螺旋副

解：n= 3 ，PL= 4 ，PH= 0 F=3n-（2PL+PH） =3×3 -2×4
=1 ∵ F= 给定的原动件数，且F>0
图a
∴该机构具有确定的相对运动
解：n= 4 ，PL= 5 ，PH= 0 F=3n-（2PL+PH） =3×4 -2×5
=2
图b
∵ F= 给定的原动件数，且F>0
∴该机构具有确定的相对运动
称为运动副。
例如轴1与轴承2的配合（图a）、滑块1与导轨2的接触（图b）、 两齿轮轮齿的啮合（图c）等都构成了运动副。
图a
图b
图c
2、运动副的分类 按构成运动副的两构件接触的几何特征来分：
1）低副：两构件通过面（圆柱面或平面）接触而构成的运动副 (如图a、b) 。
又根据组成低副的两构件之间的相对运动性质分：
机器具有以下几个共同的特征：
传 ① 多种实物的组合体；
统 ② 各实物之间具有确定的相对运动；
机 器
③
能完成有用的机械功或转换机械能，
可用来代替或减轻人类的劳动；
④ 具有自我调节、自我控制的能力。
如机器人、机械手。
∴机器是根据某种使用要求而设计的一种人为实物组合的执行机械 运动的装置，其作用是变换或传递能量、物料、信息，以代替或 减轻人类的劳动。
3）可以实现不同的运动规律和特定轨迹要求。如：
实现特定运动规律的牛头刨床（图c）； 实现特定轨迹要求的椭圆仪（图d）。 缺点：
1）低副中存在间隙，会引起运动误差，使效率降低； 2）动平衡较困难，所以一般不宜用于高速传动，常用于低速的场
螺旋副：相对运动为螺旋运动（图a） 球面副：相对运动为球面运动（图b）
图a
图b
三、机构
1、概念： 机构是由若干个构件通过运动副联接而成的整体。
常用的机构有： 1）齿轮机构：它们的机件形状特点是具有轮齿，其运动特点是把
高速转动变为低速转动或反之。 2）凸轮机构：它们的主要机件是具有特定轮廓曲线的凸轮，利用
2）构件的分类
机构中的构件可分三类： 1）固定构件（机架）：用来支承其他活动构件（运动构件）。 2）原动件（主动件）：是机构中接受外部给定运动规律的活动构件。 3）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。
其中输出预期运动的从动件称为输出构件，其他从动 件则起传递运动的作用。
4、机构运动简图的绘制步骤 1）分析机构
低副机构。
图b
它可以分为：
1、平面连杆机构：所有构件均在相互平行的平面内运动的连杆机 构（如图a） 。
2、空间连杆机构：所有构件不全在相互平行的平面内运动的连杆 机构（如图b）。
二、特点
优点：
1）运动副都是低副，低副两元素为面接触，所以 耐磨损，承载大；
2）低副两元素几何形状简单，是圆柱面或平面， 所以制造简单，容易获得较高的制造精度；
1、机构运动简图的概念
用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按一定的比例定
出各运动副的相对位置，把这种图形称为机构运动简图。
比例尺μL=
实图际上长长度度(m(mm或m)m)（ μL >1
mm mm
时，表示缩小）
注意：机构运动简图必定与原机构具有完全相同的运动特征，因而
可以根据该图对机构进行运动分析和力分析。
其轮廓曲线使从动件（推杆）按指定的运动规律作 周期性的往复移动或摆动。
齿轮机构
凸轮机构
3）连杆机构：其机件的基本形状是杆状或块状，其运动特点是能 实现转动、摆动、移动等运动形式的相互转换。
连杆机构
4）间歇运动机构: 5）带、链传动机构： 6）螺旋机构：
间歇机构
链传动 三角带传动
2、分类： 根据组成机构的各构件之间的相对运动为平面运动还是空间运
机构示意图：如只是为了表明机构的组成状况和结构特征，也可以
不严格按比例来绘制简图，这样的简图称为机构示意
图。
注意：不能根据机构示意图对机构进行运动分析和力分析。
2、运动副的表示方法（代号） 1）转动副：
一般用小圆圈“ ”表示，其
B 2
2 1
圆心表示两构件相对转动的中心。 1
1
2）移动副：
一般用 “ ”和“ ”表
上述3个自由度将因该运动副引入的约束而减少，其减少的数 目就等于该运动副所引入的约束的数目。又因两构件构成运动副后， 仍需保证能产生一定的相对运动，所以对于平面机构来说，每个运 动副引入的约束数目最多为2个，而剩下的自由度最少为1个。
3、运动副的约束特点
名称 表示方法 约束
相对运动（自由度）
转动副 A
作协调关系，它通常由各种计算机和控制器组成。
§1—2 机构的组成
一、零件和构件
1、零件：机械中单独制造加工的基本单元 从制造、加工的角度来看，任何机器（机构）都是由若干个单
独加工制造的单元体——零件组装而成的。 如内燃发动机是由汽缸、活塞、连杆体、大端盖、曲轴、齿轮、
凸轮、螺栓、螺母等一系列零件组成的。
(a)
示，矩形框的长边和直线表示移动 导路或其中心线的位置。
3）高副： 画出两构件接触处的曲线轮廓
1
2
(c)
3
2
（齿轮除外：可用两节圆表示）
1
齿轮机构
凸轮机构
3、构件的表示与分类 1）构件的表示
① 先将构件上所有运动副按位置用符号画出； ② 用简单线条将该构件上各运动副连成一体。
一 般 构 件 的 表 示 方 法
定出原动件 执行件
循着原动件和执行件 找出构件总数，各构件的运动性质 之间的传动路线 (移动、转动还是其它的平面运动？)
根据各构件之间的相对运动 和接触情况(点、线、面)
定出运动副的个数，各运动副的 类型（移动副、转动副、高副）
2）选择视图平面
一般选择多数构件的运动平面作为视图平面。
3）选择适当的比例尺，绘制机构运动简图 选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动副之间的
机械的组成
机械是机器和机构的总称。
§1—1 机器的组成
汽车
飞机
挖掘机
牛头刨床
多缸内燃机
计算机
一、机器的分类
机器的种类很多，就其用途而言，可分为：
动力机器：提供或转换机械能的机器，如 电动机、内燃发动机等。
工作机器：利用机械能来实现预期工作的
机器，如起重机、机床、插秧
机、纺织机等。
C' C B'
E
B
机械中的零件可分： 通用零件：在各种设备中都能用到的零件，如齿轮，轴和轴承， 螺栓、螺母、螺钉，键，销 。 专用零件：只是在某些机械设备中才用到的零件，如内燃机中活塞、 汽轮机中的叶片。
2、构件：机械中运动的基本单元 从机械实现预期运动和功能角度看，并不是每个零件都能独立
起作用。我们把每一个独立影响机械功能并能独立运动的单元称为 构件。
∴ 若机构共有PL个低副，PH个高副，则机构受到的总约束为2PL+PH 个。
∴ 自由度的计算公式为：
F = 3n -（2PL+PH）= 3n -2PL-PH
三）机构具有确定运动的条件
由前述可知，从动件是不能独立运动的，只有原动件才能独 立运动。通常原动件是与机架用低副相联的，所以每个原动件能 给定一个独立运动（如电动机具有一个独立的转动）。
件位置所需的独立运动的参数。 如图，一个在平面内自由运动的构件（自
由构件）在xoy坐标系中，其独立运动的可能 性有：x 、y 、o 。 ∴ 每个自由构件有3个自由度。 2、约束
当两构件以某种方式相联接而构成运动副时，则两构件间的相 对运动便受到了一定的限制，从而使某些相对运动不可能产生。
把限制构件相对独立运动的作用，称为约束。
通过连杆3带动 输出机械能
曲轴4转动
排气阀12打开，废气 活塞10
由排气管15排出
凸轮7
用来开启、关闭进气阀和排气阀；
顶杆8、9
齿轮1 用来保证活塞和进、排气阀之间形成一定规律的动作。 齿轮18
以上各部分协调配合工作，便能 把燃气燃烧时产生的热能转变为曲轴 转动的机械能。
2）牛头刨床：
功用：可以把输给电动机的电能转换成刨刀切削工件的机械能。
一台发展完善的现代化机器由四部分组成：原动机、传动装置、 执行机构和控制系统。
1）原动机： 为机器运转提供动力，常用的原动机有电动机、
内燃机、液动机、气动机等。 电动机可以把电能转化成机械能； 内燃机可把燃料燃烧的化学能转换成机械能。
2）传动装置：
内燃机
按执行机构作业的特定要求，把原动机的运动和动力传递给执 行机构。如常用的各种减速和变速装置。
∴ 从运动的观点来看，可以说任何机器（机构）是由若干个构件组 合而成的。
可以是单个零件，如曲轴； 构件
也可以是若干个零件刚性联接而成的整体， 如右图所示齿轮轴构件是由齿轮、轴、键三 个零件组成的。
刚性联接：指通过焊接、螺栓联接、键联接、铆接等方法将多个零 件联接而成。
二、运动副
1、概念 两构件组成的直接接触并能产生相对运动的联接（可动联接），
∴ 机构具有确定相对运动的条件为： 机构的自由度数目应等于机构的原动件数。即： F=给定的原动件数，且 F>0。
讨论： 1）如F>原动件数且F> 0，机构的运动不确定； 2）如F<原动件数且F> 0，导致机构卡死或产生破坏； 3）如F≤0，机构不能动（如建筑上的刚性构架）。
例3 分别计算图a中四杆机构、图b中五杆机构的自由度，分析是否 具有确定的相对运动。
①转动副（回转副或铰链）：两构件之间的相对运动为转动的运动 副(如图a) 。
固定铰链——两构件中有一个构件是固定的；
活动铰链——两构件都未固定。