第三章平面连杆机构——平面机构的运动简图
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第三章机构运动简图及平面机构自由度
3. 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 的表示方法如前面 机构运动简图中运动副 转动副、移动副)的表示方法如前面 转动副 所述。 所述。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表3-3 ）。
机械设计基础
2、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 螺旋副和球面副等。 螺旋副和球面副等。 3、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 则称 、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 为平面运动副； 为平面运动副；如果构成运动副的两构件间相对运动是空间 运动，则称为空间运动副。 运动，则称为空间运动副。 （一）低副——两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 低副 两运动副元素通过面接触所构成的运动副 转动副和移动副都属于低副。 转动副和移动副都属于低副。 都属于低副 转动副——两构件间只能作相对转动的低副 称为 转动副 两构件间只能作相对转动的低副称为 ⑴ 转动副 两构件间只能作相对转动的低副 称为转动副 或铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。如果转动副 铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链， 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链，否 固定铰链 则称为活动铰链。 则称为活动铰链面机构运动简图
五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、运动副的表 五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤） 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤）
机构运动简图中运动副(转动副、移动副 的表示方法如前面 机构运动简图中运动副 转动副、移动副)的表示方法如前面 转动副 所述。 所述。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表3-3 ）。
机械设计基础
2、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 螺旋副和球面副等。 螺旋副和球面副等。 3、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 则称 、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 为平面运动副； 为平面运动副；如果构成运动副的两构件间相对运动是空间 运动，则称为空间运动副。 运动，则称为空间运动副。 （一）低副——两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 低副 两运动副元素通过面接触所构成的运动副 转动副和移动副都属于低副。 转动副和移动副都属于低副。 都属于低副 转动副——两构件间只能作相对转动的低副 称为 转动副 两构件间只能作相对转动的低副称为 ⑴ 转动副 两构件间只能作相对转动的低副 称为转动副 或铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。如果转动副 铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链， 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链，否 固定铰链 则称为活动铰链。 则称为活动铰链面机构运动简图
五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、运动副的表 五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤） 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤）
1_第三章 平面机构的运动简图及自由度
图3-7 转动副符号
第二节 平面机构的运动简图
图3-8 移动副符号
第二节 平面机构的运动简图
图3-9 高副符号
第二节 平面机构的运动简图
图3-10 构件表示法
二、 机构运动简图的绘制 绘制机构运动简图的一般步骤如下： 1) 分析机构运动，找出机架、原动件与从动件。
第二节 平面机构的运动简图
2) 从原动件开始，按照运动的传递顺序，分析各构件之间 相对运动的性质，确定活动构件数目、运动副的类型和数 目。 3) 合理选择视图平面，应选择能较好表示运动关系的平面 为视图平面。 4)选择合适的比例尺，长度比例尺用μ表示，在机械设计 中规定如下： 5) 按比例定出各运动副之间的相对位置，用规定符号绘制 机构运动简图。
第二节 平面机构的运动简图
6) 各转动中心标以大写的英文字母，各构件标阿拉伯数字， 机构的原动件以箭头标明。
图3-11 抽水唧筒及其机构简图 1—手柄 2—杆件 3—活塞杆 4—抽水唧筒
第二节 平面机构的运动简图
图3-12 冲压装置 1—机架 2、3、4—构件
第二节 平面机构的运动简图
例3-1 试绘制图3-11a所示抽水唧筒的机构运动简图。 解 1) 分析机构运动，判别构件的类型和数目。 2) 分析各构件间运动副的类型和数目。 3) 选择视图平面。 4) 选择合适的比例尺。 5) 绘制抽水唧筒的机构运动简图。 例3-2 绘出图3-12a所示机构的运动简图。
第三节 平面机构的自由度
图3-18 导路重合的虚约束
第三节 转动副起作用，其余都是虚约束。
图3-19 两构件组成多个 转动副形成虚约束
第三节 平面机构的自由度
3) 两构件组成多个高副，且各高副接触点处公法线重合时， 只应考虑一处高副所引入的约束，其余的为虚约束，如图 3-20所示。
第三章平面机构运动简图
2
4 1 2'
3
2''
引入虚约束的作用： 改善构件的受力情况，增强机构的刚度，或保证机械运转性能。 例： 计算图示大筛机构的自由度
F＝3n－2PL－PH
＝3７－2 ９－１ ＝２
第3章平面机构的运动简图
机构：具有确定相对运动构件的组合
平面机构
机 构
空间机构
所有构件都在同一平面或相 互平行的平面内运动的机构
构件不在同一平面或相互 平行的平面内运动的机构
平面机构具有确定相对运动的检验
内 容
平面机构运动简图的 绘制方法
第一节 自由度和运动副
一、构件的自由度 构件的自由度：构件作独立运动的可能性
F＝3n－2PL－PH ＝3 3 －2 3 1 － ＝2 × F＝3n－2PL－PH ＝3 2 －2 2 1 － ＝1 √
3．虚约束：
在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复
的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。
例如：图示凸轮机构中的两个移动副（Ｃ、Ｃ′）所起的 限制作用是一样的，即其中一个是起重复约束作用。 处理：应除去虚约束
图上尺寸(mm)
5.用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）
例：颚式破碎机
运动分析
2
A B 1
3
4 C
D
第三节平面机构具有确定相对运动的条件
一、机构的自由度及其计算
１.机构自由度概念：机构中各构件相对于机架 所能具有的独立运动的数目。
２.计算机构自由度
设n个活动构件，PL个低副，PH个高副 n个活动构件具有３n个独立运动 由于１个平面低副引入2个约束， 减少２个自由度。PL个低副 将减少２PL个自由度；由于１个平面高副引入１个约束， 减 少１个自由度。PH个高副将减少PH个自由度。因此，机构自 由度为：
平面机构的运动简图及自由度
2.运动副元素： 2.运动副元素：两构件直接接触而构成运动 运动副元素
副的部分（点、线、面）。 副的部分（ 例如：轴与轴承间构成运动副， 例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱 面与轴承内孔为运动副元素。 面与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成 运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。 运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。
F = 3 n －2 PL －PH
由上可知， 由上可知，机构的自由度就是机构所具有 的独立运动参数的数目。 的独立运动参数的数目。而从动件是不能独立 运动的，原动件才能独立运动，因此， 运动的，原动件才能独立运动，因此，机构的 自由度必定等于原动件的数目。 自由度必定等于原动件的数目。
例：计算单缸内燃机的机构自由度
二、机构运动简图的绘制
（一）构件及运动副的表示方法 1.构件 1.构件
构件均用直线或小方块等来表示， 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜 线的表示机架。 线的表示机架。
2.转动副 2.转动副
构件组成转动副时，如下图表示。 构件组成转动副时，如下图表示。 圆圈表示转动副，其圆心代表相对回转轴线。 圆圈表示转动副，其圆心代表相对回转轴线。 图表示两个构件都是活动构件； 1、4图表示两个构件都是活动构件； 图表示一个构件为机架。 2、3、5图表示一个构件为机架。
原动件的独立运动是由外界给定的。 原动件的独立运动是由外界给定的。 如果给出的原动件数不等于机构的自由度， 如果给出的原动件数不等于机构的自由度， 则将产生如下影响： 则将产生如下影响：
1、五杆机构
∵n = 4、pl = 5 ph = 0
B 1 A
C 3 2 1 5 C' D
D'
4
4 E
F = 3×4 2×5 0 = 2
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
平面机构及运动简图
高性能材料的发展将为平面机 构的设计提供更大的灵活性， 如轻质高强材料可以减轻机构 重量，提高运动效率；耐磨耐 腐蚀材料可以增强机构的耐久 性和可靠性。
随着人工智能和自动化技术的 不断发展，未来平面机构的设 计、分析和优化将更加智能化 和自动化，提高设计效率和质 量。
平面机构的研究将越来越多地 与其他学科进行交叉融合，如 控制理论、计算机科学、生物 医学等，以拓展应用领域和推 动技术创新。
由至少一个导杆（即具有滑动副的杆 件）与其他杆件组成的连杆机构。具 有传动效率高、运动平稳等特点。
滑块四杆机构
由四个杆件和一个滑块组成，滑块可 以在某一杆件上滑动。具有结构紧凑、 设计灵活等特点。
连杆机构设计原则和方法
设计原则
满足运动学要求，实现预期的运动轨迹和速度；满足动力学要求，保证机构的 传力性能和效率；满足结构紧凑、制造简便等要求。
02 平面机构组成及运动副
组成要素
01
02
03
构件
平面机构中的运动单元体， 具有独立的运动特性。
运动副
连接两个构件并保持其相 对运动的装置，分为低副 和高副。
自由度
描述机构运动独立参数的 数目，决定机构运动的可 能性。
运动副类型与特点
转动副
允许两构件绕公共轴线作 相对转动的运动副，如铰 链。
移动副
07 总结与展望
平面机构研究现状总结
1 2 3
平面机构类型多样性
目前已知的平面机构类型非常丰富，包括连杆机 构、凸轮机构、齿轮机构等，每种机构都有其独 特的工作原理和应用场景。
运动简图分析方法
运动简图是平面机构分析和设计的重要工具，通 过绘制和分析运动简图，可以清晰地表达机构的 运动特性和力学特性。
平面机构的运动简图及自由度计算
第三章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.机构具有确定相对运动的条件 3.机构运动简图的画法 4.机构自由度的计算
平面机构：各构件在同一平面或相互平行的平面内运动 空间机构：各构件不完全在同一平面或相互平行的平面
内运动
§3-1 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
(2) 确定运动副类型。
• 曲柄滑块机构中活塞2与缸体1组成移动 副, 活塞2与连杆3、 连杆3与曲轴4、 曲 轴4与缸体1分别组成转动副。 齿轮机构 中齿轮5与缸体1、 齿轮6与缸体1分别组 成转动副, 齿轮5与齿轮6组成高副。
• 凸轮机构中凸轮轴7与缸体1组成转动副, 顶杆8与缸体1组成移动副, 凸轮轴7与顶 杆8组成高副。
转动副、移动副实例
齿轮副实例
§3-2 平面机构运动简图
1、机构运动简图：简明表示机构各构件之间相对运动 关系的图形（按比例，用特定的符号和线条） 和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件 数目 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件 数目、运动副的具体构造
2、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
7
8—进 气 门 顶 杆 ；
9—排 气 门 顶 杆 ；
6
10—进 气 门 ；
11—排 气 门
5
内燃机的机构运动简图
B
卡车翻斗卸料机构示意图
§3-3 平面机构的自由度 一、平面机构的自由度的计算
机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立 运动 的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关）
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）
1.平面机构的组成 2.机构具有确定相对运动的条件 3.机构运动简图的画法 4.机构自由度的计算
平面机构：各构件在同一平面或相互平行的平面内运动 空间机构：各构件不完全在同一平面或相互平行的平面
内运动
§3-1 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
(2) 确定运动副类型。
• 曲柄滑块机构中活塞2与缸体1组成移动 副, 活塞2与连杆3、 连杆3与曲轴4、 曲 轴4与缸体1分别组成转动副。 齿轮机构 中齿轮5与缸体1、 齿轮6与缸体1分别组 成转动副, 齿轮5与齿轮6组成高副。
• 凸轮机构中凸轮轴7与缸体1组成转动副, 顶杆8与缸体1组成移动副, 凸轮轴7与顶 杆8组成高副。
转动副、移动副实例
齿轮副实例
§3-2 平面机构运动简图
1、机构运动简图：简明表示机构各构件之间相对运动 关系的图形（按比例，用特定的符号和线条） 和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件 数目 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件 数目、运动副的具体构造
2、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
7
8—进 气 门 顶 杆 ；
9—排 气 门 顶 杆 ；
6
10—进 气 门 ；
11—排 气 门
5
内燃机的机构运动简图
B
卡车翻斗卸料机构示意图
§3-3 平面机构的自由度 一、平面机构的自由度的计算
机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立 运动 的数目。（与构件数目，运动副的类型和数目有关）
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）
《机械设计基础》平面机构运动简图及自由度
一、铰链四杆机构
铰链四杆机构：以铰 链连接的四杆机构。 AD为机架，AB、DC为 连架杆，BC为连杆。
1、曲柄摇杆机构
曲柄：能做360°整周转动的连架杆。 摇杆：只能做小于360°摆动连架杆。
1为曲柄， 3为摇杆， 2为连杆， 4为机架。
2、双曲柄机构
两个连架杆均为曲柄（均可作整周转动）。
振动筛机构
例3-3
已知lBC=120mm,lCD=90mm,lAD=70mm,AD为机架。 (1)若该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB. (2)若该机构能成为双曲柄机构，求lAB. (3)若该机构能成为双摇杆机构，求lAB.
则lAB ≤40mm. (2) 有两种情况：lBC最长，或lAB最长；100mm ≤ lAB ≤140mm (3)有三种情况； Ⅰ、AB最短、BC最长 40mm＜ lAB ＜70mm
第二章
平面机构运动简图及 自由度
机构由构件组成． 平面机构:所有构件都在同一平面或相互 平行的平面内运动的机构．
二、运动副及其分类
运动副：两构件直接接触并能保持一定形 式相对连接。 如：活塞与缸体 ，活塞与连杆的连接。 不同的运动副对运动的影响不同。 运动副分类： 按接触形式分： 低副和高副。
1、低副
步骤：按给定K 算出 置几何关系 + 辅助条件 寸参数。 按极限位 确定机构尺
例：3-1 已知曲柄摇杆机构的摇杆CD的长度,摆 角 和行程速比系数K,设计该机构。
k 1 步骤:(1)求 : k 1 (2)任选D点,选比例,按CD长度和摆角， 作出摇杆的两极限位置C1D、C2D 。 （3）连接C1C2，并作C1C2的垂线C1M 。
本例 实质是确定曲柄转动中心A（有无穷多解）
第三章平面机构的运动分析十字滑块联轴器运动简图
第三章平面机构的运动分析十字滑块联轴器运动简图第三章平面监管机构的运动分析§3-1 研究机构运动分析最终目标的目的和方法1、运动分析：已知各构件尺寸和原动件的运动规律→从动件各点或构件的（角）位移、（角）速度、（角）加速度。
2、目的：来判断运动参数是否满足设计要求？为后继设计提供原始参数3．方法：图解法：形象直观、概念清晰。
精度不高？（速度瞬心法，相对运动图解法）解析法：高的精度。
工作量大？实验法：§3-2 速度瞬心法及其在机构速度建模上的应用1、速度瞬心：两构件作平面相对运动时，在任意瞬间总能找到这样的点：两构件的相对运动可以认为是绕该点后的转动。
深入概括速度瞬心：1）两构件上相对速度为零的重合点，即同速点； 2）瞬时具有瞬时性（时刻不同，位置不同）；3）平行线两构件的速度瞬心位于无穷远，表明两构件的表明角速度相同或仅作相对移动；4）相对速度瞬心：两构件都是运动的；绝对速度瞬心：两构件之一是相对运动的（绝对速度为零的点后；并非接触点的变化速度快）；2、咨询机构中瞬心的数目年K：K=n(n-1)n ——构件数(包括机架) 23、瞬心位置的确定1）直接观察法（定义法，由于直接形成运动副的呈现出两构件）；2N=P23设：Vk13、1K3）曲柄滑块机构N=4⨯(4-1)=624）直动平底从动件轮轴机构5）图示机构，已知M点的速度，用速度瞬心法求出所有的瞬心，并求出VC，VD，i12。
解：直接观察：P12、P23、P34；P14=（n_-n）. × VM ; P13= P12P23. × P14P34P24= P12P14 × C·P24P34 ; ω1= VM/ P14M ; VB= P14B·ω1 ω2=VB/ P12P24 ; VC= P24C·ω2ω1/ω2=( VM/ P14M)/( VB/ P12P24); VD= P24D·ω2速度瞬心法小结：1）速度瞬心法仅用于求解速度问题，不能用于求解加速度环境问题。
第三章-平面连杆机构讲解
小型刨床机构
曲柄摆动导杆机构 (a)曲柄摆动导杆机构 ; (b)电气开关
卡车车厢自动翻转卸料机构
手动抽水机
第十一页，编辑于星期二：二十二点 五分。
3. 偏心轮机构 扩大转动副
（ a）等效曲柄滑块机构
（ b）曲柄滑块机构 （ c）等效曲柄摇杆机构 （d) 曲柄摇杆机构
特点：容易加工；
工作时润滑条件和受力情况好；
∴X ≤67
②当45mm为最长杆时：即18+45≤40+x
∴X ≥23 ∴当23≤X ≤67时，该机构为曲柄摇杆机 构
第十九页，编辑于星期二：二十二点 五分。
二、急回特性和行程速比系数
曲柄等速转动时， 摇杆往复摆动的平均速 度不相同，这种运动称 为曲柄摇杆机构的 急回
运动。曲柄摇杆机构的
急回运动程度可以用 2
A
AC 1= l1+l2
AC2=l2- l1
=> l1 =( AC1－ AC2)/ 2
⑥以 A为圆心， A C2为半径作弧交
于 E,得：l1 =EC1/ 2 l2 = A C1－EC1/ 2
θD P
第二十九页，编辑于星期二：二十二点 五分。
（7）讨论：由于 A点可在△ C1PC2的外接圆周的弧 C1PC2 上任意选取，所以，若仅按行程速比系数 K来
18 15
A
30
D
∵15+30>20+18 ∴此机构属于 双摇杆机构
其中 AB、CD都为摇杆
C B 17
22
10
A
28
D
∵10+28<17+22
又∵最短杆AB固定作为机架
∴此机构属于 双曲柄机构 其中 AB、CD都为曲柄
平面机构运动简图及自由度
机构运动简图
链 传 动 圆柱 蜗杆 蜗轮 传动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
凸 轮 传 动
机构运动简图
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
棘 轮 机 构
§1－2 机构运动简图
五、机构运动简图的绘制方法
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。 步骤： 1.运转机械，搞清楚构件的数目，并用数字标注（1、2、3…）； 3. 合理选择投影面及原动件的静态位置（以机构的运动平面 为投影面）； 4.用规定的符号和线条绘制图形（先画出运动副符号，然 后以直线或曲线相连)——机构示意图； 实际长度(m) 5.选择适当的比例尺作简图； 长度比例尺 l 图示长度(mm) 6、验算自由度。
注意: 画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运
动副的性质。
§1－2 机构运动简图
2.颚式破碎机
2 B
A
1
3 D
C
破碎机1 破碎机2
4
§1－2 机构运动简图
5.内燃机
3 2 4 1 8 7
4 2 1
5
5 6
7
6
9
9
10
10
链接
§1－2 机构运动简图
五、对机构运动简图的检验： 1.构件数目与实际相同； 2.运动副的性质、数目与实际相符； 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例； 4.与实际机构具有相同的自由度。
机架
1个
1个或几个
若干个
§1-2 机构的组成及运动简图
刚性联接 活动联接
运动副
零件
构件
运动链
给定机架、原动件 电器、液压等 机器 机构 控制部分 辅助部分
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
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实例
例1 卡车翻斗卸料机构示意图
1. 确定机构组成: 2. 车体1-机架 3. 活塞杆3-原
动件 4. 翻斗2、液压
缸体4为从动件
2.运动副类型: 3和4——移动副 3和2——转动副 4和1——转动副 2和1 ——转动副
3.机构草图绘制 测量各运动副 相对位置实际尺寸。 本图中,测量Lab,Lbc 以及BC连线与水平线 的夹角。
▪ 作业：2-4
例如：1、轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面与轴承 内孔为运动副元素。
2、凸轮与尖顶间构成运动副，凸轮与尖顶接触部 分为运动副元素。
二、 运动副分类 （一）平面运动副
按两构件接触特性，常分为低副、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：只能在一个平面内做相对转动, 也称铰链。 两构件中如有一个构件固定不动, 则称为固定铰链； 二者均能转动， 则称为活动铰链。
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
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。
齿轮10
排气阀4 气缸体1
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
(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。
螺旋副
球面副
运动副类型及其代表符号
转
球
动 副
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
活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6
齿轮10
排气阀4 气缸体1
凸轮7
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
凸轮副
齿轮副
运动副 名称
常用运动副的符号 运动副符号
两运动构件构成的运动副 两构件之一为固定时的运动副
2 转
2
动
平副 1
1
面
运
动
2
副移
动
1
副
2
1
2
2
1
1
1
1
2
2
1 2 1
1 2
1
平
面
2
高
副
1
2
螺
旋
1
空副 2
间
1
运
动球 副面
1
副
球 销
2
副
2 1
2 1
1
2
2 1
2 1
1 2
1 2
2、转动副
a：图垂直于回转轴线； b：图不垂直于回转轴线；
表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 c：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。
3、移动副
两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。
4、平面高副
两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件 接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部 轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。
第三章平面连杆机构——平 面机构的运动简图
§2.1 平面机构运动简图及其自由度
一、运动副
§ 2.1.1 运动副及其分类
运动副：两构件直接接触并能产生确定相对运动的可动联接。
例如：轴和轴承、啮合中的一对齿廓、滑块与导槽
轴与轴承
啮合中的一对齿廓
滑块与导槽
运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。
销 副
移 动 副
圆 柱 副
螺
平 面
旋 副
高
副
球 面 副
§2.1.2 机构中构件的分类
构件可分为机架、原动件和从动件。 （1）固定件（机架）
机构中的固定构件； 一般机架相对地面固定不动。 （2）原动件（主动件） 接受外界给定运动规律的活动构件。 （3）从动件 随着原动件的运动而运动的其余活动构件。
§2.1.3 平面机构的运动简图
1 2
2 1
2.2.2 绘制机构运动简图的步骤
①分析机构组成和运动原理,找到主动件，原动件 的运动方向，分清运动路线。 ②确定运动副的类型以及数目 ③选择一个最能反映机构中各构件之间的运动关系的 平面,绘制各运动副 ④选择合适比例,按照比例连接各运动副。
l运 动 图 尺 上 寸 所 的 画 实 长 际 度 长 （ 度 m (m m 或 )m m )
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。
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。
例1 卡车翻斗卸料机构示意图
1. 确定机构组成: 2. 车体1-机架 3. 活塞杆3-原
动件 4. 翻斗2、液压
缸体4为从动件
2.运动副类型: 3和4——移动副 3和2——转动副 4和1——转动副 2和1 ——转动副
3.机构草图绘制 测量各运动副 相对位置实际尺寸。 本图中,测量Lab,Lbc 以及BC连线与水平线 的夹角。
▪ 作业：2-4
例如：1、轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面与轴承 内孔为运动副元素。
2、凸轮与尖顶间构成运动副，凸轮与尖顶接触部 分为运动副元素。
二、 运动副分类 （一）平面运动副
按两构件接触特性，常分为低副、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：只能在一个平面内做相对转动, 也称铰链。 两构件中如有一个构件固定不动, 则称为固定铰链； 二者均能转动， 则称为活动铰链。
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
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。
齿轮10
排气阀4 气缸体1
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
(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。
螺旋副
球面副
运动副类型及其代表符号
转
球
动 副
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
活塞2 顶杆8 连杆5 曲轴6
齿轮10
排气阀4 气缸体1
凸轮7
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
凸轮副
齿轮副
运动副 名称
常用运动副的符号 运动副符号
两运动构件构成的运动副 两构件之一为固定时的运动副
2 转
2
动
平副 1
1
面
运
动
2
副移
动
1
副
2
1
2
2
1
1
1
1
2
2
1 2 1
1 2
1
平
面
2
高
副
1
2
螺
旋
1
空副 2
间
1
运
动球 副面
1
副
球 销
2
副
2 1
2 1
1
2
2 1
2 1
1 2
1 2
2、转动副
a：图垂直于回转轴线； b：图不垂直于回转轴线；
表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 c：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。
3、移动副
两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。
4、平面高副
两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构件 接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其全部 轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。
第三章平面连杆机构——平 面机构的运动简图
§2.1 平面机构运动简图及其自由度
一、运动副
§ 2.1.1 运动副及其分类
运动副：两构件直接接触并能产生确定相对运动的可动联接。
例如：轴和轴承、啮合中的一对齿廓、滑块与导槽
轴与轴承
啮合中的一对齿廓
滑块与导槽
运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。
销 副
移 动 副
圆 柱 副
螺
平 面
旋 副
高
副
球 面 副
§2.1.2 机构中构件的分类
构件可分为机架、原动件和从动件。 （1）固定件（机架）
机构中的固定构件； 一般机架相对地面固定不动。 （2）原动件（主动件） 接受外界给定运动规律的活动构件。 （3）从动件 随着原动件的运动而运动的其余活动构件。
§2.1.3 平面机构的运动简图
1 2
2 1
2.2.2 绘制机构运动简图的步骤
①分析机构组成和运动原理,找到主动件，原动件 的运动方向，分清运动路线。 ②确定运动副的类型以及数目 ③选择一个最能反映机构中各构件之间的运动关系的 平面,绘制各运动副 ④选择合适比例,按照比例连接各运动副。
l运 动 图 尺 上 寸 所 的 画 实 长 际 度 长 （ 度 m (m m 或 )m m )
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。
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。