第3章平面机构的结构分析(《机械设计基础》陈立德第3版)总结

机架（固定件）：缝纫机脚踏机构中的AD构件 原动件：缝纫机脚踏机构中的CD构件 从动件：缝纫机脚踏机构中的CB、BA构件
§3-3 平面机构运动简图
机构运动简图－用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图－不按比例绘制的简图 现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。
面接触)
线接触)
机械设计基础 —— 平面连杆机构
空间副
了解
高副：点、线接触
球面副
螺旋副
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
2
1 2 1
22
22
1
1
1
1
2
2
1 2 1
1 2
1
平
面
2
高
副
1
2
螺
旋
《机械设计基础》第2章 平面机构
2.高副的常用符号
高副表示法 高副主要有凸轮副和齿轮副。
凸轮副
《机械设计基础》第2章 平面机构
齿轮副
3.机构运动简图中构件的表示方法
机构中构件的相对运动是由运动副的类型及同一构件上 各运动副的相对位置决定的。因此，在绘制机构运动简 图时，要表示参与构成不同类型的若干运动副的构件， 应按其运动副的类别，用规定的符号画在相应的位置上， 再用简单的线条将这些符号联成一体即可。 右图所示为参 与构成不同类 型的两个运动 副的构件的表 示方法。
机构运动简图——根据机构的运动尺寸，按一定的比 例尺定出各运动副的位置，再用规定的运动副代表 符号和简单的线条或几何图形表示机构各构件间相 对运动关系的一种简化图形。
各运动副间的相对位置尺寸称为运动特征尺寸。 在绘制机构运动简图时，运动特征尺寸应准确地表
示出来。
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。
以用三个独立的参数x、
y和角度θ表示。
平面自由构件的自由度
约束——对构件的独立运动所加的限制。
作平面运动的自由构件有三个自由度。当两构件组成运 动副后，它们的相对运动就受到限制（约束），自由度 随之减少。
运动副的作用是约束构件间的某些运动，而保留另外一 些运动。一个运动副至少引入一个约束，也至少保留一 个自由度。
常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机
齿 轮 齿 条 传 动
圆
带
锥
传
齿
动
轮
传
动
链 传 动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
圆柱 蜗杆 蜗轮 传动
凸 轮 传 动
内啮
棘ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
合圆
轮
柱齿
机
轮传
构
动
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。
想一想 练一练
请画出汽车发动机罩壳、手摇打气筒的机构示意 图
汽车发动机罩壳
手摇打气筒
答案：
汽车发动机罩壳机构示意图
手摇打气筒机构示意图
例3－2、机构运动简图的绘制（模型，活塞泵）
活塞泵机构工作原理
解： 1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
2）确定所有运动副的类型，测量运动副之间的相对位置；
动副的部分称为运动副元素； ②能产生一定形式的相对运动。
按运动副元素接触形式可将运动副分为低副和高副。
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
作者：潘存云教授
按接触形式分类：
❖ 接触形式: 点、线、面 ❖ 低副：面接触 ❖ 高副：点、线接触
平面低副 空间低副
名称
轴、杆、连杆 等构件
轴、杆的固定 支座（机架）
一个构件上有 两个转动副
一个构件上有 三个转动副
两个运动构件 用转动副相联
一个运动 构件
一个固定 构件
用转动副 相联
两个运动构件 用移动副相联
一个运动构件 一个固定构件 用移动副相联
符号 a b c d e
f
g h
名称
棘轮机构
链传动
外啮合圆柱 齿轮传动
▲弄清机构包含哪几个部分; ▲各部分如何相联？
▲以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？
(2)根据结构特点对机构进行结构分析
▲不同的机构都有各自的特点，把各种机构按结构加以分类，其目的是 按其分类建立运动分析和动力分析的一般方法。
(3)研究机构的组成原理
▲目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求。
§3-1 机构结构分析的内容及目的
机构结构分析的目的主要有下列三个方面： １）为新机构的创造提供途径。 ２）通过对机构的结构进行分析与分类，可以分门别类
地对机构进行运动分析、动力分析和机构的综合。 ３）在设计新的机械或对现有机械进行研究时，首先要
画出其运动简图。对机构的结构分析是正确地画出机构 运动简图必不可少的步骤。
顺口溜： 先两头，后中间， 从头至尾走一遍， 数数构件是多少， 再看它们怎相联。
例3－1 活塞泵及其机构运动简图
E
4
D C
3
2
5
F
B
A
1
工作任务：分析下列机构并绘制其运动见图。
活塞泵
【案例2】如图所示为以颚式碎矿机。当曲轴2 绕其轴心O连续转动时，动颚板3作往复摆动， 从而将处于动颚板3和固定颚板6之间的矿石7 轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。
由图可以看出，O、C在同一垂直线上。量取 OA=3mm，AB=25mm，BC=14mm， OC=22mm.
机械设计基础 —— 平面连杆机构
例题：破碎机
A B
E
DC
F
G
机械设计基础 —— 平面连杆机构
例题：
3
C23 4
2
B12
1
A14
C234
3
2
4
B12
1
4
A14
训练案例 绘出如下图a 所示抽水唧筒机构的运动 简图。
3.2.2 运动链、机构 1、运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统
闭链
开链
①平面运动链；②空间运动链
2、机构（从运动链角度）：
（1）对一个运动链 （2）选一构件为机架
（3）确定原动件（一个或数个）
（4）原动件运动时，从动件有确定的运动。
作者：潘存云教授
3.2.3 机构中构件的分类
任何机构都包含机架、原动件和从动件3个部分。 ⑴ 固定构件(机架) 是用来支承活动构件的构件，如机床
y
高副
高副
o
x
空间低副 平面低副 平面低副
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。
如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动，则称为 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。
1. 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。
鳄式破碎机
曲轴2与动颚板 3也构成转动副， 其轴心在A点 （即动颚板绕曲 轴的回转几何中 心）；摆杆4分 别与动颚板3和 机架5在B、C两 点构成转动副。 其运动传递为：
电机
皮带
曲轴
动颚 板
摆杆
所以，其机 构原动件为曲轴， 从动件为摆杆、 构件3、机架5共 同构成曲柄摇杆 机构。
（2）按图量取尺 寸，选取合适的 比例尺，确定O、 A、B、C四个转 动副的位置，即 可绘制出机构运 动简图。最后标 出原动件的转动 方向。
常用机构
❖ 研究对象:机构（平面机构、凸轮机构、间
歇运动机构）
❖ 主要内容:机构的结构分析从分析机构的
组成入手，研究机构的组成情况对其运动的 影响，以及机构运动简图的绘制方法，为研 究现有机构和创造新机构打下基础。
❖ 常用机构及其设计从分析几种常用机构的
工作原理和运动特点入手，研究根据给定运 动和传力要求设计机构运动简图的基本方法。 这里不涉及构件的强度计算、材料选择和结 构形状设计等问题。
3）选择合理投影视图（即能充分反映机构的特性）；
4）确定比例尺；
l

实际尺寸m
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、机构运动简图的绘制
§3－4 平面机构的自由度
构件的自由度——构件所具有的独立运动数目。
在三维空间内自由运动 的构件具有六个自由度。
作平面运动的构件(如 图所示)则只有三个自 由度，这三个自由度可
床身、车辆底盘、飞机机身。 ⑵ 原动件(主动件) 是运动规律已知的活动构件。它的运
动是由外界输入的，又称为输入构件。 ⑶ 从动件 是机构中随着原动件的运动而运动的其余活动
构件。相对于机架有确定的相对运动。 从动件的运动规律取决于原动件的运动规律和机构的结构。
当机构的结构确定之后，从动件的运动规律完全取决于原 动件的运动规律。
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
法如前面所述。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向