机械设计基础-第三章机构运动简图及平面机构自由度
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南京航空航天大学 机电学院
College of Mechanical and Electrical Engineering
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
机械设计基础
之
第二部分 常用传动机构设 计基础（1）
1
制作/讲解：赵威 E-mail: nuaazw@nuaa.edu.cn
南京航空航天大学 机电学院
一、机构的组成要素
组成要素
构 件
运动副
键 轴 齿轮
机构中的运动单元体，由一个 或若干个零件组成。
机架（或固定构件） 构件分成 主动件
活动构件
4
制作/讲解：赵威
从动件
E-mail: nuaazw@nuaa.edu.cn
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(1) 运动副元素
运动副元素不外乎 为点、线、面。
6
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南京航空航天大学 机电学院
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y
O
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。
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2 B
12
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§3-2 机构运动简图
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南京航空航天大学 机电学院
常用机构运动简图符号（摘自GB/T4460-1984）
在 机 架 上 的 电 机
齿 轮 齿 条 传 动
带 传 动
圆 锥 齿 轮 传 动
常用机构运动简图符号（续）
圆 柱 杆 蜗 轮 传 动
链 传 动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
凸 轮 传 动
常用机构运动简图符号（续）
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
棘 轮 机 构
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三、机构
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
按运动副的运动空间分:
★平面运动副:指构成运动副的两构件之间的相对运动为 平面运动的运动副;
★空间运动副:指构成运动副的两构件之间的相对运动为 空间运动。
球面副
10
螺旋副
制作/讲解：赵威 E-mail: nuaazw@nuaa.edu.cn
为什么要画机 构运动简图？
机构的运动：与原动件运动规律、运动副类型、机构运动
尺寸有关, 而与机构的结构尺寸和形状以及运动副的具体构 造无关，因此可以不计或略去那些与机构运动无关的 因素。
机构运动简图：指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, 并用国标规定的简单线条和符号代表 构件和运动副，绘制出表示机构运动关系的简明图形。
◆机构:在运动链中将一构件加 以固定作为机架或参考构件, 并给定另外一个或少数几个构 件的运动规律，则运动链便成 为机构。 ◆机架：机构中固定不动构件。 ◆原动件: 机构中按给定的运 动规律独立运动的构件。 ◆从动件:机构其余活动构件。
平面机构: 机构中各构件间的相对运动为平面运动。 空间机构: 机构中各构件间的相对运动为空间运动。
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
二、运动副
• 两构件组成的直接接触而又能产生相对运动的活动 联接称为运动副。 • 两构件参与接触而构成运动副的部分(点、线、面) 称为运动副元素。
运动副是机械原理中最重要的概念之一 对运动副的理解要把握以下三点：
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二、绘制机构运动简图的步骤与方法
1、分析机构的组成及运动情况，确定机构中的机架、原动部 分、传动部分和执行部分，以确定构件和运动副的数目。 2、循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对运动的 性质，确定运动副的类型和数目;还应确定与机构运动特性 相关的运动要素：运动副间的相对位置。如转动副中心的 位置和移动副导路的方位；高副的廓线形状，包括其曲率 中心和曲率半径等。 3、恰当地选择投影面：一般选择与机械的多数构件的运动平 面相平行的平面作为投影面。
例3-1 绘制颚式破碎机的构运动简图
(1)分析机构的组成及运动情 况，共四个构件：机架1、偏 心轴2、动颚3和肘板4 (2)确定运动副的类型及数量
偏心轴与机架 动颚与偏心轴 肘板与动颚 肘板与机架 转动副A 转动副B 转动副C 转动副D
(3)选定投影面和比例尺，定 出各运动副的相对位置，绘 制出机构运动简图
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制作/讲解：赵威
源自文库
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一、机构运动简图中常用的规定符号
常用运动副的符号
运动副 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
名称
2
转 动 副
2
2
2
2
2
2
2
平 面 运 动 副
1 2
移 动 副
1
1 2
1
1
1
2 1 2 1
1
1
22
1 2
2
◆ 机构示意图 机构的示意图：指为了表明机构结构状况, 不要求严格
地按比例而绘制的简图。
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三、运动链
◆ 运动链:指两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统。
★ 闭链: 运动链 的各构件构成首 尾封闭的系统。 ★ 开链: 运动 链的各构件未构 成首尾封闭的系 统。
需要掌握： • 机构运动简图中常用的规定符号 • 绘制机构运动简图的步骤和方法 • 机构运动简图的识别
机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。
The ability to draw the kinematic diagram of mechanisms is a basic technical skill for engineers.
按运动副接触形式分：
★ 低副: 两构件通过面接触而构 成的运动副统称为低副;
★ 高副: 凡两构件系通过点或线 接触而构成的运动副统称为 高副;
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本章主要内容： §3-1 机构的组成
§3-2 机构运动简图
§3-3 平面机构的自由度 如何判定是机构？
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
(2)运动副的自由度与约束
1. 构件的自由度：指一个构件 相对另一个构件可能出现的 独立运动。一个自由构件在 空间具有6个自由度。 在平面内具有3个自由度。 2. 约束：指通过运动副联接的 两构件之间的某些相对独立运 动所受到的限制。
（１）运动副由两个构件组成； （２）运动副是一种联接,两构件直接接触；
（３）组成运动副的两个构件之间有相对运动。
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A
1
3 D C 4
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B 3
2 A
4
1 C
B 3
2 A 4
1
C
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（3）运动副类型
按运动副相对运动形式分：
转 动 副
螺旋副
移 动 副 球面副
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机构
机构的定义是？
是由构件以可动联接方式联接起来的、 用来传递运动和力的构件系统。
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§3-1 机构的组成
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
1
2 2 11
1 2 1
1
平 面 运 动 副
平 面 高 副
2 1 1 2
2
2
1 1 2 1 1
空 间 运 动 副
螺 旋 副
2 1
2
1
2
球 面 副 球 销 副
1
1 2
1
2 2 1
1 2
2
构件的表示方法
杆、轴构件
固定构件
同一构件
构件的表示方法
两副构件
三副构件
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。
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第三章 机构运动简图及 平面机构自由度
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4、选择适当的比例尺, 用规定的简单线条和各种运动副符号, 将机构运动简图画出来。
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第二部分 常用传动机构设 计基础（1）
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一、机构的组成要素
组成要素
构 件
运动副
键 轴 齿轮
机构中的运动单元体，由一个 或若干个零件组成。
机架（或固定构件） 构件分成 主动件
活动构件
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从动件
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(1) 运动副元素
运动副元素不外乎 为点、线、面。
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y
O
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。
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§3-2 机构运动简图
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在 机 架 上 的 电 机
齿 轮 齿 条 传 动
带 传 动
圆 锥 齿 轮 传 动
常用机构运动简图符号（续）
圆 柱 杆 蜗 轮 传 动
链 传 动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
凸 轮 传 动
常用机构运动简图符号（续）
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
棘 轮 机 构
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三、机构
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按运动副的运动空间分:
★平面运动副:指构成运动副的两构件之间的相对运动为 平面运动的运动副;
★空间运动副:指构成运动副的两构件之间的相对运动为 空间运动。
球面副
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螺旋副
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为什么要画机 构运动简图？
机构的运动：与原动件运动规律、运动副类型、机构运动
尺寸有关, 而与机构的结构尺寸和形状以及运动副的具体构 造无关，因此可以不计或略去那些与机构运动无关的 因素。
机构运动简图：指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, 并用国标规定的简单线条和符号代表 构件和运动副，绘制出表示机构运动关系的简明图形。
◆机构:在运动链中将一构件加 以固定作为机架或参考构件, 并给定另外一个或少数几个构 件的运动规律，则运动链便成 为机构。 ◆机架：机构中固定不动构件。 ◆原动件: 机构中按给定的运 动规律独立运动的构件。 ◆从动件:机构其余活动构件。
平面机构: 机构中各构件间的相对运动为平面运动。 空间机构: 机构中各构件间的相对运动为空间运动。
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二、运动副
• 两构件组成的直接接触而又能产生相对运动的活动 联接称为运动副。 • 两构件参与接触而构成运动副的部分(点、线、面) 称为运动副元素。
运动副是机械原理中最重要的概念之一 对运动副的理解要把握以下三点：
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二、绘制机构运动简图的步骤与方法
1、分析机构的组成及运动情况，确定机构中的机架、原动部 分、传动部分和执行部分，以确定构件和运动副的数目。 2、循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对运动的 性质，确定运动副的类型和数目;还应确定与机构运动特性 相关的运动要素：运动副间的相对位置。如转动副中心的 位置和移动副导路的方位；高副的廓线形状，包括其曲率 中心和曲率半径等。 3、恰当地选择投影面：一般选择与机械的多数构件的运动平 面相平行的平面作为投影面。
例3-1 绘制颚式破碎机的构运动简图
(1)分析机构的组成及运动情 况，共四个构件：机架1、偏 心轴2、动颚3和肘板4 (2)确定运动副的类型及数量
偏心轴与机架 动颚与偏心轴 肘板与动颚 肘板与机架 转动副A 转动副B 转动副C 转动副D
(3)选定投影面和比例尺，定 出各运动副的相对位置，绘 制出机构运动简图
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一、机构运动简图中常用的规定符号
常用运动副的符号
运动副 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
名称
2
转 动 副
2
2
2
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平 面 运 动 副
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移 动 副
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1 2
1
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2 1 2 1
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◆ 机构示意图 机构的示意图：指为了表明机构结构状况, 不要求严格
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三、运动链
◆ 运动链:指两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统。
★ 闭链: 运动链 的各构件构成首 尾封闭的系统。 ★ 开链: 运动 链的各构件未构 成首尾封闭的系 统。
需要掌握： • 机构运动简图中常用的规定符号 • 绘制机构运动简图的步骤和方法 • 机构运动简图的识别
机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。
The ability to draw the kinematic diagram of mechanisms is a basic technical skill for engineers.
按运动副接触形式分：
★ 低副: 两构件通过面接触而构 成的运动副统称为低副;
★ 高副: 凡两构件系通过点或线 接触而构成的运动副统称为 高副;
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§3-2 机构运动简图
§3-3 平面机构的自由度 如何判定是机构？
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
(2)运动副的自由度与约束
1. 构件的自由度：指一个构件 相对另一个构件可能出现的 独立运动。一个自由构件在 空间具有6个自由度。 在平面内具有3个自由度。 2. 约束：指通过运动副联接的 两构件之间的某些相对独立运 动所受到的限制。
（１）运动副由两个构件组成； （２）运动副是一种联接,两构件直接接触；
（３）组成运动副的两个构件之间有相对运动。
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3 D C 4
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B 3
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2 A 4
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（3）运动副类型
按运动副相对运动形式分：
转 动 副
螺旋副
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机构
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§3-1 机构的组成
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平 面 运 动 副
平 面 高 副
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空 间 运 动 副
螺 旋 副
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球 面 副 球 销 副
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构件的表示方法
杆、轴构件
固定构件
同一构件
构件的表示方法
两副构件
三副构件
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。
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第三章 机构运动简图及 平面机构自由度
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4、选择适当的比例尺, 用规定的简单线条和各种运动副符号, 将机构运动简图画出来。
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