机械设计基础项目一任务二、内燃机机构运动简图的绘制及其结构分析
机械设计基础第1章运动简图ppt课件
运动简图绘制原则
简化原则
在保证能够准确表达机构运动情况的前提下， 尽量简化图形，突出重点。
清晰原则
图形应清晰易懂，符号、线条和标注应符合规 范。
完整性原则
应完整地表达机构的组成、运动传递关系和运动特性，不遗漏任何重要信息。
运动简图在机械设计中的应用
机构运动分析
通过运动简图可以直观地了解机 构的运动情况，包括速度、加速 度、位移等运动参数的变化规律。
凸轮机构运动简图绘制方法
选择视图平面 一般选择垂直于凸轮回转轴线的平面 作为视图平面
绘制凸轮轮廓线
根据凸轮的实际尺寸和形状，用实线 绘制出凸轮的注出 从动件的长度和位置
标注尺寸和参数
标注出凸轮的回转半径、基圆半径、 偏距等关键尺寸，以及从动件的位移、 速度、加速度等运动参数
机构运动简图绘制方
02
法
机构组成及运动副类型
机构组成
机构是由刚性构件通过运动副连接而成的系统。构件是机构 中的运动单元，可以是单一的整体，也可以是几个零件组成 的刚体。
低副
两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件的相对运动 形式，低副可分为转动副和移动副两种。
运动副类型
运动副是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。根 据接触形式的不同，运动副可分为低副和高副两大类。
高副的表示
高副用一条通过接触点的公法线来表示，并在公法线上标注出接触点 的位置。
机构运动简图绘制步骤与实例
绘制步骤
1. 分析机构的组成和运动情况，确定机构的类型 和运动副的性质。
2. 选择适当的比例尺，绘制机构示意图，表示出 各构件的相对位置和尺寸关系。
机构运动简图绘制步骤与实例
3. 根据机构示意图，用规定的符号绘制机构运动简图，表示出各构件间的连接关系和相对运动情况。
绘制单缸内燃机的运动简图
夯实理论
一、机构的组成
运动副 两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的联接。构件有点、线、面接触。
点接触
线接触
面接触
夯实理论
平面运动副的分类 按两构件接触性质，分为低副、高副。 (1)低副 两构件以面接触而形成的运动副。 1)转动副 只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
转动副
夯实理论
转动副
夯实理论
（3）移动副
1 2
1 2
2 1
1
2
1 2
1 2
移动副
夯实理论
（4）平面高副 平面高副画出两构件接触处的曲线轮廓。
凸轮
滚子
齿轮夯实理论ຫໍສະໝຸດ （二）平面机构运动简图的绘制 （1）分析机构的组成。 （2）分析构件间的相对运动形式。 （3）选择适当的视图平面和原动件位置。 （4）选择适当的比例尺
构件的实际长度 构件的图样长度
二、平面机构的运动简图 （一）机构运动简图的概念
用规定的线条和符号表示构件和运动副，并按一定的比例确定 运动副的相对位置及与运动有关的尺寸的简图。
（1）构件 构件用直线或小方块等来表示。
夯实理论
（2）转动副
1
1
1
2
2
2
图面垂直于回转轴线
2
1 2
1
图面不垂直于回转轴线
一个构件具有多个转动副时
夯实理论
机械设计基础 (第四版)
项目一 单缸四冲程内燃机的机构表达
任务二 绘制单缸四冲程内燃机的机构运动简图
工程实例
单缸四冲程内燃机
任务分析
通过对单缸四冲程内燃机工作过程分析，发现组成单缸四冲程内燃机的 曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构的真实外形和各构件外形很复杂，这给 快速绘制及与其他人员交流带来了困难。
实验一机构运动简图的测绘及分析实验
机械设计基础实验指导书实验一机构运动简图的测绘及分析实验一、实验目的1、熟悉机构运动简图的绘制方法，掌握从实际机构中测绘机构运动简图的技能；2、巩固机构结构分析原理及自由度计算方法；3、加深理解平面四杆机构的演化过程及验证曲柄存在条件。
二、实验设备及工具1、测绘用四种机构实物模型；2、测量用尺、分规、铅笔及草稿纸。
三、实验原理1、机构运动简图的常用符号如图1至图4所示（详见《机械制图》GB4460—84“机构运动简图符号”）。
（1）转动副，如图1所示。
（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图1 转动副（2）移动副，如图2所示。
（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图2 移动副（3）高副，如图3所示。
（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图3 高副（4）构件图例，如图4所示（a）具有两个运动副元素时（b）具有三个运动副元素时（c）具有四个运动副元素时图4 构件图例2、实验原理机构各部分的运动，是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的类型（高副、低副，转动副、移动副等）和机构的运动尺寸来决定的，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及固联方式等无关。
所以，只要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，就可以用运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动简图作出来。
正确的机构运动简图中各构件的尺寸、运动副的类型和相对位置以及机构组成形式应与原机构保持一致，从而保证机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性，以便根据该图对机构进行运动及动力分析。
所谓机构运动简图就是从运动的观点出发，用规定的符号和简单的线条按一定的尺寸比例来表示实际机构的组成及各构件间相对运动关系。
3、绘制机构运动简图的方法及步骤 （1）分析机构的实际构造和运动情况任选原动件并缓慢转动，根据各构件之间有无相对运动，分清机构是由哪些构件组成的；按照机构运动的传递顺序，仔细观察各构件之间相对运动的性质，从而确定运动副的类型和数目。
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。
绘制内燃机机构运动简图ppt课件
机构示意图：是用特定的构件和运动副符号表 示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特 征。（不需按比例）
.
1.平面机构的组成
机架
固定构件
机构
原动件
按给定运
从动件
动规律独立运 动的构件。
其余活动构件，其活 动取决于原动件的运动规 律及机构的组成情况。
.
2.机构运动简图的符号（表3-1）
4、机器 三个共同特点： （1）都是人为的实体组合 （2）各实体间具有特定的相对运动 （3）能实现能量的转换或完成有用的机械功 5、机械 机构和机器的总称
.
8.零件、构件、机构、机器之间的关 系
零件----- 一个独立加工的单元体。
构件-----相对运动的单元体。
机构-----若干构件组成。 机器-----若干机构组成。
注：关于 工程常用 机构运动 简图符号 国家已有 规定。
.
实例：
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
.
3.机构运动简图的绘制
步骤：
1、分析机械的工作原理、组成及运动传递情况；确定其 组成的各构件。 2、确定运动副的类型和数目。 3、测量运动尺寸。
4、恰当选择运动简图的视图平面（投影面）。（一般选大 多数构件的运动平面）。 5、选取比例尺（l），定出各运动副的相对位置，开始绘 制。
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
构件要编号； 运动副要有代号； 原动件要用箭头表示方向。 .
实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
.
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《机械设计基础(活页式教材)》电子教案 任务1.2(1)绘制机构运动简图教学ppt
机构的组成
1
运动副的概念
两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。
授课过程
明确任务定目标 演示推导明原理 计算练习知应用 特例特算辨清楚 举例应用多练习 判断依据要明确 回归任务做巩固 总结分析促提升
机构的组成
1
平面运动副的分类
按两构件接触情况，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。 (1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的运动简图。
05 回归载体做任务 应用举例 做法步骤
授课过程
明确任务定目标 演示推导明原理 计算练习知应用 特例特算辨清楚 举例应用多练习 判断依据要明确 回归任务做巩固 总结分析促提升
绘制如图所示的单杠内燃机机构的运动简图。
明晰概念知分类
构件相互接触
机
产生一定的相对运动
化繁为简 ——绘制机构运动简图
《机械设计基础》
01 明确任务定目标 演示动画 教学目标
01.明确任务定目标
动画演示 教师引导
观察内燃机的工作过程，试分析一下它由哪些机 构组成并绘制其机构运动简图？
绘制机构运动 简图可以更加 方便、清晰的 看出机器的组 成机构。
01.学习任务引入
知识目标
1.掌握运动副的概念、类型及表示符号； 2.掌握机构的运动简图的绘制方法。
绘制机构的运动简图
1 运动副及构件的表示方法 1.转动副：用圆圈表示，其圆心代表相对运动轴线
授课过程
明确任务定目标 演示推导明原理 计算练习知应用 特例特算辨清楚 举例应用多练习 判断依据要明确 回归任务做巩固 总结分析促提升
绘制机构的运动简图
绘制单缸内燃机的运动简图
的传动路线与方式，各机构工作原理及结构特点，记录相关参数。 （2）测绘处于动力源及执行部件间的传动机构运动简图。 （3）根据机构运动简图了解机械设备的运行情况。
任务实施
单缸四冲程内燃机
任务实施
1.设计要求与数据 单缸四冲程内燃机主体机 构。
2.设计内容
绘制单缸四冲程内燃机的运 动简图。
任务实施
3.设计步骤、结果及说明
任务实施
1.设计要求与数据 鄂式破碎机主体机构。 2.设计内容 绘制鄂式破碎机的运动简图。
任务实施
3.设计步骤、结果及说明
培养技能
因此，可以选择不考虑与运动特性无关的因素（如构件的复杂外形等）， 而用规定的线条和符号，绘制机构运动简图方法表明单缸四冲程内燃机将燃 气燃烧时的热能转化为机械能的工作原理。
任务目标
（1）掌握运动副、高副、低副的概念。 （2）掌握低副和高副，以及转动副和移动副的实例及表示方法。 （3）掌握用简单线条或符号表达机构的运动关系，绘制机械运动简图 的方法。
夯实理论
一、机构的组成
运动副 两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的联接。构件有点、线、面接触。
点接触
线接触
面接触
夯实理论
平面运动副的分类 按两构件接触性质，分为低副、高副。 (1)低副 两构件以面接触而形成的运动副。 1)转动副 只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
转动副
夯实理论
转动副
夯实理论
二、平面机构的运动简图 （一）机构运动简图的概念
用规定的线条和符号表示构件和运动副，并按一定的比例确定 运动副的相对位置及与运动有关的尺寸的简图。
绘制内燃机机构运动简图ppt
-
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动
-
◆高副：运动副元素为以点或线接触
齿轮副
凸轮副 点接触
-
线接触
低副中两构件之间是面接触，承受相同载荷时， 压强较低，不易磨损。
高副中两构件之间是点接触和线接触，其接触部 分的压强较高，故容易磨损。
-
机构
√ 平面机构
注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。
机构示意图：是用特定的构件和运动副符号表 示机构的一种简化示意图，仅着重表示结构特 征。（不需按比例）
-
1.平面机构的组成
机架
固定构件
机构
原动件
从动件
按给定运 动规律独立运 动的构件。
其余活动构件，其活 动取决于原动件的运动规 律及机构的组成情况。
-
任务一 绘制内燃机机构运 动简图
主讲人：李南南
-
一、基本概念
1、零件 是机器组成中不 可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。分为通用 零件和专用零件
2、构件 组成机械系统的 最小运动单元（可以是单 独加工的单元体，如车床 的主轴；也可是多个零件 的组合体，如连杆）。
-
连杆体
螺栓 连杆盖 螺母
3、机构 多个实体的组合，能够实现预期的相对 运动
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
构件要编号； 运动副要有代号； 原动件要用箭头表示方向。 -
实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
-
-
机械
二、运动副
两个零件或构件间既相接触又有相对运动的 一种联接形式，如车轮与钢轨、一对轮齿以 及轴与轴承之间的联接。
机械设计基础全套课件完整版ppt教程
机械设计基础 (第四版)
机械设计基础 (第四版)
项目一
单缸四冲程内燃机的机构表达
任务一 分析单缸四冲程内燃机的组成
工程实例
单缸四冲程内燃机
工程实例
功用
进气阀9
将液体材料燃烧时产生的热能转 变成机械能的动力装置
组成
机架(气缸体)、活塞、连杆、曲 轴、小齿轮、大齿轮、凸轮轴、 推杆、进气阀、排气阀
构件的实际长度 构件的图样长度
任务实施
单缸四冲程内燃机
任务实施
1.设计要求与数据 单缸四冲程内燃机主体机 构。
2.设计内容
绘制单缸四冲程内燃机的运 动简图。
任务实施
3.设计步骤、结果及说明
任务实施
1.设计要求与数据 鄂式破碎机主体机构。 2.设计内容 绘制鄂式破碎机的运动简图。
任务实施
3.设计步骤、结果及说明
曲轴（单一零件）
连杆（多个零件的刚性组合）
夯实理论
零件按作用分类 通用零件 在各种机器中经常使用的零件。 专用零件 在一些特定类型的机器中使用的零件。
通用零件
专用零件
任务实施
1.设计要求与数据
2.设计内容
3.设计步骤、结果及说明
单缸四冲程内燃机组成
分析组成单缸四冲程内 燃机各机构的作用
单缸四冲程内燃机是将 燃气燃烧时的热能转化 为机械能的机器，包含 曲柄滑块机构、齿轮机 构和凸轮机构，各机构
培养技能
识读机构运动简图 （1）分析机械传动系统的组成，设备的动力源是如何传递到执行机构
任务目标
（1）掌握运动副、高副、低副的概念。 （2）掌握低副和高副，以及转动副和移动副的实例及表示方法。 （3）掌握用简单线条或符号表达机构的运动关系，绘制机械运动简图 的方法。
机械设计基础(4学分)实验报告
《机械设计基础》课
4学分
实 验 报 告
课程名称：
学科专业：
学生姓名：
学号：
指导教师：
实验时间：年月日
实验成绩：
南京理工大学
实验一机构运动简图分析与设计
2、有下划线的字符为[CQP-B型设备]必填参数；
3、其余为[交流电动机实验设备]必填参数。
(1)工况Ⅰ（张紧力F0=N；使用张紧轮是否）
项
目
测
点
测定数据
计算数据
n1
W1
F1
n2
W2
F2
a1
a2
M1
M2
η
ε
F
1（空载）
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
(2)工况Ⅱ（张紧力F0=N；使用张紧轮是否）
项
目
NO.：1机构模型的机构运动简图：
机构名称：
比例尺：
机构自由度计算：F=
演化过程：
NO.：2机构模型的机构运动简图：
机构名称：
比例尺：
机构自由度计算：F=
验证曲柄存在条件：
演化过程：
NO：3机构模型的机构运动简图：
机构名称：
比例尺：
机构自由度计算：F=
演化过程：
NO.：4机构模型的机构运动简图：
机构名称：
1、工况Ⅰ
2、工况Ⅱ
3、
工况Ⅲ
允许传递的有效圆周力工况Ⅰ：Fe1= N；
内燃机机构设计及其运动分析机械原理课程设计说明书
机械原理课程设计说明书题目内燃机机构设计及其运动分析班级07机制二班姓名学号指导教师第一章设计要求1.1 设计题目内燃机机构设计及其运动分析1.2 机构示意图该机构由气缸（机架）中活塞（滑块B）驱动曲柄，曲柄轴上固联有齿轮1，通过齿轮2驱动凸轮上齿轮3，凸轮控制配气阀推杆运动。
1.3 原始数据齿轮参数：压力角，齿顶高系数，顶隙系数。
气阀推杆运动规律：升程和回程均为简谐运动。
第二章 机构设计与分析2.1齿轮机构传动设计 分度圆直径8421411=⨯==mz d6015422=⨯==mz d 16842433=⨯==mz d机构传动比71429.0122112-===z z i ωω 8.2233223-===z z i ωω 齿轮变位系数11765.01714171717*m in=-=-=a h z x齿轮机构的传动类型齿轮1、2：不等变位齿轮正传动（min x 的值大于零） 齿轮2、3：不等变位齿轮正传动（min x 的值大于零） 齿轮啮合时的压力角 确定齿轮1 2的压力角α'12o oo inv inv z z x x inv 98.2020152111765.020tan 2)(tan 212212112='++⨯=+++='αααα解得：确定齿轮2、3的压力角α'23o oo inv inv z z x x inv 63.2020421511765.020tan 2)(tan 223323223='++⨯=+++='αααα解得：齿轮的实际中心距设齿轮1、2及2、3的实际中心距为12a '和23a ' 齿轮1、2的标准中心距()72)1521(42121121212=+⨯=+=+=z z m r r a中心距可分性公式45974.7298.20cos 20cos 72cos cos cos cos 12121212=='⋅='⋅='⋅'ooa a a a αααα 齿轮2、3的标准中心距()114)4215(42121323223=+⨯=+=+=z z m r r a46236.11463.20cos 20cos 114cos cos cos cos 23232323=='⋅='⋅='⋅'ooa a a a αααα 齿顶高降低系数根据中心距变动系数公式：11493.012=+='y ym a a11559.023=y()002713.011493.011765.0122112=-=-+=∆y x x y ()00206.011559.011765.0233223=-=-+=∆y x x y齿顶圆直径变位齿轮齿顶高公式：m y x h h a a ⨯∆++=*)(由于y 23∆数值小于y 12∆所以y ∆取大值即002713.012=∆y 对于齿轮1和3（它们的模数和齿顶高系数相同）的齿顶高：98915.34)002713.01()(=⨯-=⨯∆-+=*m y x h h a a （变位后）9873.9198915.3284211=⨯+=+=h d d a a （变位后）9783.17598915.32168233=⨯+=+=h d d a a （变位后）对于齿轮2：45974.44)002713.011765.01()(=⨯-+=⨯∆-+=*m y x h h aa （变位后）91948.6845974.4260211=⨯+=+=h d d a a (变位后)齿根圆直径 对于齿轮1和3：()744)25.0*2221(22**11=--=--=m c h z d a f()1584)25.02242(22**33=⨯--=--=m c hzd af 对于齿轮2:()94118.504)11765.0225.02215(222**22=⨯+⨯--=+--=m x c h zd af基圆直径78.934220cos 84cos 11=⨯==Ob d d α38156.5620cos 6020cos 22=⨯==O O b d d 86836.15720cos 16820cos 33=⨯==OOb d d机构的重合度设齿轮1、2和3啮合时的齿顶圆压力角分别为：1a α 、2a α、3a α ooa a r r 8869.30)9892.4520cos 42arccos()cos arccos(111===ααooa a r r 1071.35)45974.3420cos 30arccos()cos arccos(222===ααooa a r r 2278.26)99365.8720cos 84arccos()cos arccos(333===αα齿轮1、2啮合时的重合度[]1.48092)]98.20tan 11.35(tan 15)98.20tan 89.30(tan 21[21)t (t )t (t 211222121112=-+-='-+'-=o o o o a a an an z an an z πααααπεα齿轮2、3啮合时的重合度[]1.55683)]63.20tan 11.35(tan 15)63.20tan 23.26(tan 42[21)t (t )t (t 212322233323=-+-='-+'-=o o o o a a an an z an an z πααααπεα小齿轮的齿顶圆齿厚()2.02356)2011.35(45974.3430245974.34414.32/=--⨯⨯⨯=--=o o i i i i inv inv inv inv r r sr s αα2.1 主要的计算结果2.1.2 齿轮机构示意图2.2 凸轮机构设计2.2.1 从动件的位移、速度和加速度的运动方程 推程时[]002022000,0cos 2sin 2cos 12δδδδπδωπδδπδπωδδπ∈⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ha h v h s回程时[]002022000,0cos 2sin 2cos 12δδδδπδωπδδπδπωδδπ'∈⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'⋅'-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'⋅'-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'+=ha h v h s理论廓线滚子中心处于B 点的直角坐标⎭⎬⎫-+=++=δδδδsin cos )(cos sin )(00e s s y e s s x220e r s -=其中从动件位移、速度、加速度运动方程： 推程：[]8722.0,0∈δ)6.3cos(445.0)]6.3cos(1[8cos 120δδδδπ-=⨯-⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=h s )6.3sin(4.146.3)6.3sin(433δωωδ=⨯==dtds v)6.3cos(84.516.3)6.3cos(4.142333δωωδω=⨯⨯==dtdv a凸轮推程理论廓线方程：δδδδδδδδsin 5cos )]6.3cos(4cos 641.38[cos 5sin )]6.3cos(4sin 641.38[--=+-=Y X回程：[]8722.0,00∈'δ)6.3cos(445.0)]6.3cos(1[8cos 120δδδδπ+=⨯+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=h s )6.3sin(4.146.3)6.3sin(433δωωδ-=⨯-==dtds v)6.3cos(84.516.3)6.3cos(4.142333δωωδω-=⨯⨯-==dtdv a凸轮回程理论廓线方程：δδδδδδδδsin 5cos )]6.3cos(4cos 641.38[cos 5sin )]6.3cos(4sin 641.38[-+=++=Y X 远休:δδcos 933.42sin 933.42==Y X近休:δδcos 35sin 35==Y X理论廓线示意图2.3.2实际廓线用作图法求的凸轮的实际工作曲线：从动件的位移运动图像顶杆运动分析推程：s=4-4⨯cos(3δ）回程：s=4+4⨯cos(3δ)注：从1050开始近休止速度运动图像:推程：v=14.4⨯34.034⨯sin(3.6δ)回程：v=-14.4⨯34.034⨯sin(3.6δ)加速度运动图像:推程：a=60047⨯cos(3.6δ) 回程：a=-60047⨯ cos(3.6δ)2.3机构运动分析确定杆件尺寸：由于活塞的冲程H=270，偏心距e=0 则：1351=L ，由曲柄存在条件12L L >可确定2L 的长度为170（1）位移分析221s l l =+即22121s l l i i =+θϕe e ○1应用欧拉公式，将实部和虚部分离，有⎭⎬⎫=+=+-0sin sin cos cos 221122211θϕθϕl l s l l)sin 79412.0arcsin(170sin 135arcsin sin arcsin 112112ϕϕϕθ-=-=-=l l28900sin 1351170cos 135sin 1cos 1221221221211ϕϕϕϕ-+-=-+-=l l l l s（2）速度分析○1对时间求导，得 2221121v l l i i =+θϕωωe e可得()()28900sin 1351)sin 79412.0arcsin(sin 68135cos /sin 12211221112ϕϕϕθθϕω-+⨯-=--=l v（３）加速度分析 求导，得322222211211a il l il i i i =++θϕϕωαωeee可得()[]()[]28900sin 135168170)sin 79412.0arcsin(cos 68135cos /cos 12221122222122113ϕϕϕθωϕθω-⨯+--⨯-=+--=l l a角度、速度、加速度关系表θ（度） θ（rad) s3(mm) θ2(rad) v(mm/s)w2（rad/s)a(mm/s2)0 0.00 305.00 0.00 0 -34.00 -820760 10 0.17 301.33 -0.13 -2803.91 -33.78 -796008 20 0.35 290.48 -0.26 -5474.7 -33.10 -721831 30 0.52 272.97 -0.39 -7876.34 -31.87 -598501 40 0.70 249.65 -0.51 -9866.57 -29.91 -426723 50 0.87 221.78 -0.63 -11294.6 -26.97 -208750 60 1.05 191.01 -0.72 -12006.1 -22.70 48081.46 70 1.22 159.45 -0.80 -11872.7 -16.75 323304.3 80 1.40 129.50 -0.85 -10870.9 -9.01 573592.1 90 1.57 103.43 -0.87 -9188.67 -0.04 740307.3 100 1.74 82.60 -0.85 -7225.77 8.93 791286.2 110 1.92 67.07 -0.80 -5391.46 16.68 751650.7 120 2.09 55.97 -0.72 -3901.12 22.66 673649 130 2.27 48.19 -0.63 -2773.57 26.94 594844.1 140 2.44 42.80 -0.51 -1936.61 29.89 530459.7 150 2.62 39.13 -0.39 -1304.51 31.85 483235.4 160 2.79 36.77 -0.27 -805.853 33.09 451654.9 170 2.97 35.43 -0.13 -386.277 33.78 433631.7 180 3.14 35.00 0.00 -3.44014 34.00 427720.5 190 3.31 35.42 0.13 379.0728 33.79 433418.2 200 3.49 36.73 0.26 797.626 33.11 451210 210 3.66 39.08 0.39 1294.393 31.88 482525.2 220 3.84 42.72 0.51 1923.474 29.93 529445.2 230 4.01 48.08 0.62 2755.947 27.01 593518.7 240 4.19 55.80 0.72 3877.431 22.75 672141.8 250 4.36 66.83 0.80 5360.871 16.81 750418.6 260 4.54 82.27 0.85 7190.108 9.09 791223.4 270 4.71 103.00 0.87 9153.948 0.13 742285.6 280 4.88 128.99 0.85 10845.3 -8.85 577556.4 290 5.06 158.88 0.80 11862.01-16.62 328268.6300 5.23 190.43 0.73 12011.52 -22.61 53034.97 310 5.41 221.24 0.63 11314.48 -26.91 -204372 320 5.58 249.18 0.52 9898.156 -29.87 -423146 330 5.76 272.59 0.39 7916.809 -31.84 -595796 340 5.93 290.22 0.27 5521.387 -33.09 -720019 350 6.11 301.19 0.14 2854.276 -33.77 -795096 360 6.28 305.00 0.00 51.60184 -34.00 -8207522.2.2 用图解法分析机构的运动 2.2.2.1 极位1分析 OA=135mm112/602650/6068.068/n rad s ωππ==•=s m OA v A /18.91==ω221/24.624s m OA a ==ω绘图比例1：1.5B A BA v v v =+方向∥OB ⊥OA ⊥AB大小 ? OA 1ω?速度比例尺（0.5m/s ）/mmn n t B ABABAa aaa=++方向 ∥OB A →O B → A ⊥AB大小 ？21ωOA22ωAB ？加速度比例尺（2/20s m ）)/mm2.2.2.2 极位2分析BA BAv v v =+方向 ∥OB⊥OA⊥AB 大小 ?OA 1ω?速度比例尺（0.5m/s ）/mmn n tB A BA BAa a a a =++方向 ∥OB A →O B →O⊥AB 大小 ? 21ωOA22ωAB?加速度比例尺（2/20s m )/mm2.2.2.3 位置3分析b a bav v v =+方向 ∥OB ⊥OA⊥AB 大小 ?OA 1ω？速度比例尺（0.2m/s ）/mmnntB A BABA a a aa=++方向 ∥OB A →OB →A⊥AB大小 ？21ωOA22ωAB加速度比例尺（2/5.8s m )/mm曲柄滑块机构运动源程序L1=92.5mm ，L2=100mm ，分析滑块b 的位移s 、速度v 、加速度a （带圈数字：构件号；数字：关键点号；④：导路）#include<math.h>#include<stdio.h>static double p[20][2],vp[20][2],ap[20][2],del;//各关节点位置、速度、加速度static double t[10],w[10],e[10];//各构件位置角、角速度、角加速度static int ic;//定义静态变量double r12,r23;//各杆两点间距离或构件基本尺寸double r2,vr2,ar2;//构件基本尺寸，速度，加速度int chioce;FILE *fp;/***************bark*******************************************/void bark(int n1,int n2,int n3,int k,double r1,double r2,double gam,double t[10],double w[10],double e[10],double p[20][2],double vp[20][2],double ap[20][2]){double rx2,ry2,rx3,ry3;if (n2!=0){rx2=r1*cos(t[k]);//lcosθry2=r1*sin(t[k]);//lsinθp[n2][1]=p[n1][1]+rx2;//位置分析,P2x=P1x+lcosθp[n2][2]=p[n1][2]+ry2;// P1y=P1y+lsinθvp[n2][1]=vp[n1][1]-ry2*w[k];//速度分析,v2x=-ωlsinθvp[n2][2]=vp[n1][2]+rx2*w[k];// v2y=+ωlcosθap[n2][1]=-rx2*w[k]*w[k]-ry2*e[k];//加速度分析,a2x=-ω2lcosθ-αlsinθap[n2][2]=-ry2*w[k]*w[k]+rx2*e[k];// a2x=-ω2lsinθ+αlcosθ}if (n3!=0){rx3=r2*cos(t[k]+gam);//l'cos(θ+φ)ry3=r2*sin(t[k]+gam);//l'sin(θ+φ)p[n3][1]=p[n1][1]+rx3;//位置分析,P3x=P1x+l'cos(θ+φ)p[n3][2]=p[n1][2]+ry3;// P3y=P1y+l'sin(θ+φ)vp[n3][1]=vp[n1][1]-ry3*w[k];//速度分析,v3x=v1x-l'ωsin(θ+φ)vp[n3][2]=vp[n1][2]+rx3*w[k];// v3y=v1y+l'ωcos(θ+φ)ap[n3][1]=ap[n1][1]-ry3*e[k]-rx3*w[k]*w[k];//a3x=a1x-l'ω2cos(θ+φ)-l'αsin(θ+φ)ap[n3][2]=ap[n1][2]+rx3*e[k]-ry3*w[k]*w[k];//a3y=a1y-l'ω2sin(θ+φ)-l'αcos(θ+φ)}}/****************rrpk********************************************/void rrpk(int m,int n1,int n2,int n3,int k1,int k2,int k3,double r1,double *r2,double *vr2,double *ar2,double t[10],double w[10],double e[10],double p[20][2],double vp[20][2],double ap[20][2]) {double dx12,dy12,dx31,dy31,dx32,dy32;double ssq,phi,ep,u,fp,cb,sb,ct,st,q,ev,fv,ea,fa;t[k2]=t[k3];//θ2=θ3dx12=p[n1][1]-p[n2][1];//P1x-P2xdy12=p[n1][2]-p[n2][2];//P1y-P2yssq=dx12*dx12+dy12*dy12;//d2=(P1x-P2x)2+(P1y-P2y)2phi=atan2(dy12,dx12);//φ=arctan[(P1y-P2y)/(P1x-P2x)]ep=sqrt(ssq)*cos(phi-t[k3]);//e=dcos(φ-θ3)u=sqrt(ssq)*sin(phi-t[k3]);//u=dsin(φ-β)if ((r1-fabs(u))<0){printf("\n RRP can't be assembled.\n");//当l1<|u|时,r2无解,不存在RRP杆组}else {fp=sqrt(r1*r1-u*u);//f=根号(l12-u22)if(m>0){*r2=ep+fp;//当M=+1,r2=e+f,其中r2为指针变量}else {*r2=ep-fp;//当M=-1,r2=e-f}cb=cos(t[k3]);//cosθ3sb=sin(t[k3]);//sinθ3p[n3][1]=p[n2][1]+(*r2)*cb;//P3x=P2x+r2cosθ3p[n3][2]=p[n2][2]+(*r2)*sb;//P3y=P2y+r2sinθ3dx31=p[n3][1]-p[n1][1];//P3x-P1xdy31=p[n3][2]-p[n1][2];//P3y-P1ydx32=p[n3][1]-p[n2][1];//P3x-P2xdy32=p[n3][2]-p[n2][2];//P3y-P2yt[k1]=atan2(dy31,dx31);//θ1=arctan[(P3y-P1y)/(P3x-P1x)]ct=cos(t[k1]);//cosθ1st=sin(t[k1]);//sinθ1q=dy31*sb-dx31*cb;//Q=(P3y-P1y)sinβ-(P3x-P1x)cosθ3ev=vp[n2][1]-vp[n1][1]-(*r2)*w[k3]*sb;//E=v2x-v1x-r2ω3sinθ3fv=vp[n2][2]-vp[n1][2]+(*r2)*w[k3]*cb;//F=v2y-v1y+r2ω3cosθ3w[k1]=(-ev*sb+fv*cb)/q;//ω1=(-Esinβ+Fcosβ)/Q*vr2=-(ev*dx31+fv*dy31)/q;//vr2=-[E(P3x-P1x)+F(P3y-P1y)]/Q,其中vr2是指针变量vp[n3][1]=vp[n1][1]-r1*w[k1]*st;//v3x=v1x-l1ω1sinθ1vp[n3][2]=vp[n1][2]+r1*w[k1]*ct;//v3y=v1y-l1ω1cosθ1ea=ap[n2][1]-ap[n1][1]+w[k1]*w[k1]*dx31-w[k3]*w[k3]*(*r2)*cb;ea=ea-2.0*w[k3]*(*vr2)*sb-e[k3]*dy32;//G=a2x-a1x+ω12(P3x-P1x)-ω32r2cosθ3-2ω3 vr2 sinθ3 -α3(P3y-P2y)fa=ap[n2][2]-ap[n1][2]+w[k1]*w[k1]*dy31-w[k3]*w[k3]*(*r2)*sb;fa=fa+2.0*w[k3]*(*vr2)*cb-e[k3]*dx32;//H=a2y-a1y+ω12(P3y-P1y)-ω32r2sinθ3-2ω3vr2 cosθ3-α3(P3x-P2x)e[k1]=(-ea*sb+fa*cb)/q;//α1=(-Gsinθ3+Hcosθ3)/Q*ar2=-(ea*dx31+fa*dy31)/q;//ar2=-[G(P3x-P1x)+H(P3y-P1y)]/Q,其中ar2为指针变量ap[n3][1]=ap[n1][1]-r1*w[k1]*w[k1]*ct-r1*e[k1]*st;//a3x=a1x-l1ω12cosθ1-l1α1sinθ1ap[n3][2]=ap[n1][2]-r1*w[k1]*w[k1]*st+r1*e[k1]*ct;//a3y=a1y-l1ω12sinθ1+l1α1cosθ1w[k2]=w[k3];//ω2=ω3e[k2]=e[k3];//α2=α3}}void DisplayMenu(){chioce=0;printf("=================================\n");printf("=================================\n");printf("Actual value or Proportion value?\n");printf("1.Actual value\n");printf("2.Proportion value\n");printf("Which chioce? Please enter the chioce number.\n");scanf("%d",&chioce);}void TransformModulus(){double pi,dr;//π，弧度int i;//定义局部变量int s;//比例值pi=4*atan(1);//求πdr=pi/180;//求弧度w[1]=w[1]*dr;ic=(int)(360/del);switch(chioce){case 1:printf("\n The Kinemate Parameters of Point 3\n");printf("No DEL S V A\n");printf(" deg mm mm/s mm/s/s\n");if ((fp=fopen("result.txt","w"))==NULL){printf("Cannot open this file!\n");//exit(0);}fprintf(fp,"\n The Kinemate Parameters of Point 3\n");fprintf(fp,"No DEL S V A\n");fprintf(fp," deg mm mm/s mm/s/s\n");for (i=0;i<=ic;i++){t[1]=(double)(i)*del*dr;bark(1,2,0,1,r12,0,0,t,w,e,p,vp,ap);//调用单杆构件运动分析子程序rrpk(-1,2,4,3,2,3,4,r23,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);//调用RRP双杆组运动分析子程序printf("\n%2d %12.2f %12.2f %12.2f% 12.2f",i+1,t[1]/dr,p[3][1],vp[3][1],ap[3][1]);fprintf(fp,"\n%2d %12.3f %12.3f %12.3f% 12.3f",i+1,t[1]/dr,p[3][1],vp[3][1],ap[3][1]);if ((i%6)==0) printf("\n");}break;case 2:printf("Input proportion modulus:");scanf("%d",&s);printf("=================================\n");r12=r12*s;r23=r23*s;p[3][2]=p[3][2]*s;printf("\n The Kinemate Parameters of Point 3\n");printf("No DEL S V A\n");printf(" deg mm mm/s mm/s/s\n");if ((fp=fopen("result.txt","w"))==NULL){printf("Cannot open this file!\n");//exit(0);}fprintf(fp,"\n The Kinemate Parameters of Point 3\n");fprintf(fp,"No DEL S V A\n");fprintf(fp," deg mm mm/s mm/s/s\n");for (i=0;i<=ic;i++){t[1]=(double)(i)*del*dr;bark(1,2,0,1,r12,0,0,t,w,e,p,vp,ap);rrpk(-1,2,4,3,2,3,4,r23,&r2,&vr2,&ar2,t,w,e,p,vp,ap);printf("\n%2d %12.2f %12.2f %12.2f% 12.2f",i+1,t[1]/dr,p[3][1],vp[3][1],ap[3][1]);fprintf(fp,"\n%2d %12.3f %12.3f %12.3f% 12.3f",i+1,t[1]/dr,p[3][1],vp[3][1],ap[3][1]);if ((i%6)==0) printf("\n");}break;}}void main(){int j,k,m,n;printf("L1="); scanf("%lf",&r12);//构件1的长度printf("L2="); scanf("%lf",&r23);//构件2的长度printf("ω1=");for (j=1;j<=1;j++) scanf("%lf",&w[j]);//w[1]:构件1的角速度printf("α1=");for (k=1;k<=1;k++) scanf("%lf",&e[k]);//e[1]:构件1的角加速度printf("角度变化："); scanf("%lf",&del);//del:角度变化t[4]=0;w[4]=0;e[4]=0;//t[4]、w[4]、e[4]:滑块导路位置角、角速度、角加速度p[1][1]=0;//原点横坐标p[1][2]=0;//原点纵坐标p[3][1]=0;printf("滑块的高度：");for (m=3;m<=3;m++)for (n=2;n<=2;n++) scanf("%lf",&p[m][n]);//p[3][2]:滑块高度(图中滑块高度为0) printf("\n");DisplayMenu();TransformModulus();fclose(fp);}附录：参考文献：1、孙恒，陈作模.《机械原理》【M】.7版高等教育出版社2、唐亚楠.《机械原理同步辅导及习题全解》中国矿业大学出版社3、田淑清. 《二级教程----C语言程序设计》高等教育出版社4、马希青，苏梦香，赵月罗.《机械制图》中国矿业大学出版社。
项目一 单缸内燃机部分机构设计
任务一 绘制单缸内燃机机构运动简图
相关知识
运动副
一、机构的组成 使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接
图1-1-1 运动副
高副 两构件由点、线接触形成的运动副 低副 两构件由面接触形成的运动副 平面机构 所有构件都在同一平面上的机构
项目一 单缸内燃机部分机构设计
任务一 绘制单缸内燃机机构运动简图
项目一 单缸内燃机部分机构设计
任务一 绘制单缸内燃机机构运动简图
平面高副 图1-1-4所示，在曲线构成的运动副中，构件2既可沿接触点处切 线方向移动，又可绕接触点A转动，运动副保留了2个自由度，引进了一个约束。
图1-1-4 平面高副
项目一 单缸内燃机部分机构设计
任务一 绘制单缸内燃机机构运动简图
图1-0-1 单缸内燃机
当内燃机工作时，燃气推动活塞作往复 运动，经连杆使曲轴作旋转运动。凸轮和顶杆 用来控制进气和排气。曲轴经齿数比为1：2的 一对齿轮带动凸轮轴转动，曲轴每转两周，进、 排气阀各启闭一次，就把燃气的热能转换为曲 轴转动的机械能。
项目一 单缸内燃机部分机构设计
任务安排
任务一 绘制单缸内燃机机构运动简图 任务二 曲柄滑块机构设计 任务三 配气凸轮机构设计 任务四 气门弹簧设计分析
图1-1-5 平面运动构件的自由度
项目一 单缸内燃机部分机构设计
任务一 绘制单缸内燃机机构运动简图
相关知识 二、机构的运动简图
机构的相对运动与运动副的数目、类型、相对位置及某些尺寸有关，而与 构件的截面尺寸大小、组成构件的零件数目、运动副的具体结构等无关，因此 在研究机器或机构运动时，的类型，按一定比例确定运动副的相对位置及与运 动有关的尺用线条表示构件，用简单符号表示运动副寸，这种简明表示机构各 构件间运动关系的图形称为机构运动简图。
机械设计基础项目一任务二、内燃机机构运动简图的绘制及其结构分析
齿轮6′ 槽凸轮6 杆件3
滑块7 杆件4 压杆8
滚子5
杆件2
移动副
1′—— 6′ 平面高副 5 —— 6
偏心轮1 齿轮1′ 机座9
3.选择适当的视图平面及原动件的静态位置
选择原则
1)清楚表达机构的主体部分；
滑块7 齿轮6′ 槽凸轮6 杆件3 滚子5 杆件2
2)尽可能反映机构的全面运动；
3)可以选择其他视图平面
▲以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？
这对于设计新的机构显得尤其重要。
2.绘制机构运动简图
目的是为运动分析和动力分析作准备。
3.按结构特点对机构进行分类 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。
4.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。
高副产生的约束数： 1 Ph
计算公式:
例三: 计算平面运动链自由度
2 3
4 1
5
n = 4 PH = 1
P L= 5
F = 3 × 4 – 2× 5 – 1 = 1
知识点5 机构机构具有确定运动的条件
机构自由度F≤0
1
2
机构自由度F > 0
运动链成为机构的条件
3
1
机构自由度F≤0
机构的自由度数目和机构原动件的数目与 机构的运动有着密切的关系： 若机构自由度F≤0，则机构不能运动（桁架）。
B 1 2
D
4
5 6
F C
E
3 8
7
A
可以证明：F点的轨迹为一直线。
圆盘锯机构
2
局部自由度
例五:
绘制内燃机机构运动简图
机械
二、运动副
两个零件或构件间既相接触又有相对运动的 一种联接形式，如车轮与钢轨、一对轮齿以 及轴与轴承之间的联接。
运动副 构件之间的可动联接
运动副的分类
运动副中构件间的接触形式分为点、线、面三种形式
按运动副元素接触情况的不同
低 副 高 副
运动副元素为面接触 运动副元素为线或点接触
1、低副：分为移动副和转动副
4、机器 三个共同特点： （1）都是人为的实体组合 （2）各实体间具有特定的相对运动 （3）能实现能量的转换或完成有用的机械功 5、机械 机构和机器的总称
8.零件、构件、机构、机器之间的关 系
零件----- 一个独立加工的单元体。
构件-----相对运动的单元体。
机构-----若干构件组成。 机器-----若干机构组成。
任务一 绘制内燃机机构运 动简图
主讲人：李南南
一、基本概念
1、零件 是机器组成中不 可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。分为通用 零件和专用零件
2、构件 组成机械系统的 最小运动单元（可以是单 独加工的单元体，如车床 的主轴；也可是多个零件 的组合体，如连杆）。
连杆体
螺栓 连杆盖 螺母
3、机构 多个实体的组合，能够实现预期的相对 运动
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
构件要编号； 运动副要有代号； 原动件要用箭头表示方向。
实例
图3-1 内燃机 1-气缸体 2-活塞 3-连杆 4-飞轮 5-曲轴
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动。
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动
◆高副：运动副元素为以点或线接触
机构运动简图的绘制机械设计基础
以单缸内燃机为例
6 7
8
随原动件运动而 运动的其余活动 构件。
10 9
任务实施
观看内燃机工作过程
任务实施
以单缸内燃机为例
②由原动件开始，按照各构 件之间运动传递路线，依次 分析构件间的相对运动形式， 从而确定运动副的类型和数 目。
分析机构运动原理
分清机架和主动件
确定运动副的类型
循着运动传递的路 线
确定运动副间的相对位置
能充分反映机构的特性
选择视图和比例，用规定符号绘制
草图→测量→正式图
任务拓展
缝纫机的曲柄
曲柄长度很短，如果在杆状曲柄两端装设两个转动副会 存在结构设计上的困难。将其设计成曲轴，这样可以增大轴 颈的尺寸，提高其强度和刚度。
机构运动简图的绘制
——机械设计基础
主讲教师
王雪艳
任务导入
运动副的性质与其具体构造无关！
图中几个结构由哪种类型的运动副联接而成 ?
任务导入
机构的运动与其真实外形及运动副的具体构造无关！
内燃机
挖掘机
抽油机
任务导入
机构运动简图如何绘制？
内燃机
挖掘机
抽油机
知识储备
一、机构运动简图的基本概念
1.机构运动简图的定义 从运动的观点出发，用规定的线条和符号表示构件和运 动副，能够表达各构件间相对运动关系的简图。
任务拓展
内燃机的曲柄
任务拓展
自行车的曲柄
任务拓展
抽油机的曲柄
任务拓展
偏 心 轮 作 为 曲 柄
绘制内燃机机构运动简图
空间机构
螺旋副 球面副
空间运动副
运动副及其分类转球动副销 副移 动 副
圆 柱 副
螺
平 面
旋 副
高
副
球 面 副
三、平面机构运动简图
运用国际规定的简单符号和线条代表运动副 和定构义件：，并按一定比例尺确定运动副的位置。这种表 示机构运动特征的简单图形称为机构运动简图。
注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。
任务一 绘制内燃机机构运 动简图
一、基本概念
1、零件 是机器组成中不 可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。分为通用 零件和专用零件
2、构件 组成机械系统的 最小运动单元（可以是单 独加工的单元体，如车床 的主轴；也可是多个零件 的组合体，如连杆）。
连杆体
螺栓 连杆盖 螺母
3、机构 多个实体的组合，能够实现预期的相对 运动
4、机器 三个共同特点： （1）都是人为的实体组合 （2）各实体间具有特定的相对运动 （3）能实现能量的转换或完成有用的机械功 5、机械 机构和机器的总称
8.零件、构件、机构、机器之间的关 系
零件----- 一个独立加工的单元体。
构件-----相对运动的单元体。
机构-----若干构件组成。 机器-----若干机构组成。
实例：
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
3.机构运动简图的绘制
步骤：
1、分析机械的工作原理、组成及运动传递情况；确定其 组成的各构件。
2、确定运动副的类型和数目。 3、测量运动尺寸。
4、恰当选择运动简图的视图平面（投影面）。（一般选大 多数构件的运动平面）。 5、选取比例尺（l），定出各运动副的相对位置，开始绘 制。
l＝构件的实际长度（m）／图长（mm） 注意问题： 如l＝1／10，若构件实长为2m，则图长20mm
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球面副
螺旋副
3).
按运动副相对运动形式分
转动副
移动副
按接触形式分类：
低副
按相对运动形式分类：移动副 按相对运动范围分类：平面运动副
低副机构
高副机构
3
运
动
链
运动链：两个或两个以上的构件通过运动副 联接而构成的系统
闭式运动链（闭链）
运动链的各构件构成首末
封闭的系统
开式运动链（开链）运动链 的各构件未构成首末封闭系统
运动副符号
名称
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 动 副
2
2
2
1 2
2 1
2 1
2
2
平 面 运 动 移 副 动 副
1
1
1
1
2
1 2 1
2
1 2 1
1 2
1
1 2 1
2 1
平 面 高 副
2
2 1 2 1
2
空 间 运 动 副
螺 旋 副 球 面 副 球 销 副
1
2 1 2
1
1 1
2
1
1 2 2
1
2
绘制简图的目的
1.简明表达一部机器的的运动原理，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＝构件+运动副 简图表示的内容：构件的数目，运动副的类型、 数目，运动尺寸，主、从动关系等。
3.用于现有机械或新机械原理方案的设计、分析 与讨论 重点在于机构的运动分析 构件的具体结构、组成方式等在方案设计 阶段并不影响机构的运动特性
4
机
构
机 构：在运动链中，如果将某一个构件加以固定， 而让另一个或几个构件按给定运动规律相对固定构件 运动时，如果运动链中其余各活动构件都有确定的相 对运动，则此运动链称为机构。 机构是具有确定运动的运动链。
原动件
从动件
机架
机构的组成： 机构＝构件+运动副 机架＋原动件 ＋ 从动件
1个
1个或几个
知识点5
知识点6
机构具有确定运动的条件
计算平面机构自由度应注意事项
学习小提示
重 点
运动副及其分类 机构运动简图的绘制 平面机构的自由度计算
难 点
自由度的计算中复合饺链、局部自由度、虚 约束的判断。
知识点1.机构结构分析的内容及目的
1.研究机构的组成及其具有确定运动的条件 ▲弄清机构包含哪几个部分; ▲各部分如何相联？
三、任务目标
1.熟练掌握运动副、约束和自由度等基本概念
2.能看懂和绘制一般平面机构的运动简图； 3.掌握机构具有确定运动的条件； 4.了解计算平面机构自由度的目的，掌握平面
机构自由度的计算方法，能够准确判别机构中存在
的复合铰链、局部自由度和虚约束；
四、相关知识点
知识点1 知识点2 知识点3 知识点4 机构结构分析的内容及目的 机构的组成 机构运动简图的绘制 机构自由度的计算
y
θ (x , y)
作空间运动的自由构件： F = 6 一个作平面运动的自由 构件：F = 3 x
运动副引入的约束数等于两构件相 对自由度减少的数目。
o
Z
F = 3
约束： 运动副对构件独立运动所加的限制
4.运动副的分类： 1) 按照运动副的相对运动范围分 平面运动副(√）、空间运动副 2) 按照运动副的接触形式分类 低副、高副 低副： 2个约束，1个自由度 高副： 1个约束，2个自由度
若干个
闭式链机构
开式链机构
机构是一个构件系统，为了传递运动和
动力，各构件之间必须通过一定的联接而产
生确定的相对运动。
构件
动连接
运动链
一定条件
机构
组合
称为运动副
机器
小 零件
刚性联接
结 构件
活动联接 运动副
运动链
给定机架、原动件 电器、液压等 机器 控制部分 机构 辅助部分
具有确定的相对运动
件可以由一个或多个零件组成。
2
运
动
副
1、定义：两个构件之间直接接触所形成的可动联接 运动副是一种联接
形成运动副的两个构件直接接触
两者之间允许一定的相对运动
机构中每个构件至少和另外一个构件通过
运动副联接
2、运动副元素：两个构件上参与接触构成运 动副的部分（点、线、面）.
3 .自由度与约束： 自由度：构件所具有的独立运动的数目，或确定 构件位置所需的独立变量的数目
任务一 认识机械
项目一 内燃机的机械系统分析
任务二
机构运动简图的绘制 及机构结构分析
项目一 内燃机的机械系统分析
一、任务引入
由几个构件组成？ 构件之间怎么连接？ 真的能按要求运动吗？
二、任务分析
在对旧机器进行改进和设计新机器时：
如何表达你的构思
画出构件及相对位置
画出构件连接方式
表达结构原理、运动关系 画机构运动简单图 分析运动链的运动确定性
机构
运动链
无相对运动
桁架
相对运动不确定
运动链
知识点3 机构运动简图
1
2 3 4
定
义
绘制简图的目的 运动链和构件的表示方法
运动简图的绘制
1
定
义
撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质及其 机构示意图： 位置。用国标规定的最简单的线条和符号代表运动副和 构件，按一定比例绘制的用以说明机构中各构件之间的 没严格按照比例绘制的机构运动简图 相对运动关系的简明图形。机构运动简图与原机械具有 完全相同运动特性。
运动副类型表明了构件之间的联接关系和
传动方式
构件的运动尺寸是运动分析的基础
：
3
运动链和构件的表示方法
构件的表示方法: 一般构件均用直线或小方块等来表示，画
有斜线的表示机架。
杆、轴构件 固定构件
同一构件
两 副 构 件
三 副 构 件 四 副 构 件
常见运动副的表示符号: 国标GB/T4460－1984
知识点2 机构的组成
1 2 3 4
构件与零件 运 运 动 动 副 链
机
构
机构是一个构件系统，为了传递运动
和动力，各构件之间必须通过一定的联接
而产生确定的相对运动。
构件
动连接
运动链
一定条件
机构
组合
称为运动副
机器
1
构件与零件
零件：单独加工的制造单元体
构件：每一个独立影响机构功能
并且能单独运动的单元体,一个构
▲以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？
这对于设计新的机构显得尤其重要。
2.绘制机构运动简图
目的是为运动分析和动力分析作准备。
3.按结构特点对机构进行分类 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。
4.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。
2
1
1 2
1
2
2 1
1 2
常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机 带 传 动
凸 轮 传 动
棘 轮 机 构
齿轮齿条传动
链 传 动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
内啮 合圆 柱齿 轮传 动