机械设计基础 第02章 平面机构的组成与结构分析
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机械设计基础第二章平面连杆机构解读
2020年11月16日星期一
第2章 平面连杆机构
8
整转副(Fully rotating pair)—联接的两 构件能相对作整周转动的运动副。
摆 转 副 (Partially rotating pair)—联 接的两构件不能相对 作整周转动的运动 副。
整转副 整转副
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第2章 平面连杆机构
双摇杆机构 等腰梯形机构
2020年11月16日星期一
第2章 平面连杆机构
11
1、曲柄摇杆机构
应用实例一
2020年11月16日星期一
雷达天线俯仰角调整机构
第2章 平面连杆机构
12
实例二
搅拌机构
2020年11月16日星期一
第2章 平面连杆机构
13
实例三、四
脚踏砂轮机构
2020年11月16日星期一
缝纫机踏板机构
B C
A
取滑块作机架，定块机构
2020年11月16日星期一
第2章 平面连杆机构
25
三、含两个移动副的四杆机构（双滑块机构）
改变运动副类型 转动副变成移动副
∞
改变构件相 对尺寸
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双滑块机构（正弦）
第2章 平面连杆机构
26
1、正弦机构
φ 3
φ
2020年11月16日星期一
第2章 平面连杆机构
第2章 平面连杆机构
18
销控机构
摄影升降机构
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第2章 平面连杆机构
20
应用实例
双曲柄插床
3、双摇杆机构
应用实例一
鹤式起重机
2020年11月16日星期一
机械设计基础第2章平面机构及其自由度
机械设计基础第2章平面机构及其自由度平面机构是指由连续两个或几个构件组成的，构件之间只能相对运动而不能相对滑动的机械系统。
平面机构在机械设计中具有重要的地位和作用，对机械的运动与动力传递起着关键性的作用。
平面机构的自由度是指机构的可变参数个数，它决定了机构的端点能自由变动的方向和个数。
下面将对平面机构及其自由度进行详细介绍。
首先，平面机构是由构件和连接件组成的。
构件是构成机构的各个部分，如杆件、连杆、曲柄等；连接件是将构件连接起来的元件，如轴、销、螺钉等。
平面机构由构件和连接件组成的方式非常多样，常见的有链条、带传动、蜗杆传动等。
其次，平面机构的自由度是指机构中能够自由变动的独立参数的个数。
平面机构的自由度可以通过基本的“Grubler准则”来判断，该准则规定了平面机构的自由度与机构的构件数量、构件之间的连接方式以及约束关系有关。
根据Grubler准则，平面机构的自由度F可以由以下公式计算得出：F=3n-2j-h其中，n为构件的个数，j为构件之间的约束关系的个数，h为连接件的个数。
通过计算可以得出平面机构的自由度，进而可以判断机构的运动性能以及机构的设计是否合理。
进一步说，平面机构的自由度决定了机构的运动性能和应用范围。
例如，当机构的自由度为0时，表示机构不能进行自由运动，仅能进行固定运动，此时机构称为完全约束机构；当机构的自由度为1时，表示机构可以在一个平面内自由变动，即平移运动，此时机构称为平动机构；当机构的自由度为2时，表示机构可以在一个平面内同时进行转动和平移运动，此时机构称为空间机构。
最后，平面机构的自由度也与机构的稳定性有关。
在机构设计中，稳定性是指机构在工作过程中能够保持良好的运动性能和结构稳定性。
对于平面机构，当自由度与约束关系的个数相等时，机构处于临界平衡状态，稳定性最差，容易产生摇摆和不稳定的运动；当自由度小于约束关系的个数时，机构稳定性较好，能够稳定地进行运动。
综上所述，平面机构是机械设计中重要的内容之一，它的自由度决定了机构的运动性能和应用范围，而稳定性则保证了机构的正常工作。
第二章 平面机构的结构分析
同一运动链可以生成的不同机构
B
1
2
3
A
4
C
B
1
2
3
A 4
B
1
C 2
3
A
4
B
C
2
1 A
曲柄滑块机构 摇块机构 导杆机构
4
3
运动链的生成是创造、获取新机构的重要手段。运动链的设计只关
注构件数和联接这些构件的运动副的数量和类型，所以又称为机构的型
数综合(Type and number synthesis)。
球面高副
柱面高副
齿轮副
凸轮副
★ 运动副元素以面接触的运动副称为低副(lower pair)。
球面低副 回转副
移动副
3. 根据组成运动副两个构件的相对运动形式分类 ★ 空间运动副
球销副
螺旋副
圆柱套筒副
★ 平面运动副 A. 低副
B. 高副
移动副
凸轮副
转动副 齿轮副
三、运动链(Kinematical Chain)与机构 构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统称为运动链。
4. 运动简图绘制举例
1) 绘制牛头刨床主运动机构的运动简图
选取比例尺l = m/mm
2) 绘制破碎机的机构运动简图
选取比例尺l
3) 绘制图示机构的运动简图
§2-3 机构自由度(Degrees of Freedom)的计算
一、平面机构自由度的计算公式 1. 构件的自由度与约束
构件具有确定运动时所必须给定的独立运动参 数的数目称为机构的自由度。F
由两个以上构件（包括活动构件与机架）在同一处 构成的重合转动副称为复合铰链。
7
46
机械设计基础第二章-平面连杆机构
正反连杆机构及其应用举例
剪刀
活塞机构
剪刀是一种常见的正反连杆机构， 通过剪刀双臂的交叉运动实现剪 切动作。
内燃机的活塞机构是一种重要的 反连杆机构，将旋转运动转化为 直线运动。
打印机机械结构
打印机中的传纸机构和墨盒移动 机构都是正反连杆机构。
连杆机构热点应用领域
1 汽车工业
连杆机构在发动机、悬挂系统和转向系统中起关键作用。
复杂运动
结合各种连杆的长度和连接方 式实现。
平面连杆机构的分类与特点
1
四杆机构
具有四个连杆的机构，常见的有平行四杆机构和准平行四杆机构。
2
三杆机构
具有三个连杆的机构，例如三角形连杆机构。
3
排杆机构
包含多个连杆，可以实现复杂的运动。
平面连杆机构静力学分析
静力学分析通过力学原理分析连杆机构在静力平衡状态下的力学性质。常用 的方法包括力平衡法、力矩平衡法和虚功原理。
2 航空航天
连杆机构用于飞机和导弹的着陆装置，以及控制舵面关节传动和运动控制。
构成要素及代表元件
连杆
连接机构中的各个部分，可以是刚性杆件或弹性 杆件。
曲柄
通过旋转运动带动连杆的机构元件。
铰链
实现连杆之间的约束，使其相对运动只能在特定 轴向上发生。
摇杆
与曲柄相似，但其转动轴不经过曲柄轴。
运动类型与分析
直线运动
通过连杆长度或曲柄的定义来 实现。
旋转运动
通过曲柄、摇杆、或曲柄摇杆 组合来实现。
机械设计基础第二章-平 面连杆机构
欢迎来到机械设计基础的第二章！今天我们将一起探讨平面连杆机构的各个 方面，包括定义、构成要素、运动类型和分析、分类与特点、静力学分析等。
第2章 平面机构的组成与结构分析
第二章 平面机构的结构分析
局部自由度
定义——在某些机构中，
不影响其他构件运动的自
由度称为局部自由度。
处理办法——把滚子固化
在支承滚子的构件上。
HIGH EDUCATION PRESS
第二章 平面机构的结构分析
复合铰链
定义——两个以上的构件在同一处以转动副联接，则构成
复合铰链。
处理办法——m个构件在同一处构成转动副，实际转动副
相对运动的构件系统。
分 类
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
闭链
HIGH EDUCATION PRESS
第二章 平面机构的结构分析
开链
注意
不是运动链
HIGH EDUCATION PRESS
第二章 平面机构的结构分析
四、机构
定义——选定某构件为机架后的运动链 分类
例 题 2－1
HIGH EDUCATION PRESS
第二章 平面机构的结构分析
第三节 机构具有确定运动的条件
条件
给定的原动件数＝机构的自由度数目
HIGH EDUCATION PRESS
第二章 平面机构的结构分析
第四节 平面机构的自由度计算
一、平面机构自由度的计算公式
二、计算机构自由度的注意事项
例 题 2－6
解： 1.该机构的自由度为1，没有局部自由度和虚约束。
2.该机构不含 II级杆组，仅有1个原动件（最简机构）和 一个III级杆组，该机构为III级机构。
HIGH EDUCATION PRESS
第二章 平面机构的结构分析
中的杆组的最高级别
一般步骤
1.计算机构的自由度并确定原动件。 2.高副低代，去掉局部自由度和虚约束。 3.从远离原动件的部位开始拆杆组，首先考虑II级杆组， 拆下的杆组是自由度为零的基本杆组，最后剩下的原动 件数目与自由度数相等。
机械设计基础-平面机构分析
平面机构分析
图2-10 闭式运动链及开式运动链
平面机构分析
4.一般机构中的构件的分类 一般机构中的构件可分为三类: (1)固定件(机架):用来支 承活动构件的构件。例如图1-1中的气缸体就是固定件, 用以支承活塞和曲轴等。在研究机构中活动构件的运动 时,常以固定件作为参考坐标系。 (2)原动件:运动规律已知的活动构件,它的运动规律是由 外界给定的。比如内燃机 中的活塞就是原动件。
平面机构分析
这样,该机构共有活动构件数n=5,低副数pL =7(其中滑块 5与机架构成移 动副,其余均为回转副),高副数pH =0。所以, 由式(2-1)得该机构自由度为
平面机构分析
图2-17 钢板剪切机构及其复合铰链
平面机构分析
2.局部自由度 机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运动 有关,并不影响其他构件的运 动。计算自由度时,应除去局部 自由度,即设想把滚子与安装滚子的构件固结在一起视为 一 个构件。
平面机构分析 对于图2-16所示的构件组合,其自由度为
平面机构分析
三、 计算平面机构自由度时应注意的一些问题 1.复合铰链 复合铰链是由两个以上的构件通过回转副并联在一起所
构成的铰链。图2-17(a)为一 钢板剪切机的机构运动简图,B 处是由2、3和4三个构件通过两个轴线相重合的回转副并 联 在一起的复合铰链,其具体结构如图2-17(b)所示。因此,在统 计回转副数目时应根据 运动副的定义按两个回转副计算。 同理,当用 K 个构件组成复合铰链时,其回转副数应为 (K-1) 个。
平面机构分析
图2-1 平面机构
平面机构分析
任务实施 一、 平面机构的组成
平面机构是所有构件都在同一平面或相互平行的平面内 运动的机构。机构中的构件只 有通过一定的方式相互联接 起来,并且满足一定的条件才能传递确定的运动和动力,如图 2-1所示。
第二章 机构的组成-1 (1)
机 构 的 自 由 度 —— 是 指 机 构 可 能 实 现 独 立 运 动 的 数 目 （保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数 〈独立的广义坐标〉的数目）。
机构的自由度通常用F表示。
机构是可动的，所以机构的自由度必须大于或等于1。
P39
1
2
θ1
3
S’3 S3
2 1 θ2
θ1
3
θ3 4 θ4
1）按引入约束数分，有：
I 级副（class I pairs）、II 级副、III 级副、IV 级副、V 级副。
引入1个约束
引入2个约束
引入3个约束 引入4个约束 引入5个约束
x
I 级副
球面高副
II 级副
球与方槽接触
II 级副
柱面副
Ⅳ 级副
球销副
P15
III级副
球面低副
IV级副
圆柱套筒副
V级副1
V级副2
④了解平面机构的组成原理，能正确判断机构结构合理性。
2. 本章重点、难点
重点: 机构运动简图绘制，机构结构分析，机构的自由
度计算；
难点: 机构结构分析及虚约束的判断。
§2－1 平面机构的组成
P5
机构是由具有确定 相对运动的“实物”— —一些相对独立运动的 单元体（构件）组成。
各构件组成机构时是按照一定的方式联接而 成的。由两构件直接接触并能产生相对运动的活 动连接，称为运动副。
从动件(driven link、follower) ——机构中随原动件运动的其他活 动构件。
例如：在连杆机构中，汽缸11为机架， 活塞10为原动件，而连杆3和曲轴4为 从动件。
P8
说明：
机构中各构件可以是刚性的，某些构件也可以是挠 性或弹性的，或是由液压、气动、电磁件构成的。即 机构不一定是由纯刚性构件组成的。
机构的自由度通常用F表示。
机构是可动的，所以机构的自由度必须大于或等于1。
P39
1
2
θ1
3
S’3 S3
2 1 θ2
θ1
3
θ3 4 θ4
1）按引入约束数分，有：
I 级副（class I pairs）、II 级副、III 级副、IV 级副、V 级副。
引入1个约束
引入2个约束
引入3个约束 引入4个约束 引入5个约束
x
I 级副
球面高副
II 级副
球与方槽接触
II 级副
柱面副
Ⅳ 级副
球销副
P15
III级副
球面低副
IV级副
圆柱套筒副
V级副1
V级副2
④了解平面机构的组成原理，能正确判断机构结构合理性。
2. 本章重点、难点
重点: 机构运动简图绘制，机构结构分析，机构的自由
度计算；
难点: 机构结构分析及虚约束的判断。
§2－1 平面机构的组成
P5
机构是由具有确定 相对运动的“实物”— —一些相对独立运动的 单元体（构件）组成。
各构件组成机构时是按照一定的方式联接而 成的。由两构件直接接触并能产生相对运动的活 动连接，称为运动副。
从动件(driven link、follower) ——机构中随原动件运动的其他活 动构件。
例如：在连杆机构中，汽缸11为机架， 活塞10为原动件，而连杆3和曲轴4为 从动件。
P8
说明：
机构中各构件可以是刚性的，某些构件也可以是挠 性或弹性的，或是由液压、气动、电磁件构成的。即 机构不一定是由纯刚性构件组成的。
机械设计基础 完整课件 第2章 平面机构的结构分析要点
返回目录第2章平面机构的结构分析2.1教学基本要求1. 了解机构的组成，掌握各种平面运动副的一般表示方法，熟练看懂平面机构运动简图，初步掌握将实际机构绘制成机构运动简图的技能。
2. 能识别平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和最常见的虚约束，正确使用平面机构自由度的计算公式，弄清机构具有确定运动的条件。
2.2重点与难点分析本章的重点是机构确定运动的条件和平面机构自由度的计算；难点是复合铰链、局部自由度及虚约束问题的判断及正确处理。
1. 复合铰链判断时需要注意的是：复合铰链是指两个以上转动副的转动中心重合为一，而不应仅仅根据若干构件汇交来判断。
如图2-1铰链E 处虽有5、6、7、8四个构件汇交，但它构成两个移动副和一个转动副，故该处不存在复合铰链。
铰链C 处有五个构件汇交，该处只存在由2-3、3-4组成的两个转动副，而不是m -1=4个转动副，同样该处也不存在复合铰链。
图2-1判断复合铰链是否存在的计算2. 局部自由度是机构中某些构件具有的不影响其他构件运动的自由度。
为了防止在计算自由度时错算构件数和运动副数，可先将产生局部运动的构件和与其相连的构件焊接为一整体，而后再计算机构自由度。
3. 虚约束是机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束。
它往往出现2-1在特定的几何条件下，具体情况较为复杂，我们只要掌握教材中介绍的五种情况。
4. 在计算机构自由度时，要正确计算运动副数目，除去局部自由度及虚约束，再用平面机构自由度计算公式进行计算，最后还应检查机构的自由度数目与原动件数目是否相等，以便确定机构是否具有确定的运动。
当自由度数目大于原动件数目时，某些构件运动不确定（乱动）；当自由度数目小于原动件数目时，各构件间卡住不动，这两种情况都不能成为机构。
只有当自由度数目等于原动件数目时，各构件间才具有确定的相对运动，才能成为机构。
2.3典型例题分析例2-1试计算例2-1图所示的机构自由度，并指出局部自由度、复合铰链和虚约束。
机械原理——第2章 机构的的组成及结构分析
2
1 1 2
2
1
2 1 2
1
1 1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
2 1
1 2
3. 运动链
运动链－两个以上的构件通过运动副的联接 而构成的系统。 工业 机器人
闭式链、
开式链
4. 机构能够用来传递运动和动力的可动装置。 机架－作为参考系的构件，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。 从动件－其余可动构件。
⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形 机构的自由度。 B C 2 E 解：n= 4， PL= 6， PH=0 1 F=3n － 2PL － PH 4 3 =3×4 －2×6 F D A =0 3.虚约束 －－对机构的运动实际不起作用的约束。 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，。 增加的约束不起作用，应去掉构件4。
1.杆组的各个外端副不可以同时加在同
一个构件上，否则将成为刚体。如：
2.机构的级别与原动件的选择有关。
§2－8 平面机构中的高副低代
高副低代：为了使平面低副机构的结构分析和运动
分析的方法能适用于含有高副的平面机构，根据一 定条件将机构中的高副虚拟地以低副代替的方法。 高副低代条件：
1、代替前后机构的自由度不变
一般构件的表示方法
杆、轴构件
固定构件
同一构件
一般构件的表示方法
两副构件
三副构件
注意事项:
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。
常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机 带 传 动 齿 轮 齿 条 传 动 圆 锥 齿 轮 传 动
《机械设计基础》第2章_平面连杆机构解析
《机械设计基础》第2章_平面连杆机构解析机械设计基础第2章介绍了平面连杆机构的解析方法，本文将详细探讨平面连杆机构的基本概念以及运动规律，并通过实例分析解算过程。
平面连杆机构是由几个连杆和连接件组成的机械装置，常见于各种机械设备和机器人中，具有重要的机械传动功能。
解析平面连杆机构的目的是求解机构中各个连杆的位置、速度和加速度等运动参数，在设计和优化机构的过程中起到关键作用。
首先，我们需要了解平面连杆机构的基本构件和运动方式。
平面连杆机构包括刚性连杆、铰链、曲轴和悬臂等，在运动过程中，这些构件之间通过铰链连接，可以实现不同形式的运动传动。
平面连杆机构中常见的运动有转动运动、直线运动和复合运动。
其次，我们需要了解平面连杆机构的运动规律。
平面连杆机构的运动规律可以通过几何方法或者代数方法进行求解。
几何方法主要是通过建立连杆的几何关系来求解连杆的位置和速度，而代数方法则是通过建立连杆的运动学方程来求解连杆的加速度。
几何方法中常用的解析方法有正弦定理和余弦定理。
通过应用这些定理，可以获得连杆的长度和角度关系，从而求解出连杆的位置和速度。
例如，在一个平面连杆机构中，已知一根连杆的长度和角度，可以利用余弦定理求解出另一根连杆的长度和角度。
代数方法中常用的解析方法有速度、加速度和加加速度分析法。
这些方法是通过建立连杆的运动学方程，并对方程进行求导得到速度、加速度和加加速度的表达式。
例如，在一个平面连杆机构中，已知连杆的运动学方程，可以对其进行求导，得到连杆的速度和加速度表达式。
最后，我们通过一个实例来详细解析平面连杆机构的运动规律。
假设我们有一个平面连杆机构，包括两根等长的连杆和一个铰链。
已知一根连杆的长度为L，角度为θ，我们希望求解另一根连杆的位置、速度和加速度。
首先，利用余弦定理求解另一根连杆的长度。
根据余弦定理，可以得到连杆的长度与角度的关系式。
然后，利用连杆长度与角度的关系式，可以求解出连杆的长度。
接下来，利用几何方法求解连杆的速度。
机械设计基础--第二章(平面机构的结构分析)
图2-6 1-中心轮 1 2-行星轮 3-中心轮2 4-转臂
二、学习指导
d) 在平行四边形机构中加入一 个与某边平行且相等的构件，造成轨 迹重合而产生的虚约束，见图2-7构 件5引入的运动副为虚约束，计算机 构的自由度时要将构件5及运动副都 除去不计。此时 n=3，PL =4，PH =0， 故机构的自由度数为
三、典型实例分析
例题2-4 已知一机构如图2-12所示，求其自由度。 解：n=4
PL= 6 PH=0
1 3
2 4
F=3n-2PL-PH=34-26-0=0
即该机构自由度为0，它的各 构件之间不能产生相对运动。
5
图2-12
三、典型实例分析
例2-5 计算图2-13所示大筛机构的自由度。
解：E′或 E 为虚约束 C为复合铰链 F为局部自由度
（3）机构中存在着与整个机构运动无关的自由度称为
在计算机构自由度时应
。
个构件作为机架。
（4）在任何一个机构中，只能有
四、复习题
⒉ 选择题
（1）一个作平面运动的自由构件具有
(A) 一个； (B) 二个；
自由度。
(D) 四个。 。 (D) 四个。 。
(C) 三个；
（2）平面机构中的高副所引入的约束数目为 (A) 一个； (B) 二个； (C) 三个；
三、典型实例分析
a）
b）
c）
图2-9
d）
三、典型实例分析
例2-2 计算图2-10中牛头刨床传动机构的自由度。
解：n=6，PL= 8，PH=1。
F=3n-2PL-PH=36-28-1=1
即该机构只有一个自由度， 与原动件数相同（齿轮 3 为原动 件）。所以,满足机构具有确定运 动的条件。 图2-10
机械设计基础-平面机构的结构分析
2.3 平面机构的运动简图
2.3.1 运动副及构件的表示方法
1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
2.3 平面机构的运动简图
2.转动副 构件组成转动副时，如下图表示。
➢图垂直于回转轴线时用图a表示； ➢图面不垂直于回转轴线时用图b表示。 ➢表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。 ➢一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或 在其内画上斜线。
2.4 平面机构的自由度
2.计算公式 设 n：机构中活动构件数；
Ph ：机构中高副数；
则 F = 3n - 2Pl - Ph
3.计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0
Pl ：机构中低副数； F ：机构的自由度数；
F = 3n - 2Pl - Ph
=3×3 - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0
虚约束常见情况及处理 1.两构件未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，组成的 运动副存在虚约束。
◆计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。
2.4 平面机构的自由度
虚约束常见情况及处理 2.两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有
一个移动副起约束作用，其余为虚约束。
◆机构的自由度
虚约束常见情况及处理 3.两构件组成多个转 动副，且轴线重合， 只有一个转动副起约 束作用，其余为约束。
◆计算中只计入一个转动副。
2.4 平面机构的自由度
虚约束常见情况及处理 4.两构件两点间未组成运动 副前距离保持不变，两点间 用另一构件连接时，将产生 虚约束。
◆计算中应将产生虚约束的构件及运动副一起除去不计。
1）功能分析。确定机械系统的总功能和进行功能分解。 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。
第二章 平面机构的结构分析
1．运动副表示方法
平面运动副的表示符号
常用的运动副类型及表示符号见表2-1。其余运动副 和构件的表示方法可参见国家标准GB/T 4460-1984。
第三节 平面机构的自由度
1
2
3
2
3
1
1
4
2 1
1 5
3 4 2
三杆不能动 (桁架) 0
四杆机构 1
五杆机构 2
平面机构的自由度：机构的总自由度数目。
第一节 平面机构的组成
一、构件：构件是组成机构的最小运动单元。 机构中的构件分为机架、原动件和从动件三类。
在一个机构中，只有一个构件作为机架。在活动构件 中至少有一个构件为原动件，其余的活动构件为从动 件。
二、构件的自由度和约束
1．构件的自由度
定义：构件可能出现的独立自由运动。
（1） 空间的自由构件
y
具有六个自由度
如：飞行着的飞机 x
z （2）平面的自由构件
具有三个自由度
2．约束 约束：对构件独立运动所加的限制。 约束是由两构件直接接触而产生的，不同的接触 方式可产生不同的约束。当构件受到约束时，其自由 度随之减少。
三、运动副及其分类
运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接 称为运动副。
2. 在传递和转换各种复杂运动方面，高副比低副优 越，且结构简单，在自动机床中多采用高副连接。如：凸 轮机构。
3. 低副构件的加工面多为圆柱面或平面，易于加工。
第二节 平面机构的运动简图
机构运动简图：用简单的线条和规定的符号来表示 构件和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置。这 种表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形，称为 机构运动简图。其图形未按照精确比例绘制的简图称为 机构示意图。 一、构件与运动副的表示方法
平面运动副的表示符号
常用的运动副类型及表示符号见表2-1。其余运动副 和构件的表示方法可参见国家标准GB/T 4460-1984。
第三节 平面机构的自由度
1
2
3
2
3
1
1
4
2 1
1 5
3 4 2
三杆不能动 (桁架) 0
四杆机构 1
五杆机构 2
平面机构的自由度：机构的总自由度数目。
第一节 平面机构的组成
一、构件：构件是组成机构的最小运动单元。 机构中的构件分为机架、原动件和从动件三类。
在一个机构中，只有一个构件作为机架。在活动构件 中至少有一个构件为原动件，其余的活动构件为从动 件。
二、构件的自由度和约束
1．构件的自由度
定义：构件可能出现的独立自由运动。
（1） 空间的自由构件
y
具有六个自由度
如：飞行着的飞机 x
z （2）平面的自由构件
具有三个自由度
2．约束 约束：对构件独立运动所加的限制。 约束是由两构件直接接触而产生的，不同的接触 方式可产生不同的约束。当构件受到约束时，其自由 度随之减少。
三、运动副及其分类
运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接 称为运动副。
2. 在传递和转换各种复杂运动方面，高副比低副优 越，且结构简单，在自动机床中多采用高副连接。如：凸 轮机构。
3. 低副构件的加工面多为圆柱面或平面，易于加工。
第二节 平面机构的运动简图
机构运动简图：用简单的线条和规定的符号来表示 构件和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置。这 种表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形，称为 机构运动简图。其图形未按照精确比例绘制的简图称为 机构示意图。 一、构件与运动副的表示方法
机械设计基础(专科)第2章平面连杆机构
2 铰链
连接连杆的旋转关节，使 连杆之间可以相对旋转。
3 工作机构
连接连杆机构的输出部分， 实现所需的工作过程。
平面连杆机构的分类
全封闭机构
连杆各链接处都有闭合的环路，常用于工厂装配线 等。
非全封闭机构
连杆链接处至少有一个环路未闭合，常用于各种传 动装置。
常见的平面连杆机构
曲柄滑块机构
通过曲柄连杆机构将旋转运动转 为直线运动，广泛应用于内燃机 的气门机构。
机床进给机构
利用连杆机构实现机床工作 台的快速移动、进给和停留， 提高工作效率。
重型机械起重机构
借助连杆机构的力量放大作 用，实现重型机械的高效起 重和操控。
机械设计基础(专科)第2 章平面连杆机构
本章介绍了平面连杆机构的定义、组成要素、分类、运动分析方法、工作原 理以及实际应用案例。
平面连杆机构的定义
平面连杆机构由多个刚性连杆及连接它们的铰链组成，用于将旋转运动转变为直线运动或非常复杂的运动。
平面连杆机构的组成要素
1 连杆
构成机构的刚性杆件，通 过铰链连接，实现运动传 递。
3
虚位移法
根据虚位移原理，得到各杆件之间的速度、加速度关系，分析连杆机构的运动行 为。
平面连杆机构的工作原理
通过各个连杆的相对运动，实现输入运动到输出工作的转换，将旋转或往复运动转换为所需的工作过程。
实际应用案例
内燃机汽缸机构
通过连杆机构将曲轴的旋转 运动转为活塞的往复运动， 完成汽缸的工作过程。
平行四边形机构
通过平行四边形连杆机构实现平 行四边形的稳定运动，常用于高 精密度工作场合。
摇杆机构
通过摇杆连杆机构将旋转运动转 为一定范围内的线性摇动，常用 于切削机床等。
第2章 平面机构分析基础
间的相对运动为空间运动。
第2章 平面机构分析基础
Байду номын сангаас
常见运动副
第2章 平面机构分析基础
2.2 机构的组成
三、运动链和机构
1、运动链 (Kinematic Chain)
用运动副 将两个或两个以上的构件连接而成的 系统称为运动链。
运 动 链
闭式运动链:运动链的各构件构成首末封闭的系统。
开式运动链:运动链的各构件未构成首末封闭的系统。
Closed Kinematic Chain
Open Kinematic Chain
第2章 平面机构分析基础
2.2 机构的组成
三、运动链和机构
2、机构
在运动链中，固定某一构件为机架，并给定一个或数个构件确 定的运动，使其余构件的运动随之确定，运动链即成为机构。 机架：相对固定不动的构件，如机床床身、车辆底盘。 原动件（主动件）：运动已知的构件，运动输入的构件。 从动件：其余活动构件。 机构的组成：
Fa = 3×2 - 2×3 = 0 Fb = 3×3 - 2×5 = -1
F
0 运动链不能运动，不成为机构
第2章 平面机构分析基础
F = 3 × 4 - 2× 5 = 2
1 个原动件
F > 0，但原动件数目小于自由度数目，运动链 运动不确定，不能成为机构。
第2章 平面机构分析基础
F = 3 × 3 - 2× 4 = 1
第2章 平面机构分析基础
2.3 平面机构的运动简图
二、运动副及构件的表示方法
第2章 平面机构分析基础
2.3 平面机构的运动简图
二、运动副及构件的表示方法
第2章 平面机构分析基础
2.3 平面机构的运动简图
第2章 平面机构分析基础
Байду номын сангаас
常见运动副
第2章 平面机构分析基础
2.2 机构的组成
三、运动链和机构
1、运动链 (Kinematic Chain)
用运动副 将两个或两个以上的构件连接而成的 系统称为运动链。
运 动 链
闭式运动链:运动链的各构件构成首末封闭的系统。
开式运动链:运动链的各构件未构成首末封闭的系统。
Closed Kinematic Chain
Open Kinematic Chain
第2章 平面机构分析基础
2.2 机构的组成
三、运动链和机构
2、机构
在运动链中，固定某一构件为机架，并给定一个或数个构件确 定的运动，使其余构件的运动随之确定，运动链即成为机构。 机架：相对固定不动的构件，如机床床身、车辆底盘。 原动件（主动件）：运动已知的构件，运动输入的构件。 从动件：其余活动构件。 机构的组成：
Fa = 3×2 - 2×3 = 0 Fb = 3×3 - 2×5 = -1
F
0 运动链不能运动，不成为机构
第2章 平面机构分析基础
F = 3 × 4 - 2× 5 = 2
1 个原动件
F > 0，但原动件数目小于自由度数目，运动链 运动不确定，不能成为机构。
第2章 平面机构分析基础
F = 3 × 3 - 2× 4 = 1
第2章 平面机构分析基础
2.3 平面机构的运动简图
二、运动副及构件的表示方法
第2章 平面机构分析基础
2.3 平面机构的运动简图
二、运动副及构件的表示方法
第2章 平面机构分析基础
2.3 平面机构的运动简图
《机械设计基础》第2章平面机构的运动简
农业机械的播种机构
在农业机械中，间歇运动机构用于 控制播种器的运动，以实现种子的 间歇播种。
间歇运动机构性能评价指标
运动精度
动力性能
评价间歇运动机构在运动过程中的准确性， 包括运动角度、速度和加速度的精度。
评价间歇运动机构在工作过程中的动力传递 效率、力矩和功率等性能指标。
可靠性
噪声和振动
评价间歇运动机构在长时间工作过程中的稳 定性和耐用性，以及发生故障的概率。
平面机构是指所有构件都在相互平行的平面内运动的机构，也称为平面低副 机构。 定义 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。 组成要素
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。
02
压力角和传动角
压力角是指连杆与从动件接触点的法线方向与从动件运动方向之间的夹角，传动角则是压力角的余角。压力角和传动角的大小对机构的传力性能和效率有重要影响。
死点位置
03
当连杆机构处于某些特定位置时，会出现从动件无法继续运动的 现象，这些位置称为死点位置。死点位置对机构的正常工作有不 利影响，需要采取措施进行避免或消除。
机构参数优化
对间歇运动机构的结构进行改进， 如采用新材料、新工艺等，提高 机构的可靠性和耐用性。
机构结构改进
引入智能化设计方法，如计算机 辅助设计、优化设计等，提高间 歇运动机构的设计效率和准确性。
PA R T. 0 1
平面组合机构运动简析
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通过某些特殊位置等。
第三节 平面机构的自由度计算 几种常见的虚约束情况
1.在机构中如果两构件相连接，将两构件在连接处拆开后，两 构件上的连接点的轨迹是互相重合的，则该连接引入一个虚约束。
F = 3× 3 2× 4 = 1 F = 3× 4 2× 6 = 0
√
×
第三节 平面机构的自由度计算
2.如果两构件在几处接触而构成运动副，且在各接触处两 构件相对运动方向是一致的，则构成虚约束。包含转动副、
第一节 基本概念
运动副的代表符号1 移 动 副 转 动 副 平 面 高 副
平面运动副
自由度为1
自由度为1
自由度为2
第一节 基本概念
运动副的代表符号2 圆 柱 副 螺 旋 副
空间运动副
自由度为2
球 面 副
自由度为3
自由度为1
注意：圆柱副和转动副的区别
第一节 基本概念
四、运动链 kinematic chain
图 1
图 2
自测评估题 自测题1答案：
K为局部自由度， I或J为虚约束，EF、CD、AB其 中之一为虚约束（假定CD为虚约束），E为复合铰。 共有9个活动构件，一个高副，12个低副， F＝3n－2Pl－Ph =3×9－2×12－1＝2
图 1
图 2
第三节 平面机构的自由度计算 自测题2：试计算图示机构的自由度，若含有局部自由度、虚约
定义——两构件间的可动联接。 运动副元素——连接构件上能够参与接触而构成运动副的点、线、面部分 称为运动副元素。 pairing element
按两构件的接触方式分类
分类
按两构件之间的相对运动方式分类 按运动副的自由度进行分类
第一节 基本概念
按两构件的接触方式分类 低副——面面而形成接触的运动副 lower pair
局部自由度 例题：2－4 计算图示机构的自由度
虚约束
F = 3n 2 Pl Ph = 3 × 8 2 ×11 1 = 1
自测评估题 自测题1：
1. 试画出图1所示机构的机构运动示意图 2. 计算图示机构的自由度。若有复合铰链、局部自由度或虚约 束，请明确指出。（已知ABCD和CDEF是平行四边形。)
F = 3 n 2 p l p h = 3 × 2 2 × 2 1 = 1 -5W-5T-10H 080926
第三节 平面机构的自由度计算 虚约束－难点
定义——对机构运动起重复作用的约束。
F = 3× 3 2× 4 = 1
F = 3× 4 2× 6 = 0
处理办法——将机构中构成虚约束的构件连同其所附带的运动副去掉不计 。 作用——将为了改善构件的受力情况，增加机构的刚度或保证机械能够顺利
第二章
平面机构的结构分析
第一节 基本概念 第二节 机构运动简图 第三节 平面机构自由度的计算
第一节 基本概念
一、自由度 二、构件 三、运动副 四、运动链 五、机构
第一节 基本概念 一、刚体的自由度
θy
y
空间：一个完全独立的刚体 在空间直角坐标系下的自由 度 (Degree of freedom) 为 sx ，sy ，sz ， θx ， θ y ， θ z ，即 自由度数 f =6。 平面：平面运动刚体的自 由度为sx ，sy ， θ z ，即自由 度数 f =3。
sy
θx θz
z O sz y x sx
sy
θz
(x , y)
O
sx
x
第一节 基本概念 二、构 件
定义—— 组成机械系统的最小运动单元 link
组成—— 可由一个零件构成，也可由若干零件刚性联接而成。 内 燃 机 连 杆 零件
加工制造的最小单元
第一节 基本概念 三、运动副 kinematic pair
移动副、高副三种情况
第三节 平面机构的自由度计算
3.如果两构件上两点之间的距离始终保持不变，那么将此 两点以构件相连接，也将产生一个虚约束。
第三节 平面机构的自由度计算
4.在机构中，不影响机构运动传递，重复部分所带入的约束为 虚约束。
第三节 平面机构的自由度计算
例题 2－3a 计算图示机构的自由度
定义——两个以上构件在同一处以转动副联接，则构成复合铰链。 处理办法——m个构件在同一处构成转动副，实际转动副 数目为（m-1）个。
第三节 平面机构的自由度计算
几种典型复合铰链
注意：在计算复合铰链时，此时构件数目不仅指活动构件数目， 还应把机架考虑在内。
第三节 平面机构的自由度计算
构件数目问题
自由度计算公式中n为活动构件数目，不应把机架包含在内， 活动构件数目 对于一个机构来说，总共有（n+1）个构件所构成，如果将 机架视为活动构件，则自由度计算就会发生错误
尺寸、构件的零件数目及其具体固接形式。根据机构的运动尺寸，按一定比例 尺画出各运动副的位置。 用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构件之间运动关系的简图。
比例尺
运动尺寸的实际长度 (m 或 mm) μl = 图上所画长度（ mm )
二、画法
常用机构运动简图符号－带传动、齿轮传动、凸轮传动 一般构件的表示方法－固定构件、两副构件、三副构件
第二节 机构运动简图
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。
第二节 机构运动简图
具体绘制步骤 1.确定原动件和从动件； 2.使机构缓缓运动或通过观察机构运动情况，明确运动传递路线； 3.按照运动传递路线找出构件数目及运动副的种类、数目； 4.选择大多数构件所在平面为投影面； 5.测量各运动副之间的尺寸，用运动副表示各构件的连接，
运动副的自由度：运动副中具有的独立运动的数目。用f表示。 运动副的约束：运动副中对运动的限制数目。用C表示。 空间中，f=6-C，Cmax=5，Cmin=1
第一节 基本概念 按运动副的自由度进行分类
I类运动副： 自由度为1的运动副 II类运动副： 自由度为2的运动副 III类运动副：自由度为3的运动副 IV类运动副： 自由度为4的运动副 V类运动副： 自由度为5的运动副
局部自由度
虚约束
F = 3n 2 Pl Ph = 3× 7 2 × 9 2 = 1
第三节 平面机构的自由度计算
例题：2－3b 计算图示机构的自由度
齿轮3,4系杆1、 机架5
பைடு நூலகம்
复合铰链
虚约束
虚约束
F = 3n 2 Pl Ph = 3 × 4 2 × 4 2 = 2
第三节 平面机构的自由度计算
平面闭链
平面开链
空间闭链
空间开链
第一节 基本概念 五、机构 mechanism
定义——在运动链中，如果将某一构件加以固定而成为机架， 则该运动链转化为机构。（注意：教材定义有误）
机架:固定不动的构件 (1) 连架杆:与机架相连接的构件(2、4） 连杆:不与机架相连接的构件（3）
第一节 基本概念 机构的分类： 1、按空间位置关系分
选择适当的比例尺画出各构件。
第二节 机构运动简图
例题2－1：画出简易冲床机构的机构运动简图
1-偏心轮（主动件、原动件）； 2-连杆； 3-摇杆； 4-长度可调连杆；5-滑块（装有冲头）； 6-机架
第二节 机构运动简图
例题2－2：画出颚式破碎机机构运动简图
6 F A
1 B
2 E 3 C D 6 5
高副——点接触或线接触而形成的运动副 higher pair
面接触
线接触
点接触
第一节 基本概念
按两构件之间的相对运动方式分类
转动副——两构件之间的相对运动为转动 移动副——两构件之间的相对运动为移动 revolute pair sliding pair 低副
移动副一 定是低副 吗？
第一节 基本概念 按运动副的自由度进行分类
4
第二节 机构运动简图
例题2－3：画出活塞泵的机构运动简图
1
A
4 2
B
3
C
4
活塞泵原理
第二节 机构运动简图
例题2－4：画出偏心泵的机构运动简图
3 2 1 4 偏心泵原理 偏心泵
第三节 平面机构的自由度计算
一、平面机构和构件的自由度 二、机构具有确定性运动的条件 三、平面机构自由度计算公式 四、计算机构自由度的注意事项
牛 头 刨 床 机 构
F = 3n 2 Pl Ph = 3× 5 2× 7 0 =1
F = 3n 2 Pl Ph = 3× 6 2× 8 1 =1
第三节 平面机构的自由度计算
四、计算平面机构自由度时应注意事项
复合铰链 构件数目问题 局部自由度 虚约束
第三节 平面机构的自由度计算
复合铰链
机构自由度——机构具有确定运动时给定的独立运动参数数目。
F =1
F= 2
第三节 平面机构的自由度计算
二、机构具有确定性运动的条件 条件 给定原动件数＝机构自由度数目
注意：1）给定的原动件数<机构的自由度数目 机构运动将遵循 最小阻力运动规律，机构将沿阻力最小的方向运动。 2）给定的原动件数>机构的自由度数目 机构将在最薄弱 的构件处发生破坏。
束和复合铰链请指出，并判断该机构是否具有确定的运动。
局部自由度 虚约束
复合铰链
解：G处为局部自由度；H、I两处移动副其中一处为虚约束; C处为复合铰链。
F = 3n 2 Pl Ph = 3 × 8 2 ×10 1= 3
该机构自由度为3，只有1个原动件，该机构不满足具有确定性运动的条件。
第三节 平面机构的自由度计算
小结：平面机构自由度计算的一般步骤
1 判断是否有局部自由度存在 2 判断是否有虚约束存在 3 判断是否有复合铰链 4 确定活动构件数目，低副和高副运动副的数目 5 根据下面公式计算出机构的自由度数目
第三节 平面机构的自由度计算 几种常见的虚约束情况
1.在机构中如果两构件相连接，将两构件在连接处拆开后，两 构件上的连接点的轨迹是互相重合的，则该连接引入一个虚约束。
F = 3× 3 2× 4 = 1 F = 3× 4 2× 6 = 0
√
×
第三节 平面机构的自由度计算
2.如果两构件在几处接触而构成运动副，且在各接触处两 构件相对运动方向是一致的，则构成虚约束。包含转动副、
第一节 基本概念
运动副的代表符号1 移 动 副 转 动 副 平 面 高 副
平面运动副
自由度为1
自由度为1
自由度为2
第一节 基本概念
运动副的代表符号2 圆 柱 副 螺 旋 副
空间运动副
自由度为2
球 面 副
自由度为3
自由度为1
注意：圆柱副和转动副的区别
第一节 基本概念
四、运动链 kinematic chain
图 1
图 2
自测评估题 自测题1答案：
K为局部自由度， I或J为虚约束，EF、CD、AB其 中之一为虚约束（假定CD为虚约束），E为复合铰。 共有9个活动构件，一个高副，12个低副， F＝3n－2Pl－Ph =3×9－2×12－1＝2
图 1
图 2
第三节 平面机构的自由度计算 自测题2：试计算图示机构的自由度，若含有局部自由度、虚约
定义——两构件间的可动联接。 运动副元素——连接构件上能够参与接触而构成运动副的点、线、面部分 称为运动副元素。 pairing element
按两构件的接触方式分类
分类
按两构件之间的相对运动方式分类 按运动副的自由度进行分类
第一节 基本概念
按两构件的接触方式分类 低副——面面而形成接触的运动副 lower pair
局部自由度 例题：2－4 计算图示机构的自由度
虚约束
F = 3n 2 Pl Ph = 3 × 8 2 ×11 1 = 1
自测评估题 自测题1：
1. 试画出图1所示机构的机构运动示意图 2. 计算图示机构的自由度。若有复合铰链、局部自由度或虚约 束，请明确指出。（已知ABCD和CDEF是平行四边形。)
F = 3 n 2 p l p h = 3 × 2 2 × 2 1 = 1 -5W-5T-10H 080926
第三节 平面机构的自由度计算 虚约束－难点
定义——对机构运动起重复作用的约束。
F = 3× 3 2× 4 = 1
F = 3× 4 2× 6 = 0
处理办法——将机构中构成虚约束的构件连同其所附带的运动副去掉不计 。 作用——将为了改善构件的受力情况，增加机构的刚度或保证机械能够顺利
第二章
平面机构的结构分析
第一节 基本概念 第二节 机构运动简图 第三节 平面机构自由度的计算
第一节 基本概念
一、自由度 二、构件 三、运动副 四、运动链 五、机构
第一节 基本概念 一、刚体的自由度
θy
y
空间：一个完全独立的刚体 在空间直角坐标系下的自由 度 (Degree of freedom) 为 sx ，sy ，sz ， θx ， θ y ， θ z ，即 自由度数 f =6。 平面：平面运动刚体的自 由度为sx ，sy ， θ z ，即自由 度数 f =3。
sy
θx θz
z O sz y x sx
sy
θz
(x , y)
O
sx
x
第一节 基本概念 二、构 件
定义—— 组成机械系统的最小运动单元 link
组成—— 可由一个零件构成，也可由若干零件刚性联接而成。 内 燃 机 连 杆 零件
加工制造的最小单元
第一节 基本概念 三、运动副 kinematic pair
移动副、高副三种情况
第三节 平面机构的自由度计算
3.如果两构件上两点之间的距离始终保持不变，那么将此 两点以构件相连接，也将产生一个虚约束。
第三节 平面机构的自由度计算
4.在机构中，不影响机构运动传递，重复部分所带入的约束为 虚约束。
第三节 平面机构的自由度计算
例题 2－3a 计算图示机构的自由度
定义——两个以上构件在同一处以转动副联接，则构成复合铰链。 处理办法——m个构件在同一处构成转动副，实际转动副 数目为（m-1）个。
第三节 平面机构的自由度计算
几种典型复合铰链
注意：在计算复合铰链时，此时构件数目不仅指活动构件数目， 还应把机架考虑在内。
第三节 平面机构的自由度计算
构件数目问题
自由度计算公式中n为活动构件数目，不应把机架包含在内， 活动构件数目 对于一个机构来说，总共有（n+1）个构件所构成，如果将 机架视为活动构件，则自由度计算就会发生错误
尺寸、构件的零件数目及其具体固接形式。根据机构的运动尺寸，按一定比例 尺画出各运动副的位置。 用运动副代表符号和简单线条来反映机构中各构件之间运动关系的简图。
比例尺
运动尺寸的实际长度 (m 或 mm) μl = 图上所画长度（ mm )
二、画法
常用机构运动简图符号－带传动、齿轮传动、凸轮传动 一般构件的表示方法－固定构件、两副构件、三副构件
第二节 机构运动简图
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。
第二节 机构运动简图
具体绘制步骤 1.确定原动件和从动件； 2.使机构缓缓运动或通过观察机构运动情况，明确运动传递路线； 3.按照运动传递路线找出构件数目及运动副的种类、数目； 4.选择大多数构件所在平面为投影面； 5.测量各运动副之间的尺寸，用运动副表示各构件的连接，
运动副的自由度：运动副中具有的独立运动的数目。用f表示。 运动副的约束：运动副中对运动的限制数目。用C表示。 空间中，f=6-C，Cmax=5，Cmin=1
第一节 基本概念 按运动副的自由度进行分类
I类运动副： 自由度为1的运动副 II类运动副： 自由度为2的运动副 III类运动副：自由度为3的运动副 IV类运动副： 自由度为4的运动副 V类运动副： 自由度为5的运动副
局部自由度
虚约束
F = 3n 2 Pl Ph = 3× 7 2 × 9 2 = 1
第三节 平面机构的自由度计算
例题：2－3b 计算图示机构的自由度
齿轮3,4系杆1、 机架5
பைடு நூலகம்
复合铰链
虚约束
虚约束
F = 3n 2 Pl Ph = 3 × 4 2 × 4 2 = 2
第三节 平面机构的自由度计算
平面闭链
平面开链
空间闭链
空间开链
第一节 基本概念 五、机构 mechanism
定义——在运动链中，如果将某一构件加以固定而成为机架， 则该运动链转化为机构。（注意：教材定义有误）
机架:固定不动的构件 (1) 连架杆:与机架相连接的构件(2、4） 连杆:不与机架相连接的构件（3）
第一节 基本概念 机构的分类： 1、按空间位置关系分
选择适当的比例尺画出各构件。
第二节 机构运动简图
例题2－1：画出简易冲床机构的机构运动简图
1-偏心轮（主动件、原动件）； 2-连杆； 3-摇杆； 4-长度可调连杆；5-滑块（装有冲头）； 6-机架
第二节 机构运动简图
例题2－2：画出颚式破碎机机构运动简图
6 F A
1 B
2 E 3 C D 6 5
高副——点接触或线接触而形成的运动副 higher pair
面接触
线接触
点接触
第一节 基本概念
按两构件之间的相对运动方式分类
转动副——两构件之间的相对运动为转动 移动副——两构件之间的相对运动为移动 revolute pair sliding pair 低副
移动副一 定是低副 吗？
第一节 基本概念 按运动副的自由度进行分类
4
第二节 机构运动简图
例题2－3：画出活塞泵的机构运动简图
1
A
4 2
B
3
C
4
活塞泵原理
第二节 机构运动简图
例题2－4：画出偏心泵的机构运动简图
3 2 1 4 偏心泵原理 偏心泵
第三节 平面机构的自由度计算
一、平面机构和构件的自由度 二、机构具有确定性运动的条件 三、平面机构自由度计算公式 四、计算机构自由度的注意事项
牛 头 刨 床 机 构
F = 3n 2 Pl Ph = 3× 5 2× 7 0 =1
F = 3n 2 Pl Ph = 3× 6 2× 8 1 =1
第三节 平面机构的自由度计算
四、计算平面机构自由度时应注意事项
复合铰链 构件数目问题 局部自由度 虚约束
第三节 平面机构的自由度计算
复合铰链
机构自由度——机构具有确定运动时给定的独立运动参数数目。
F =1
F= 2
第三节 平面机构的自由度计算
二、机构具有确定性运动的条件 条件 给定原动件数＝机构自由度数目
注意：1）给定的原动件数<机构的自由度数目 机构运动将遵循 最小阻力运动规律，机构将沿阻力最小的方向运动。 2）给定的原动件数>机构的自由度数目 机构将在最薄弱 的构件处发生破坏。
束和复合铰链请指出，并判断该机构是否具有确定的运动。
局部自由度 虚约束
复合铰链
解：G处为局部自由度；H、I两处移动副其中一处为虚约束; C处为复合铰链。
F = 3n 2 Pl Ph = 3 × 8 2 ×10 1= 3
该机构自由度为3，只有1个原动件，该机构不满足具有确定性运动的条件。
第三节 平面机构的自由度计算
小结：平面机构自由度计算的一般步骤
1 判断是否有局部自由度存在 2 判断是否有虚约束存在 3 判断是否有复合铰链 4 确定活动构件数目，低副和高副运动副的数目 5 根据下面公式计算出机构的自由度数目