机构的结构分析

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。
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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.
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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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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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
约束、自由度及运动链等重要概念，能绘
§2－3 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
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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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 .
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。
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!!!!!
D
3
A2 B1 C
4D
3
A
1B
C
2
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1 2
4
3
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Ex.3
2 1
2 1
3
3 4
4
圆盘2套在滑块 3孔内，滑块3 在圆盘4的槽中 滑动，圆盘4相 对于机架1转动。
1 2
4
3
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2 1
2 1
3
3 4
4
例4：当曲柄1绕轴心0连续回转时，动鄂板5绕轴心F往复摆 动，从而将矿石轧碎。绘制破碎机的机构运动简图。
上一节课的学习重点是“机械原理课程研究的对象及内容”介绍了机械，机构和机器等名 词，并通过实例说明各种机器的主要组成部分是何种机构，从而明确了机构是本课程研究
第二章 的主要对象。 机构的结构分析
（Structural Analysis of Mechanisms）
§2－1 机构结构分析的内容及目的 §2－2 机构的组成 本章的学习内容包括1搞清构件、运动副、
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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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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)
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常用机构运动简图符号 表2-2
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2020/9/Biblioteka Baidu3
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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
第二步，画出原动件 Draw the drivers(piston) 2 first.
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第三步，按照运动传递路线弄清各个构件之间 的运动副，画出各个构件。and then draw driven links
according to the route of motion transmission. Draw the coupler
运动副
运动副符号
名称 两运动构件构成的运动副 两构件之一为固定时的运动副
2 转 动 平副 1 面 运 动 副移 动 副
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2
1
2 1
2 1
V级付几何封闭
2
2
1
1
2
1 2 1
22
22
1
1
1
1
2
2
1 2 1
1 2
1
IV级副力封闭
平
面
2
2
高
副
1
1
2
2
V级副几何封闭
螺
旋
1
空副 2
间
1
运
动球 副面
（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
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运动副的分类：解相释对约自束由—度——两—构而件之在后未，构它成们运之动间付的之相前对，运它动们会共受有到6约个 1)按引入的约束束，数而分自由有度：f=6-s
I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。
两构件构成运动付后所要受到的约束数最少为1，最多为5
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.
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
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
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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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满足运动确定性的要求。 不同的机构都有各自的特点，把各种机构按结
构加以分类，其目的是按其分类建立运动分析和动 力分析的一般方法。
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§2－2 机构的组成
名词术语解释: 1.构件(Link) ——独立的运动单元
零件(part) ——独立的制造单元
内燃机 连杆
(coupler ) 螺栓
轴套 连杆体
(4) 接下来画原动件，并标上原动件符号。然 后跟据传递路线画出各个运动副和运动 构件。
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(5) 用数字标出构件，用字母标出运动副。 每一个构件，不管有多少零件组成，都 只能有一个序号。在一个构件中的所有 零件都用焊接符号表示它们是刚性连接 。
(6) 计算自由度Calculate and check degree of freedom.
(7) 量取运动相关尺寸
(8) 选择一个合适的比例尺，画机构运动简图
Select a suitable scale(比例尺), then draw the kinematic diagram of the mechanism.
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记住： 第一步画地！ 从头到尾走一遍！ 字母数字原动件。
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§2－1 机构结构分析的内容及目的
1.研究机构的组成及其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？
2.绘制机构运动简图 目的是为运动分析和动力分析作准备。
3.研究机构的组成原理和结构分类 目的是搞清楚按何种规律组成的复杂机构能
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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运动付还常根据构成运动副的两构件的接触情
3)按运动副元素分有：况进行分类
①低副(lower pair)——面接触， 应力低。
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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
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
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
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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