机械原理机构的结构分析PPT课件
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第三节 机构运动简图
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第二章 机构的结构分析
在研究机构的运动时，只需按规定符号表示运动副、 常用机构、及一般构件，并按一定的比例尺表示机构 的运动尺寸和运动副的位置，绘制表示机构各构件间 相对运动关系的简化图形，将机构的运动传递情况表 示出来，这种图形被称为机构运动简图。
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第二章 机构的结构分析
.
第二章 机构的结构分析
两构件上参与接触而构成运动副的部分称为运 动副元素。
构件之间的接触不外乎点、线、面三种形式，运动 副元素也不外乎是点、线、面。
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第二章 机构的结构分析
对运动副的理解要把握以下三点： （１）运动副是一种联接（接触）； （２）运动副由两个构件组成； （３）组成运动副的两个构件之间有相对运动。 可以说：机构是由运动副逐一联接各个构件组成的。
构件与零件的区别： 零件是从制造加工角度提出的最小单元概念，
即零件是制造加工的最小单元，是组成机器最基本的、 不可再拆分的单元。
构件则是从运动和功能实现的角度提出的最小单元概 念，即构件是最小的独立运动单元，从运动角度讲，构 件是一个刚体。
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第二章 机构的结构分析
2.运动副
两构件间的直接接触而又能产生一定相对运动的 活动连接称为运动副。
.
第二章 机构的结构分析
重点： (1)运动副及其分类。 (2)平面机构的自由度计算及具有确定运动的 条件 (3)掌握机构运动简图的概念及其绘制方法。 难点： 机构运动简图绘制、机构中的虚约束的判定问 题。
.
第二章 机构的结构分析
第一节 机构结构分析的内容及目的
✓机构运动的可能性及其具有确定运动的条件 ✓研究机构的组成，绘制机构运动简图 ✓研究机构的组成原理
移 III 3 动
副
球
螺
销
IV 2 旋
副
副.
简图符号 副级 自由度 IV 2
V
1
V
1
V
1
第二章 机构的结构分析
2）根据组成运动副的两运动副元素的接触情况分类
运动副元素以点或线接触的运动副称为高副，运动副 元素以面接触的运动副称为低副。
球面高副
.
柱面高副
第二章 机构的结构分析
球面低副
移动副
.
转动副
.
第二章 机构的结构分析
第二节 机构的组成
机构分为两大类： 平面机构 空间机构
机构是由构件和运动 副两个要素组成的
.
第二章 机构的结构分析
1.构件 构件是指作为一个整体参与机构运动的刚性单元
体。 一个构件，可以是不能拆开的单一零件，也可以是
由若干个不同零件装配起来的刚性体。
.
第二章 机构的结构分析
.
第二章 机构的结构分析
.
第二章 机构的结构分析
绘制机构运动简图的步骤： 1）确定机构的原动件和执行件，两者之间为传动
部份，确定出组成机构的所有构件，确定出构件间运 动副的类型。
2）恰当地选择投影面，将机构运动简图表示清楚。
3）选择适当的比例尺（μ＝实际尺寸/图示尺寸）， 定出各运动副之间的相对位置，用规定的符号画出各 类运动副，并将同一构件上的运动副符号用简单线条 连接起来，这样便可绘制出机构的运动简图。
运动副必须始终保持接触。 若借助于构件的结构形状所产生的几何约束来封闭的 运动副称为几何封闭运动副。 若借助于重力、弹簧力、气液压力等来封闭的运动副 称为力封闭运动副，如凸轮机构。
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第二章 机构的结构分析
4.运动链 两个以上构件通过运动副的连接而构成的
可相对运动的系统称为运动链。
✓闭式运动链 ✓开式运动链
.
第二章 机构的结构分析
一个构件在三维空间自由 运动时，有6个自由度：
沿三个坐标轴的移动绕三个 坐标轴的转动。
两构件间的运动副所起的作 。
用就是限制构件间的某些相对 运动，这种相对运动的限制作 用称为约束。
若运动副的自由度用f表示，约束用s表示，则自由度
和约束的关系为： f 6s
.
第二章 机构的结构分析
第二章 机构的结构分析
基本内容： (1)机构结构分析的内容及目的。 (2)机构的组成。 (3)机构运动简图。 (4)机构具有确定运动的条件。 (5)平面机构自由度的计算。 (6)计算平面机构的自由度时应注意的事项。 (7)机构的组成原理及平面机构的结构分类。
.
第二章 机构的结构分析
教学基本要求： (1)搞清运动副、运动链、约束和自由度等重 要概念。 (2)掌握平面机构自由度的计算方法及其具有 确定运动的条件。 (3)掌握机构运动简图的概念及其绘制方法。 (4)明确机构组成的概念，了解平面机构的组 成原理。
3.运动副的分类 1）根据运动副所引入的约束数分类 引入一个约束称为Ⅰ级副，引入两个约束称为Ⅱ级
副，依次类推，还有Ⅲ级副、Ⅳ级副，最末为Ⅴ级副。
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第二表章2-1 常机用构运动的副及结其简构图分析
名 图形 称
球 面 高 副
简图符号
副级 自由度 名 称
圆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
柱
I
5套
筒
副
图形
柱 面 高 副
转
II
4动
副
球 面 低 副
平面运动副，它只有转动副、移动副（统称为低副） 和平面高副三种形式。
.
第二章 机构的结构分析
平面高副是两构件以点或线的形式相接触而形成的 运动副，这种运动副允许两构件在接触点A绕垂直于平 面的Z轴作相对转动和沿切线t-t方向作相对移动，而只 约束掉沿着轮廓线接触点A公法线方向的移动自由度。
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第二章 机构的结构分析
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第二章 机构的结构分析
例1：图示为一颚式破碎机，当曲柄1绕轴心O连续回转 时，动颚板5绕轴心F往复摆动，从而将矿石轧碎，试 绘制此破碎机的机构运动简图。
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第二章 机构的结构分析
A 1
F
O
2
5
6
4 B
C .
3 D
E
第二章 机构的结构分析
3）根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类 两构件之间的相对运动为转动的运动副称为转动副
（回转副、铰链），相对运动为移动的运动副称为移 动副，相对运动为螺旋运动的运动副称为螺旋副，相 对运动为球面运动的运动副为球面副。
螺旋副
.
第二章 机构的结构分析
两构件间相对运动的平面平行，则称为平面运动副， 否则称为空间运动副。
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第二章 机构的结构分析
5.机构
如将运动链中的某个构件固 定，使之成为机架，而让另一 个或几个构件按给定的运动规 律相对于固定构件运动，其余 构件都随之具有确定的相对运 动，则这个运动链即成为机构。
机构中按给定运动规律运动的构件称为主动件， 随主动件运动的构件称为从动件。
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第二章 机构的结构分析
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第二章 机构的结构分析
在研究机构的运动时，只需按规定符号表示运动副、 常用机构、及一般构件，并按一定的比例尺表示机构 的运动尺寸和运动副的位置，绘制表示机构各构件间 相对运动关系的简化图形，将机构的运动传递情况表 示出来，这种图形被称为机构运动简图。
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第二章 机构的结构分析
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第二章 机构的结构分析
两构件上参与接触而构成运动副的部分称为运 动副元素。
构件之间的接触不外乎点、线、面三种形式，运动 副元素也不外乎是点、线、面。
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第二章 机构的结构分析
对运动副的理解要把握以下三点： （１）运动副是一种联接（接触）； （２）运动副由两个构件组成； （３）组成运动副的两个构件之间有相对运动。 可以说：机构是由运动副逐一联接各个构件组成的。
构件与零件的区别： 零件是从制造加工角度提出的最小单元概念，
即零件是制造加工的最小单元，是组成机器最基本的、 不可再拆分的单元。
构件则是从运动和功能实现的角度提出的最小单元概 念，即构件是最小的独立运动单元，从运动角度讲，构 件是一个刚体。
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第二章 机构的结构分析
2.运动副
两构件间的直接接触而又能产生一定相对运动的 活动连接称为运动副。
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第二章 机构的结构分析
重点： (1)运动副及其分类。 (2)平面机构的自由度计算及具有确定运动的 条件 (3)掌握机构运动简图的概念及其绘制方法。 难点： 机构运动简图绘制、机构中的虚约束的判定问 题。
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第二章 机构的结构分析
第一节 机构结构分析的内容及目的
✓机构运动的可能性及其具有确定运动的条件 ✓研究机构的组成，绘制机构运动简图 ✓研究机构的组成原理
移 III 3 动
副
球
螺
销
IV 2 旋
副
副.
简图符号 副级 自由度 IV 2
V
1
V
1
V
1
第二章 机构的结构分析
2）根据组成运动副的两运动副元素的接触情况分类
运动副元素以点或线接触的运动副称为高副，运动副 元素以面接触的运动副称为低副。
球面高副
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柱面高副
第二章 机构的结构分析
球面低副
移动副
.
转动副
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第二章 机构的结构分析
第二节 机构的组成
机构分为两大类： 平面机构 空间机构
机构是由构件和运动 副两个要素组成的
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第二章 机构的结构分析
1.构件 构件是指作为一个整体参与机构运动的刚性单元
体。 一个构件，可以是不能拆开的单一零件，也可以是
由若干个不同零件装配起来的刚性体。
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第二章 机构的结构分析
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第二章 机构的结构分析
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第二章 机构的结构分析
绘制机构运动简图的步骤： 1）确定机构的原动件和执行件，两者之间为传动
部份，确定出组成机构的所有构件，确定出构件间运 动副的类型。
2）恰当地选择投影面，将机构运动简图表示清楚。
3）选择适当的比例尺（μ＝实际尺寸/图示尺寸）， 定出各运动副之间的相对位置，用规定的符号画出各 类运动副，并将同一构件上的运动副符号用简单线条 连接起来，这样便可绘制出机构的运动简图。
运动副必须始终保持接触。 若借助于构件的结构形状所产生的几何约束来封闭的 运动副称为几何封闭运动副。 若借助于重力、弹簧力、气液压力等来封闭的运动副 称为力封闭运动副，如凸轮机构。
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第二章 机构的结构分析
4.运动链 两个以上构件通过运动副的连接而构成的
可相对运动的系统称为运动链。
✓闭式运动链 ✓开式运动链
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第二章 机构的结构分析
一个构件在三维空间自由 运动时，有6个自由度：
沿三个坐标轴的移动绕三个 坐标轴的转动。
两构件间的运动副所起的作 。
用就是限制构件间的某些相对 运动，这种相对运动的限制作 用称为约束。
若运动副的自由度用f表示，约束用s表示，则自由度
和约束的关系为： f 6s
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第二章 机构的结构分析
第二章 机构的结构分析
基本内容： (1)机构结构分析的内容及目的。 (2)机构的组成。 (3)机构运动简图。 (4)机构具有确定运动的条件。 (5)平面机构自由度的计算。 (6)计算平面机构的自由度时应注意的事项。 (7)机构的组成原理及平面机构的结构分类。
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第二章 机构的结构分析
教学基本要求： (1)搞清运动副、运动链、约束和自由度等重 要概念。 (2)掌握平面机构自由度的计算方法及其具有 确定运动的条件。 (3)掌握机构运动简图的概念及其绘制方法。 (4)明确机构组成的概念，了解平面机构的组 成原理。
3.运动副的分类 1）根据运动副所引入的约束数分类 引入一个约束称为Ⅰ级副，引入两个约束称为Ⅱ级
副，依次类推，还有Ⅲ级副、Ⅳ级副，最末为Ⅴ级副。
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第二表章2-1 常机用构运动的副及结其简构图分析
名 图形 称
球 面 高 副
简图符号
副级 自由度 名 称
圆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
柱
I
5套
筒
副
图形
柱 面 高 副
转
II
4动
副
球 面 低 副
平面运动副，它只有转动副、移动副（统称为低副） 和平面高副三种形式。
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第二章 机构的结构分析
平面高副是两构件以点或线的形式相接触而形成的 运动副，这种运动副允许两构件在接触点A绕垂直于平 面的Z轴作相对转动和沿切线t-t方向作相对移动，而只 约束掉沿着轮廓线接触点A公法线方向的移动自由度。
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第二章 机构的结构分析
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第二章 机构的结构分析
例1：图示为一颚式破碎机，当曲柄1绕轴心O连续回转 时，动颚板5绕轴心F往复摆动，从而将矿石轧碎，试 绘制此破碎机的机构运动简图。
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第二章 机构的结构分析
A 1
F
O
2
5
6
4 B
C .
3 D
E
第二章 机构的结构分析
3）根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类 两构件之间的相对运动为转动的运动副称为转动副
（回转副、铰链），相对运动为移动的运动副称为移 动副，相对运动为螺旋运动的运动副称为螺旋副，相 对运动为球面运动的运动副为球面副。
螺旋副
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第二章 机构的结构分析
两构件间相对运动的平面平行，则称为平面运动副， 否则称为空间运动副。
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第二章 机构的结构分析
5.机构
如将运动链中的某个构件固 定，使之成为机架，而让另一 个或几个构件按给定的运动规 律相对于固定构件运动，其余 构件都随之具有确定的相对运 动，则这个运动链即成为机构。
机构中按给定运动规律运动的构件称为主动件， 随主动件运动的构件称为从动件。
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第二章 机构的结构分析