机械原理与机械设计：机构的组成原理
机械原理
5
p
末杆自由度： 末杆自由度：λ
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （3）具有公共约束的单闭环机构自由度计算
F = ∑i ⋅ pi − 6 −m） = ∑fj − λ （
5
p
λ = λr + λtt + λtr
i=1
j=1
基本转动（移动）自由度： 基本转动（移动）自由度： 各轴线都平行于某一个方向：其值=1 1）各轴线都平行于某一个方向：其值=1 分别平行于两个不同方向： 其值=2 2）分别平行于两个不同方向： 其值=2 有不与前两个方向共面的第三个方向， 3）有不与前两个方向共面的第三个方向， 其值=3 其值=3
2.2.1 运动副
构成运动副的点、 构成运动副的点、线、面称为运动副的元素。 面称为运动副的元素。 （1）低副:两构件通过面接触构成的运动副. 低副:两构件通过面接触构成的运动副. （2）高副:两构件通过点或线接触构成的运动副. 高副:两构件通过点或线接触构成的运动副. 点或线接触构成的运动副
2.2.1 运动副
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
公共约束: 公共约束: 是指在机构中由于运动副的特性及布 置的特殊性， 置的特殊性，使得机构中所有的活动构件共同失 去了某些自由度， 去了某些自由度，即对ห้องสมุดไป่ตู้构中所有活动构件同时 施加的约束，公共约束记为m 施加的约束，公共约束记为m 。
机构的组成原理
机构的组成原理
机构是由一定数量的机构成员和一定数量的机构部件组成的，机构成员通过机
构部件之间的相对运动来完成特定的功能。
机构的组成原理主要包括机构成员和机构部件两个方面。
首先，机构的组成原理中的机构成员是指构成机构的各个零部件，包括连接件、传动件、工作件等。
这些机构成员通过各种连接方式相互连接在一起，形成一个整体。
机构成员的选择和设计需要考虑材料的性能、工作环境的要求、结构的强度和刚度等因素。
在机构的组成过程中，机构成员的合理选择和布局对于机构的正常运转和性能发挥起着至关重要的作用。
其次，机构的组成原理中的机构部件是指构成机构的各种零部件之间的相对运
动关系。
机构部件的设计和布置需要考虑到机构的功能要求和运动特性，保证机构在工作过程中能够稳定可靠地运行。
同时，机构部件之间的相对运动关系也是保证机构正常工作的关键因素，需要通过合理的设计和调试来实现。
在机构的组成原理中，机构成员和机构部件之间存在着密切的联系和相互作用。
机构成员的选择和布局直接影响着机构部件之间的相对运动关系，而机构部件之间的相对运动关系又决定了机构成员的运动轨迹和工作性能。
因此，在机构的设计和制造过程中，需要综合考虑机构成员和机构部件之间的关系，保证机构能够正常工作并发挥出最佳的性能。
总之，机构的组成原理是机构设计和制造的基础，合理的机构成员选择和布局
以及机构部件之间的相对运动关系是保证机构正常工作和发挥性能的关键。
只有在充分理解和掌握机构的组成原理的基础上，才能设计出稳定可靠、性能优越的机构产品，满足不同领域的工程需求。
机械原理和机械设计
机械原理和机械设计机械原理和机械设计是现代工程领域中非常重要的两个概念，它们对于许多机械设备和系统的设计、运行和优化起着至关重要的作用。
机械原理是研究机械系统运动、力学和能量转换规律的基础理论，而机械设计则是根据机械原理的基础上，通过创新和设计来实现机械系统的功能和性能。
在机械原理方面，我们首先要了解力学原理，即物体在受力作用下的运动规律。
根据牛顿三大定律，我们可以推导出许多机械系统的运动和力学特性，例如受力分析、速度与加速度关系等。
在机械设计中，我们需要充分利用这些力学原理，合理设计机械结构，确保系统稳定、高效地运行。
机械原理中还包括能量转换原理。
能量是机械系统运行的基础，而能量转换则是机械设计的核心。
通过合理设计传动系统、减震系统等部件，我们可以实现能量的高效转换，提高机械系统的效率和性能。
而在机械设计方面，我们需要将机械原理应用到实际的设计中。
首先，我们需要明确设计的目标和要求，例如系统的功能、运行条件、使用寿命等。
然后，根据这些要求，我们可以选择合适的材料、结构、零部件等，进行设计。
在设计过程中，我们需要考虑力学原理、材料力学、流体力学等知识，确保设计的合理性和可靠性。
在机械设计中，创新和优化也是非常重要的。
通过不断地创新和改进设计方案，我们可以提高机械系统的性能，降低成本，提高效率。
同时，优化设计也可以减少系统的能耗、排放等，实现可持续发展。
因此，在机械设计中，我们需要注重创新和优化，不断提升设计水平和能力。
总的来说，机械原理和机械设计是紧密相关的两个领域，它们共同影响着机械系统的设计和运行。
通过深入理解机械原理，合理应用到机械设计中，我们可以设计出更加高效、可靠的机械系统，满足不同领域的需求。
希望通过对机械原理和机械设计的学习和研究，可以推动机械工程领域的发展，为社会的进步做出贡献。
《机械原理》讲义
绪论一、研究对象1、机械：机器和机构的总称机器（三个特征）：①人为的实物组合（不是天然形成的）；②各运动单元具有确定的相对；③必须能作有用功，完成物流、信息的传递及能量的转换。
机器的组成：原动机、工作机、传动部分、自动控制工作机机构：有①②两特征。
很显然，机器和机构最明显的区别是：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动。
两者之间也有联系，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。
2、概念构件：运动单元体零件：制造单元体构件可由一个或几个零件组成。
机架：机构中相对不动的构件原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。
→输入构件从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。
→输出构件机构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的基本组合体称为机构。
二、研究内容：1、机构的结构和运动学：①机械的组成；②机构运动的可能性和确定性；③分析运动规律。
2、机构和机器动力学：力——运动的关系·F=ma功——能3、要求：解决二类问题：分析：结构分析，运动分析，动力分析综合（设计）：①运动要求，②功能要求。
新的机器。
第一章平面机构的结构分析（一）教学要求1、了解课程的性质与内容，能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。
了解机构组成原理（二）教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代（三）教学内容§1-1 机构结构分析的目的和方法研究机构的组成原理和机构运动的可能性以及运动确定的条件一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特1231）2）345§1-4 平面机构的自由度FF>0,三、计算F（1m-1例：F（2（3图1-15作业：P（1（2（3（4F1、=F2、=（一）教学要求1、能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。
了解机构组成原理3、了解平面机构运动分析的方法，掌握瞬心法对机构进行速度分析4、熟练掌握相对运动图解法（二）教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代3、瞬心的概念及求法4、矢量方程，速度和加速度多边形，哥氏加速度，影像法（三）教学内容§2-1 研究机构运动分析的目的和方法一、目的：都必须首先计算其机构的运动参数。
机械原理 机构
机械原理机构
机械原理是研究机械运动规律及其产生的基本原理的学科。
机构是机械装置中的一个基本构件，用于实现机械运动的转换、传递与控制。
机构的基础概念包括驱动件、从动件和连杆等。
其中，驱动件通过外力或动力源产生驱动力，从动件受到驱动力的作用而产生运动，而连杆则是将驱动件与从动件连接起来，传递驱动力与运动。
机械原理中的机构有多种分类方法，常见的有平面机构和空间机构。
平面机构是指机构中的运动仅限于一个平面内的机构，而空间机构则允许运动在不同平面之间转换。
根据结构特征和运动方式，机构还可以分为平动机构、回转机构、滚动机构和曲柄机构等。
机械原理中的机构设计要考虑到多种因素，如结构强度、运动平稳性、工作效率和可靠性等。
在设计过程中，需要进行运动分析和受力分析，确保机构能够正常运行并承受预期的载荷。
同时，还需要考虑制造成本和使用方便性等因素，进行综合权衡，得到合理的机构设计方案。
除了在机械工程中应用，机械原理也被广泛运用于其他领域，如航空航天、汽车工程、机电一体化、机器人技术和精密仪器等。
机械原理为各种机械装置的设计与研究提供了理论基础，推动了机械工程的发展与创新。
机械原理第一章 平面机构组成原理及其自由度分析
机构自由度与能运动的条件为：机构自由度数大于等于1。 （二）机构具有确定运动的条件为：机构输入的独立运动数目等 于机构的自由度数。 由于平面机构的每个驱动副一般只有一个自由度，此时，机 构具有确定运动的条件又可表述为：机构驱动副数应等于机构的 自由度数。对驱动副位于机架的机构，与驱动力相连的构件为主 动构件，或称为原动件。故这时该类机构具有确定运动的条件又 可表述为：机构原动件数应等于自由度数。
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 运动的运动副。
按运动副对被联接的两构件相对运动约束数的不同分为： 低副——两构件通过面接触而构成的运动副； 高副——凡两构件系通过点或线接触而构成的运 动副。
4）选择适当的长度比例尺l（ l =实际尺寸/图示长度），定出 各运动副的相对位置，绘制机构运动简图。从原动件开始，按运 动传递路线，顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件 上标明箭头方向即其运动方向。
例1-1-1：绘制图示颚式破碎机的运动简图 分析：该机构有6个构件和7个转动副。
颚式破碎机构
机构运动简图
第二节 平面机构自由度分析及应用举例
一、运动副的自由度和约束
运动副对该两构件独立运动所加的限制称为约束。约束数目 等于被其限制的自由度数。组成运动副两构件间约束的特点和数 目取决于该运动副的型式。 （一）转动副
只能绕垂直于xoy平面的轴的相对转动 （二）移动副 只能沿x轴方向移动
（三）高副
绘制机构运动简图的步骤与方法：
1）对照实物或实物图，分析机构的动作原理、组成情况和运动 情况，确定其组成的各构件，哪些构件为原动件、哪一构件为机 架和哪些构件为从动件 。 2）沿着运动传递路线，从原动件开始，逐一分析每两个构件间 相对运动的性质，并确定运动副的类型和数目。
机械原理：第二章机构的结构分析
斜齿轮机构
两个齿轮的齿廓为斜线，实现直线的 运动传递，同时具有较好的承载能力 和传动平稳性。
02
CHAPTER
机构的运动分析
机构运动简图
总结词
机构运动简图是表示机构运动关系的图形，通过图形化方式展示机构的组成和运 动传递路径。
详细描述
机构运动简图是一种抽象的图形表示，它忽略了机构的实际尺寸和形状，只关注 机构中各构件之间的相对运动关系。通过绘制机构运动简图，可以清晰地了解机 构的组成、运动传递路径以及各构件之间的相对位置和运动方向。
常见的受力分析方法
详细描述：常见的受力分析方法包括解析法、图解法和 有限元法等，每种方法都有其适用范围和优缺点，应根 据具体情况选择合适的方法。
机构的平衡分析
总结词
理解机构平衡的概念是进行平衡 分析的前提。
详细描述
机构平衡是指机构在静止或匀速 运动状态下，各作用力相互抵消 ，机构不会发生运动状态的改变 。
轮系
定轴轮系
各齿轮的转动轴线固定，齿轮的 运动由一个主动轮通过各齿轮的
啮合传递到另一个从动轮。
行星轮系
其中一个齿轮的转动轴线绕着另 一固定轴线转动，行星轮既可绕 自身轴线自转，又可绕固定轴线
公转。
混合轮系
由定轴轮系和行星轮系组合而成， 既有定轴轮系的自转运动，又有
行星轮系的公转和自转运动。
凸轮机构
机构运动分析的方法
总结词
机构运动分析的方法主要包括解析法和图解法两种。
详细描述
解析法是通过建立数学模型，运用数学工具进行求解的方法。这种方法精度高，适用于对机构进行精确的运动学 和动力学分析。图解法是通过作图和测量来分析机构运动的方法，这种方法直观易懂，适用于初步了解机构的运 动关系。
机构组成原理
机构组成原理
机构组成原理是指由若干个机构部件组合而成的整体结构。
机构是由互相连接的零部件组成的系统，通过零部件之间的相对运动，实现特定的功能。
机构组成原理包括以下几个方面：
1. 机构的分类：机构根据其结构和功能可分为平面机构、空间机构、连杆机构、齿轮传动机构等。
每种机构都有特定的运动规律和工作原理。
2. 零部件的连接方式：机构的组成离不开零部件之间的连接。
常见的零部件连接方式有螺栓、焊接、销连接等。
连接方式的选择需要考虑零部件的材料性质、受力情况等因素。
3. 机构的工作原理：机构实现特定功能的原理有很多，例如连杆机构中的运动传递、齿轮机构中的转动传递等。
不同机构的工作原理决定了其运动方式和传动性能。
4. 机构的优化设计：在设计机构时，需要考虑结构的稳定性、传动效率、成本等因素。
通过优化设计，可以提高机构的性能和工作效率。
总之，机构组成原理是指通过将多个机构部件组合在一起，实现特定功能的系统结构。
了解机构组成原理对于设计和使用机构都具有重要意义，能够帮助人们更好地理解和应用机构。
机械原理知识点整理
1.机械是机器和机构的总称2.机构是用来传递与变换运动和力的可动的装置3.机器是根据某种使用要求而设计的用来变换或传递能量、物料和信息的执行机械运动的装置4.构建与零件的区别:构件是运动单元体，零件是制造单元体5.由两个构建直接接触而组成的可动的链接称为运动副6.转动副（Ⅴ级副）移动副。
两构件之间的相对运动为转动的运动副7.两个以上的构件在同一处连接构成了负荷铰链8.在有些机构中，有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束作用，特把这类约束称为虚约束9.在机构中，有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束作用，特把这类约束称为虚约束10.机构的组成原理:任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上面组成的。
11.2-12 n=8 P l=10 Pℎ=2 F’=1 (在6处小滚子)F=3n-(2P l+Pℎ)- F’=3*8-(2*10+2)-1=112.移动副总反力的方向可如下确定①总反力与法向反力偏斜——摩擦角φ②总反力F R21与法向反力偏斜的方向与构件1相对于构件2的相对速度V12的方向相反13.转动副总反力的方向的确定在不考虑摩擦的情况下，根据力的平衡条件，确定不计摩擦时的总反力的方向计算摩擦时的总反力应与摩擦圆相切轴承2对轴颈1的总反力F R21对轴颈中心之距的方向与轴颈1相对于轴承2的相对角速度W12的方向相反14.平面高副其总反力F R21的方向的确定方法与移动副相同15.机械效率是指机械的输入功与输出功之比η= W rW d16.在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角内（β≤φ）则发生自锁17.转动副发生自锁的条件：作用在轴颈上的驱动力为单力，且作用于摩擦圆内，即а≤φ18.按理论力学中的力系平衡计算，只要求其惯性力平衡称为转子的静平衡，如果同时要求其惯性力和惯性力矩平衡，称为转子的动平衡。
∑F=0∑M=019.周期性速度波动调节是在机械中安装一个具有很大转动惯量的回转构件——飞轮20.非周期波动是指机械在运转过程中，等效力矩M e=M ed−M er变化是非周期的，机械运转的速度将出现非周期速度波动。
机械原理-机构组成
不同机构类型的介绍
平面机构
平面机构是一种简单的机构类型，所有部件都在一个平面上运动，例如滑块机构和曲柄滑块 机构。
曲柄机构
曲柄机构由曲柄和连杆组成，常用于发动机和活塞式机械装置。
齿轮机构
齿轮机构通过齿轮的嵌合和运动传递力和运动，广泛应用于传动系统和时钟机械。
机构运动分析
1
步骤1
确定机构中每个组件的运动类型，例如旋转、平移或摆动。
传送带
平面机构通过滑块和导轨组成 的传送带用于自动运输和分拣 物品。
机构在各行业和领域的工程设计中起到关 键的作用，例如机械运动控制、工业生产 设备和汽车制造。
机构的基本组成
杆件
杆件是机构的基本构件，用 于支撑和阻碍运动，例如梁、 轴和杆。
连接件
连接件用于将杆件连接到一 起，传递力和运动，例如螺 栓、销和键。
ห้องสมุดไป่ตู้
关节
关节是连接杆件的可动连接 点，允许运动和转换能量， 例如铰链、滑块和球形关节。
2
步骤2
使用运动分析方法计算每个关节的运动参数，例如速度、加速度和位移。
3
步骤3
评估机构设计是否满足运动要求，调整各组件以优化机构性能。
常见机构的应用举例
活塞式发动机
曲柄连杆机构将活塞运动转化 为旋转运动，用于内燃机和蒸 汽机。
时钟机械
齿轮机构用于驱动时针、分针 和秒针的运动，保持时钟的精 准度。
机械原理-机构组成
在机械原理中，了解机构的定义、作用及基本组成是至关重要的。机构由杆 件、连接件和关节组成，且有不同类型如平面机构、曲柄机构和齿轮机构。 通过机构运动分析，我们可以了解常见机构的应用举例。
机构的定义和作用
1 定义
机械原理与机械设计：机构的组成原理
J
H
I
G
F
D
C B
AP
Ⅲ级机构
【解】 以GH为原动件进行 结构分析：
H G
J I
Ⅱ级机构
F
D
C B
AP
本章重点小结
机架 一、构件 + 运动副 运动链 机构 原动件
从动件
基本杆组
二、运动链成为机构的条件：F > 0, 原动件数目等于自由度数目 平面运动链自由度计算方法和注意事项
三、机构运动简图的绘制
(c)
Ⅱ级组的结构特征：
两个含有外接副的构 件直接用运动副联接。
(e)
（2） Ⅲ级组(n=4，PL=6) 中心构件
Ⅲ级组基本型
Ⅲ级组其它型举例
Ⅲ级组的结构特征： 三个含有外接副的构件与同一构件（用运动副）联接。
Ⅲ级组基本型
Ⅲ级组其它型举例
第四种形式称为IV级组。 结构特点：有两个三副杆，且4个构件构成四边形结构
1
1
2
2
1.3 .2 机构的组成原理和结构分析
机架 构件 + 运动副 运动链 机构 原动件
从动件组合
F= 0
基本杆组：最简单的不可再拆的自由度为零的构件组， 简称为杆组。
2）基本杆组 机构具有确定运动的条件是: 原动件数＝自由度 设想：将机构中原动件和机架断开，则原动件与机 架构成基本机构，其F＝1。剩下的构件组必有F＝0 将构件组继续拆分成更简单F＝0的构件组，直到不 能再拆为止。
拆分图示机构的杆组拆分图示机构的杆组拆分图示机构的杆组拆分图示机构的杆组拆分图示机构的杆组拆分图示机构的杆组拆分图示机构的杆组拆分图示机构的杆组原为复合铰链有2个转动副拆分图示机构的杆组
机械原理(机构的结构分析)
带两个转动 副的构件
带一个转动副和一 个移动副的构件
注：点划线表 示与其联接的 其它构件
带两个移动 副的构件 带一个转动副 和一个平面高 副的构件
三副构件(一个构件和三个低副)
带三个转动副形 成封闭三角形的 构件 带三个转动副 的杆状构件 带两个转动副 和一个移动副 的构件 带一个转动副 和两个移动副 的构件
第2章 机构的结构分析
§2-1 §2-2 机构结构分析的内容及目的 机构的组成
§2-3 机构运动简图 §2-4 机构具有确定运动的条件 §2-5 机构自由度的计算
§2-6 §2-8 计算平面机构自由度时应注意的事项 平面机构的组成原理 、结构分类及 结构分析
§2-1 机构结构分析的内容及目的
1 、机构的组成及表达方法 2 、机构具有确定运动的条件 3 、创建新机构应遵循的规律
K
y t
n
0
x
运动副的形成引入了约束，使构件失去运动自由度 n t 转动副引入2个约束 t t
n t
n
n
移动副引入2个约束 结论: 高副引入1个约束
平面低副引入2个约束
平面高副引入1个约束
由此得出平面自由度计算公式
机构的自由度： F= 3活动构件数－ 2低副数－ 1高副数
即： F ＝3n 2P P L H
生虚约束的构件和运动副去掉，然后再进行计算。 B 1 2 E 3 D C A 1 B 2 4 F E 3 D C
A
5 AB CD EF
F 3 3 2 4 1
F 3 4 2 6 0？
F=3×4－(2×6＋0－1)－0=1 分析：当增加一个活动构件和两个转动副时，就等于多引 入了一个约束，而此约束对机构的运动只起重复约束的作 用，因而是一个虚约束。在计算机构自由度时，应从机构 的约束数中减去虚约束数。
机械原理与机械设计
机械原理与机械设计
机械原理是机械工程领域中的基础理论，它研究机械运动和力
学性质的规律。
而机械设计则是在机械原理的基础上，通过对机械
结构、零部件和系统的设计，来实现特定的功能和性能要求。
机械
原理和机械设计密切相关，两者相辅相成，共同构成了机械工程的
核心内容。
首先，机械原理是机械设计的理论基础。
它包括静力学、动力学、材料力学等内容，通过对力、运动、能量和材料等物理现象的
研究，揭示了机械系统运动和变形的规律。
在机械设计过程中，需
要根据机械原理的知识来确定机械系统的结构形式、工作原理和运
动规律，以保证设计的合理性和可靠性。
其次，机械设计是机械原理的应用和延伸。
在进行机械设计时，需要充分考虑机械原理的基本规律，如受力分析、运动学和动力学
特性等，从而确定机械系统的结构参数、工作方式和运动轨迹。
通
过对机械原理的深入理解和应用，可以实现对机械系统功能和性能
的有效控制，达到设计要求。
另外，机械原理和机械设计的结合，是实现机械工程创新和发
展的重要途径。
通过不断深化对机械原理的研究和应用，可以推动机械设计理论和方法的不断完善和创新。
同时，通过对机械设计实践的总结和分析，也可以为机械原理的理论研究提供实际案例和验证。
这种理论与实践的相互促进，有助于推动机械工程领域的技术进步和产业发展。
总之，机械原理与机械设计是机械工程领域中不可分割的两个方面，二者相辅相成，共同构成了机械工程的核心内容。
机械工程师需要在学习和实践中不断加强对机械原理和机械设计的理解和运用，以推动机械工程领域的不断发展和进步。
天津大学机械原理与机械设计主编张策资料-2022年学习资料
机构的运动简图-§3.2-为什么要画机-构运动简图？-机构运动简图-机构的运动：与原动件运动规律、运动副类 、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 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 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。-机构示意图-机构的示意图：指为了表明机构结构 况，不要求严-格地按比例而绘制的简图。
机构的组成-一、构件-从制造加工角度：机械由零件组成-零件—制造单元体-从运动和功能实现角度：-构件—独立 动的单元体-轮子-注意：构件可以是单一零件，也可以是几个零件的组合联接
机构的组成-二、运动副-◆运动副：指两构件直接接触并能产生相对运动的联接。-◆运动副元素：指两个构件直接接 而构成运动副的部分。-·一运动副元素-二运动副的自由度与约束度-·三运动副类型
机构的运动简图-表2一3一般构件的表示方法-杆、轴类构件-固定构件-同一构件-两副构件-三副构件-<
画机构运动简图的方法-机构的运动简图-例题一：绘制图示颚式破碎机的机构运动简图-分析：该机构有-6个构件和 个转-动副。-2-子田5-》.-6%660
机构的运动简图-例题二：绘制图示偏心轮传动机构的运动简图-继续-①找出所有构件：-1为机架，偏心轮2为-原 件，沿运动路线。-还有连杆3，连架杆4-,滑块5和运动输出-构件6。
机构的组成-·对于两个空间构件-S+f=6-·对于两个平面阿件-S+f=3
机构的组成-三运动副类型-V级副-1.按运动副相对运动形式分-螺旋副-转动副-移动副-Ⅲ级副-2.按运动副 入的约束数分：-I级副、Ⅱ级副、Ⅲ级、-IV级副、V级副-X级运动副：指引入X个约束的运动副。-球面副
机械原理_第1章 机构的组成和结构Thinsong
辛声 xinsheng@
基本要求:
1、熟练掌握机构运动简图的绘制方法。 能够将实际机构或机构的结构图绘制成机构运动简图；能看懂各种复杂机 构的机构运动简图；能用机构运动简图表达自己的设计构思。 2、掌握运动链成为机构的条件。 3、熟练掌握机构自由度的计算方法。 能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束， 计算机构自 由度。 4、掌握机构的组成原理和结构分析的方法。 了解高副低代的方法；会判断杆组、杆组的级别和机构的级别；
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§1-2 运动副、运动链和机构
一、运动副
运动副：由两个构件组成的可动的联接。 把两构件上能够参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素。 运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。 例如轴与轴衬的配合(图1)，滑块与导轨的接触(图2)。
图1 回转副
图2 移动副
2、作用 （1）现有机械分析 （2）新机械总体方案的设计 3、表示方法
用规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运 动尺寸。
二、运动副和构件的符号
构件及其运动副相联接的表达法
机架
构件的永久联接
构件与轴的固定联接
可调联接
两活动构件以转动副联接
与机架以转动副相联接
两活动构件以移动副相联接
设某一平面机构，除机架外共有n个活动构件。通 过PL个低副和PH个高副联接各构件。n个活动构 件在未用运动副联接之前共具有3n个自由度，当 用PL个低副和PH个高副联接之后，便受到 2PL+PH个约束。故机构自由度，应为活动构件 自由度的总数与运动副引入的约束总数之差，即
二、机构具有确定运动的条件
机构的结构分析__机械原理
（一）第1章机构的组成和结构机构：具有确定运动的实物组合体1.1 机构的组成及机构运动简图1.2 机构具有确定运动的条件1.3 机构的组成原理和结构分析1.1 机构的组成及运动简图在组成机构的构件中，必有且仅有一个构件是用于支持和安装其它构件的，称之为机架。
由于在分析机构运动时取机架为静参考系，常称之为固定杆。
每个机构必有且仅有一个机架。
输入运动的构件称原动件。
每个机构至少一件。
其余的构件为从动件。
运动副：两个构件之间直接接触所形成的可动联接两个相邻构件直接接触两者之间允许一定的相对运动每个构件至少和另外一个构件通过运动副联接机构简图：用简单的符号和线条表示机构的组成情况和运动情况构件间直接接触的点，线，面称运动副元素。
低副：面接触高副：点，线接触。
{移动副转动副运动副与构件运动简图：1.必要性为简明地表达机构的运动特性和工作原理，要去掉与运动无关的尺寸，外性等因素。
2。
用规定的符号表达构件和运动副的相对位置和性质。
构件表达中去除与运动传递无关的因素：B A AB(a)(b)B A A B (a)(b)常用平面运动副表示法v运动轨迹为直线移动副转动副平面高副齿轮副用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。
机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。
例题规定符号构件的表达：用简单线条连接运动副运动简图的绘制1. 分析整个机构的工作原理2.沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目3. 选择适当的视图平面例1：已知一机构如图所示，试绘制该机构的运动简图动画按钮1234ab c1234abca b c 141223344-----1-------2------3-----4例1：已知一机构如图所示，试绘制该机构的运动简图1234abc a b c 4-----1-------2------3-----4例1：已知一机构如图所示，试绘制该机构的运动简图B C1234A B C动画按钮A B CBC动画按钮2134移动副的演化包容面与被包容面可互换移动副可平移123123R转动副演化动画按钮动画按钮运动链：若干个构件和运动副所连接成的可动系统。
机械原理
§2-1 §2-2 §2-3 §2-4 §2-5 §2-6 §2-7
机构的结构分析
机构结构分析的内容及目的 机构的组成 机构运动简图 机构具有确定运动的条件 机构自由度的计算 计算平面机构自由度时应注意的事项 虚约束对机构工作性能的影响及机构结构的 合理设计 §2-8 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析 §2-9 平面机构中的高副低代 返回
机构的自由度 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动 参数的数目，其数目用F表示。 结论 机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目应等 于机构的自由度数目F。
机构具有确定运动的条件(2/2)
结论： 机构具有确定运动的条件是：机构原动件数目应等于机构的 自由度的数目F。 如果原动件数<F, 则机构的运动将不确定； 如果原动件数>F, 则会导致机构最薄弱环节的损坏。
计算平面机构自由度时应注意的事项(4/6)
当增加一个构件5和两个转动副E、F，且BE ∥ AF，则 ＝ F＝3n－(2pl＋ph)－ F′ ＝3×4－(2×6＋0)－0＝0 原因：构件5 和两个转动副E、F 引入的一个约束为虚约束。
在计算机构的自由度时，应从机构的约束数中减去虚约束数 目p′，故
F＝3n－(2pl＋ph －p′)－ F′
§2-1 机构结构分析的内容及目的
主要内容及目的是：
研究机构的组成及机构运动简图的画法； 了解机构具有确定运动的条件； 研究机构的组成原理及结构分类。
§2-2 机构的组成
1.构件 活塞 任何机器都是由许多零件组合而成 的。 零件是机器中的一个独立制造单元体； 构件是机器中的一个独立运动单元体。
气缸体
§2-4 机构具有确定运动的条件
一个机构在什么条件下才能实现确定的运动呢？ 两个例子 例2-3 铰链四杆机构 若给定机构一个独立运动， 则机构的运动完全确定； 则机构的最薄弱环节损坏。 若给定机构两个独立运动， 例2-4 铰链五杆机构 则机构的运动不确定； 若给定机构一个独立运动， 则机构的运动完全确定。 若给定机构两个独立运动，
机械原理中机构的定义
机械原理中机构的定义
机械原理中，机构是指由若干零件组成的能够相对运动的系统，它是机械运动的基本单位。
机构中的零件通过连接件连接在一起，各个零件之间的相对位置和运动方式固定，构成一个特定的结构，实现特定的功能。
机构可以分为三类：点动机构、连续运动机构和转换机构。
点动机构是指由一对互相垂直的轴和一个连接在两轴上的连杆组成，当其中一个轴转动时，另一个轴也跟着运动，但是它们的运动方向不同。
连续运动机构是指由若干个点动机构组成，它们的转动方向相同，实现连续的旋转运动。
转换机构则是指能够将一种运动形式转化为另一种运动形式的机构。
机构在机械中扮演着重要的角色，它们可以用来实现各种机械运动，如旋转、直线运动、倾斜等。
在机构设计中，需要考虑机构的结构、运动学、动力学、热力学等方面的问题，以确保机构的正确运行和长期稳定性。
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两个含有外接副的构 件直接用运动副联接。
(e)
（2） Ⅲ级组(n=4，PL=6) 中心构件
Ⅲ级组基本型
Ⅲ级组其它型举例
Ⅲ级组的结构特征： 三个含有外接副的构件与同一构件（用运动副）联接。
Ⅲ级组基本型
Ⅲ级组其它型举例
第四种形式称为IV级组。 结构特点：有两个三副杆，且4个构件构成四边形结构
内端副━━杆组内部相联。 外端副━━与组外构件相联。
J
H
I
G
F
D
C B
AP
Ⅲ级机构
【解】 以GH为原动件进行 结构分析：
H G
J I
Ⅱ级机构
F
D
C B
AP
本章重点小结
机架 一、构件 + 运动副 运动链 机构 原动件
从动件
基本杆组
二、运动链成为机构的条件：F > 0, 原动件数目等于自由度数目 平面运动链自由度计算方法和注意事项
三、机构运动简图的绘制
不能存在只有一个构件的运动副 或只有一个运动副的构件。
每个杆组拆分后自由度不变
每个构件和运动副都只能属于一 个杆组
机构的级别取决于机构中的基本杆组的最高级别
另一种说法：机构的级别与机构中最高级别基本杆组 的级别一致
3.平面机构的结构分析
结构分析的目的 1）了解机构的组成 2） 确定机构的级别 3）为机构受力分析提供简化方法
机构按所含最高杆组级别命名，如Ⅱ级机构，Ⅲ 级机构等。
杆组：自由度为零的不可再分的运动链。 机构可视为由原动件和若干个杆组构成。
组成原理
任何机构都可以看作是若干个自由度为零的基本杆组依次 联接到原动机和机架上而构成的，机构的自由度等于原动件的
数目，这就是机构的组成原理。
机架 构件 + 运动副 运动链 机构 原动件
4
3 1
8 6 5
7
Ⅲ级机构
2
4
3 1
8 6 5
7
Ⅱ级机构 或
Ⅱ级机构
2.4.2 机构的组成原理
F=1
F=0 F=0
2
4
3
5
6
1
78
F=1
原
杆
杆
动 件
组
组
2.平面机构组成原理： 任何一个平面机构都可以看作是由一系列基本组依次 联接到原动件、机架或前一个基本组而形成的。 ●原理的限定条件:平面低副机构；连架杆为原动件。
从动件组合
F= 0
基本杆组：最简单的不可再拆的自由度为零的构件组， 简称为杆组。
2）基本杆组 机构具有确定运动的条件是: 原动件数＝自由度 设想：将机构中原动件和机架断开，则原动件与机 架构成基本机构，其F＝1。剩下的构件组必有F＝0 将构件组继续拆分成更简单F＝0的构件组，直到不 能再拆为止。
F=0 F=1
(低副机构中Ph＝0 )
∵ PL 为整数， ∴ n只能取偶数。
n ＝ 2 4 n>4 已无实例了! PL ＝ 3 6 n=2 的杆组称为Ⅱ级组━━应用最广而又最简单 的基本杆组。共有 5 种类型
●分类
PL＝3n/2 外
(1)Ⅱ级组(n=2，PL=3)
接 副
内 (a) 接
副
(d)
(b)
(c)
Ⅱ级组的结构特征：
【例2-6】对图示机构进行高副低代和结构分析。
H G
F
J I
D
C B
AP
【解】1. 高副低代：
H G
F
J I
D
C B
AP
【解】1. 高副低代：
H G
F
J I
D
C B
AP
【解】 2. 结构分析：（1）除去虚约束：
H G
F
J I
D
C B
AP
【解】 2. 结构分析0的构件组。
1. 杆组（基本杆组、基本组、Assur 组）
●定义：F=0 不可再分的构件组。 ●结构公式：
F=3n － 2PL － PH = 3n － 2PL = 0 PL＝3n/2
二、机构的结构分析
设基本杆组中有n个构件，则由条件F＝0有：
F＝3n－2PL－Ph＝0
PL＝3n/2
5I 7
G 6H
J
F
2
4 E
5I 7
B
1
A G
6
H
C
3
D
例7 分别以构件2、4、8为原动件，确定机构的杆组及机构的级别。
解: 以2为原动件
H8
1
2
4 D
7
A
F
C5
6
3E
1
2
A
B
G 4D C5
3
题图
B
注意：已拆过的杆和运动副不能重复再拆
1
（a）
解：1 F 3n 2P P 3 4 25 1 1
L
H
（b）
2 高副低代；
3 杆组拆分如（c ）图所示
该机构为3级机构，
（c）
分析机构的过程：
1）先将机架、原动件与其它构件分离 2）从离原动件最远的杆组折起 3）先试拆Ⅱ级杆组，不成再考虑按Ⅲ级组拆
典型例题
2
B
1
A
C E4
3
D
J F
例10 计算图示机构自由度，并将高副低代，判断机构的级别。
解：1. 计算机构自由度
F
3n
2P l
P h
3
7
2
9
2
1
2
9 1
3 4
10
67 5
8
2. 高副低代
F
T
3. 判断机构的级别
A
3 4
2 10
9
1
67 5
8
例11 计算图示机构自由度，并将高副低代，判断机构的级别。
4 4
5
3
2 6
5 3
2
1
6
1.3.2
2-6 机构的组成原理、结构分类及结构分析 一、机构的组成原理
1）基本机构 由一个原动件和一个机架组成的双杆机构。 a)原动件作移动 (如油缸、气缸、直线电机等) b)原动件作转动 (如电动机)
1
1
2
2
1.3 .2 机构的组成原理和结构分析
机架 构件 + 运动副 运动链 机构 原动件
原动件画法：1个机架、1个活动构件、1个低副、 1个箭头，一个都不能少。
●基本组的联接 ─ 结构综合的杆组法(理解)
给定原动件数目和类型，用不同数目、不同类型的基 本组去联接，可得到新机构。
注意：杆组的各个外端副不允许联在同一个构件上。
1个构件
1个构件
机构的结构分析原则：
首先，从远离原动件的部分开始拆分； 试拆时，先试拆低级别杆组； 每拆完一个杆组，剩余的部分仍然是一个完整机构。
8 6 5
7
重要结论：该机构包含一个基本机构和两个基本杆组， 换句话说，将两个基本杆组添加到基本机构上，构成 了该八杆机构。
特别注意： 杆组的各个外端副不可以同时加在同一个构件
上，否则，构件将发生运动干涉而成为刚体。
特别注意：机构的级别与原动件的选择有关 图示八杆机构拆分成基本机构和基本杆组。
2
若干基本杆组
典型示例
2
基本 机构
基本 杆组
1
1
3=
1
+
2 3
4
F=3n－2PL－PH =3×3 －2 ×4 －0
=1
F=3n－2PL－PH =3×1 －2 ×1－0
=1
注意：基本杆组自由度为零
F=3n－2PL－PH =3×2 －2 ×3－0
=0
举例：将图示八杆机构拆分成基本机构和基本杆组。
2
4
3 1