机构的结构分析
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机构的结构分析
闭式链
开式链
机构：具有确定相对运动的运动链称为机构 。
§1－3 平面机构运动简图
机构运动简图：用规定的运动副符号和构件线条，按一定
的比例表示各构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构 特征的图形。
机构示意图：不按比例绘制的简图。
一、运动副的规定符号
转动副：
2 1
2
2
2
2
1
1
1
移动副：
1 1
2 21 1
2 2
1 2
1 2
高副：
二、构件表示方法：
两副构件
三副构件
三、机构运动简图的绘制：
1. 绘制步骤：
（1）选择合适投影面:一般以它的运动平面为投影面。
（2）选取适当的比例尺，长度比例尺为
l 图 实上 际尺 尺 (m 寸 m寸 m )
（3）从原动件开始，沿着运动传递的线路，采用规定的符号， 依次分别绘出各构件和运动副。
机构中。
滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。
滚子凸轮机构.exe
例7:试计算下述凸轮机构的自由度。
解：n= 2， PL= 2， PH=1
3
3
F=3n － 2PL － PH
2
2
=3×2 －2×2 －1
1
=1
1
3.虚约束：起着相同作用的约束。 计算自由度时，应
去掉虚约束。
如机构中AB＝CD＝EF。 B 2 E
已知各杆件长度，各构件的运
动规律分别用参数θ1、……、θ4、
表示，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，故该机构需要 给定两个独立运动参数，其它各
机构的结构分析(运动副)
连杆机构由一系列的杆件通过铰链、滑槽、轴承等连接方式组合而成，通过各个杆件的相对运动来实现整个机构 的运动。连杆机构具有结构简单、工作可靠、传动平稳等优点，因此在许多领域得到广泛应用，如机械加工、纺 织、化工等领域。
凸轮机构
总结词
凸轮机构是一种通过凸轮和从动件相互作用实现运动的机构，常用于实现间歇性或周期 性的运动。
机构的结构分析(运动副)
• 引言 • 机构的基本类型 • 运动副的分类 • 运动副的特性分析 • 运动副在机构中的应用实例 • 结论
01
引言
主题简介
01
机构的结构分析是机械工程中的 重要概念，主要研究机构中各个 构件之间的连接关系和运动传递 方式。
02
运动副是机构中实现运动传递的 关键部分，通过运动副的组合和 配合，机构可以实现预定的运动 轨迹和功能。
机构与运动副的关系
机构是由多个构件组成的，构件之间 的连接和配合通过运动副来实现。
运动副的种类和特性决定了机构的运 动特性和功能，因此，对运动副的分 析和研究是机构结构分析中的重要环 节。
02
机构的基本类型
连杆机构
总结词
连杆机构是一种通过连接杆件实现运动的机构，广泛应用于各种机械和设备中。
详细描述
运动副优化设计
进一步深入研究运动副的优化设计方 法，以提高机构的整体性能和效率， 例如通过有限元分析、多学科优化等 方法对运动副进行优化。
跨学科合作与交叉融合
加强不同学科领域之间的合作与交叉 融合，例如机械工程、材料科学、控 制工程等，以推动机构结构分析领域 的创新发展。
THANKS
感谢观看
刚度与阻尼
运动副的刚度和阻尼会影响机 构的动态性能。
效率与精度
凸轮机构
总结词
凸轮机构是一种通过凸轮和从动件相互作用实现运动的机构，常用于实现间歇性或周期 性的运动。
机构的结构分析(运动副)
• 引言 • 机构的基本类型 • 运动副的分类 • 运动副的特性分析 • 运动副在机构中的应用实例 • 结论
01
引言
主题简介
01
机构的结构分析是机械工程中的 重要概念，主要研究机构中各个 构件之间的连接关系和运动传递 方式。
02
运动副是机构中实现运动传递的 关键部分，通过运动副的组合和 配合，机构可以实现预定的运动 轨迹和功能。
机构与运动副的关系
机构是由多个构件组成的，构件之间 的连接和配合通过运动副来实现。
运动副的种类和特性决定了机构的运 动特性和功能，因此，对运动副的分 析和研究是机构结构分析中的重要环 节。
02
机构的基本类型
连杆机构
总结词
连杆机构是一种通过连接杆件实现运动的机构，广泛应用于各种机械和设备中。
详细描述
运动副优化设计
进一步深入研究运动副的优化设计方 法，以提高机构的整体性能和效率， 例如通过有限元分析、多学科优化等 方法对运动副进行优化。
跨学科合作与交叉融合
加强不同学科领域之间的合作与交叉 融合，例如机械工程、材料科学、控 制工程等，以推动机构结构分析领域 的创新发展。
THANKS
感谢观看
刚度与阻尼
运动副的刚度和阻尼会影响机 构的动态性能。
效率与精度
第2章 机构的结构分析
2.两构件构成多个移动副，且 导路平行。
动画1, 2, 3
3. 两 构 件 构 成 多 个 转 动 副 ， 且同轴。
4. 运 动 时 ， 两 构 件 上 的 两点距离始终不变。
E
F
5.对运动不起作用的对称部 分。如多个行星轮。
6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。 如等宽凸轮
注意：
法线不重合时， 变成实际约束！
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。
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
• 2、机构自由度的意义及具有确定运动的条件
• 机构的自由度数目和机构原动件的数目与机构 的运动有着密切的关系：
机构的自由度。
B 2E
C
1
4
3
A
F
D 虚约束
重新计算：n=3, PL=4, PH=0
F=3n － 2PL － PH =3×3 －2×4 =1
特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：
AB＝CD＝EF
出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，
如平行四边形机构，火车轮 椭圆仪等。(需要证明)
机构是组成机器的基础，任何一部机器都是由 若干机构组成的.
机构由许多零件组合而成，零件是机构的制造 单元体。若干个零件的刚性联接体称为构件。
构件是机构中的刚性系统，机构中各构件之间 保持一定相对运动
• 独立运动构件的自由度：平面运动 3
•
空间运动 6
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。
定义：最简单的F＝0的构件组，称为基本杆组。
机构的结构分析
几种特殊结构的处理:
1、复合铰链—计算在内 2、局部自由度—排除
3、虚约束—排除
例1
复 复合铰链
2
7
1
3
8
例2
5
4
9
虚约束 局部自由度
5
F＝3n－2PL－PH
局部自由局度 4
6
7
＝37－29－1
3
＝2
虚约束
F＝3n－2PL－PH ＝36－2 8－1
2 1
＝1
例3
3 2
4
5 86
7
F＝3n－2PL－PH ＝3 8－2 11－ 1 ＝1
2
三个杆件在一处构成
转动副，其转动副数 1 目为：PL=3－1=2
3
22
44
33 1
F =3n-2PL-PH
=35-26-0
× 5
=3
5
66
F =3n-2PL-PH =35-27-0
=1 √
例 圆盘锯机构
F＝3n－2PL－PH ＝37－26－0
? ＝9 ×
A,B,C,D处为复合铰链
F＝3n－2PL－PH ＝37－210－0
＝1 √
A
F E B
D C
F＝3n－2PL－PH ＝35－27－0 ＝1
2.局部自由度
所谓局部自由度：是指机构中某些构件所具有的 不影响其他构件运动的自由度
C 3 4
C 3
F＝3n－2PL－PH ＝33－2 3－1=2
×
B
A
2
1
B F＝3n－2PL－PH
A 2 ＝32－2 2－1=1 √
常见构件的简图符号
带两个转动 副的构件
带一个转动副和一 个移动副的构件
1、复合铰链—计算在内 2、局部自由度—排除
3、虚约束—排除
例1
复 复合铰链
2
7
1
3
8
例2
5
4
9
虚约束 局部自由度
5
F＝3n－2PL－PH
局部自由局度 4
6
7
＝37－29－1
3
＝2
虚约束
F＝3n－2PL－PH ＝36－2 8－1
2 1
＝1
例3
3 2
4
5 86
7
F＝3n－2PL－PH ＝3 8－2 11－ 1 ＝1
2
三个杆件在一处构成
转动副，其转动副数 1 目为：PL=3－1=2
3
22
44
33 1
F =3n-2PL-PH
=35-26-0
× 5
=3
5
66
F =3n-2PL-PH =35-27-0
=1 √
例 圆盘锯机构
F＝3n－2PL－PH ＝37－26－0
? ＝9 ×
A,B,C,D处为复合铰链
F＝3n－2PL－PH ＝37－210－0
＝1 √
A
F E B
D C
F＝3n－2PL－PH ＝35－27－0 ＝1
2.局部自由度
所谓局部自由度：是指机构中某些构件所具有的 不影响其他构件运动的自由度
C 3 4
C 3
F＝3n－2PL－PH ＝33－2 3－1=2
×
B
A
2
1
B F＝3n－2PL－PH
A 2 ＝32－2 2－1=1 √
常见构件的简图符号
带两个转动 副的构件
带一个转动副和一 个移动副的构件
机构的机构分析
一、机构结构分析的内容及目的(1) 研究机构的组成及机构具有确定运动的条件。
目的是弄清机构包含哪几个部分，各部分如何相联？以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？这对于设计新的机构显得尤其重要。
(2) 研究机构运动简图的绘制方法。
如何用简单的图形表示机构的结构和运动状况，目的是为机构的运动分析和动力分析作准备。
一、机构结构分析的内容及目的(3) 研究机构的组成原理并按结构特点对机构进行分类。
把各种机构按结构加以分类，其目的是搞清楚按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求，并按其分类建立运动分析和动力分析的一般方法。
机构有简有繁，构件有多有少，不同的机构都有各自的特点，而运动确定是它们的共同特征。
名词术语:构件−独立运动的最小单元体组成机构的基本要素，本课程研究的基本单元单一零件或多个零件刚性联接而成的一个独立运动单元零件−加工制造的最小单元体运动副运动副元素a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 − 两个构件之间接触式的可动联接 三个条件，缺一不可 − 两构件直接接触的点、线、面 部分 名词术语:运动副作用是限制构件间的相对运动，使相对运动自由度的数目减少，这种限制作用称为约束运动副分类 （2）按相对运动的范围分−平面运动副、空间运动副凡是以面接触的运动副称为低副，而以点或线相接触的运动副称为高副（3）按运动副引入的约束数分 （4）按运动副接触部分的几何形状分如果运动副元素间只能相互作平面平行运动，则称之为平面运动副，否则称为空间运动副将引入一个约束数的运动副称为I 级副，引入两个约束数的运动副称为Ⅱ级副，依此类推点接触高副 线接触高副 球面副 球销副 圆柱副 螺旋副 平面高副 转动副 移动副 等2－1I 级副、II 级副、III 级副、IV 级副、V 级副机构的结构分析 2-1-1 二 机构的组成 （1）按运动副的接触方式分 − 高副、低副运动副是约束运动的，故一个运动副至少引入一个约束，也至少保留一个自由度常见运动副符号的表示:国标GB4460－84 (表2-1)2－2一般构件的表示方法杆、轴构件固定构件同一构件一般构件的表示方法两副构件三副构件一般构件的表示方法注意事项:画构件时，构件上与运动无关的因素（复杂形状等）应略去，只考虑与运动有关的因素。
第1章 机构的结构分析
1.2.1 构件与运动副
机构是由多个构件组 合而成的。在机构中，每 个构件都以一定方式与其 他构件相互联接。
由两构件直接接触而
构成的可动联接称为运动 副，运动副的常见形式如
图1-2所示。
图1-2 运动副的常见形式
1.2.1 构件与运动副
构件之间的接触有点、线、面三种，这些参与接触而构成 运动副的点、线、面称为运动副元素。 通常把面接触的运动副称为低副，点接触或线接触的运动 副称为高副。
F 3n 2PL PH 3 3 2 4 1
【例1-4】图1-9为凸轮机构，试计算其自由度。
图1-9 凸轮机构
【解】由图可知：该机构的活动构件数n＝2，低副 PL ＝2（构件1、 3构成一个转动低副；构件2、3构成一个移动低副）， 高副
PH ＝1（构件1、2构成一个高副），其自由度为：
图1-11b 四杆机构
3．当构件组的自由度小于等于0时， 它不是机构，而是静定或超静定刚性 结构。 如图2-11c所示的三角架，其自由
度为0，为一个刚性桁架，其时在日
常生活中，常利用三角架的刚性特性 来固定物体。如图2-11d所示的组合机
构，其自由度为-1，为一个超静定机
桁架。
图1-11c、d 三角衍架和超静定衍架
图1-2a
转动副
1.2.2 构件的自由度与约束
移动副：是使构件的一个相对移动和相对转动受到约束， 而只有一个方向独立相对移动自由度的运动副。也称为棱柱副。 如汽缸与活塞、滑块与导轨等，如图1-4b所示。
图1-4b 移动副
1.2.2 构件的自由度与约束
平面高副：构件间沿公法线方向的移动受到约束，但可以 沿接触点切线的方向独立移动，还可以同时绕点独立转动，是 具有一个约束而相对自由度等于2的平面运动副，如齿轮副、凸 轮副等，如图1-2c、d所示。
机构的结构分析
2）开式链
在运动链中至少有一个构件只有一个 运动副，不能组成封闭系统。如：机械手
6、机构
具有机架、原动件和 从动件系统的运动链。
机构中构件的分类：
1）机架
2）原动件
3）从动件
1）机架 ——支撑活动构件的构件。 具有唯一性，是研究 所有活动构件的绝对 坐标。
2）原动件——驱动力作用的构件 （主动件）。 3）从动件——除原动件以外的所 有活动构件。
§
2-1
机构的组成
机器是由一个或多个机构所构成的，而 机构是由构件和运动副组成的。 任何机械都是由许多零件组成的。
零件是加工制造的基本单元体。
1、构件： 几个零件刚性地连接在一起构成的 一个独立运动的单元体。
Hale Waihona Puke 、构件的自由度： 构件所具有的独立运动的数目;
或确定构件位姿所需要的独立广义坐标数。
Y Z S
平面高副自由度和约束数：
t 1 n V12 t
齿轮副：自由度为2 约束数：
平面内为1
n 2
A
(c)
在平面内： 低副：自由度为1，约束数为2 高副：自由度为2，约束数为1
5、运动链 若干个构件通过运动副的联接而构成 的系统称为运动链。 1）闭式链 在运动链中每个构件上至少包含两个 运动副,组成首末封闭的系统。如：机床
第二章 平面机构的结构分析
(Chapter 2: Structure Analysis of Mechanisms)
机构结构分析的内容及目的
目的： 研究机构在何种条件下可动，具
备何种条件时具有确定的相对运
动。 内容： 1）机构的组成；
2）机构运动简图画法； 3）机构的自由度计算；
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。
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2020/9/13
Ex.1: 画出内燃机的 机构运动简图Draw the
kinematic diagram of the internal combustion engine(内 燃机).
画之前，搞清机构组 成情况和运动传递路 线
2020/9/13
2、第一步，画出机架！！这是很重要的一步
2020/9/13
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图(kinematic scheme)——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。
2020/9/13
以下是一些常用的高副，请同学们记住这些 高副的表示方法。
外啮合圆 柱齿轮传 动 Outer-meshed Cylindrical Gear Drive
4. 机构 定义：在运动链中，如果将其中某一构件加以 固定而成为机架，那么该运动链便成为机构
机架(frame)——作为参考系的构件，如机床床身、车辆底
只是相对于参考系固定不动
盘、飞机机身。
原(主)动件(driving link)——按给定运动规律运动的构 件。 从动件(driven link)——其余可动构件。
Cam Drive
Inner-meshed
Outer-meshed
Cylindrical Gear Drive Cylindrical Gear Drive
2020/9/13
凸轮传动 Ratchet Mechanism
Cam Drive
Inner-meshed
Outer-meshed
Cylindrical Gear Drive Cylindrical Gear Drive
Chain Drive Worm and Worm Gear Drive
带轮传动
Chain Drive Worm and Worm Gear Drive
2020/9/13
2020/9/13
链轮传动
Chain Drive Worm and Worm Gear Drive
棘轮传动
Ratchet Mechanism
2020/9/13
常用机构运动简图符号 表2-2
2020/9/13
2020/9/13
2020/9/13
构件的表示方法与零件数目无关！
构件是独立的运动单元。
构件上只有LAB 的值对运动分析有用
。Only the value of
the distance LAB
between the
A
B
centers of the two
5
A4
4'
第七步：多个零件如果属于同一个构件，要 用焊接符号涂黑。 All machine elements belonging to the same
link in the kinematic diagram must be connected firmly(牢固地)by welding(焊 接) symbols.
2020/9/13
内啮合行 星齿轮传 动
Inner-meshed Cylindrical Gear Drive
2020/9/13
Rack and pinion 齿轮齿条传动
2020/9/13
锥齿轮传动
Electric Motor
Cone Gear Drive
2020/9/13
蜗轮蜗杆 传动
2020/9/13
输出从动件(output link)
机构的组成：
机构＝机架＋原动件＋从动件
2020/9/13
§2－3 平面机构运动简图
机构运动简图(The kinematic diagram of a mechanism)
—— 撇开与运动无关的构件外形和运动副具体构造，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， 用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简图形。
移动副 (sliding pair)。
例如：转动副
(revolute pair)
（回转副
2020/9/13
②高副(high pair)——点、线接触，应力大。 例如：滚动副(rolling pair)、凸轮副(cam pair)、齿轮副 (gear pair)等。
2020/9/13
常用运动副的符号
2020/9/13
E
1
F
6
C2
7
3
5' D
B 5" D
5
A4
4'
第六步：原动件的运动方向用箭头表示。The input link is marked(记号) with an arrow(箭头) in the direction of motion.
2020/9/13
E
1
F
6
C2
7
3
5' D
B 5" D
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 的性质和与运动有关的尺寸。 构件的画法应满足三个要求 1.构件采用简单线条。 2.运动副要用规定符号。 3.按比例画出各运动副之间的距离。
2020/9/13
2、 机构运动简图的绘制步骤：
(1)搞清楚机构的组成及运动传递情况
(2) 选定视图
(3) 第一个要画在图上的是地!!!!!
I级副
2020/9/13
II级副
III级副
两者关联
IV级副
V级副1
V级副
V级副3
2)按相对运动范围分有：
把构成运动副的两构件之间的相对运动为平 面运动的运动副统称为平面运动副。
平面运动副——平面运动 (Planar kinematic pair)
空间运动副——空间运动 (Spatial kinematic pair)
1
副
球 销
2
副 2020/9/13
1
2
2 1
1
1 III级副几何封闭 1
2 2
1 2
1 2
2 1
3. 运动链 (Kinematic chain) 运动链——两个以上的构件通过 运动副的联接而构成的系统。
如果组成运动链的各构件构成了首末封闭的系统
开式链(Open
chain)
闭式链(Close
2020/9/13
2020/9/13
画出排气阀：推杆7。 Draw the outlet valve 7.
2020/9/13
第四步，标出构件序号，每个构件，不管有多 少零件组成，都只能有1个序号。
2020/9/13
1
6
2
7
3 5'
5"
5
4
4'
第五步，用字母标出运动副The kinematic pairs are lettered.
2020/9/13
画曲轴4和小齿轮4‘。Draw the crank 4 and pinion 4’.
2020/9/13
画齿轮5，凸轮5’和5”。Draw the gear 5 , cams 5’ and
5”.
2020/9/13
画出进气阀：推杆6。 Draw the inlet valve 6 .
revolutes is
(a)
necessary for all
A
B
kinematic analysis.
(b)
2020/9/13
A A
(a) (b )
B B
一般构件的表示方法：独立的运动单元。
杆、轴构件 固定构件 同一构件
2020/9/13
一般构件的表示方法
两副构件 三副构件
2020/9/13
垫圈 螺母
轴瓦
2020/9/13
连杆盖
2.运动副(kinematic pairs) 机械和机构的定义——各部分如何相联？ 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(pairing element)——直接接触的部分
E
1
F
6
C2
7
3
5' D
B 5" D
5
A4
4'
2020/9/13
内燃机机构运动简图绘制
Ex.2：转盘1绕着固定在机架4上的轴A 旋转，连杆3绕着固定在机架4上的轴D 摆动，
转盘1与通过转盘2上的 一个孔旋转配合。转盘2 通过转盘3上的一个孔旋 转配合，
D
4D
3
3
A2 A
B1 C
1B
C
2
2020/9/13
61 G AB
5
2
EC D
F4 3
鳄式破碎机
将破碎机的组成情况搞清楚后，再选定视图平面和比例尺，并根 据该机构的运动尺寸定出0,A,B,C,D,E,F的位置，画出各转动副和 表示各构件的线段
颚202式0/9/破13 碎机机构运动简图绘制
例5：绘制图示偏心泵的运动简图
约－3 机构运动简图制比较简单的机构运动简图，能正确计算 平面机构的自由度并判断是否具有确定的 运动，对平面机构的组成原理有所了解。
§2－4 机构具有确定运动的条件
§2－5 平面机构自由度的计算
§2－6 自由度计算中的特殊问题
§2－7 机构的组成原理及其结构分类
例如：球铰链(spherical pair)、拉杆天线、螺旋(screw pair)。
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。
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Ex.1: 画出内燃机的 机构运动简图Draw the
kinematic diagram of the internal combustion engine(内 燃机).
画之前，搞清机构组 成情况和运动传递路 线
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2、第一步，画出机架！！这是很重要的一步
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作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图(kinematic scheme)——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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以下是一些常用的高副，请同学们记住这些 高副的表示方法。
外啮合圆 柱齿轮传 动 Outer-meshed Cylindrical Gear Drive
4. 机构 定义：在运动链中，如果将其中某一构件加以 固定而成为机架，那么该运动链便成为机构
机架(frame)——作为参考系的构件，如机床床身、车辆底
只是相对于参考系固定不动
盘、飞机机身。
原(主)动件(driving link)——按给定运动规律运动的构 件。 从动件(driven link)——其余可动构件。
Cam Drive
Inner-meshed
Outer-meshed
Cylindrical Gear Drive Cylindrical Gear Drive
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凸轮传动 Ratchet Mechanism
Cam Drive
Inner-meshed
Outer-meshed
Cylindrical Gear Drive Cylindrical Gear Drive
Chain Drive Worm and Worm Gear Drive
带轮传动
Chain Drive Worm and Worm Gear Drive
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链轮传动
Chain Drive Worm and Worm Gear Drive
棘轮传动
Ratchet Mechanism
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常用机构运动简图符号 表2-2
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构件的表示方法与零件数目无关！
构件是独立的运动单元。
构件上只有LAB 的值对运动分析有用
。Only the value of
the distance LAB
between the
A
B
centers of the two
5
A4
4'
第七步：多个零件如果属于同一个构件，要 用焊接符号涂黑。 All machine elements belonging to the same
link in the kinematic diagram must be connected firmly(牢固地)by welding(焊 接) symbols.
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内啮合行 星齿轮传 动
Inner-meshed Cylindrical Gear Drive
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Rack and pinion 齿轮齿条传动
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锥齿轮传动
Electric Motor
Cone Gear Drive
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蜗轮蜗杆 传动
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输出从动件(output link)
机构的组成：
机构＝机架＋原动件＋从动件
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§2－3 平面机构运动简图
机构运动简图(The kinematic diagram of a mechanism)
—— 撇开与运动无关的构件外形和运动副具体构造，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， 用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简图形。
移动副 (sliding pair)。
例如：转动副
(revolute pair)
（回转副
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②高副(high pair)——点、线接触，应力大。 例如：滚动副(rolling pair)、凸轮副(cam pair)、齿轮副 (gear pair)等。
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常用运动副的符号
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E
1
F
6
C2
7
3
5' D
B 5" D
5
A4
4'
第六步：原动件的运动方向用箭头表示。The input link is marked(记号) with an arrow(箭头) in the direction of motion.
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E
1
F
6
C2
7
3
5' D
B 5" D
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 的性质和与运动有关的尺寸。 构件的画法应满足三个要求 1.构件采用简单线条。 2.运动副要用规定符号。 3.按比例画出各运动副之间的距离。
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2、 机构运动简图的绘制步骤：
(1)搞清楚机构的组成及运动传递情况
(2) 选定视图
(3) 第一个要画在图上的是地!!!!!
I级副
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II级副
III级副
两者关联
IV级副
V级副1
V级副
V级副3
2)按相对运动范围分有：
把构成运动副的两构件之间的相对运动为平 面运动的运动副统称为平面运动副。
平面运动副——平面运动 (Planar kinematic pair)
空间运动副——空间运动 (Spatial kinematic pair)
1
副
球 销
2
副 2020/9/13
1
2
2 1
1
1 III级副几何封闭 1
2 2
1 2
1 2
2 1
3. 运动链 (Kinematic chain) 运动链——两个以上的构件通过 运动副的联接而构成的系统。
如果组成运动链的各构件构成了首末封闭的系统
开式链(Open
chain)
闭式链(Close
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画出排气阀：推杆7。 Draw the outlet valve 7.
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第四步，标出构件序号，每个构件，不管有多 少零件组成，都只能有1个序号。
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1
6
2
7
3 5'
5"
5
4
4'
第五步，用字母标出运动副The kinematic pairs are lettered.
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画曲轴4和小齿轮4‘。Draw the crank 4 and pinion 4’.
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画齿轮5，凸轮5’和5”。Draw the gear 5 , cams 5’ and
5”.
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画出进气阀：推杆6。 Draw the inlet valve 6 .
revolutes is
(a)
necessary for all
A
B
kinematic analysis.
(b)
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A A
(a) (b )
B B
一般构件的表示方法：独立的运动单元。
杆、轴构件 固定构件 同一构件
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一般构件的表示方法
两副构件 三副构件
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垫圈 螺母
轴瓦
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连杆盖
2.运动副(kinematic pairs) 机械和机构的定义——各部分如何相联？ 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(pairing element)——直接接触的部分
E
1
F
6
C2
7
3
5' D
B 5" D
5
A4
4'
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内燃机机构运动简图绘制
Ex.2：转盘1绕着固定在机架4上的轴A 旋转，连杆3绕着固定在机架4上的轴D 摆动，
转盘1与通过转盘2上的 一个孔旋转配合。转盘2 通过转盘3上的一个孔旋 转配合，
D
4D
3
3
A2 A
B1 C
1B
C
2
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61 G AB
5
2
EC D
F4 3
鳄式破碎机
将破碎机的组成情况搞清楚后，再选定视图平面和比例尺，并根 据该机构的运动尺寸定出0,A,B,C,D,E,F的位置，画出各转动副和 表示各构件的线段
颚202式0/9/破13 碎机机构运动简图绘制
例5：绘制图示偏心泵的运动简图
约－3 机构运动简图制比较简单的机构运动简图，能正确计算 平面机构的自由度并判断是否具有确定的 运动，对平面机构的组成原理有所了解。
§2－4 机构具有确定运动的条件
§2－5 平面机构自由度的计算
§2－6 自由度计算中的特殊问题
§2－7 机构的组成原理及其结构分类
例如：球铰链(spherical pair)、拉杆天线、螺旋(screw pair)。
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。
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