机构系统运动简图设计
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机械系统的运动简图设计
5．选择适当的长度比例尺μl = ，定 出运动副之间的相对位置，用规定的符号绘制机构运动简图。
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
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
01平面机构运动简图
移动副：
2 1
2 1
2 2
2 1 1
1 1
2
2
1
1
2
2
1 2
1 2
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齿轮副：
凸轮副：
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2
2
1
1
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（2）构件（杆）：
杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件
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3、绘制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；
(F=0,刚性桁架)
2
原动件数=F，运动确定
1 1
3 4
F>0,
原动件数<F，运动不确定
C 3
2 C'
D' D
B
1
1
4 4
A
5
E
原动件数>F，机构破坏
结论：机构具有确定运动的条件：
1 机构自由度 >0
2 原动件数 ＝ 机构自由度数
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试计算图示挖土机的自由度，并说明为什么要配置三个油缸。
第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
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1
§1-1 平面机构的组成
一、机构的组成与分类
1、概念： 机构：是具有确定相对运动的构件的组合 构件：机构中的（最小）运动单元 由一个或若干个零件刚性联接而成
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A、 两构件之间构成多个运动副时
两构件组合成多个转动副，且其轴线重合 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合 两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数
2 1
2 1
2 2
2 1 1
1 1
2
2
1
1
2
2
1 2
1 2
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齿轮副：
凸轮副：
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2
2
1
1
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（2）构件（杆）：
杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件
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3、绘制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；
(F=0,刚性桁架)
2
原动件数=F，运动确定
1 1
3 4
F>0,
原动件数<F，运动不确定
C 3
2 C'
D' D
B
1
1
4 4
A
5
E
原动件数>F，机构破坏
结论：机构具有确定运动的条件：
1 机构自由度 >0
2 原动件数 ＝ 机构自由度数
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试计算图示挖土机的自由度，并说明为什么要配置三个油缸。
第一章 平面机构的运动简图及自由度
1.平面机构的组成 2.平面机构自由度及其计算 3.平面机构运动简图及绘制画法 4.平面机构具有确定相对运动的条件
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§1-1 平面机构的组成
一、机构的组成与分类
1、概念： 机构：是具有确定相对运动的构件的组合 构件：机构中的（最小）运动单元 由一个或若干个零件刚性联接而成
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A、 两构件之间构成多个运动副时
两构件组合成多个转动副，且其轴线重合 两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合 两构件组合成若干个高副，但接触点之间的距离为常数
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。
机构运动简图
2
2
2
1
1
1
(a)
(b)
(c)
图 5 转动副的表示方法
2) 移动副
两构件组成移动副的表示方法如图6(a)、 (b)、 (c)所示。 移 动副的导路必须与相对移动方向一致。
1
2 1
2 (a)
1 2
1 2
(b)
21 1
2
(c)
图 6 移动副的表示方法
3) 平面高副 两构件组成高副的表示方法如图7所示。 其运动简图
中应画出两构件接触处的曲线轮廓。
凸轮副：
齿轮副：
2
2
1
1
图 7 高副的表示方法
了解：
2、 构件的表示方法
构件可用直线、 三角形或方块等图形表示。 图8(a)表示参与组成 两个转动副的构件; 图8(b)表示参与组成一个转动副和一个移动副 的构件； 图8(c)表示参与组成三个转动副的构件, 它一般用三角形 表示, 在三角形内加剖面线或在三个内角上涂上焊缝标记, 表明三 角形为一个构件； 若三个转动副在同一直线上, 则可用跨越半圆 符号来连接直线, 如图8(d)所示。
(2) 移动副: 若组成运动副的两个构件只能沿轴线 相对移动, 则称为移动副。
y
O 12
x
图 3 移动副
转动副、移动副实例
2）高副 两构件通过点、 线接触所构成的运动副称为高副。
图 4 高副
齿轮副实例
2、 构件
机 架——机构中的固定构件；一般机架相 对地面固定不动，但当机构安装在运动的机 械上时则是运动的。
对运动的性质, 确定构件的数目、 运动副的类型和数目。
(3) 合理选择视图平面： 选择多数构件所在的运动平面或平行于运动平面的平
机械设计-运动副和平面机构运动简图
图4-1.1 点、线、面接触
运动副按两个构件的运动关系分为平面运动副和空间运动副；按其接触形式分为点、 线接触的高副和面接触的低副；按其相对运动形式分为转动副(回转副或铰链)、移动副、 螺旋副和球面副。
图4-1.1 点、线、面接触
在平面机构中，两个构件之间通过面 接触而组成的运动副称为低副。根据两个构 件之间的相对运动形式，低副又可分为转动 副和移动副。
运动副和平面机构运 动简图
01 转动副
运动副和平面 机构运动简图
02 移动副 03 齿轮副
04 凸轮副
05 平面机构运动简图
从运动的角度看，机器、机构是由 构件组成的，机器中做独立运动的单元 称为构件，各构件之间具有确定的相对 运动，如图中的构件1、2、3、4。这种 具有确定相对运动的连接叫做运动副， 1-2、2-3、3-4分别构成一个运动副。
例、绘制图4-11所示颚式破碎机的机构运动简图
(1)分析机构的组成及运动情况。偏心轴1跟带轮5 连成一体为主动件，动颚板2和肘板3为从动件， 定颚板和D 固定处为机架，该机构由机架和三个活 动构件组成。
(2)确定运动副的类型及其数目。偏心轴1与机架组 成转动副A；偏心轴1与动颚板2组成转动副B；肘 板3与动颚板2组成转动副C；肘板3与机架组成转 动副D。可见该机构共有四个转动副。
外啮合 圆柱齿 轮传动
图4-1.8 移动副的表示方法
2. 构件的表示方法
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架，如图4-1.10所示。
图4-1.10 齿轮副和 凸轮副的 表示方法
3. 绘制平面机构运动简图的步骤
(1)分析机构的组成和运动情况。观察机构的运动情况，找出主动件、从动件和机架。从主 动件开始，沿着传动路线分析各构件间的相对运动关系，确定机构中构件的数目。 (2)确定运动副的类型及其数目。 (3)选择视图平面。 (4)选取适当的比例尺，绘制机构运动简图。 (5)从原动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副代号。在原动件上标出箭头表示 其运动方向。
运动副按两个构件的运动关系分为平面运动副和空间运动副；按其接触形式分为点、 线接触的高副和面接触的低副；按其相对运动形式分为转动副(回转副或铰链)、移动副、 螺旋副和球面副。
图4-1.1 点、线、面接触
在平面机构中，两个构件之间通过面 接触而组成的运动副称为低副。根据两个构 件之间的相对运动形式，低副又可分为转动 副和移动副。
运动副和平面机构运 动简图
01 转动副
运动副和平面 机构运动简图
02 移动副 03 齿轮副
04 凸轮副
05 平面机构运动简图
从运动的角度看，机器、机构是由 构件组成的，机器中做独立运动的单元 称为构件，各构件之间具有确定的相对 运动，如图中的构件1、2、3、4。这种 具有确定相对运动的连接叫做运动副， 1-2、2-3、3-4分别构成一个运动副。
例、绘制图4-11所示颚式破碎机的机构运动简图
(1)分析机构的组成及运动情况。偏心轴1跟带轮5 连成一体为主动件，动颚板2和肘板3为从动件， 定颚板和D 固定处为机架，该机构由机架和三个活 动构件组成。
(2)确定运动副的类型及其数目。偏心轴1与机架组 成转动副A；偏心轴1与动颚板2组成转动副B；肘 板3与动颚板2组成转动副C；肘板3与机架组成转 动副D。可见该机构共有四个转动副。
外啮合 圆柱齿 轮传动
图4-1.8 移动副的表示方法
2. 构件的表示方法
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架，如图4-1.10所示。
图4-1.10 齿轮副和 凸轮副的 表示方法
3. 绘制平面机构运动简图的步骤
(1)分析机构的组成和运动情况。观察机构的运动情况，找出主动件、从动件和机架。从主 动件开始，沿着传动路线分析各构件间的相对运动关系，确定机构中构件的数目。 (2)确定运动副的类型及其数目。 (3)选择视图平面。 (4)选取适当的比例尺，绘制机构运动简图。 (5)从原动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副代号。在原动件上标出箭头表示 其运动方向。
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
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。
第2章--机构运动简图
2
C: 复合铰链 M 和 N 、 E 虚约束 和F: G: 局部自由度
小结：
1、运动副的定义和分类 运动副：由两构件直接接触形成的可动联接
分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副)
2、能绘制机构运动简图 3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链 局部自由度、虚约束等
1）平面机构自由度的计算公式： F 3n 2PL PH
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n4 PL 4 PH 2
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n9
用图形符号表示高副时，一 般需把两构件在接触点处的 曲线轮廓画出(图a)，但对于 齿轮机构，习惯上只画出两 齿轮的节圆(见表1-1)。
二、 构件的分类及其表示符号
1. 构件的分类
机 架 —机构中的固定构件； 支撑活动件，只有一个
原动件 主动件
—按给定已知运动规律独立运 动的构件；一般机构有一个
常在其上给出表示其运动形式 的箭头。
1）平行四边形结构
A
2）两构件之间构成多个转动轴线 重合的转动副；
3）两构件之间构成多个导路平行 的移动副；
虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构 2）两构件之间构成多个转动轴线重合的转动副； 3）两构件之间构成多个导路平行的移动副；
4）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分
5）两构件多点接触形成平面高副，
5、给各构件和运动副编号，并在 原动件上用箭头表示其运动形式和 方向
C: 复合铰链 M 和 N 、 E 虚约束 和F: G: 局部自由度
小结：
1、运动副的定义和分类 运动副：由两构件直接接触形成的可动联接
分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副)
2、能绘制机构运动简图 3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链 局部自由度、虚约束等
1）平面机构自由度的计算公式： F 3n 2PL PH
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n4 PL 4 PH 2
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n9
用图形符号表示高副时，一 般需把两构件在接触点处的 曲线轮廓画出(图a)，但对于 齿轮机构，习惯上只画出两 齿轮的节圆(见表1-1)。
二、 构件的分类及其表示符号
1. 构件的分类
机 架 —机构中的固定构件； 支撑活动件，只有一个
原动件 主动件
—按给定已知运动规律独立运 动的构件；一般机构有一个
常在其上给出表示其运动形式 的箭头。
1）平行四边形结构
A
2）两构件之间构成多个转动轴线 重合的转动副；
3）两构件之间构成多个导路平行 的移动副；
虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构 2）两构件之间构成多个转动轴线重合的转动副； 3）两构件之间构成多个导路平行的移动副；
4）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分
5）两构件多点接触形成平面高副，
5、给各构件和运动副编号，并在 原动件上用箭头表示其运动形式和 方向
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。
平台印刷机主传动机构运动简图设计
机械原理课程设计说明书——平台印刷机主传动机构运动简图设计设计名称平台印刷机主传动机构运动简图设计专业姓名百度ID指导教师时间目录一、设计题目 (3)1、设计条件与要求 (3)2、原理图 (3)二、机械运动方案的选择 (3)1、平台印刷机主要机构及功能 (3)2、实现功能的方案 (4)3、设计方案的拟定和比较及设计思路概述 (4)4、平台印刷机设计数据 (5)三、对选定机构的运动分析与设计 (5)1、曲柄滑块机构综合分析 (5)（1）机构的运动几何关系 (5)（2) 参数选择 (6)2、双曲柄机构的运动分析 (7)（1）曲柄滑块位移计算Ψ (7)（2）由Ψ1求Ψ3 (8)3、曲柄滑块机构的位置分析 (8)4、凸轮机构的设计 (9)（1）凸轮机构从动件运动规律的确定 (9)（2）绘制补偿凸轮轮廓 (10)四、程序设计 (10)1、所调用的子程序及功能 (10)2、所编程序的框图 (11)3、主程序如下 (13)4、主程序子程序中主要参数说明 (16)5、程序运行结果 (17)6、版台位移，速度以及滚筒位移，速度曲线 (17)五、总结................................................................................................................ 错误！未定义书签。
六、参考文献........................................................................................................ 错误！未定义书签。
一、设计题目1、设计条件与要求工作原理：平台印刷机的工作过程由输纸，着墨，压印和收纸四部分组成，主运动是压印，由卷有空白纸张的滚筒与镶着铅字的版台之间纯滚动来完成。
滚筒与版台表面之间的滑动会造成字迹模糊，是不允许的。
机械基础-绘制机构运动简图
THANKS
和数目
3.合理选择视图 绘制机构运动简图
4.构件标编号 运动副处标代号
5.标注原动件
从原动件开始，确定构 件的类型和数目，逐一分析两 构件间相对运动的性质，确定 运动副的类型和数目。
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。
四、总结
绘制机构 运动简图
机构运动简图的作用 构件运动副简化符号 绘制机构运动简图的方法步骤
图形符号
固定构件
同一构件
二、构件、运动副的简化符号
（二）运动副简化
构件类型 转动副
移动副 高副 （齿轮副、凸轮副）
图形符号
活动铰链 固定铰链
两活动构件 组成的移动副
二、构件、运动副的简化符号
（三）多副构件简化
构件类型 两副构件
图形符号
三副构件Βιβλιοθήκη 、构件、运动副的简化符号构件形状与尺寸与构件简化符号无关
三、机构运动简图的作图的方法步骤
动作原理 组成情况 运动情况 分清机架确定原动件
选择运动简图的视图平面
选择长度比例尺u2（ u2 = 实际尺寸(m)/图示尺寸
(mm)）
在原动件上标明箭头方向
定出各运动副之间的相对位置
以表示其运动方向。
按规定的线条和符号绘制机构运动简图
1.分析机构 运动
2.确定构件和 运动副的类型
升降机的认知与设计
学习导图
CONTENTS
一、运动机构简图 二、构件、运动副的简化符号 三、作图的方法步骤 四、总结
一、运动机构简图
手X射线图
机械手
一、运动机构简图
GB/T 4460-2013 机械制图 机构运动简图用图形符 号
运动简图设计(共39张PPT)
运动副元素：两构件上直接参与接触构成运动副的部分。
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
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
机构运动简图的绘制机械设计基础
要点二
优化设计
通过机构运动简图，设计师可以分析机构的运动性能，发 现潜在的设计问题，并进行优化。例如，通过分析简图中 的运动干涉或运动死点等问题，改进机构的结构或运动方 式。
在机械原理中的应用
理论分析
机构运动简图是理解和分析机械原理的基础工具。通 过简图，可以清晰地表示机构的组成、运动传递路径 和运动特性，有助于深入理解各种机械原理，如连杆 机构、齿轮机构等。
确定机构的运动副和构件数
总结词
运动副是机构中的连接方式，构件数是构成机构的独立部分。
详细描述
在确定机构的运动副和构件数时，需要仔细分析机构的运动特性和结构组成。运动副的种类和数量决定了机构的 运动特性，而构件数是构成机构的基本单元，对机构的运动和结构有重要影响。
确定机构的运动形式和运动参数
总结词
测量或计算各构件的长度 、角度、半径等几何参数 。
根据构件的运动形式和功 能选择相应的图形符号。
根据实际运动情况，用线 条表示各构件之间的相对 位置和运动轨迹。
在简图中标注各构件之间 的相对尺寸、运动方向和 速度等参数。
符号与规定
符号
机构运动简图采用统一的图形符号来 表示各构件，如直线、圆、三角形等 。
机构运动简图能够直观地反映机构的 工作原理、运动传递过程以及各构件 之间的相对运动关系，是机械设计、 分析和优化的基础。
绘制步骤
01
02030405确定机构类型和 运动形式
确定各构件的几 何参数
选择合适的图形 符号表示…
按照实际运动关 标注必要的尺寸
系绘制各…
和运动参数
根据实际机械确定其机构 类型（如连杆机构、凸轮 机构等）和运动形式（如 转动、移动等）。
机械设计基础-机构运动简图
3.按比例绘制运动简图。 简图比例尺： μ l =实际尺寸 m / 图上长度mm
4.检验机构是否满足运动确定的条件。
举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。
21/27
绘制图示颚式破碎机的运动简图。
22/27
绘制图示偏心泵的运动简图
3 2 1 4
偏心泵
23/27
2C 1
6 3
5' D B 4 A 4' 5
22
1
1
1
1
2
2
1 2 1
1 2
1 13/27
平
面
2
高
副
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
2 1
2 1
1 2
1 2
1 2
2 1
14/27
一般构件的表示方法
杆、轴构件 固定构件 同一构件
15/27
一般构件的表示方法
两副构件 三副构件
16/27
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。
空间运动副－空间运动
例如：球铰链、螺旋、生物关节。
平面机构－全部由平面运动副组成的机构。
空间机构－至少含有一个空间运动副的机构。
6/27
3)按运动副元素分有： ①高副－ －点、线接触，应力高。 例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
一个高副引入1个约束，保留了2个自由度。
7/27
8/27
②低副－ －面接触，应力低
12731机构的组成32机构的运动简图33平面机构的自由度227一运动副构件独立的运动单元内燃机中的连杆内燃机连杆套筒连杆体螺栓垫圈螺母轴瓦连杆盖零件独立的制造单元3271运动副a两个构件b直接接触c有相对运动运动副元素直接接触的部分点线面例如
4.检验机构是否满足运动确定的条件。
举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。
21/27
绘制图示颚式破碎机的运动简图。
22/27
绘制图示偏心泵的运动简图
3 2 1 4
偏心泵
23/27
2C 1
6 3
5' D B 4 A 4' 5
22
1
1
1
1
2
2
1 2 1
1 2
1 13/27
平
面
2
高
副
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
2 1
2 1
1 2
1 2
1 2
2 1
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一般构件的表示方法
杆、轴构件 固定构件 同一构件
15/27
一般构件的表示方法
两副构件 三副构件
16/27
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。
空间运动副－空间运动
例如：球铰链、螺旋、生物关节。
平面机构－全部由平面运动副组成的机构。
空间机构－至少含有一个空间运动副的机构。
6/27
3)按运动副元素分有： ①高副－ －点、线接触，应力高。 例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
一个高副引入1个约束，保留了2个自由度。
7/27
8/27
②低副－ －面接触，应力低
12731机构的组成32机构的运动简图33平面机构的自由度227一运动副构件独立的运动单元内燃机中的连杆内燃机连杆套筒连杆体螺栓垫圈螺母轴瓦连杆盖零件独立的制造单元3271运动副a两个构件b直接接触c有相对运动运动副元素直接接触的部分点线面例如
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机构的叠联式组合及其框图
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
机构的叠联式组合及其框图
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
5、反馈式组合：在机构组合系统中，若其多自由度基本机构的一个输入 运动是通过单自由度基本机构从该多自由度基本机构的输出构件回授 的，则这种组合方式称为反馈式组合。
机构的反馈式组合及其框图
3、机构系统运动简图设计的步骤
(1). 分析机械产品的生产工艺过程或其功能要求，区分出主操作部分和辅助 操作部分，然后确定所需的执行构件数及其基本运动形式和运动特性。
薄壁零件冲压机床的生产工艺过程及要求示意图
机械原理—运动简图设计
23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤
(2).合理选择机构类型，拟定机械运动方案。 根据对机械产品的总体要求，合理选择执行机构的类型。 再根据所选原 动机（如电动机、液压泵等）的类型，确定传动类型和传动机构，通过各种 联接方式，将所有机构组合成若干条机构系统， 并画出示意图，即为机械 运动方案。 (3). 拟定机构系统的运动循环图。 运动循环图反映了机械在一个工作循环中，各执行构件的运动先后顺序
23.2 机构及机构系统设计的创新途径
插入图 12.1.2-4
直线轨迹生成机构
大角位移输出机构
机械原理—运动简图设计
23.2 机构及机构系统设计的创新途径
演化法 演化法也称为变异法。该方法主要突出“变换”，一是构件间相对运动 的变换，一是高副与低副间的变换。
1、相对运动变换法
钢板叠放机构
机械原理—运动简图设计
产品外包装上印记的打 印运动循环图方案二
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
运动循环图拟定方案三 方案三：调整推杆1在一个运动循 环内运动区段与停歇区段的相对位 臵，使产品提前Dt时间到达预定位 臵。 点评：一个打印工作循环所需的时 间仍为最短。时间提前量Dt的数值 可根据产品大小及实际可能的误差 因素综合地加以确定。显然这种运 动循环图的安排比较合理。
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
23.5.2 机构系统运动循环图的拟定
执行机构运动 协调配合关系
只有时间上的顺序关系 即有时间上的顺序关系，又有空间位臵的干涉关系
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
1、满足执行机构之间的运动只有时间上的顺序关系
产品外包装上印记的打 印工艺示意图
23.4.2 机构系统运动方案设计的某些特殊要求
1、实现执行构件大行程的要求
对心曲柄滑块机构
曲柄滑块—齿轮齿条串联机构
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
曲柄摇杆机构
导杆机构—齿轮串联机构
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
2、实现执行构件行程可调的要求
曲柄摇杆—摇杆滑块串联组合机构 曲柄滑块机构—小型压力机
当滑块到达下极限位臵，并受力达到最大值，此时作用在 曲柄上的驱动力矩也需要最大吗？
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
23.4.3 机构系统运动方案设计的基本原则
1、机构尽量简单，运动链尽量简单
在选择平面连杆机构时，有时宁可采用有一定设计误差的简单的近似机
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
连续转动
往复摆动
往复移动 执行构件的基本运动 形式 单向间歇转动 间歇往复移动 间歇往复摆动 平面一般运动
点的轨迹运动
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
某些运动要求及其相应机构举例
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
（1）将机构中的某些构件制作成长度可调的构件
：
在左图所示的曲柄滑块机 构中，若要改变滑块的行
程，应将哪个构件制作成
长度可调的构件？ 对心曲柄滑块机构
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
（2）设计可调行程的机构
设计思路：选择一个两自由度的机构，为使其具有确定的运动，应有 两个原动件，其中一个为主原动件，即为完成预定运动要求的输入构件； 另一个为调整原动件，调整它的位臵就可改变执行件的行程。当调整原
23.2 机构及机构系统设计的创新途径
2、高副、低副变换法
一般导杆机构
具有停歇运动的导杆机构
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
组合机构：由基本机构（例如平面四杆机构、凸轮机构和齿轮机构等） 通过一定的方式组合而成的机构。
23.3.1 机构的组合方式与组合机构
1、串联式组合：前一个机构的输出构件作为后一个机构的输入构件。
连杆-凸轮组合机构设计过程
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
23.4.1 机构类型的选择
按照执行构件所需的运动特性进行机构选型 :从具有相同运动特性 的机构中，按照执行构件所需的运动特性进行搜寻。当有多种机构均可 满足所需要求时，则可根据上节所述原则，对初选的机构形式进行分析 和比较，从中选择出较优的机构。
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
3、复合式组合：在机构组合中，即有串联式，又有并联式的组合方式。
机构的复合式组合及其框图
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
机构的复合式组合及其框图
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
4、叠联式组合：将做平面一般运动的构件作为原动件，且其中一个基本 机构的输出（或输入）构件为另一个基本机构的相对机架的连接方式 称为叠联式组合。
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
运动循环图拟定方案二 方案二：打印头2先运动，推杆1经 过DT时间后也开始运动，使得产品 刚到打印位臵，打印头2也同时到 达打印位臵。 点评：理论上整个打印工作循环所 需时间最短，即T=Tmin=T1=T2。但 由于制造、安装等误差而导致机构 产 生运动误差，有可能产品还未到 预定位臵，而打印头2已经到达打 印位臵。显然这种运动循环图的安 排不大合理。
2、尽可能减小机构的尺寸
在满足工作要求的前提下，希望机械产品的结构紧凑、尺寸小、 重量轻。 3、机构系统应有良好的动力学特性
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
23.5.1 机构系统运动循环图及其类型
用来描述机构系统在一个工作循环中各执行构件运动间相互协调 配合的示意图称为机构系统运动循环图，简称运动循环图。
构，而不采用理论上无设计误差的较复杂的精确机构。
(a) 八杆机构
(b) 四杆机构
直线轨迹生成机构
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
合理选择动力源的类型，可使运动链简短。
(a) 六杆机构
高副机构与低副机构的比较 。
(b) 运动倒臵的凸轮机构
机械原理—运动简图设计
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
分类：按其表示的形式不同，通常有直线式运动循环图（或称矩
形运动循环图）、圆周式运动循环图和直角坐标式运动循 环图。
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
镦钉子头部 送料
压紧、挤方
挤尖、切断
鞋钉制作工艺过程示意图
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
1、直线式运动循环图 绘制方法：将机械在一个工作循环中各执行构件各运动区段的起止时间 （或转角）和先后顺序，按比例绘制在直线轴上，形成长条矩形图。
关系的一种图示。
(4). 对所选的机构进行运动设计，确定各机构具体的几何尺寸，最后按比例 绘制出机构系统的运动简图。
机械原理—运动简图设计
23.2 机构及机构系统设计的创新途径
扩展法 在原有基本机构的基础上，通过叠加杆组或将两个以上的基本机构组合 成新机构的方法。
偏臵曲柄滑块机构
六杆导杆机构
机械原理—运动简图设计
机构的串联式组合及其框图
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
2、并联式组合：在机构组合中，一个原动件的运动，分别输出给多个并 列的自由度为1的基本机构，然后各基本机构的输出运动又输出给同 一个多自由度机构。
机构的并联式组合及其框图
机械原理—运动简图设计
23.3 组合机构
机构的并联式组合及其框图
特点：绘制方法简单，能清楚地表示出一个运动循环内各执行构件间运 动的先后顺序和位臵关系。但由于不能显示各执行构件的运动变化情况， 只有简单的文字表述，故直观性较差。
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图
2、圆周式运动循环图 绘制方法：以原点O为圆心，作若 干个同心圆环，每一个圆环代表一 个执行构件。由各相应圆环分别引 径向直线表示各执行构件不同运动 区段的起始和终止位臵。 特点：因机械的运动循环通常是在 主轴或分配轴转一周的过程中完成 的，故能直观地看出各执行机构中 原动件在主轴或分配轴上所处的相 位，便于各执行机构的设计、安装 和调试。但当执行构件较多时，因 同心圆环太多而不够清晰，同样也 不能显示执行构件的运动变化情况。
机械原理—运动简图设计
第23章 机构系统运动简图设计
23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤 23.2 机构及机构系统设计的创新途径
23.3 组合机构
23.4 机构选型及机构系统运动方案设计
23.5 机构系统运动循环图
机械原理—运动简图设计
23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤
机械原理—运动简图设计
23.5 机构系统运动循环图