平面机构组成分析
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机构运动简图应满足的条件：
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。
军械学院专用
第9页/共35页
二、机构运动简图绘制方法
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。
3
D
军械学院专用
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分析2：五杆铰链机构
C
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5
B2
3 D
=2
1
θ1
θ2 4
当原动件=2 (原动件=F)时： A
5
E
机构所具有确定运动。
C1
当原动件=1(原动件<F)时：
B
2
3
机构能动----乱动
C2
D1
1
D2
θ1
4
A
5
E
军械学院专用
第21页/共35页
确 定 运
触
动
军械学院专用
第7页/共35页
§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，并按比例定出各运动副的位置， 以说明机构各构件间的相对运动关系的 简化图形----机构运动简图。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。
军械学院专用
2.作为运动分析和动力分析的依据。
3.便于机构的综合。
一、 平面机构自由度的计算公式
y
θ (x , y)
x
平面上单个自由构件的自由度为 3
军械学院专用
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经运动副相联后，构件自由度会有变化：
y
y
y
2
x
θ1 x
R=2, F=1
12
x
S
R=2, F=1
1
2
R=1, F=2
得：构件自由度＝3－约束数 ＝自由构件的自由度数－约束数
军械学院专用
步骤： 1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；
2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（多为运动平面）， 绘制示意图。
3.按比例绘制运动简图。
简图比例尺： μl =实际尺寸wenku.baidu.comm / 图上长度mm
4.检验机构是否满足运动确定的条件。 举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。
军械学院专用
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闭链、开链
军械学院专用
第4页/共35页
四、 机构
在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系， 当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系按 给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确 定的运动，那么，该运动链便成为机构。
从机构组成的角度得到机构的定义。
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
军械学院专用
=1
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②计算铰链五杆机构的自由度
解：活动构件数n= 4
2
3
低副数PL= 5 高副数PH= 0
1 θ1
4
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5
=2
军械学院专用
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③计算图示凸轮机构的自由度。
解：活动构件数n= 2
3
2
低副数PL= 2
高副数PH= 1
1
F=3n － 2PL － PH =3×2 －2×2－1
例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
军械学院专用
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2、运动副的分类： ①高副－点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副－面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
军械学院专用
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三、 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。
刚性结构
2 当F＞0时：能动
原动件数>F：机构干涉---卡死 原动件数<F：机构能动----乱动 原动件数=F: 机构具有确定的相对运动
机构具有确定运动的条件是： （1）机构的自由度F必须大于零； （2）原动件数与机构的自由度必须相等。
军械学院专用
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推广到一般：
活动构件数 构件总自由度 低副约束数 高副约束数
n
3×n
2 × PL
计算公式： F=3n－(2PL +Ph )
1 × Ph
①计算曲柄滑块机构的自由度。
解：活动构件数n= 3 低副数PL= 4
1
2
3
高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH
S3
=3×3 － 2×4
军械学院专用
=1
军械学院专用
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二、平面机构具有确定运动的条件
机构的自由度:
机构的自由度数即是机构所具有的独立运动的数目。 通常机构中的每个原动件具有一个独立运动（如电动机转 子具有一个独立转动，内燃机的活塞具有一个独立的直线 移动），因此，机构的自由度也是机构应当具有的原动件 的数目。
机构自由度、原动件数与机构确定运动之间的关系如何呢？
分析3：三杆铰链构件系统
F=2n － 3PL － PH
B2
=2×3－ 3×2 =0
1
三角形结构-----不能动,为刚
性结构(看成一个构件)。
A
3
C
分析4：
F=3n － 5PL－ PH
B E
=3×3－ 2×5 = -1
1
2
不能动----超静定结构。
D
4
C
A
3
军械学院专用
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综合：
1 当F≤0时：
第5页/共35页
机构中的构件分为三种：
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。 机构的组成： 机构＝机架＋原动件＋从动件
军械学院专用
1个
1个或几个
若干
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小结：
构件 运动副 运动链 机构
直 接 接
系 统 化
军械学院专用
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分析1：四杆铰链机构
计算四杆铰链机构的自由度n=3 PL=4、PH=0
B
2
F=3n － 2PL － PH =3×3－ 2×4 =1
当原动件=1时： 机构所具有确定运动。
1 θ1 A
B2
当原动件=2时（原动件数>F)： 机构干涉---卡死
1 θ1 A
C
3 4
D
C
4 θ2
§1 机构及其组成
一、构件的自由度
y
构件可能出现的独立的运动称为 构件的自由度。
θ
一个作平面运动的独立构件有三 个自由度；一个作空间运动的独立构 件有六个自由度。
(x , y) x
军械学院专用
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二、运动副及其分类
1、定义： 运动副－－两个构件直接接触组成的可动联接 a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件，缺一不可
绘制曲柄摇杆泵的运动简图。
军械学院专用
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绘制平面机构运动简图应注意的问题： 1、主动件取一般位置 2、机架上有阴影线 3、主动件上有箭头
军械学院专用
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§3 平面机构的自由度
定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度。
军械学院专用
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机构运动简图应满足的条件：
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。
军械学院专用
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二、机构运动简图绘制方法
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。
3
D
军械学院专用
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分析2：五杆铰链机构
C
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5
B2
3 D
=2
1
θ1
θ2 4
当原动件=2 (原动件=F)时： A
5
E
机构所具有确定运动。
C1
当原动件=1(原动件<F)时：
B
2
3
机构能动----乱动
C2
D1
1
D2
θ1
4
A
5
E
军械学院专用
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确 定 运
触
动
军械学院专用
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§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，并按比例定出各运动副的位置， 以说明机构各构件间的相对运动关系的 简化图形----机构运动简图。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。
军械学院专用
2.作为运动分析和动力分析的依据。
3.便于机构的综合。
一、 平面机构自由度的计算公式
y
θ (x , y)
x
平面上单个自由构件的自由度为 3
军械学院专用
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经运动副相联后，构件自由度会有变化：
y
y
y
2
x
θ1 x
R=2, F=1
12
x
S
R=2, F=1
1
2
R=1, F=2
得：构件自由度＝3－约束数 ＝自由构件的自由度数－约束数
军械学院专用
步骤： 1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；
2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（多为运动平面）， 绘制示意图。
3.按比例绘制运动简图。
简图比例尺： μl =实际尺寸wenku.baidu.comm / 图上长度mm
4.检验机构是否满足运动确定的条件。 举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。
军械学院专用
第10页/共35页
闭链、开链
军械学院专用
第4页/共35页
四、 机构
在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系， 当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系按 给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确 定的运动，那么，该运动链便成为机构。
从机构组成的角度得到机构的定义。
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
军械学院专用
=1
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②计算铰链五杆机构的自由度
解：活动构件数n= 4
2
3
低副数PL= 5 高副数PH= 0
1 θ1
4
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5
=2
军械学院专用
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③计算图示凸轮机构的自由度。
解：活动构件数n= 2
3
2
低副数PL= 2
高副数PH= 1
1
F=3n － 2PL － PH =3×2 －2×2－1
例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
军械学院专用
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2、运动副的分类： ①高副－点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副－面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
军械学院专用
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三、 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。
刚性结构
2 当F＞0时：能动
原动件数>F：机构干涉---卡死 原动件数<F：机构能动----乱动 原动件数=F: 机构具有确定的相对运动
机构具有确定运动的条件是： （1）机构的自由度F必须大于零； （2）原动件数与机构的自由度必须相等。
军械学院专用
第15页/共35页
推广到一般：
活动构件数 构件总自由度 低副约束数 高副约束数
n
3×n
2 × PL
计算公式： F=3n－(2PL +Ph )
1 × Ph
①计算曲柄滑块机构的自由度。
解：活动构件数n= 3 低副数PL= 4
1
2
3
高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH
S3
=3×3 － 2×4
军械学院专用
=1
军械学院专用
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二、平面机构具有确定运动的条件
机构的自由度:
机构的自由度数即是机构所具有的独立运动的数目。 通常机构中的每个原动件具有一个独立运动（如电动机转 子具有一个独立转动，内燃机的活塞具有一个独立的直线 移动），因此，机构的自由度也是机构应当具有的原动件 的数目。
机构自由度、原动件数与机构确定运动之间的关系如何呢？
分析3：三杆铰链构件系统
F=2n － 3PL － PH
B2
=2×3－ 3×2 =0
1
三角形结构-----不能动,为刚
性结构(看成一个构件)。
A
3
C
分析4：
F=3n － 5PL－ PH
B E
=3×3－ 2×5 = -1
1
2
不能动----超静定结构。
D
4
C
A
3
军械学院专用
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综合：
1 当F≤0时：
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机构中的构件分为三种：
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。 机构的组成： 机构＝机架＋原动件＋从动件
军械学院专用
1个
1个或几个
若干
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小结：
构件 运动副 运动链 机构
直 接 接
系 统 化
军械学院专用
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分析1：四杆铰链机构
计算四杆铰链机构的自由度n=3 PL=4、PH=0
B
2
F=3n － 2PL － PH =3×3－ 2×4 =1
当原动件=1时： 机构所具有确定运动。
1 θ1 A
B2
当原动件=2时（原动件数>F)： 机构干涉---卡死
1 θ1 A
C
3 4
D
C
4 θ2
§1 机构及其组成
一、构件的自由度
y
构件可能出现的独立的运动称为 构件的自由度。
θ
一个作平面运动的独立构件有三 个自由度；一个作空间运动的独立构 件有六个自由度。
(x , y) x
军械学院专用
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二、运动副及其分类
1、定义： 运动副－－两个构件直接接触组成的可动联接 a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件，缺一不可
绘制曲柄摇杆泵的运动简图。
军械学院专用
第11页/共35页
绘制平面机构运动简图应注意的问题： 1、主动件取一般位置 2、机架上有阴影线 3、主动件上有箭头
军械学院专用
第12页/共35页
§3 平面机构的自由度
定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度。
军械学院专用
第13页/共35页