机构运动简图及平面机构自由度.

合集下载

第一节平面机构运动简图及自由度计算ppt课件

b）常见类型：凸轮机构中的滚子从动件及类似滑动摩擦改为滚动摩擦处。
c)处理方法：自由度计算时应将局部自由度除去，可设想把滚子与从动件固成一体。
d)自由度计算实例
d)实例：计算下列图示机构自由度。
3C 2 B 1
A
实例
a)概念：机构中与其他运动副所起的限制作用重复，对机构运动不起新的限制作用的约束，称为虚约束。
学习提要
1.了解相关基本概念：机器、机构、构件、零件、机械、平面机构、运动副、低副、高副、约束、平面机构运动简图、平面机构示意图、自由度。 2.掌握平面机构运动简图的绘制。 3.掌握平面机构自由度计算。 4.掌握平面机构自由度计算时几种特殊情况的处理。
(1)复合铰链（2）局部自由度（3）虚约束
x
F=3n-2PL-PH
A O
式中：F-机构的自由度 n-机构中活动构件数目
PL-机构中低副的数目 PH-机构中高副的数目
y
低副和高副的约束各是多少？
移动副动画
转动副动画
5）例题：计算内燃机的自由度
F 8
A2
1
3
6
B
E
4
7D
C
5
内燃机运动简图
➢2.平面机构具有确定相对运动的
平面机构只有机构自由度大于零，才可能运动。 ♥ 平面机构具有确定相对运动的条件是：
撇开实际机构中与运动无关的因素，用简单的线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置，表示机构各构件间相对运动关系的图。
➢2.机构示意图
只是定性地表示机构的组成及运动原理，而不用严格按比例绘制的简图，通常称为机构示意图。
机构运动简图
F 8
A2

机械设计基础平面机构的运动简图及自由度

归纳起来，在下述场合中常出现虚约束：
（1）运动轨迹重叠时，如图2-16所示。
(2) 两构件同步在几处接触而构成多种移动副，且各移动副旳导路相互平行时，其中只有一种起约束作用，其他都是虚约束，如图2-15。
(3) 两构件同步在几处配合而构成几种回转副，且各回转副轴线相互重叠时，这时只有一种回转副起约束作用，其他都是虚约束。例如回转轴一般都有两个或两个以上同心轴承支持，但计算时只取一种。
F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-0=1
此成果与实际情况一致。
图2-15 机构中旳虚约束（两构件同步在几处接触
而构成多种移动副，且各移动副旳导路相互平行）
图2-16(a)、(b)所示为机车车轮联动装置和机构运动简图。图中旳构件长度为lAB=lCD=lEF, lBC=lAD, lCE=lDF。该机构旳自由度为
假如一种平面机构有N个构件，其中必有一种构件是机架( 固定件)，该构件受到三个约束而自由度自然为零。此时，机构旳活动构件数为n＝N－1。显然，这些活动构件在未连接构成运动副之前总共应具有3n个自由度。而当这些构件用运动副联接起来构成机构之后，其自由度数即随之降低。若机构中共有 pL个低副和pH个高副，则这些运动副引入旳约束总数为 2pL+pH。所以，用活动构件总旳自由度数减去运动副引入旳约束总数就是机构旳自由度数。机构旳自由度用F表达，即:
件作为机架，运动链相对机架旳自由度必须不小于零，且原动件数目等于运动链旳自由度数。
图2-12 刚性桁架
对于图2-12所示旳构件组合，其自由度为
F 2n 2 pL pH 3 2 2 3 0 0
计算成果F＝0，阐明该构件组合中全部活动构件旳总自由度数与运动副所引入旳约束总数相等，各构件间无任何相对运动旳可能，它们与机架(固定件)构成了一种刚性桁架，因而也就不称其为机构。但它在机构中，可作为一种构件处理。

机构运动简图及平面机构自由度

机构运动简图及平面机构自由度实际工程设计问题一：优化设计汽车发动机使汽车油耗降低？主讲：张祖涛机械设计教研室6547,823工业设计问题二：通过机构运动图简化，抛开与运动无关的复杂外形，用简单的线条和标准化的符号，按照一定的比例，绘制机构的运动简图，以便于后续的优化设计！!分析简单四足步行机器人的运动？简单四足步行机器人BCCAD234D平面机构自由度计算第二章机构运动简图与自由度§1机构运动简图一、机构的组成构件§1机构运动简图§2平面机构自由度运动副机构——若干构件以运动副相联接并具有相对运动的组合体。

§1机构运动简图术语：运动副由两个构件组成的可动联接。

根据运动副两接触面情况不同，常如下分类：回转副低副移动副运动副高副——点、线接触的运动副其他：空间运动副球面副§1机构运动简图低副——面接触a)回转副(铰链)——相对转动高副——点、线接触b)移动副——相对移动零件静联接构件动联接机构协调组合机器二、机构运动简图17,8265431、机构运动简图功用对现有机器进行运动分析和受力分析。

新机器的方案设计、方案比较及主要参数的确定。

§1机构运动简图请画出图示缝纫机下针机构的机构运动简图§1机构运动简图例：鳄式破碎机1.构件：机架1,偏心轴2,动鳄3,衬板42.运动副：1—2:转动副；2—3:转动副；3—4:转动副；4—1:转动副。

3.作图。

画出下列回转柱塞泵机构运动简图第三章机构运动简图与自由度§2平面机构自由度回转柱塞泵一、平面机构具有确定运动的条件一、平面机构具有确定运动的条件C’BD’D3124CAE5回转柱塞泵如果构件1有一个独立的运动规律其余构件运动规律完全确定如果构件1有一个独立的运动规律其余构件运动规律不能确定二、平面机构自由度计算结论：一个原动机一般只能给定一个独立的运动结论规律，所以，机构具有确定运动的条件为：机构原动件数目应等于机构的自由度数目平面机构——机构中所有运动构件在同一平面或平行平面内运动。

精品课件- 平面机构的运动简图及自由度

1、导杆机构 (1)、演化过程曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。
(2)、类型
转动导杆机构 L1<L2
L1 ：机架长度
摆动导杆机构 L1>L2
L2 ：曲柄长度
(2)、应用
简易刨床
牛头刨床机构
2、摇块机构 (1)、演化过程曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。
1 判定机构的运动设计方案是否合理
2 修改设计方案（1） F=0:增加一构件带进一平面低副（2） F<>原动件数目：增加一构件带进两平面低副
增加原动件数目
3 判定机构运动简图是否正确
第二章平面连杆机构
连杆传动是利用常用的低副传动机构进行的传动，连杆传动能方便的实现转动、摆动、移动等运动形式的转换。其中以由四个构件组成的四杆机构应用最广泛，而且是组成多杆机构的基础。因此本章着重讨论四杆机构的基本类型、性质及常用设计方法。
两构件只能在一个平面内作相对转动
限制两个自由度：（两个移动）保留一个自由度（转动）
2.移动副两构件只能沿某一方向作相对移动的运动副称为移动副。
限制两个自由度：（一个移动，一个转动）保留一个自由度（移动）
(二）高副两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
限制一个自由度：（一个移动）保留两个自由度（一个移动，一个转动）
时，机构无急回运动。
180o K 1
K 1
摇杆的摆角 ψ＝∠C1DC2 ；
工作行程回程
（二）、压力角和传动角
压力角
从动件受力点（C点）的受力方向与受力点的速度方向之间所夹的锐角。
传动角
压力角的余角。
压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好。设计时应使

平面机构的运动简图及自由度

2.运动副元素： 2.运动副元素：两构件直接接触而构成运动运动副元素
副的部分（点、线、面）。副的部分（例如：轴与轴承间构成运动副，例如：轴与轴承间构成运动副，轴的外圆柱面与轴承内孔为运动副元素。面与轴承内孔为运动副元素。凸轮与滚子间构成运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。运动副，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。
F = 3 n －2 PL －PH
由上可知，由上可知，机构的自由度就是机构所具有的独立运动参数的数目。的独立运动参数的数目。而从动件是不能独立运动的，原动件才能独立运动，因此，运动的，原动件才能独立运动，因此，机构的自由度必定等于原动件的数目。自由度必定等于原动件的数目。
例：计算单缸内燃机的机构自由度
二、机构运动简图的绘制
（一）构件及运动副的表示方法 1.构件 1.构件
构件均用直线或小方块等来表示，构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。线的表示机架。
2.转动副 2.转动副
构件组成转动副时，如下图表示。构件组成转动副时，如下图表示。圆圈表示转动副，其圆心代表相对回转轴线。圆圈表示转动副，其圆心代表相对回转轴线。图表示两个构件都是活动构件； 1、4图表示两个构件都是活动构件；图表示一个构件为机架。 2、3、5图表示一个构件为机架。
原动件的独立运动是由外界给定的。原动件的独立运动是由外界给定的。如果给出的原动件数不等于机构的自由度，如果给出的原动件数不等于机构的自由度，则将产生如下影响：则将产生如下影响：
1、五杆机构
∵n = 4、pl = 5 ph = 0
B 1 A
C 3 2 1 5 C' D
D'
4
4 E
F = 3×4 2×5 0 = 2

第三章机构运动简图及平面机构自由度

时构成的转动副数为 (K-1) 个。
计算自由度时要特别注意 “复合铰链”。
图 a 所示的机构的自由度计算为： n =5 、 PL=7(PL≠6) 、
PH=0，则F=3n－2PL－PH=3×5－2×7－0=1。
机械设计基础
2. 局部自由度

不影响机构中其它构件相对运动的自由度称为局部自由度。如右图所示。在计算机构的自由度时，局部自
联接引入1个虚约束。
机械设计基础
③ 若两构件在多处相接触构成平面高副，且各接触点
处的公法线重合,则只能算一个平面高副。若公法线方向不重合，将提供各2个约束。
虚约束
虚约束
此两种情况没有虚约束
有两处为虚约束
机械设计基础
④ 公共约束
图示为压力机中常用的斜面机构。当构件1为原动件时，试计算该机构的自由度F=？由于活动构件1和2都只能作移动，共同失去了转动的可能性，也就是有了一个公共约束。这样在“自由状态”时各构件所具有的自由度不再是3，而是3-1=2。同理，原来组成移动副的约束中有一个同公共约束相重复，因此此机构中的每个运动副只引入一个约束。这样计算此斜面机构的自由度公式应为:
约束——对构件的独立运动所加的限制。
机械设计基础

运动副、约束、自由度三者之间的关系定义：运动副是使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。是由两构件组成的可动联接。运动副是约束运动的，构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减少。
2、运动副的基本特征是： ①具有一定的接触形式，并把两构件上直接参与接触而构成运动副的部分称为运动副元素；
定一个的值φ1 ，构件2、3便随之有一个确定的相对位臵。说明该机构具有确定的相对运动。若在该机构中同时给定

平面机构运动简图及自由度

1.1 运动副及其分类
1.1．２运动副分类
１．低副
两个构件通过面接触而组成的运动副称为低副，按两个构件间相对运动形式不同可分为以下两种。
１）转动副、２）移动副
转动副
移动副
1.1 运动副及其分类
２．高副
平面高副
1.2 平面机构运动简图
实际机构的外形和结构很复杂，在研究机构运动时，为了使问题简化，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。这种表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．虚约束
运动副引入约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的。这些对机构运动不起限制的重复约束称为虚约束。在计算机构自由度时应除掉不计。
1.3 平面机构的自由度
虚约束是构件间几何尺寸满足某些特殊条件的产物。平面机构中的虚约束常出现在下列场合。
１）两个构件之间组成多个导路平行的移动副时，只有一个移动副起作用，其余都是虚约束。
平面运动副的表示方法1.2 Fra bibliotek面机构运动简图
1.2．２构件在机构运动简图中的表示方法
机构中的构件可分为以下三类。１）固定构件（机架）２）原动件（主动件）３）从动件
构件的表示方法
1.3 平面机构的自由度
1.3．１构件的自由度
构件可能出现的独立运动的数目称为自由度。一个做平面运动的自由构件，很显然有三个自由度，如图所示，在Oxy坐标系中，构件 S可随其上任一点A沿x轴、y轴方向独立移动和绕A点独立转动。
1.3 平面机构的自由度
1.3．５计算平面机构自由度的注意事项
１．复合铰链
在机构中，若节点处是用一个铰链连接m个构件时，则此铰链为复合铰链，此时这一点处应有m －１个转动副，如图所示。

平面机构的运动简图及自由度

唧筒机构
01
回转柱塞泵
02
缝纫机下针机构
机构模型
2-3 平面机构的自由度
平面机构自由度的计算公式一个不受任何约束的构件在平面运动中有三个自由度具有n个活动构件的平面机构，若各构件之间共构成PL个低副和PH个高副，则它们共引了(2PL+PH)个约束，机构的自由度F显然为: (2-1) 这就是平面机构自由度的计算公式，也称为平面机构结构公式。
x
y
z
x
y
A
返回
空间自由度数为6
平面自由度数为3
常见的虚约束有以下几种情况
当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束. 当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。
机构中对运动起重复限制作用的对称部分也往往会引入虚约束。如图所示的行星轮系具有两个虚约束
C:复合铰链
B
A
C
推土机机构
F=3*5-2*7=1
锯木机机构
F=3*8-2*11-1=1
平炉渣口堵塞机构
F=3*6-2*8-1=1
测量仪表机构
F=3*6-2*8-1=1
PART 1
缝纫机送布机构
F=3*4-2*4-2=2
PART 1
作业：23页第2-6题 c)、e ) 、f )
01
原动件运动规律已知的活动构件
02
从动件随原动件的运动而运动的构件。其中输出机构预期运动规律的从动件为输出构件
如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束。
计算自由度

第1章平面机构运动简图及自由度

作用，另一个在计算机构的自由度时应除去不计。
上一页下一页返回
1.3 平面机构自由度

(3)机构中对传递运动不起独立作用的对称部分的约束是虚约束。如图1-13所示的行星轮机构，为了受力均衡，采用了两个对称布置的行星轮2及2′，在计算该机构的自由度时，只
能算其中一个引起的约束。F=3X4-2X4-2=2，注意1、3机架
上一页下一页返回
1.3 平面机构自由度

2.局部自由度图1-10表明，要有两个原动件该机构的运动才能确定。事实上当凸轮1作为原动件转动时，从动件3就具有确定的运动，
即表明该机构的自由度为1。多余的自由度是滚子2绕其中心
转动带来的局部自由度，它并不影响整个机构的运动，在计算机构的自由度时，应该去掉。若把滚子2与杆件3焊为一体，

式。
上一页下一页返回
1.1 平面机构的组成

1.低副两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。低副引入2个约束，保留1个自由度。根据两构件间的相对运动形式，低副
又可分为转动副和移动副。

(1)转动副。两构件只能组成在一个平面内作相对转动的运动副称为转动副(或铰链)，如图1-3所示。

个。

若计算:F=3X3-2X5=-1(与实际情况不符);应为:F=3X3-
2X4=1。
上一页下一页返回
1.3 平面机构自由度

(2)两构件组成多个转动副，其轴线互相重合时，其中只有一个起约束作用，其他都是虚约束。如图1-12所示的轮轴机构，轴与机架组成两个转动副A、B，只有一个起独立的约束
上一页返回
1.3 平面机构自由度

1. 3. 1平面机构的自由度计算

3-平面机构运动简图及自由度

所有所有级转动副提供了绕级转动副提供了绕y机构只需要一个绕机构只需要一个绕yy方向转动的约束即可保证整个机方向转动的约束即可保证整个机构保持平面运动因此有三个是重复的构保持平面运动因此有三个是重复的y轴转动的约束而整个轴转动的约束而整个虚约束
第3章平面机构运动简图及自由度
3.1 运动副 3.2 平面运动机构简图
课后习题
课后习题
补充：机构的组成原理
目的：
从运动特征分析组成机构的规律，进而可以在机构自由度不变的条件下机构的演化，并可以为机构的运动分析和力分析提供理论依据。
3
C 2 4
哪一个更复杂呢？
2 B 1 4
C
3
B 1 A
A
D
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 (如直线电机、流体压力作动筒)。 b)原动件作转动 (如电动机)。
练习
练习
3.3 平面机构的自由度
自由度是构件可能出现的独立运动。任何一个构件在空间自由运动时皆有六个自由度。它可表达为在直角坐标系内沿着三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。
y
而对于一个作平面运动的构件，则只有三个自由度，如图 3-7所示。即沿x 轴和y 轴移动，以及在 Oxy 平面内的转动。
例4 已知： DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度 (若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。
D B 1 2 A C H F 3 5
4
E 8
6
7 G
K 9
I
局部自由度
D B 1 2 A C H I F 3 5 6 4 E
复合铰链虚约束

第三章-机构运动简图及平面机构自由度.ppt

虚约束
• (2) 重复表示的运动副。
ko
虚约束
ko
虚约束
• (3) 对传递运动不起独立作用的对称部分。
B2
1 A
1
C C3' D
4 E
4
5 n=4, PL=5,F=2
ko
三、机构具有确定运动的条件
1.F>0; 2.原动件数等于机构自由度数。
ko
例子：试计算机构的自由度
ko
计算自由度时应注意的事项
• （1）复合铰链： • 定义：两个以上的构件同时在一处以铰链相联接，此种铰链
称为复合铰链。如下图：
为什么要研究平面机构运动简图，它有什么意义？
ko
§3-2 平面机构运动简图
一、平面机构运动简图用规定的符号和线条按一定的比例表
示构件和运动副间的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。
1
2
ko
二、构件和运动副的常用代表符号
1
1
2 2
1
2
11 2
2 1
2
移动副
1 1
2
2
1
1
2
2
ko
1 2
ko
第三章平面机构的运动简图和自由度
1.如何判定是机构？
机构的定义是？
ko
主要内容
机构的分类和组成平面机构的运动简图平面机构的自由度
ko
本章重要概念
• 机构 • 构件 • 运动副 • 低副 • 高副 • 自由度 • 约束 • 运动链
ko
3.1 机构的组成
组成要素
运动副机构中的运动单元体，由构件一个或若干个零件组成。
B2 A1
单个自由构件有3个自由度

02 平面机构运动简图及自由度

F 3n 2PL PH
二、机构具有确定运动的条件
2
F 3 3 2 4 0 1
3
1 1 4
（原动件数>F，机构破坏）原动件数=机构自由度
铰链五杆机构：
C 3 2 B 1 A 5 E 1 C' D 4 4 D'
F 3 4 2 5 0 2
原动件数<机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动）
转动副：
1
1 2 2 1 2 2
1 2 1 2
移动副：
1
齿轮副：凸轮副：
2 2
1
1
2、构件（杆）：
二、机构运动简图的绘制
例：绘制内燃机的机构运动简图
2.3 平面机构的自由度
机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目。一、计算机构自由度（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副）
F 3 4 2 6 0 0
构件间没有相对运动机构→刚性桁架
（多一个约束）超静定桁架
F 3 3 2 5 0 1
F≤0，构件间无相对运动，不成为机构。原动件数=F，运动确定
F>0,
原动件数<F，运动不确定
原动件数>F，机构破坏
三、计算F时注意问题
啮合中的一对尺廓：线接触
滑块与导槽：面接触
构件上参与接触的点、线、面，称为运动副元素。
二、自由度和约束
自由度——构件所具有的独立运动的数目。约束——限制构件间相对运动的数目。一个作平面运动的自由构件有三个自由度。平面机构中，由于运动副将各构件的运动限制在同一平面或相互平行的平面内，故这种运动副也称为平面运动副。根据构件间接触形式的不同，平面运动副可分为低副和高副。

第一章平面机构的运动简图及其自由度

2
1
2
2
2
2 1
1 2
1 2
凸轮副：
2
2
1
1
2、构件（杆）：
3、绘机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
2）确定所有运动副的类型和数目；
3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；
4）确定比例尺；
l
实际尺寸m
图上尺寸(mm)
5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）

=3
=1
3 2 1
3
2、局部自由度在机构中，某些构件具有不影响其它构件运动的自由度
F=3n- 2PL-PH F=3n- 2PL-PH
=3*3-2*3-1 =3*2-2*2-1
=2
=1
多余的自由度是滚子2绕其中心转动带来的局部自由度，它并不影响整个机构的运动，在计算机构的自由度时，应该除掉。
F=3n- 2PL-PH =3*4-2*4-2 =2
4、轨迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构件，在联接点处的运动轨迹与机构上的该点的运动轨迹重合时，该联接引入的约束是虚约束，
F=3n- 2PL-PH =3*4-2*6-0 =0
F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1
虚约束作用：对机构的运动无关，但可以改善机构的受力情况，增强机构工作的稳定性
3、虚约束重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度
时，虚约束应除去不计。 (1)、两构件构成多个导路平行的移动副，
F=3n- 2PL-PH =3*3-2*5-0 =-1
(2)、两构件组成多个轴线互相重合的转动副
(3)、机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

C处为复合铰链 n = 5, Pl = 7, Ph = 0
F = 3n - 2Pl – Ph = 3×5 -2×7 – 0 = 1
惯性筛机构
◆计算中注意观察是否有复合铰链，以免漏算转动副数目，出现
计算错误。
例题
F=3×6-2×9-0 =0
例圆盘锯机构
F＝3n－2PL－PH ＝ 3 7 －26－0 ＝9 ?
机构自由度计算
注意复合铰链
F＝3n－2PL－PH
和虚约束
局部自由度
3
4
n=3 ; PL =4 ; Ph=0 F=3×3 - 2×4=1 例3:
6 2 3 4 5
n=2 ; PL =2 ; Ph=1
F=3×2 - 2×2-1=1 n=6 ; PL =8 ; Ph=0 F=3×6 - 2×8=2 ?
1
平面机构具有确定运动的条件
1. 机构的自由度F：机构所具有独立运动的数目。
计算自由度时应注意的问题
一、复合铰链
复
2 3
2
5
6
2
1
4
1
3
1 3 (b)
(a)
F ＝ 3n－2PL－PH ＝ 3 5 －2 6 － 0 ＝ 3
结论：若有m (m3)个构件在同一处构成共轴线的转动副，将构成
m-1个低副

F ＝ 3n－2PL－PH ＝ 3 5 －2 7 － 0 ＝ 1
机构运动简图及平面机构运动简图
什么是平面机构？怎样表示平面机构才便于分析问题？
如何才能知道机构是否合理？
C
要点
B A
D
2.1 平面机构的组成
运动副平面运动副运动链机构中两构件直接接触的可动连接组成运动副的两构件只能作平面运动的运动副构件之间用运动副连接所形成的系统
机构
具有机架的运动链称为机构。
1
移动副
y
t
X
n
2
转动副
一个平面低副带入两个约束。
一个平面高副带入一个约束。
平面机构自由度的计算
1、自由度计算公式:
C
F = 3 n –2 PL– PH
n — 机构中活动构件的数目 PL— 机构中低副的个数 PH — 机构中高副的个数
B
2 A
3 4 1 1 D
例1:
B 2 A 1 1 C
例2:
与运动无关的因素：诸如构件的外形、截/断面尺寸、运动副内部结构…...。
包含的主要内容：构件的数目、长度、运动副的类型、数目、运动副之间的相对位置，注明原动件和机架等。
常见平面运动构件表示方法
转动副
移动副
2
平面高副
3
2 1 1 1 2
曲面高副
齿轮高副
凸轮高副
常见平面运动构件表示方法
§2-3 平面机构自由度的计算
构件具有独立运动的数目，称为构件的自由度。 y y
构件2 构件2
O
构件1
x
转动副
z
空间构件在用运动副联结前有六个独立的相对运动。
O
平面自由构件具有三个自由度。
x
用运动副联结后，彼此的相对运动受到某些约束运动副对构件独立运动的限制，称为约束。
约束
Y n x t 2 1
复
F＝3n－2PL－PH ＝3 7－2 10－ 0 ＝1
复
复
复
二、局部自由度
局部自由度
—排除
机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响机构运动的自由度。
F＝3n－2PL－PH ＝ 3 3 － 2 3 －1 ＝2

正确算法：将滚子焊在推杆上。
F＝3n－2PL－PH ＝3 2－2 2 －1
中相对固定不动的构件，通常作为参考坐标系
2 3 4
从动件
固定件（机架）用来支承活动件，在机构
1
机架
原动件
原动件
即运动规律已知的活动构件，它的运动规律由外界给定，一般与机架相连。用箭头标注。
机构中随原动件运动而运动的其余构件
从动件
组成机构的各构件都在同一平面或相互平行的平面内相对运动叫平面机构 • .
＝1

二、局部自由度
例：
计算图示机构的自由度。
F 6 1 E
D
注意：A、E两点处的复合铰链。 F点处的局部自由度。
F= 36- 2 8 - 1 = 1
虚约束
3
两构件间构成多个运动副
F＝3n－2PL－PH ＝ 3 － 2 2 －1 ＝1 对
F＝3n－2PL－PH ＝ 3 － 2 －＝ -1
C B 1 A 2 3 1 F=1 4 D A 1 B 2 1 3 4 D
C
2
5
F=2
2. 机构具有确定运动的条件
原动件数小于自由度数
（单击播放）（单击播放）
机构无确定运动
原动件数大于自由度数
机构在薄弱处损坏
•平面机构具有确定运动的条件： 1、自由度数＞0 2、机构原动件个数应等于机构的自由度数目。
同一构件
两副构件
常见机构运动简图符号
凸轮机构
移动凸轮
齿轮齿条机构
齿轮机构圆锥齿轮机构蜗轮蜗杆机构
例：
2.2 平面机构运动简图的绘制
例1：偏心轮机构。与运动有关的只是偏心轮的外形心与转动中心之间的距离。
§2-2 平面机构运动简图的绘制
例2
3
C
23 4
C234 2 3
4
2 B 12 1 A 14 4
B12 1 A14
§2-2 平面机构运动简图的绘制
例3：颚式破碎机
2
A B 1
3
4 C
D
●
§2-2平面机构运动简图的绘制
例4：活塞泵运动副？
§2-2 平面机构运动简图的绘制
例5：内燃机机构例6：雷达天线
C
B
A D 内燃机由连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等组成。雷达天线的俯仰角调节机构只是一个单独的平面连杆机构。
平面运动副的分类及其表示方法
1
1 1 2 2
1
2 2
1
2 2
转动副
移动副
n 1
2 n 1
高副（点或线接触）低副（面接触）
2
2 1
1
齿轮副
凸轮副
§2-2 平面机构的运动简图
关于平面机构运动简图运动副及构件的表示方法机构运动简图的绘制
B
B A C A
C
关于平面机构运动简图
什么是机构运动简图：忽略那些与机构运动无关的因素，仅用规定的符号和简单的线条来表示构件和运动副，并按一定比例绘出的反映机构中各构件相对运动关系的简单图形。原则：简单、规范、准确地反映运动。
2 1
错
虚约束常发生在下列情况
两构件间构成多个运动副
3
“移动副”
2
1
“转动副”
移动副导路平行转动副轴线重合
复
例：
1
2 3
7 5 6 8
4
局
9
F＝3n－2PL－PH ＝ 3 7 －2 9 －1
＝2
要点
平面机构的组成：构件、运动副
机构运动简图绘制
掌握常见构件（如偏心轮、机架、滑块）的简化方法