时，还应该注意材料的可获得性和成本，选择合适的材料以满足设计的要求。
6自由度IRB120机械手运动学分析和轨迹规划
序号 i
关节变量 兹i（/ 毅）
扭角 琢i（/ 毅）
杆长 ai/mm
偏距 di/mm
1
兹1
琢1
0
d1
2
兹2
0
a2
0
3
兹3
琢3
a3
0
d4
5
兹5
琢5
0
0
6
兹6
0
0
d6
淤操作快速简单安全。 于 享 有 多 种 不 同 的 操 作 方 式 , 比 如 面 板 操 作 ﹑智 能 手 机远程控制。 盂串口 WiFi 模块信号穿透性强,接收速度快且准确， 控制更方便。 缺点： 由于是 WiFi 遥控开关控制三相异步电动机的手机电 路，远程遥控开关的是通过互联网传递无线信号，控制用 电器的一种智能远程控制器。其基本套件包括：手机 APP， 网络，WiFi，连接用电器的接收器。使用时，手机 APP 发出 指令，通过互联网传达。所以说涉及到的知识更为复杂，出 现故障后给维修者带来更大的不便。 6.5 GPRS 远程开关手机遥控控制电动机正反转电路 优点： 由于是使用了云服务器，技术成熟稳定，手机 APP 远 程 控 制 电 源开 关 ，主 机 里 面 插 一 张 移 动 的 流 量 卡 ，使 用 了 GPRS 流量控制，用手机随时随地远程遥控；只要有网络 信号的地方都可用。不受时间与距离限制，便于对远处不 便去的地方频繁起动随时随地电动机的远程控制。
一旦对全部连杆规定坐标系后，就能按照下列的步骤 建立相邻两连杆之间的相对关系：
淤绕 Zi-1 轴旋转 兹i 角，使 Xi-1 轴转到与 Xi 同一平面内。 于沿 Zi-1 轴平移一距离 di，把 Xi-1 移到与 Xi 同一直 线上。 盂沿 Xi 轴平移一距离 琢i，把连杆 i-1 的坐标系移动到 使其原点与连杆 i 坐标系原点重合的地方。 榆绕 Xi 旋转 琢i 角，使 Zi-1 移到与 Zi 同一直线上。 1.2 机械手的正运动学求解 根据表 1 中的参数，依据坐标变换法则，机械手有 6 个自由度，将末端执行器坐标连接到基本坐标的机械手的 均匀整体转换矩阵得到如下：
机械原理课程教案—机械系统运动方案设计
机械原理课程教案—机械系统运动方案设计一、教学目标1. 让学生了解机械系统运动方案设计的基本概念和原则。
2. 使学生掌握机械系统运动方案设计的方法和步骤。
3. 培养学生运用机械原理解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 机械系统运动方案设计的基本概念2. 机械系统运动方案设计的原则3. 机械系统运动方案设计的方法4. 机械系统运动方案设计的步骤5. 机械系统运动方案设计的案例分析三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原则、方法和步骤。
2. 案例分析法：分析实际案例，引导学生运用机械原理解决问题。
3. 讨论法：分组讨论，分享设计经验和心得。
四、教学准备1. 教案、PPT及相关教学资料。
2. 案例素材及分析工具。
3. 投影仪、白板等教学设备。
五、教学过程1. 导入：简要介绍机械系统运动方案设计的意义和应用领域。
2. 新课：讲解机械系统运动方案设计的基本概念和原则。
3. 案例分析：分析典型机械系统运动方案设计案例，引导学生理解设计方法和步骤。
4. 实践环节：学生分组进行机械系统运动方案设计，教师巡回指导。
6. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对机械系统运动方案设计概念和方法的理解程度。
2. 练习题：布置课后练习题，评估学生对课堂所学知识的掌握情况。
3. 小组项目：评估学生在实践环节中机械系统运动方案设计的创意和实施能力。
4. 学生互评：鼓励学生之间相互评价，促进知识的交流和分享。
七、教学拓展1. 机械系统运动方案设计软件应用：介绍相关设计软件的使用方法，提高学生的设计效率。
2. 创新设计比赛：组织学生参加机械系统设计比赛，激发创新意识和实践能力。
3. 企业参观：安排学生参观机械企业，了解机械系统设计在实际工作中的应用。
八、教学反馈1. 学生反馈：收集学生对教学内容和教学方法的反馈，不断优化教学方案。
2. 同行评价：与其他教师交流教学经验，提高教学质量。
机械原理-第2章机构的结构分析(机构的组成原理和机构类型综合1-1
y
x
I级副 II级副 III级副
(3)运动副的分类
1)按引入的约束数分有:I级副、II级副、III级副、IV级 副、V级副。 提供4个约束条件的，称为Ⅳ级副，提供5个约束条 件的，称为Ⅴ级副。
z
y x
IV级副
V级副-1 V级副-2 V级副-3
(3)运动副的分类
2)按运动副接触形式分有
低副：面接触的运动副；
3.机构示意图
不按精确比例绘制的机构简图。 机构运动简图符号已经有国家标准，该标准对运 动副、构件及各种机构的表示符号作了规定，下表为 构件与部分机构的表示方法。
4.表示构件的符号
固 定 构 构 件
件 同 一 构 件
4.表示构件的符号
双 构 副
件 三 副
常用机构运动 简 图 符 号
机构的真实运动仅与机构中的运动副的机构情况
3 2
作者：潘存云教授
1 4
偏心真空泵的运动简图
例
绘制图示牛头刨床机构的运动简图
1 机架
2.3 齿轮
4 滑块
5 导杆
6 连杆
7 刨头
解： （1）从主动件开始，按运动 传动顺序，分析各构件之间相对 运动性质，并确定联接各构件的 运动副类型。 （2）合理选择视图。本题选 择与各回转轴线垂直的平面作为 视图平面。 （3）合理选择长度比例尺 (m/mm)，绘制机构运动简图。
机构的组成：机构＝机架＋原动件＋从动件
1个 1个或几个 若干
5.绘制机构运动简图的步骤
①分析机构中原动件与运动 传递路线，构件的数目，相 邻构件之间的运动副类型与 数目； ②选视图平面（选与运动平面 平行的平面），测量各运动副 之间的尺寸，绘制示意图； ③确定各运动副之间的相对位 置，选取适当比例尺，画出相 应的运动副符号，用构件符号 将各运动副连接起来。
典型机械运动方案展示与分析及机构运动简图测绘
实验1 典型机械运动方案展示与分析及机构运动简图测绘1.1 实验目的1. 通过对典型机械的分析，了解：主动件和从动件的运动型式，主动件与从动件之间的运动传递和变换方式，机构组成及其类型，机构中构件的数目和构件间所组成运动副的数目、类型、相对位置等；2. For personal use only in study and research; not for commercial use3.4. 掌握机构运动简图的测绘方法；5. 针对实物机械，熟练掌握机构自由度的计算；6. 实验验证机构具有确定运动的条件；7. For personal use only in study and research; not for commercial use 8.9. 加深对机构组成及其结构分析的理解。
1.2 实验设备和工具For personal use only in study and research; not for commercial use1. 典型实物机械若干台；2. 量具。
For personal use only in study and research; not for commercial use1.3 实验原理和方法1. 原理由于机构的运动仅与机构中构件的数目和构件所组成运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺表示各运动副的相对位置，以此表示机构的运动特征。
2. 方法(1) 测绘时使被测绘的机械缓慢地运动，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目。
(2) 根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动的特点，确定各个运动副的类型。
(3) 在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的连接顺序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图的草图。
用数字1、2、3、…分别标注各构件，用字母A 、B 、C 、…分别标注各运动副。
机械系统运动方案及结构分析
机械系统运动方案及结构分析机械系统是指由多个部件组成的可进行工程或工业操作的设备。
由于机械系统的范围非常广泛，所以在运动方案和结构分析方面，研究的重点也不尽相同。
本文将从机械系统的运动方案和结构分析两个方面进行阐述。
一、机械系统的运动方案在机械系统的运动方案中，最关键的是确定机构的工作模式。
机械机构分为运动副和约束副。
运动副通常是由驱动部件和被驱动部件组成，例如发动机和变速器；约束副通常是由支撑、固定、连接、限定等部件组成，例如支撑、转轴、轴承等。
机械系统的运动方案需要保证运动副正常工作，同时保证机构的稳定性和可靠性。
机械系统的运动方案的选择通常需要考虑以下几个方面：1. 运动副与约束副的匹配程度。
运动副和约束副的运动学特征应相互匹配，以确保机械系统可以正常工作。
2. 运动副的负载特征。
运动副的负载特征包括负载大小、方向等。
运动副的设计需要满足负载特征的要求。
3. 运动副的速度和精度。
运动副的速度和精度需要满足工作要求。
例如，需求高速增压泵的运动副速度和精度需高于普通泵。
4. 运动副的寿命。
运动副的寿命需要长期运转不断更换部件的需求，以确保机械系统的可靠性和稳定性。
5. 故障检测和维护。
运动副设计需要考虑故障检测和维护的要求，以应对意外情况或损坏造成的维护需要。
二、机械系统的结构分析机械系统的结构分析通常包括运动链和结构组成的要素。
这两个要素构成了机械系统的整体架构。
结构分析主要是研究机械系统各部件之间的联系和分析机械系统的运转过程。
1. 运动链分析机械系统的运动链是指在运动时的驱动部件、被驱动部件和中间传动部件的组合。
运动链通常包括引导链、变速链、行走链和驱动链等。
引导链用于引导移动的部件，通常用于与运动方向垂直的方向，例如导向轴承。
变速链用于调整同步运动不同部位的运动速度。
驱动链用于驱动工作过程中的工作部件，例如变速器。
行走链则是用于移动工作部件，例如架桥机器人。
2. 结构组成要素分析机械系统的结构组成要素包括机械结构、弹性组件、传动系和支持系统等。
《机械原理》第02章机构的结构分析与综合
(1)若Ｆ>0，且与原动件数 相等，则机构各构件间的 相对运动是确定的；
(2)若Ｆ>0，且多于原动件 数，则构件间的运动是不 确定的；
F=0、
F= 0
静定结构
F=- 1 超静定结构
(3)若机构自由度Ｆ≤0，则机构不能动；
总结
• (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，则机构各构件间的相 对运动是确定的；这就是机构具有确定运动的条件。 • (3)若Ｆ>0，且多于原动件数，则构件间的运动是不确 定的； • (4)若Ｆ>0，且少于原动件数，则构件间不能运动或产 生破坏。
• （二）平面机构的级别 • （三）结构分析
（一）基本杆组及其级别
• 1． 定义
不能再分解的零自由度的构件组。（阿苏尔杆组）
• 2． 满足条件： 3n-2PL=0 PL=3n /2
n=2, PL=3 ; n=4, PL=6 • Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级杆组的基本类型*
Ⅱ级组的五种类型
Ⅲ级组的几种组合形式
Ⅳ级组
例：摆动从动件盘形凸轮机构
(2)若两接触轮廓之一为一点，其替代方法如图所示。
例：尖底直动从动件盘形凸轮机构
例：确定如图所示平面高副机构的级别。
例7
§2-5 平面机构的结构综合
平面机构的结构综合（设计）：是结构分析的逆过程 是根据运动输入和输出特性进行机构运动简图的设计过程。 研究一定数量的构件和运动副可以组成多少种机构类型的综合过 程。机构设计：设计新机构运动简图。 基本杆组叠加法；平面机构如果没有高副，可按公式(2-4)综合出 各种类型的基本杆组，再利用串联、并联等方式将基本杆组与I
三、计算平面机构自由度时应注意的事项
机械结构与运动学分析技巧
机械结构与运动学分析技巧机械结构与运动学分析是机械工程中非常重要的内容，它涉及到机械系统的设计、运动分析和性能评估等方面。
在本文中，我们将介绍一些机械结构与运动学分析的基本技巧，以帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、机械结构分析技巧1. 结构分析方法机械结构的分析可以采用多种方法，如力学方法、有限元方法和解析方法等。
力学方法主要侧重于静力学和动力学分析，可以通过受力分析、应力分析和变形分析等来评估结构的稳定性和强度。
有限元方法则是一种数值分析方法，可以将结构离散为有限个单元，通过求解节点上的位移和应力等参数来得到结构的响应。
解析方法则是通过数学方程的推导和求解来得到结构的解析解。
在实际应用中，常常需要综合使用这些方法来进行结构分析。
2. 结构刚度分析结构刚度是指结构在受力作用下的抵抗变形的能力。
在结构设计中，需要对结构的刚度进行分析和评估。
常用的方法包括静力学方法和有限元方法。
静力学方法可以通过受力分析和应力分析来计算结构的刚度，有限元方法则可以通过求解结构的位移和应力等参数来得到结构的刚度。
在进行结构刚度分析时，需要考虑结构的材料性质、几何形状和边界条件等因素。
3. 结构强度分析结构强度是指结构在受力作用下的抵抗破坏的能力。
在结构设计中，需要对结构的强度进行分析和评估。
常用的方法包括应力分析和变形分析。
应力分析可以通过受力分析和应力分布计算来评估结构的强度，变形分析则可以通过计算结构的变形和位移等参数来评估结构的强度。
在进行结构强度分析时，需要考虑结构的材料性质、几何形状和边界条件等因素。
二、运动学分析技巧1. 运动学基本概念运动学是研究物体运动规律的学科，主要包括位置、速度和加速度等概念。
在机械工程中，运动学分析是研究机械系统的运动规律和性能的重要内容。
在进行运动学分析时，需要确定机械系统的运动副和自由度，并建立合适的坐标系。
通过运动学分析，可以得到机械系统的位置、速度和加速度等参数，进而评估机械系统的性能。
机械设计结构分析
1. 构件的自由度：
一个构件相对另一个构件 可能出现的独立运动。
一个活动构件在平面内 有3个自由度。
2. 约束：指通过运动副联接的两构件之间的某些相对 独立运动所受到的限制。 运动副引入的约束数：最多为2个。
3.按运动副接触形式分
低副、高副 ★ 低副: 两构件通过面接触而 构成的运动副统称为低副
2 4
两个转动副
3
1 2 4 两个转动副
§2-3
计算机构自由度应注意的事项
例1：计算图示直线机构自由度
解：F=3n-2 plp – 解： F=3n-2 –h ph lp =3× ×7 × 6-0=9 =3 7 --22 × 10-0=1
D
5
4 6 7
F
例1： 解
n 7 ， p L 6 ， p H 0
F=3n-2 pl – ph =3×3 - 2×4-0=1
F=3n-2 pl – ph =3×4 - 2×6-0=0
分析：E3和E5点的轨迹重 合，引入一个虚约束
如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不 变，若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点， 则将会引入一个虚约束。
①
①
①
①
1与3距离不变，带虚约束的 杆4（或2）为虚约束
F=3n-2 pl – ph=3×2 - 2×2-1=1
局部自由度
机构中某些构件所产生的局部
运动并不影响其他构件的运动
虚约束
当两构件组成多个移动副，且其导路互相 平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用， 即只算一个移动副。
带虚约束的曲轴
两构件在几处接触而构成转动副，且轴线互相重 合时，则只算1个转动副。
F=3n-2 pl – ph
机械原理 机构的结构分析
第一讲机构的结构分析知识点归纳：一机构的组成1．构件：机器中每一个独立的运动单元，任何机器都是由若干个（两个以上）构件组合而成。
2．零件：机器的独立制造单元。
二、运动副及分类1.运动副：由两构件直接接触而组成的可动联接称为运动副。
而把两构件上能够直接接触而构成运动副的表面称为运动副的元素。
2.运动副的分类根据构成运动副的两构件的接触情况进行分类。
①高副：两构件通过点或线接触而构成的运动副。
常见的高副：凸轮副齿轮副②低副：两构件通过面接触而构成的运动副。
常见的低副有：回转副，移动副，球面副。
3. 约束：平面高副引入的1个约束，自由度为2，低副引入2个约束，自由度为1.三、运动链1．定义：若干个构件通过运动副的连接而构成的相对可动的系统称为运动链。
2．闭链：若运动链的各构件构成了首末封闭的系统，则称其为闭式运动链。
3．开链：若运动链的各构件未构成首末封闭的系统，则称其为开式运动链。
四、机构1．机构：在运动链中，若将某一构件加以固定而成为机架，则这种运动链叫机构。
2．机架：机架是固定不动的构件3．原动件：机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件。
（一个工作着机构中，驱动机构的外力所作用的构件，又叫主动件）4．从动件：运动链中除原动件外其余活动构件。
五、机构运动简图思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。
注意事项：1．首先要搞清楚实际构造和运动情况，弄清路线：原传执。
2．高副要绘制接触处的曲线轮廓。
3．选择机构的多数构件的运动平面为投影面。
4．比例尺表示方法。
5．机架间的相对位置很重要（如对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构）。
6．转动副的转动中心，和移动副的移动导路方向。
为了准确地反映构件间原有的相对运动，表示转动副的小圆必须与相对回转轴线重合；表示移动副的滑块，导杆或导槽，其导路必须与相对移动方向一致；表示平面高副的曲线，其曲率中心的位置必须与构件的实际轮廓相等。
机械原理例题(第二章机构分析)15-9-6模板
A
2
4
C
B
6
1
5
7
D
解：
齿轮3-5啮合中心距保持不 变，故算一个高副。
齿轮5-齿条7啮合中心距变 化，齿的两侧面保持接触， 故为两个高副。
n = 6, pl = 7, ph =3 F = 3n - 2pl - ph
= 3×6－2×7－3
=1
2-23:图示一内燃机的机构运动简图，试计算其自由 度。当分别以构件AB和EG为原动件时，试对该机构 进行结构分析。
6 F
5
B
4
7
6
F
解：
5
B
ABCD四个滚子为
局部自由度；
2 3
A
E
O1
8 39
C
2
O1
A
G
E
8
9 连杆4、7、10、
C 3 13为虚约束；
G
13
10
D
机构自由度F
D
n=5, Pl=5, Ph=4
11
11
F=3n-2Pl-Ph
H 12
H 12
=3×5-2×5-4
=1
例7:图示凸轮—连杆组合机构的自由度。铰接在凸 轮上D处的滚子可在CE杆上的曲线槽中滚动。
4
ω1 2
5 3
4
ω1 2
3
4 6
ω1 2
5 3
4
ω1 2
5 3
4
ω1 2
5 3
解：
机构的自由度，
n = 4, pl = 6, ph = 0 F = 3n - 2 pl - ph
= 3×4－2×6－0 =0
F＜机构原动件数
不能运动。
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七、机械系统运动方案及结构分析实验
（一）实验目的
1．了解几种典型机械的传动方案、各种零部件在机械中的应用及各种机械的基本结构；
2．通过对机械的传动方案及结构的分析，掌握机械运动方案和结构设计的基本要求，培养机械系统运动方案设计能力、结构设计能力和创新意识。
（二）实验设备及工具
1．实验设备
①斗式上料机②带式运输机③螺旋传动装置④冲压机床
⑤步进输送机⑥分度及冲压装置⑦转位及输送装置
2．实验工具
扳手、卡尺、钢板尺。
（三）实验内容与方法
1．每台设备的主要知识点
（1）斗式上料机
设备如图7-1所示，主要知识点有：V带传动；带传动的张紧装置；套筒滚子链传动；链传动的张紧装置；蜗杆传动；同步带传动；螺栓联接的各种形式；正反转的实现装置；滚动轴承；滑动轴承；润滑装置；钢丝绳锁紧装置；扭转弹簧等。
（2）带式运输机
设备如图7-2所示，
主要知识点有：蜗杆传
动；联轴器；轴系部件；
螺栓联接的各种形式；
各种支架；润滑装置等。
（3）螺旋传动装
置
设备如图7-3所示，
主要知识点有：V带传
动；V带轮结构；带传
动张紧装置；螺旋传动；
轴承部件；螺栓联接的
各种形式；润滑装置等。
图7-1
1. 链传动
2. 同步带传动
3. 蜗杆减速器
4. v带传动
5. 电动机
6. 上料斗
1
2
3
4
5
6
图7-2
1. 传送带
2. 滚筒
3. 蜗杆减速器
4. 联轴器
5. 电动机
1
2
3
4
5
图7-4
1. 带传动
2. 曲柄摇杆
3. 曲柄连杆
4. 电动机
5. 冲头
6. 棘轮机构
（4） 冲压机床
设备如图7-4所示，主要知识点有： V 带传动；带轮结构；带传动张紧装置；曲柄滑块机构；曲柄摇杆机构；棘轮机构；螺栓联接的各种形式；防松装置；润滑装置；制动器；弹簧等。
（5） 步进输送机
设备如图7-5所示，主要知识点有：蜗杆传动；齿轮传动；联轴器；平面连杆机构；轴系部件；滚道及输送机构；润滑装置；弹簧等。
（6） 分度及冲压装置
设备如图7-6所示，主要知识点有：槽轮机构；凸轮机构；气动冲压装置；电气控制系统；同步带传动；带传动张紧装置；轴系部件结构；蜗杆传动；润滑装置；弹簧等。
图7-3
1. 支架
2. 电动机
3. 带传动
4. 螺旋传动
1 2 3
4
图7-5
1. 滚道
2. 蜗杆减速器
3. 平面连杆机构
4. 电动机
5. 开式齿轮传动
6. 机架
图7-6
1. 气动冲压装置
2. 工作台
3. 分度装置
4. 带传动
5. 送料装置
6. 凸轮机构
7. 电动机
5 6 7
（7） 转位及输送装
置
设备如图7-7所示，主要知识点有：蜗杆传动；齿轮齿条传动；气动、电气控制系统；输送机构；抬升与转位机构；轴系部
件结构；润滑装置；套筒
滚子链传动等。
2． 实验内容
（1） 分析各机械的传动方案 的特点，并提出实现
同样功能的其它方案。
（2） 分析各种机构、零部件装置在设备上的应用，并提出可代用的方案。
（3） 通过拆装分析各种典型结构的形式，并指出哪些结构根据强度设计，
哪些结构根据结构要求设计。
3． 实验方法与步骤
（1） 实验分组进行（每班分成四组）；
（2） 指导教师讲解注意事项，办理工具借用手续；
（3） 每组按实验内容的要求去了解设备，并掌握每台设备上的知识点； （4） 每组推出一名学生，讲解本组所做实验设备的情况（按实验内容的
要求及主要知识点来讲解），使所有的同学都能对其它组的设备有所了解；
（5） 实验中遇到问题及时查找资料，并找指导教师答疑； （6） 借用工具，要返还，并办理返还手续。
（四） 实验报告
1． 基本要求
（1） 实验报告用学校统一印制的封面和实验报告用纸，按规定的格式撰
写；
（2） 实验完成后，应在一周之内交实验报告。
2． 实验报告内容 （1） 实验目的；
（2） 画出原机械传动方案原理图并做必要的说明； （3） 画出改进方案的原理图，并做必要的说明；
（4） 画出设备上的局部结构图（由教师指导定，用2号或3号图纸，1：
1比例）；
（5） 实验体会与建议。
图7-7
1. 机架
2. 电动机
3. 抬升与转位机构
4. 气缸
5. 蜗杆减速器
6. 滚道
7. 输送物品 1 2 3 4
（五）注意事项
1．本实验为开放式实验，课内4学时，课外开放一周。
如果课内不能完成，学生可利用课外时间随时来拆装。
2．实验时要注意安全，不要野蛮工作，防止学生受伤或损坏机器。
3．遵守实验室各项规章制度，爱护公物，保持环境卫生。