机械系统运动简图的设计
机械系统的运动简图设计
V
1
球面高副(Ⅰ级副)
柱面高副(Ⅱ级副)
球面低副 (Ⅲ级副)
球销副 (Ⅳ级副)
圆柱套筒副 (Ⅳ级副)
螺旋副 (Ⅴ级副)
2. 根据组成运动副的两个构件的相对运动的不同分类
1）转动副（回转副，铰链）：相对运动为转动 2）移动副：相对运动为移动
转动副
移动副
3）螺旋副：相对运动为螺旋运动 4）球面副：相对运动为球面运动
解：活动构件数n=3
低副数Pl=5 高副数Ph=0 F=3n － 2Pl － Ph =3×3 －2×5－0 =-1
结论：
1)若机构自由度Ｆ≤０，则机构不能动；
2) 若Ｆ>０且与原动件数相等，则机构各构件间的相
对运动是确定的，因此，机构具有确定运动的条 件是：机构的原动件数等于机构的自由度数；
3) 若Ｆ>0，而原动件数<F，则构件间的运动是不确
F=3*3－2*3－0=3 F=3*1－2*2－0=5 F=3*3－2*1－0=7
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 高副数Ph=0
F =3n － 2Pl － Ph =3×3 － 2×4 =1
1
2
3
S3
②计算五杆铰链机构的自由度
解：活动构件数n=4
低副数Pl=5 高副数Ph=0 F =3n － 2Pl － Ph
定的；
三、计算平面机构自由度的注意事项 ⑤计算图示圆盘锯机构的自由度。
B
F
7
E
46
1D 5 C
3
2
8
A
F=3n － 2Pl － Ph =3×7 －2×6 －0 = 9 计算结果肯定不对！
机械系统的运动简图设计
4．合理选择视图平面（一般选机构的运动平面或者与运动平面平行的平面），适当的机构的运动瞬时位置（以能够清楚反映出各构件之间相对位置关系为原则）
凸轮7 、推杆8
1.汽缸体
2. 活塞
3. 连杆
4. 曲轴
5. 齿轮
6. 齿轮
7. 凸轮
8.推杆
解：1．分析机构的运动，判别固定件、原动件和从动件
原动件: 活塞2
连杆3、曲轴4
齿轮5 、 6
从动件
三. 平面机构运动简图绘制 ——举例说明
2．从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质、确定运动副的种类和数目。
2．分析机构的运动，判别固定件、原动件和从动件
1）机构的运动情况分析
颚式破碎机
4.肘板
3. 动颚板
1. 机架
5. 带轮
2. 偏心轴
固定件—— 机架1 原动件—— 偏心轴2 从动件—— 动颚板3、肘板4
2）判别
4.肘板
1. 机架
2. 偏心轴
5. 带轮
3. 动颚板
3．从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质、确定运动副的种类和数目。因机构各构件之间的相对运动均为转动，故组成4个转动副，即：转动副A、B、C、D，其中A和D为固定铰链， B、C为活动铰链
结论：构件自由度＝3－约束数
高 副 2（x,θ） + 1（y） = 3
＝自由构件的自由度数－约束数
自由构 件的自 由度数
活动构件数 n
计算公式： F=3n－(2Pl+Ph ) （记）
构件总自由度
机械设计基础(黄华梁)第1章 机械系统的运动简图设计
第1章机械系统的运动简图设计一、基本内容及要求本章学习的主要内容是：（1）平面运动副及其分类；（2）平面机构运动简图的绘制方法；（3）平面机构自由度的计算。
本章的学习要求：1. 掌握各种平面运动副的一般表示方法。
能较熟练看懂教材中的平面机构运动简图。
通过实验初步掌握将实际机构绘制成机构运动简图的技能。
2. 能够识别平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和最常见的虚约束。
会运用公式计算平面机构的自由度并判断其运动是否确定。
看懂和绘制平面机构运动简图是本章的重点。
复合铰链、局部自由度和虚约束的判断是个难点。
只要求掌握教材中列举的几种实例，不宜在此花费过多时间。
二、自学指导1. 为了反映机构的真实运动，绘制机构运动简图时，代表回转副的小圆，其圆心必须与相对回转中心重合；代表移动副的滑块，其导路方向必须与相对移动方向一致。
学生应当学会分析由这类构件构成的复杂图形。
例如图1.1所示压缩机机构在铰链C处各构件间的关系如下：构件2—3、3—4间组成回转副，构件3—8、4—5间组成移动副。
2. 对复合较链，应注意：（1）复合铰链是指两个以上回转副中心重合为一，而不应仅仅根据构件汇交数来判断。
例如图1.1铰链E处虽有5、6、7、8四个构件汇交，但它构成两个移动副和一个回转副，故不存在复合铰链。
（2）图1.2所示周转轮系机构中，1、2、3是活动构件，4是机架，构件1、3和4在O点形成复合铰链。
由于齿轮、凸轮等构件习惯于用外形来表示，简图上看不出构件汇交，故这种复合铰链易被忽略。
图1.13. 局部自由度在平面机构中主要出现在有滚子的场合。
在计算自由度时，为了防止错算构件数和运动副数，建议将图1.3，a中的滚子及其安装件固联为一整体，如图1.3，b所示。
图1.2 图1.34. 虚约束比较复杂，不要求深入研究，只要求理解和熟悉以下几个实例：（1）由两构件组成多个导路平行的移动副而产生的虚约束；（2）轮系中的对称部分产生的虚约束；（3）在平行四边形机构中加入一个与某边平行且相等的构件造成轨迹重迭而产生的虚约束（其他类型的轨迹重迭往往需要复杂的数学证明，可不深究）；（4）“两构件间组成多个轴线重合的回转副”，这类虚约束通常出现在轮系的侧视图中，在运动平面内绘制的机构运动简图不会出现这类虚约束。
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。
机械设计基础第章运动简图
平面高副
两构件通过点或线接触组成的运动副称
为高副。 图1-3a)中的车轮与钢轨、图b)中凸轮
与从动件、图c)中轮齿1与轮齿2分别在
接触点处组成高副。
第四页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
§1-2 机械系统的运动简图设计
实际构件的外形和结构往往很复杂，在 研究机械运动时，为简化问题，有必要撇开 那些与运动无关的构件外形和运动副的具体 构造，仅用简单线条和规定符号来表示构件 和运动副，并按比例定出各运动副的位置。 这种说明机构各构件间相对运动关系的简化 图形，称为机构运动简图。
= 3×2-2×2-1=1
第二十五页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
局部自由度
局部自由度 — 与输出构件运动无关的 自由度。
不难看出，在这个机构中，无论滚子是否 转动或转动快慢，滚子中心的运动规律 (即输出构件的运动规律)都不会受到影响。
可设想将滚子与推杆（输出构件）焊成 一体(转动副也随之消失)。
第九页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
例：试绘制内燃机的机构运动简图
解：1）分析运动，确定构件的
类型和数量
进气阀3
2）确定运动副的类型和数
目
3）选取比例尺，根据机
构运动尺寸，定出各运动副间的 相对位置
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
4）画出各运动副和机构 符号，并表示出各构件
齿轮 10
排气阀 4气缸体 1
第三十页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
例3：牛头刨床主体机构
F=3n－2Pl －Ph =3×6－2×8－1=1
第三十一页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
小结
第三十二页，编辑于星期五：十一点 三十七分。
机械设计基础第二章
第2章平面机构运动简图及自由度计算机械是替代人类完成各项体力劳动甚至脑力劳动的执行者。
在各种新型机械的设计初期，首先需要采用机械系统运动简图来对比各种运动方案及工作原理，一边从中选出最佳的设计方案。
然后再按照运动要求确定及其各组成构件的主要尺寸，按照强度条件和工作情况确定机构个部分的详细结构尺寸。
机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分重要的内容，正确、合理地设计机械系统简图，对于满足机械产品的功能要求，提高性能和质量，降低制造成本和使用费用等是十分重要的。
机械系统要完成比较复杂的运动，一般都需要将若干个机构根据机械系统的运动协调配合的要求组合起来，因此机械系统的运动简图也是机构系统的运动简图。
机械系统的运动简图是用规定的符号，绘出能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形。
一般某机构可分为平面机构和空间机构。
平面机构是指各运动构件均在同意平面或相互平行平面内运动的机构。
空间机构是指虽有的机构不完全是相互平行的平面内运动的机构。
本章将着重介绍机构的结构分析。
第一节机构的组成构件任何机器都是由若干个零件组装而成的。
构件是指组成机械的各个相对运动的单元。
构件和零件的概念是有区别的。
构件是机械中的运动单元体，零件则是机械中不可拆分的制造单元体。
构件可以是一个零件，也可以是由两个或两个以上的零件组成。
如图2-1所示的内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、轴套、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母等零件组成的，这些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作为一个整体在发动机内部作往复运动相互之间并不产生相对运动，因此连杆可以看做一个构件。
因此，从运动角度来看，任何机器都是许多独立运动单元组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。
从加工制造角度来看，任何机器都是由许多独立制造单元体组合而成的，这些独立制造单元体称为零件。
通常，为了完成同一使命而在结构上组合在一起并协同工作的零件称为部件，如联轴器、减速器等。
机械系统的运动简图设计
运动简图的绘制步骤
确定机械系统的组成和功能
了解机械系统的基本组成和各部分的功能， 确定需要表示的运动关系。
绘制机械系统各部分的轮廓
根据实际情况绘制出机械系统各部分的轮廓， 以便于表示其运动关系。
选择合适的图形符号
根据需要表示的运动关系，选择合适的图形 符号来表示各部分。
标注尺寸和参数
根据需要标注出机械系统各部分的尺寸和运 动参数，以便于分析和设计。
通过运动简图分析，优化传动系 统的参数，如齿轮模数、带轮直 径等，提高传动效率。
03
传动系统可靠性分 析
利用运动简图，分析传动系统的 可靠性，预测潜在的故障和问题， 提出相应的改进措施。
控制系统设计与调试
控制。
控制系统调试
通过运动简图，对控制系统进行调 试，确保系统稳定、可靠地运行。
传动系统运动简图绘制方法
根据传动部件的工作原理和运动形式，使用规定的图形符号和比例 尺绘制传动系统运动简图。
传动系统运动简图的应用
用于分析传动系统的运动特性和工作原理，比较不同传动方案的优 缺点，以及进行传动系统的优化设计和改进。
控制系统运动简图设计
控制系统运动简图定义
控制系统运动简图是一种用图形符号表示机 械系统中控制元件和运动关系的简化图形。
运动原理
机械系统的运动是通过各组成部分的 相对运动来实现的，这些相对运动包 括转动、移动等。
02
运动简图设计基础
运动简图的定义与作用
定义
运动简图是一种用图形符号表示机械系统运动关系的简化示意图，用于描述机 械系统的运动规律、运动轨迹和运动参数。
作用
运动简图能够直观地表达机械系统的运动关系，便于分析和设计机械系统，提 高设计效率。
机械系统的运动简图课件
运动特性
曲柄滑块机构的运动特性包括行 程、速度、加速度等，这些特性 与机构的尺寸参数、连杆长度、
曲柄转角等因素密切相关。
齿轮传动机构
工作原理
齿轮传动机构是由两个或多个齿轮组成，通过齿轮的啮合 实现动力和运动的传递。
应用场景
齿轮传动机构广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中，如 机床、汽车、钟表等。
类型与特点
简图的绘制原则与规范
规范与标准 • 遵循国家相关标准，如《机械制图》等。
• 采用统一的线型和颜色，以便于区分和辨识。
简图的绘制原则与规范
• 标注必要的尺寸和参数，便于定量分析和计算。
通过以上内容的学习和应用，可以更好地理解和分析机械系统的运动特性，为机 械设计和分析提供有力支持。
03
机械系统运动简图的分析方法
基于运动简图的机构设计项目实践
3. 通过运动简图分析机构性能，并进行优化设计。
4. 构建实验模型或原型机，测试并验证设计结果。
THANKS
感谢观看
机构运动分析实践
01
实践内容
02
选择一典型机构，绘制其运动简图。
基于运动简图，采用图解或解析法进行机构的位置分析。
03
机构运动分析实践
利用速度瞬心法或矢量方程法进行机构的速 度分析。
通过加速度分析，研究机构的动态性能。
机构运动分析实践
实践步骤
1
2
1. 确定实践所用的机构和运动简图。
3
2. 应用运动学原理，进行机构的位置分析，求解 关键位置参数。
齿轮传动机构可分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等多种类型 ，不同类型的齿轮传动机构具有不同的传动特点，如传动 比、传动效率、噪音等。
凸轮机构
第二章机械系统及机械运动简图
2．平面机构自在度的计算公式
自在运动构件经过运动副组成机构 时，由于运动副发生的约束，其自在 度将随之增加。至于自在度增加的数 目，那么因运动副性质的不同而不同。 作为平面机构，我们知道其运动副只 能是低副〔转动副和移动副〕和高副 组成。
在低副中，十分显然转动副和移动 副区分限制了构件的两个自在度 〔即两个移动或一个移动和一个转 动〕，也就是说使机构增加了两个 自在度；在高副中，只限制了两个 构件沿接触点公法线方向的移动， 也就是说构件增加了一个自在度。
3．运动链与机构
前面引见了构件和运动副的概念， 下面我们给出运动链和机构的概念。
假定干个构件经过运动副所构成 的相对可动的构件系统称为运动链。 可以分为两大类：假设运动链构成首 末封锁的系统，
图2-5
如图中的a、b，我们称其为闭式运动 链；假设运动链未构成首末封锁的系统，如 图中的c、d，我们称其为开式运动链。在各 种机械中，普通都采用闭链。
机构运动简图必需与原机构具有完全相
反的运动特性，疏忽对运动没有影响的尺寸。 只要这样我们才可以依据运动简图对机构停 止运动剖析和受力剖析。为了到达这一要求， 绘制运动简图要遵照以下步骤：
⑴．依据机构的实践结构和运动状况，找出 机构的原动件〔即作独立运动的构件〕及任 务执行构件〔即输入运动的构件〕；
d.按运动形状分类：可以分为平 面运动副和空间运动副，凡是两 构件运动平面相互平行的运动副 称为平面运动副，而运动平面不 相互平行的称为空间运动副。如 前图中的螺旋副和球面副。
由于构成运动副的 两构件之间的相对 运动仅与运动副元 素的几何外形及接 触状况有关，所以 各种运动副常用规 则的复杂符号来表 示，这些符号国度 曾经制定有规范， 我们教材上的表就 是其中的一局部。
机构运动简图课程设计教案
机构运动简图课程设计教案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机构运动简图的基本概念，包括运动副、连杆和机架的表示方法。
2. 学生能够识别并描述常见的机构类型，如四连杆机构、齿轮机构和凸轮机构。
3. 学生能够运用几何作图法正确绘制简单的机构运动简图。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析和解决机构运动简图的相关问题。
2. 学生通过小组合作，设计并构建一个简单的机械模型，展示其运动简图。
3. 学生能够运用批判性思维，评价和优化机构运动简图的设计。
情感态度价值观目标：1. 学生对机械运动产生兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养团队合作精神。
3. 学生认识到机构运动简图在工程设计和日常生活的重要意义，增强学以致用的意识。
课程性质：本课程为初中年级的《设计与制作》课程，旨在通过实践操作，让学生掌握机构运动简图的基本知识和技能。
学生特点：初中年级的学生具有较强的求知欲和动手能力，但空间想象能力和逻辑思维能力有待提高。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，培养学生的动手操作能力和解决问题的能力。
通过小组合作，培养学生的团队合作精神。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容本节课依据课程目标，选取以下教学内容：1. 机构运动简图基本概念：包括运动副、连杆、机架的定义及表示方法。
- 教材章节：第三章第二节2. 常见机构类型及特点：如四连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等。
- 教材章节：第三章第三节3. 机构运动简图的绘制方法：以几何作图法为基础，学习如何绘制简单机构运动简图。
- 教材章节：第三章第四节4. 机构运动简图的应用案例分析：分析实际机械装置中的机构运动简图，了解其工作原理。
- 教材章节：第三章第五节教学安排与进度：第一课时：介绍机构运动简图基本概念，让学生了解运动副、连杆、机架的表示方法。
机构运动简图设计的内容、方法和步骤
机构运动简图设计的内容、方法和步骤机械产品的设计是为了满足产品的某种功能要求。
机构运动简图设计是机械产品设计的第一步，其设计内容包括选定或开发机构构型并加以巧妙组合，同时进行各个组成机构的尺度综合，使此机构系统完成某种功能要求。
机构运动简图设计的好坏是决定机械产品的质量、水平的高低、性能的优劣和经济效益好坏的关键性的一步。
机构运动简图的设计，主要包括下列内容：1）功能原理方案的设计和构思根据机械所要实现的功能，采用有关的工作原理，并由此出发设计和构思出工艺动作过程，这就是功能原理方案设计。
灵巧的功能原理是创造新机械的出发点和归宿。
2）机械运动方案的设计根据功能原理方案中提出的工艺动作及各个动作的运动规律要求，选择相应的若干个执行机构，并按一定的顺序把它们组成机构运动示意图。
机械运动方案的设计是机构运动简图设计中的型综合。
3）机构运动简图的尺度综合根据机械运动方案中各执行机构工艺动作的运动规律和机械运动循环图的要求，通过分析、计算、确定机构运动简图中各机构的运动学尺寸。
在进行尺度综合时，应同时考虑其运动条件和动力条件，否则不利于设计性能良好的新机械。
机构运动简图设计的一般程序：1）机械总功能的分解将机械需要完成的工艺动作过程进行分解，即将总功能分解成多个功能元，找出各功能元的运动规律和动作过程；2）功能原理方案确定将总功能分解成多个功能元之后，对功能元进行求解，即将需要的执行动作，用合适的执行机构来实现。
将功能元的解进行组合、评价、选优，从而确定其功能原理方案，即机构系统简图。
为了得到能实现功能元的机构，在设计中，需要对执行构件的基本运动和机构的基本功能有一全面的了解。
ⅰ）执行机构基本运动常用机构执行构件的运动形式有回转运动、直线运动和曲线运动三种，回转和直线运动是最简单的机械运动形式。
按运动有无往复性和间歇性，基本运动的形式如表1所示。
表1 执行构件的基本运动形式机构的功能是指机构实现运动变换和完成某种功用的能力。
机械原理实验二机构运动简图的绘制
2015～ 2016学年第一学期姓名: 班级: 学号: 实验成绩：实验名称实验二机构运动简图的绘制指导老师：一、实验目的1、熟悉并掌握机构运动简图绘制的原理和方法，学会用机构运动简图表达机械系统，2、学会根据实际机械和模型绘制机构运动简图的技能。
二、实验内容1、以指定的四种机构模型为研究对象，进行机构运动简图的绘制。
2、分析所画各机构的构件数、运动副类型和数目，计算机构的自由度。
三、实验设备1、运动机构模型（实验教师指定）。
2、学生自备铅笔、直尺、圆规、橡皮、草稿纸等。
表1 常见机构运动简图两运动构件形成的运动副两构件之一为机架时形成的运动副转动副移动副二副元素构件三副元素构件多副元素构件构件凸轮机构棘轮机构凸轮及其它机构带传动链传动外齿轮内齿轮齿轮机构圆锥齿轮齿轮齿条蜗杆蜗轮四、实验步骤1、确定组成机构的构件数：缓慢转动机构，沿着运动传递的线路仔细看清各构件间的相对运动(有些相互连接构件间的相对运动非常微小)，从而确定组成机构的构件数目。
2、确定运动副的类型：根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动特点，确定各个运动副的类型。
3、选定视图平面：一般选择与多数构件运动平面平行的平面为视图平面。
4、绘制机构示意图的草图：凭目测在草稿纸上徒手按规定的运动副代表符号，从原动件开始，按各构件的连接次序，用简单的线条代表构件，逐步画出机构示意图的草图。
用数字1、2、3……分别标准各构件，用字母A、B、C……分别标准各运动副。
5、计算机构的自由度数：同时将计算结果与实际机构的自由度相对照，观察二者是否相符。
机构自由度的计算公式：F=3n-2P L-P H(式中： n为活动构件的数目；P L为低副的数目； P H为高副的数目。
)6、测量机构运动尺寸：对转动副测量回转中心间的相对尺寸；对移动副测量导路方向线和与其有关的其他运动副间的相对尺寸。
7、选取适当的比例尺： 长度比例尺 )()(mm mm l 图纸上所画的长度构件实际长度=μ8、绘制机构运动简图：按一定的比例，用制图工具画出相应机构的运动简图。
运动简图设计(共39张PPT)
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
3.1.2 自在度和运动副约束
自在度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自在度
2024年2月4日
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
一、平面运动副
按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。
螺旋副
球面副
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.2 平面机构的运动简图
《机械设计基础 》
2.转动副 构件组成转动副时，如以下图表示。
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
图垂直于回转轴线时用图a表示；
图面不垂直于回转轴线时用图b表示。
表示转动副的圆圈，其圆心必需与回转轴线重合。
平面机构的构造分析
§3.1 机构的组成
§3.2 平面机构的运动简图
§3.3 平面机构的自在度
3.1 机构的组成
《机械设计基础 》
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.1.1 运动副
运动副： 构件和构件之间既要相互衔接〔接触〕在一同，又要有相 对运动。而两构件之间这种可动的衔接〔接触〕就称为运 动副。
说明
3.3 平面机构的自在度
《机械设计基础 》
三个构件在同一轴线处，两个转动副。
推理：m个构件时，有m – 1个转动副。
四川交通职业技术学院 自动化系
2024年2月4日
3.3 平面机构的自在度
C处为复合铰链 n = 5, Pl = 7, Ph = 0
F = 3n - 2Pl – Ph
机械系统的运动简图
一般选择与多数构件的运动平面相平行的面 作为投影面。
2019/12/18
机电学院
37
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 各运动副之间的相对位置，用构件和运动副的规定 符号绘制机构的运动简图。
4、标出原动件，给各构件标上代号
一般原动件标号为1，机架为最后标号。
凸轮副
2019/12/18
机电学院
15
1－1 运动副
齿轮副
2019/12/18
机电学院
16
1－1 运动副
二、空间运动副 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。
螺旋副
球面副
2019/12/18
机电学院
17
1-2 机械系统的运动简图设计
1.2.1 运动副及构件的表示方法 1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
2019/12/18
机电学院
6
1－1 运动副
1.1.1 运动副
运动副：构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起，又 要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接 触）就称为运动副。
2019/12/18
机电学院
7
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面） 例如：滚动轴承、活塞与缸套、齿轮齿廓等。
回转副
机电学院
41
活塞泵简图
2019/12/18
机电学院
42
例 试绘制内燃机的机构运动简图
2019/12/18
机电学院
43
图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块，4为泵体。试绘 制该机构的运动简图。
2019/12/18
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②低副——面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
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4
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
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5
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 可整理ppt
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。
步骤：1.运转机械，分析传递路线，弄清机架、原动件 和活动构件数及运动副的性质、数目和构件数目； 2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）。
3.按比例绘制运动简图。
简图比例尺： μl =实际尺寸 m / 图上长度mm
原动件——能独立运动的构件。 ∵一个原动件只能提供一个独立参数
∴机构具有确定运动的条件为：
自由度＝原动件数
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二、 平面机构自由度的计算公式
作平面运动的刚体在空间的位置需要
三个独立的参数（x，y, θ）才
能唯一确定。
y F=3
θ
单个自由构件的自由度为 3
(x , y) x
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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
12=2, F=1
R=2, F=1
R=1, F=2
运动副 自由度数
约束数
回转副
移动副 高副
1（θ） +
1（x） + 2（x,θ） +
2（x，y） = 3 自由构
2（y，θ）= 3 件的自 1（y） = 3 由度数
结论：构件自由度＝3－约束数 ＝自由可构整理件ppt的自由度数－约束数 24
10
注意事项:
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副 的性质。 3. 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。闭式链、 开式链
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机构是由若干构件经运动副联接而成的，很显然，机构归属于运动链，那么，运动链在什么条件下就能
4. 机构 称为机构呢？即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论： 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。
作用： 1.表示机构的类型和运动情况。 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。
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常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电
齿 轮 齿 条 传
机
动
圆
带
锥
传
齿
动
轮
传
动
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链
圆柱
传
蜗杆
动
蜗轮
传动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
=1
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②计算五杆铰链机构的自由度
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
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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
凸 轮 传 动
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内啮
棘
合圆
轮
柱齿
机
轮传
构
动
机构运动简图应满足的条件：
1.简图中构件数目与实际相同
2.简图中运动副的性质、数目与实际相符
3.简图中运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际 机构成比例。
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16
绘制图示鳄式破碎机的运动简图。
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2A 1 B
3 D
C4
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绘制机构运动简图 思路：先定原动件和工作件（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。
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
1 × Ph
计算公式： F=3n－(2PL +Ph )
要求：记住上述公式，并能熟练应用。
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
第一章 机械系统的运动简图设计
§1－1 运动副及其分类 §1－2 平面机构的运动简图 §1－3 机械系统具有确定运动的条件
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1
§1－1 运动副及其分类
1.名词术语解释:
构件 －独立的运动单元
内燃机中的连杆
零件 －独立的制造单元
套筒
内燃机 连杆 螺栓
连杆体
垫圈 螺母
轴瓦
可整理连ppt杆盖
2
五杆机构
给定S3＝S3(t)，一个独立参 数θ1＝θ1（t）唯一确定， 该机构仅需要一个独立参数。
若仅给定θ1＝θ1（t）,则θ2 θ3 θ4 均不能唯一确定。若同 时给定θ1和θ4 ，则θ3 θ2 能 唯一确定，该机构需要两个独立
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21
参数 。
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。
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1 1
2
1 2 1
22
1
1
2 1
2
16
平
面
2
2
高
副
1
1
2
螺
旋
1
空副 2
间
1
运
动球 副面
1
副
球 销
2
副
2
1 2
1
1
2 1
1
2 2
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1 2
1 2
2
1
7
构件的表示方法:
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8
一般构件的表示方法
杆、轴构件
固定构件
同一构件
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9
一般构件的表示方法
两副构件
三副构件
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定义：具有确定运动的运动链称为机构 。 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
1个
1个或几个可整理ppt 若干
12
§1－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用规定的符号和简单的线条，按比例 绘制的表示机构中各构件之间的相对运动关系的图形。
2.运动副 定义：运动副——两个构件直接接触组成的仍能产 生某些相对运动的联接。
a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件，缺一不可
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。
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3
分类： ①高副——点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
4.检验机构是否满足运动确定的条件。
举例：绘制破碎机和偏可心整理泵ppt 的机构运动简图。 18
绘制图示偏心泵的运动简图
3 2 1 4
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偏心泵
19
实例
可整理ppt
20
§1－3 机械系统具有确定运动的条件
一、机构具有确定运动的条件
1 θ1 2
3
2
3
S’3 S3
1 θ1
4 θ4
曲柄滑块机构