机械设计基础课件-第一章
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机械设计基础.1ppt课件
粘接5Leabharlann 精选PPT课件2.了解螺纹的分类都有哪些？
3.知道螺纹的主要参数：大径、小径、中径、 螺距、导程、牙型角、 线数等。
4.螺纹联接的基本类型和防松的方法都 有哪些？
5.轴向动联接采用什么键 键的界面尺寸的确定依据，键的长度确定标准
6
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第七章 带传动
1.带在传动过程中会产生几种力？最大 应力发生在什么部位？
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第一章绪论
1.了解机器、机构的含义与它们之间的关系。 2.了解零件、构件含义与它们之间的关系。 3.了解机器的组成。 4.了解机器零件的计算准则都有哪些？ 5.了解常用材料
1
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第二章平面机构简图
1.知道什么是运动副以及运动副的分类。 2.平面运动副自由度计算公式以及计算 平面自由度时都有那些需要注意的问题。 3.知道机构具有运动的条件
z5=20，求传动比i15 ，iH5 。
解：
i1H3n n1 3 n nH Hzz1 2zz2 3
z3 z1
n1 nH 804 0nH 20
i1H
n1 nH
1(4)5
i45nn54
z5 z4
1 2
精选PPT课件i15n n1 5i1i4455(1 2)121.5
第十章 十一章轴、轴承
• 1.轴的作用、分类
3
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第四章
1.了解凸轮机构的分类 2.解释名词：基圆、推程、远休止、回 程、近休止，压力角。 3.了解压力角与基圆的关系
4
第六章 联接
1.联接的分类
精选PPT课件
固定联接
螺纹联接
可拆联接 键联接、花键联接
销联接
国家精品课程课件 机械设计基础 完整版(641页)
机构
机械
原动机
机器 工作机
工作机的组成：
原动部分——是工作机动力的来源，最常见的是电动 机和内燃机。
工作部分——完成预定的动作，位于传动路线的终点。
传动部分——联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分——保证机器的启动、停止和正常协调动作。
原动机
传动
工作
控制
分析自动洗衣机的组成：
控制器(控制)
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
一、 平面机构自由度的计算公式
作平面运动的刚体在空间的位 置需要三个独立的参数（x，y, y θ）才能唯一确定。
单个自由构件的自由度为 3
F=3
θ (x , y)
x
经运动副相联后，构件自由度会有变化：
y
y
y
2
x
θ1 x
12
x
1
2
S
R=2, F=1
R=2, F=1
R=1, F=2
运动副 自由度数
约束数
回转副
移x） + 2（x,θ） +
2（x，y） = 3 自由构 2（y，θ）= 3 件的自 1（y） = 3 由度数
课程安排：共48学时，其中讲授42学时，实验6学时。
要求： 1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。 2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。
3）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手 组装各种机构。
第2章 平面机构的运动简图及自由度计算
机械设计基础第1章运动简图ppt课件
运动简图绘制原则
简化原则
在保证能够准确表达机构运动情况的前提下， 尽量简化图形，突出重点。
清晰原则
图形应清晰易懂，符号、线条和标注应符合规 范。
完整性原则
应完整地表达机构的组成、运动传递关系和运动特性，不遗漏任何重要信息。
运动简图在机械设计中的应用
机构运动分析
通过运动简图可以直观地了解机 构的运动情况，包括速度、加速 度、位移等运动参数的变化规律。
凸轮机构运动简图绘制方法
选择视图平面 一般选择垂直于凸轮回转轴线的平面 作为视图平面
绘制凸轮轮廓线
根据凸轮的实际尺寸和形状，用实线 绘制出凸轮的注出 从动件的长度和位置
标注尺寸和参数
标注出凸轮的回转半径、基圆半径、 偏距等关键尺寸，以及从动件的位移、 速度、加速度等运动参数
机构运动简图绘制方
02
法
机构组成及运动副类型
机构组成
机构是由刚性构件通过运动副连接而成的系统。构件是机构 中的运动单元，可以是单一的整体，也可以是几个零件组成 的刚体。
低副
两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件的相对运动 形式，低副可分为转动副和移动副两种。
运动副类型
运动副是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。根 据接触形式的不同，运动副可分为低副和高副两大类。
高副的表示
高副用一条通过接触点的公法线来表示，并在公法线上标注出接触点 的位置。
机构运动简图绘制步骤与实例
绘制步骤
1. 分析机构的组成和运动情况，确定机构的类型 和运动副的性质。
2. 选择适当的比例尺，绘制机构示意图，表示出 各构件的相对位置和尺寸关系。
机构运动简图绘制步骤与实例
3. 根据机构示意图，用规定的符号绘制机构运动简图，表示出各构件间的连接关系和相对运动情况。
机械设计基础 课件 PPT
5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
9
一、机械、机器和机构
机器实例：内燃机
进气阀3
排气阀4 活塞2 1、功能：内燃机 顶杆8 是将燃气燃烧时的热 连杆5 能转化为机械能的机 器。 曲轴6 2、组成包含三种机构： 曲柄滑块机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。 气缸体 1
第一章 绪论
33
三、机械零件设计的一般步骤
6）细节设计完成后，必要时进行详细的校核计算， 以判定结构的合理性。 7）画出零件的工作图，并写出计算说明书。
第一章 绪论
34
作业
• P13 • 1-1 • 1-2
第一章 绪论 2、机构的特征
只具有机器的前两个特征——机构 如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
14
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构
第一章 绪论 ２）表面接触强度
产生原因：点、线接触的零件受载后产生的局部应力 失效形式：
21
静载荷：脆性材料的表面压碎和塑性材料的表面塑性变形；
循环接触：表面疲劳磨损，疲劳点蚀（在交变应力的反复作 用下，零件表面的金属成小片状脱落下来而形成一些小凹坑 的现象） 不发生失效的强度条件：σＨ≤[σＨ]
5.部件：若干个零件的装配体
机械设计基础01第1章新改课件
机构中构件的分类：
固定件（机架）：用来支承活动构件的构件 原动件（输入构件）：运动规律已知的活动构件 从动件（输出构件）：随原动件运动而运动的其余活动构件
举例：绘制破碎机的机构运动简图。
例1-1：绘制鄂式破碎机的机构运动简图。 分析：该机构有6个构件和7个转动副。
例1-2：绘制活塞泵的机构运动简图
• 图1-11所示为原动件大于机构自由度的例子。原动件 =2，F=1。
• 图1-12所示为机构自由度等于零的构件组合F=3*42*6=0,它是一个桁架。它的各构件之间不可能产生相 对运动。
• 综上所述可知，机构具有确定运动的条件是：机构自 由度F>0,且F等于原动件。
计算机构自由度应注意的事项
例1：计算图示圆盘锯主体机构的自由度
●不计引起虚约束的附加构件和运动副数。
F=3n-2 pl – ph
虚约束常出现的情况： 1. 机构中两构件未联接前的联接点轨迹重合, 则该联
接引入1个虚约束;
正确计算： ●将因虚约束而减少的自由度
再加上。
F=3n-2 pl – ph + P′ =3×4 - 2×6-0+1=1
●不计引起虚约束的附加构件 和运动副数。
◆局部自由度
常发生在为减小高副磨损而将滑 动摩擦变成滚动摩擦所增加的滚 子处。
正确处理方法：计算自由度时将 局部自由度减去。
◆ 虚约束
存在于特定的几何条件或结构条 件下。
正确处理方法：将引起虚约束的 构件和运动副除去不计。
计算机构自由度典型例题分析
例题二：计算图示机构的自由度，如有复合铰链、局部 自由度和虚约束，需明确指出。画箭头的构件为原动件。
2.求角速度
铰链机构已知构件2的转速ω2， 求构件4的角速度ω4 。 解：直接观察能求出4个余下
《机械设计基础》课件 第1章 平面机构的自由度和速度分析
机构运动简图和原机构具有相同的运动特性。
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
33
§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
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2
2
1
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§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
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§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
《机械设计基础》课件——第一章 绪论
1.1.1 引言
人类在长期的生产和生活实践中创造和发展了机械，其目的是为
了减轻或替代人的劳动，提高生产率。
东汉张衡将杆机构巧妙地使用在人类第一台地震仪上，根据地动 仪内部机构的推测图（参见图1-2），它的原理是某一方向发生地震 时，使都柱（龙机）向该方向倾斜，带动杆件机构，迫使这个方位的 龙口大张，吐出小铜丸，掉进蟾蜍的嘴里，这样就能自动预报地震发 生的方向。
先以图1-3所示的单缸内燃机为例进行分析。
内燃机是由机架（缸体）1、曲轴2、连杆3、活塞4、进气阀5 、排气阀6、推杆7、凸轮8、齿轮9和10等组成。活塞、连杆、曲轴 和缸体组成主体部分，燃气推动活塞作往复移动，经连杆转变为曲轴 的连续转动；凸轮、进排气阀推杆和缸体组成进排气的控制部分，凸 轮转动，推动气阀按时启闭，分别控制进气和排气；曲轴上的齿轮和 凸轮轴上的齿轮与缸体组成传动部分，曲轴转动，通过齿轮将运动传 给凸轮轴。上述三部分共同将热能转换为曲轴的机械能。
设计零件时应满足的基本要求是从设计机器的要求中提出来的，
一般概括为以下两点：
（1）使用要求
（2）经济性要求
1.4.2 机械零件设计的一般方法
第一章 绪论
第一章 绪论
【引 子】
机械设计是根据机械的使用要求对其工作原理、结构、运动方式 ，零件的材料、几何形状等进行构思、分析和计算并将其转化为具体 的描述以作为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成 部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。
1.1 本课程的研究对象
它是机械中的装配单元，如减速器、离合器等。
3．构件 从机械实现预期运动和功能角度看，机构中形成相对运动的各个
运动单元称为构件。构件可以是由单一的零件，也可以是由若干零件 组成的运动单元。如图1-5所示的内燃机连杆是由连杆体1、轴套2、 连杆头3、螺栓4、定位销5、轴瓦6等组成，其一端与活塞相连，另 一端与曲轴相配合。
机械设计基础课件01平面机构及自由度
约 束：是对独立运动所加的限制。每加上一个约束，构 件便失去一个自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动数。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 方向移动和绕A点转动。即一个作平面运动的自由构件具有 三：在机构中由两构件直接接触形成的一种可动联接。 运动副对构件产生约束，约束的多少和特点取决于运动副 型式。 运动副分类： • 按照接触的特性，分为低副和高副。面接触的运动副称
（4）对称结构：在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链 来传递运动时，只有一组起独立传递运动的作用，则其余各组引 入的约束为虚约束。如图1-16所示轮系中有2个行星轮，计算自由 度时只需考虑一个。
虚约束虽不影响机构的运动，但却可以增加构件的刚性，改善 其受力状况，因而在结构设计中被广泛使用。必须指出，只有在 特定的几何条件下才能构成虚约束，如果加工误差太大，满足不 了这些特定的几何条件，虚约束就会成为实际约束，从而使机构 失去运动的可能性。
1.3.1 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 称为机构的自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。因此，平面机构 中的每个活动构件，在未用运动副联结之前，都有三个自由度。 • 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度； • 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。
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，如右图所示。
2 高副（平面高副）
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，如图所示。
一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动数。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 方向移动和绕A点转动。即一个作平面运动的自由构件具有 三：在机构中由两构件直接接触形成的一种可动联接。 运动副对构件产生约束，约束的多少和特点取决于运动副 型式。 运动副分类： • 按照接触的特性，分为低副和高副。面接触的运动副称
（4）对称结构：在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链 来传递运动时，只有一组起独立传递运动的作用，则其余各组引 入的约束为虚约束。如图1-16所示轮系中有2个行星轮，计算自由 度时只需考虑一个。
虚约束虽不影响机构的运动，但却可以增加构件的刚性，改善 其受力状况，因而在结构设计中被广泛使用。必须指出，只有在 特定的几何条件下才能构成虚约束，如果加工误差太大，满足不 了这些特定的几何条件，虚约束就会成为实际约束，从而使机构 失去运动的可能性。
1.3.1 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 称为机构的自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。因此，平面机构 中的每个活动构件，在未用运动副联结之前，都有三个自由度。 • 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度； • 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。
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，如右图所示。
2 高副（平面高副）
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，如图所示。
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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——直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
运动副的分类： 1)按相对运动范围分有：
平面运动副——平面运动 空间运动副——空间运动
例如：球铰链、拉杆天线、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。
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
§2－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。
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——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。
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
第1章 绪 论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 机械设计的基本要求和一般过程
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械 机械——人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物
的组合体。 任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。 起重机的发展历程：
2)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。
②低副——面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
3. 运动链
运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而 构成的系统。闭式链、开式链
4. 机构
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
机架——作为参考系的构件，如机床床身、车 辆底盘、飞机机身。 原（主）动件——按给定运动规律运动的构件。 从动件——其余可动构件。 机构的组成：
运动副元素——直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
运动副的分类： 1)按相对运动范围分有：
平面运动副——平面运动 空间运动副——空间运动
例如：球铰链、拉杆天线、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。
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
§2－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。
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——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。
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
第1章 绪 论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 机械设计的基本要求和一般过程
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械 机械——人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物
的组合体。 任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。 起重机的发展历程：
2)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。
②低副——面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
3. 运动链
运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而 构成的系统。闭式链、开式链
4. 机构
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
机架——作为参考系的构件，如机床床身、车 辆底盘、飞机机身。 原（主）动件——按给定运动规律运动的构件。 从动件——其余可动构件。 机构的组成：
机械设计基础课件 第1章 物体的受力分析与平衡
21
1.1.3 物体的受力分析与受力图
（3）取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系，这些力成对地出 现在整个系统内，称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消，因此可以除去 ，并不影响整个系统平衡，故内力在整 个系统的受力图上不必画出，也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力，这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆，指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。
（2）列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影，等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
5
1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1：力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。
1.1.3 物体的受力分析与受力图
（3）取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系，这些力成对地出 现在整个系统内，称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消，因此可以除去 ，并不影响整个系统平衡，故内力在整 个系统的受力图上不必画出，也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力，这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆，指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。
（2）列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影，等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
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1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1：力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。
《机械设计基础》课件第1章
由于标准化、系列化、通用化具有明显的优越性，因 此在机械设计中应大力推广“三化”，贯彻采用各种标准。
思考题和习题
1-1 零件机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段
1-2 1-3 1-4 标准化的重要意义是什么？
1.4 机械零件设计的标准化、 系列化及通用化
按规定标准生产的零件称为标准件。标准化给机械制 造带来以下好处:
(1)由专门化 工厂大量生产标准件，能保证质量、节约材料、降低 成本; (2)选用标准件可以简化设计工作，缩短产品的生产周 期;
(4) 设计中选用标准件时，由于受到标准的限制而使选用 不够灵活，若选用系列化产品，则从一定程度上解决了这 一问题。 通用化是指在不同规格的同类产品或不同类产品中采 用同一结构和尺寸的零、部件，以减少零、部件的种类，
设计机械零件必须坚持经济观点，力求综合经济效益 高。为此要注意以下几点:
(1) 合理选择材料，降低材料费用; (2) 保证良好的工艺性，减少制造费用; (3) 尽量采用标准化、通用化设计，简化设计过程，从
2. 机械设计的基本要求 机械产品设计应满足以下几个方面的要求: (1) 实现预定功能。 (2) 满足可靠性要求。 (3) 满足经济性要求。 (4) 操作方便、工作安全。 (5) 造型美观、减少污染。
(4)制造及试验。 经过加工、安装及调试制造出样机，对样机进行试运 行或在生产现场试用，将试验过程中发现的问题反馈给设
与设计机器一样，设计机械零件也常需拟定出几种不 同方案，经过认真比较，选用其中最好的一种。设计机械 零件的一般步骤如下:
(1)根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零
(2)根据零件工作情况的分析，判定零件的失效形式，
1.3.2 设计计算准则
同一零件对于不同失效形式的承载能力各不相同。根 据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件，称为设
思考题和习题
1-1 零件机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段
1-2 1-3 1-4 标准化的重要意义是什么？
1.4 机械零件设计的标准化、 系列化及通用化
按规定标准生产的零件称为标准件。标准化给机械制 造带来以下好处:
(1)由专门化 工厂大量生产标准件，能保证质量、节约材料、降低 成本; (2)选用标准件可以简化设计工作，缩短产品的生产周 期;
(4) 设计中选用标准件时，由于受到标准的限制而使选用 不够灵活，若选用系列化产品，则从一定程度上解决了这 一问题。 通用化是指在不同规格的同类产品或不同类产品中采 用同一结构和尺寸的零、部件，以减少零、部件的种类，
设计机械零件必须坚持经济观点，力求综合经济效益 高。为此要注意以下几点:
(1) 合理选择材料，降低材料费用; (2) 保证良好的工艺性，减少制造费用; (3) 尽量采用标准化、通用化设计，简化设计过程，从
2. 机械设计的基本要求 机械产品设计应满足以下几个方面的要求: (1) 实现预定功能。 (2) 满足可靠性要求。 (3) 满足经济性要求。 (4) 操作方便、工作安全。 (5) 造型美观、减少污染。
(4)制造及试验。 经过加工、安装及调试制造出样机，对样机进行试运 行或在生产现场试用，将试验过程中发现的问题反馈给设
与设计机器一样，设计机械零件也常需拟定出几种不 同方案，经过认真比较，选用其中最好的一种。设计机械 零件的一般步骤如下:
(1)根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零
(2)根据零件工作情况的分析，判定零件的失效形式，
1.3.2 设计计算准则
同一零件对于不同失效形式的承载能力各不相同。根 据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件，称为设
《机械设计基础》教学课件第1章机械设计基础知识
任务一 机械的组成
任务导入 图 1－1所示为单缸内燃机,说明单缸内燃机的组成及其
工作原理。
项目一 机械设计基础知识
图 1-1 单缸内燃机
项目一 机械设计基础知识
任务实施
一、 机械的概念 机械是机器和机构的总称。 1. 机器 机器是由若干个机构构成的组合体,是根据某种使用要
求而设计的一种执行机械运动的装置,用来代替或减轻人类 的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率。
项目一 机械设计基础知识
图 1-2 工作机各组成部分之间的关系
项目一 机械设计基础知识
2. 机构 机构是由构件组成,用来传递运动和动力或改变运动形 式的装置,如图 1-3 所示的连杆机构和图 1-4 所示的齿轮机构。 只有确定的相对运动,而不能代替人做有用的机械功的 构件组合称为机构。例如,摩托车是机器,而自行车是机构。 机构分为通用机构和专用机构。通用机构的用途广泛, 如齿轮机构、连杆机构等。专用机构只能用于特定场合,如 钟表的擒纵机构。
项目一 机械设计基础知识
(4 )采用组合式零件结构,在零件的工作部分使用贵重材 料,其他非直接工作部分则可采用廉价的材料。例如大直径 的蜗轮,常采用青铜齿圈和铸铁轮芯的组合式结构,以节约大 量的有色金属。
(5 )改善工艺方法,提高材料利用率,降低成本。例如采用 冷镦锥齿轮代替齿形刨削加工,实现无切削加工。
项目一 机械设计基础知识
二、 机械中的构件、 零件及部件 1. 构件 构件是具有各自特定运动的运动单元。 机构是由构件组成的,构件在机构中具有独立的运动特
性,在机械中形成一个运动整体。图 1-5 ( a )所示的内燃机是 由活塞、连杆、曲轴和汽缸等构件构成的一个典型的曲柄滑 块机构,其中,原动件活塞作直线往复运动,通过连杆带动曲轴 作连续转动。
任务导入 图 1－1所示为单缸内燃机,说明单缸内燃机的组成及其
工作原理。
项目一 机械设计基础知识
图 1-1 单缸内燃机
项目一 机械设计基础知识
任务实施
一、 机械的概念 机械是机器和机构的总称。 1. 机器 机器是由若干个机构构成的组合体,是根据某种使用要
求而设计的一种执行机械运动的装置,用来代替或减轻人类 的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率。
项目一 机械设计基础知识
图 1-2 工作机各组成部分之间的关系
项目一 机械设计基础知识
2. 机构 机构是由构件组成,用来传递运动和动力或改变运动形 式的装置,如图 1-3 所示的连杆机构和图 1-4 所示的齿轮机构。 只有确定的相对运动,而不能代替人做有用的机械功的 构件组合称为机构。例如,摩托车是机器,而自行车是机构。 机构分为通用机构和专用机构。通用机构的用途广泛, 如齿轮机构、连杆机构等。专用机构只能用于特定场合,如 钟表的擒纵机构。
项目一 机械设计基础知识
(4 )采用组合式零件结构,在零件的工作部分使用贵重材 料,其他非直接工作部分则可采用廉价的材料。例如大直径 的蜗轮,常采用青铜齿圈和铸铁轮芯的组合式结构,以节约大 量的有色金属。
(5 )改善工艺方法,提高材料利用率,降低成本。例如采用 冷镦锥齿轮代替齿形刨削加工,实现无切削加工。
项目一 机械设计基础知识
二、 机械中的构件、 零件及部件 1. 构件 构件是具有各自特定运动的运动单元。 机构是由构件组成的,构件在机构中具有独立的运动特
性,在机械中形成一个运动整体。图 1-5 ( a )所示的内燃机是 由活塞、连杆、曲轴和汽缸等构件构成的一个典型的曲柄滑 块机构,其中,原动件活塞作直线往复运动,通过连杆带动曲轴 作连续转动。
机械设计基础课件第一章平面机构及其自由度
在平面四杆机构中，通过改变构件的 长度或者选取不同的构件作为机架， 可以得到不同的机构类型，从而实现 不同的运动输出。
平面机构的组成原理应用
平面机构在各种机械系统中得到了广 泛应用，如汽车、航空、轻工、农业 和食品机械等。
在实际应用中，需要考虑机构的运动 学和动力学特性，以及机构的效率和 可靠性等因素，以确保机构能够正常、 稳定地工作。
平面机构的基本组成
构件
运动副
构成机构的基本单元， 通过运动副连接在一起。
构件之间的连接方式， 能够使构件之间产生相
对运动。
运动链
由构件和运动副组成的 封闭回路。
机构
具有确定相对运动的运 动链。
02
平面机构的运动简图
机构运动简图的概念
机构运动简图是一种用简单线条 和符号表示实际机构的方法，用 于描述机构的运动特性和结构组
通过合理设计平面机构，可以实现各 种复杂的运动规律和功能，满足各种 实际需求。
THANKS
感谢观看
绘制出机构的整体结构， 并标注出各构件的名称。
机构运动简图的示例
平面连杆机构的运动简图
01
表示平面连杆机构的基本组成和运动特性，包括曲柄、连杆和
摇杆等构件。
凸轮机构的运动简图
02
表示凸轮机构的基本组成和运动特性，包括凸轮、从动件和机
架等构件。
齿轮机构的运动简图
03
表示齿轮机构的基本组成和运动特性，包括齿轮、齿条和机架
平面机构通常由输入构件、执行构件和传动构件三部分组成，各构件之间通过运动 副相连接。
运动副是机构中各构件之间的联接方式，它能够限制各构件之间的相对运动，从而 实现预定的运动规律。
平面机构的组成原理示例
平面机构的组成原理应用
平面机构在各种机械系统中得到了广 泛应用，如汽车、航空、轻工、农业 和食品机械等。
在实际应用中，需要考虑机构的运动 学和动力学特性，以及机构的效率和 可靠性等因素，以确保机构能够正常、 稳定地工作。
平面机构的基本组成
构件
运动副
构成机构的基本单元， 通过运动副连接在一起。
构件之间的连接方式， 能够使构件之间产生相
对运动。
运动链
由构件和运动副组成的 封闭回路。
机构
具有确定相对运动的运 动链。
02
平面机构的运动简图
机构运动简图的概念
机构运动简图是一种用简单线条 和符号表示实际机构的方法，用 于描述机构的运动特性和结构组
通过合理设计平面机构，可以实现各 种复杂的运动规律和功能，满足各种 实际需求。
THANKS
感谢观看
绘制出机构的整体结构， 并标注出各构件的名称。
机构运动简图的示例
平面连杆机构的运动简图
01
表示平面连杆机构的基本组成和运动特性，包括曲柄、连杆和
摇杆等构件。
凸轮机构的运动简图
02
表示凸轮机构的基本组成和运动特性，包括凸轮、从动件和机
架等构件。
齿轮机构的运动简图
03
表示齿轮机构的基本组成和运动特性，包括齿轮、齿条和机架
平面机构通常由输入构件、执行构件和传动构件三部分组成，各构件之间通过运动 副相连接。
运动副是机构中各构件之间的联接方式，它能够限制各构件之间的相对运动，从而 实现预定的运动规律。
平面机构的组成原理示例
机械设计基础ppt第一章
行力的合成与分解。
力矩与力矩平衡
力矩是力与力臂的乘积，它对物 体产生旋转运动或平衡状态的作 用。在静力学中，我们通过分析 力矩的平衡来研究物体的平衡状
态。
动力学基础
01
动力学基本概念
动力学是研究物体运动状态变化规律的学科。在动力学中，我们主要关
注物体的加速度、速度和位移等运动参数pt第一章
• 机械设计概述 • 机械零件的类型与功能 • 机械设计材料选择 • 机械设计中的力学基础 • 机械设计制图与标准
01
机械设计概述
机械设计的定义与特点
总结词
机械设计是一种将理论和实践相结合的过程，旨在创造满足特定需求的机械设备 。
详细描述
机械设计涉及对机械系统的整体设计和详细设计，包括对机械的工作原理、结构 、材料、制造工艺等方面的研究和规划。机械设计的特点在于其将理论和实践相 结合，需要综合考虑多种因素，如功能、性能、成本、可靠性等。
VS
详细描述
轴承类零件是支撑和引导轴类零件的重要 元件，主要作用是减小摩擦和磨损，提高 机械效率和使用寿命。轴承通常由内圈、 外圈和滚动体组成，根据不同的工作需求 和应用场景，轴承有多种类型，如深沟球 轴承、角接触轴承和圆柱滚子轴承等。
弹簧类零件
总结词
吸收和释放能量的弹性元件
详细描述
弹簧类零件是吸收和释放能量的弹性元件， 广泛应用于各种机械中，起到减震、缓冲和 平衡的作用。根据不同的工作需求和应用场 景，弹簧有多种类型，如螺旋弹簧、板弹簧 和橡胶弹簧等。弹簧通常由高弹性材料制成， 如钢丝、不锈钢和天然橡胶等。
橡胶
具有弹性好、耐磨损和隔 震等特性，用于制造密封 件、减震器和轮胎等。
陶瓷
硬度高、耐高温和化学稳 定性好，用于制造刀具、 发动机零件和耐腐蚀设备 等。
力矩与力矩平衡
力矩是力与力臂的乘积，它对物 体产生旋转运动或平衡状态的作 用。在静力学中，我们通过分析 力矩的平衡来研究物体的平衡状
态。
动力学基础
01
动力学基本概念
动力学是研究物体运动状态变化规律的学科。在动力学中，我们主要关
注物体的加速度、速度和位移等运动参数pt第一章
• 机械设计概述 • 机械零件的类型与功能 • 机械设计材料选择 • 机械设计中的力学基础 • 机械设计制图与标准
01
机械设计概述
机械设计的定义与特点
总结词
机械设计是一种将理论和实践相结合的过程，旨在创造满足特定需求的机械设备 。
详细描述
机械设计涉及对机械系统的整体设计和详细设计，包括对机械的工作原理、结构 、材料、制造工艺等方面的研究和规划。机械设计的特点在于其将理论和实践相 结合，需要综合考虑多种因素，如功能、性能、成本、可靠性等。
VS
详细描述
轴承类零件是支撑和引导轴类零件的重要 元件，主要作用是减小摩擦和磨损，提高 机械效率和使用寿命。轴承通常由内圈、 外圈和滚动体组成，根据不同的工作需求 和应用场景，轴承有多种类型，如深沟球 轴承、角接触轴承和圆柱滚子轴承等。
弹簧类零件
总结词
吸收和释放能量的弹性元件
详细描述
弹簧类零件是吸收和释放能量的弹性元件， 广泛应用于各种机械中，起到减震、缓冲和 平衡的作用。根据不同的工作需求和应用场 景，弹簧有多种类型，如螺旋弹簧、板弹簧 和橡胶弹簧等。弹簧通常由高弹性材料制成， 如钢丝、不锈钢和天然橡胶等。
橡胶
具有弹性好、耐磨损和隔 震等特性，用于制造密封 件、减震器和轮胎等。
陶瓷
硬度高、耐高温和化学稳 定性好，用于制造刀具、 发动机零件和耐腐蚀设备 等。
《机械设计基础 》课件第1章
2. 因机构由若干具有相对运动的构件组成，所以每个构件 都以一定的方式与其他构件相互联接，这种联接不是固定联 接，而是允许有一定相对运动的联接。这种两个构件直接接 触并允许有一定相对运动的联接称为运动副。例如，轴与轴 承的联接、活塞与汽缸的联接、传动齿轮的两个轮齿间的联 接等都构成运动副。两构件组成运动副后，其独立的相对运
F ＝3n-2PL-PH
(1-1)
式(1-1)就是平面机构自由度的计算公式。由公式可知， 机构自由度F取决于活动构件的数目以及运动副的性质和 数目，F必须大于零，构件组合才能够运动。
1.3.2
机构的自由度也就是机构所具有的独立运动的个数。由 前述可知，从动件是不能独立运动的，只有主动件才能独立 运动。通常每个主动件只具有一个独立运动，因此，构件组 合具有确定的相对运动的条件是：机构自由度F＞0，且F等
例1-1 试绘制如图1-7(a)
图1-7 (Байду номын сангаас) 颚式破碎机；(b)
解 (1) 确定构件数，辨清主、从动件。 颚式破碎机的主体机构由机架1、偏心轴2(与带轮固连)、 动颚3(与衬板固连)、肘板4共四个构件组成。其工作原理是： 当电动机通过带拖动带轮和与之固联的偏心轴2绕轴线A转动 时，驱使动颚3作平面复杂运动，从而将矿石轧碎。显然， 偏心轴2是运动和动力输入构件，即主动件，动颚3是输出构
对于机械中常用的构件和零件，有时也可采用惯用画 法，例如用粗实线或点划线画出一对节圆来表示互相啮合的 齿轮，用完整的轮廓曲线来表示凸轮。其他常用零部件的表 示方法可参看GB 4460—84《机构运动简图符号》
(1) 固定构件(机架)——用来支撑活动构件的构件。研究 机构中活动构件的运动时，一般以固定构件作为参考坐标系。
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两构件组成许多移动副，其导路一致成平行 两构件组成许多转动副，其转轴重合
轴线重合 的转动副
导路重合 的移动副
两个构件组成若干个平面高副， 接触点之间的距离为常数。
机构中对运动不起作用的对称部分
虚约束小结
1. 机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现 的，如果这些条件得不到满足，则虚约束就会 变成有效约束，致使机构不能运动。
计算图示机构的自由度F
四、计算平面机构自由度的实用意义
• 判定机构运动设计方案是否合理，改进不合理 的方案，使之具有确定的相对运动。
——如果机构F＝0，而设计要求机构具有一个自由度， 一般可在机构中适当位置用增加一个带有低副的构件 来解决。 ——对于设计方案中运动不确定的构件系统，可采用 增加约束或是原动件的方法，使其运动确定而成为机 构。
绝对瞬心：1固定 相对瞬心：1不固定 （机原）两构件等速重合点Pij
2、数目：
机构中有K个构件（含机架），则
N
CK2KK 12Fra bibliotek3、求 法
A）直接观察
（直接形成运动副时）
两个构件以 转动副连接
两个构件以移动副连接
两个构件以纯滚动（只滚动 不滑动）高副连接
两个构件以既滚动又滑 动的高副连接
B）三心定理
3、平面运动副分类及其约束
凸轮副 Ⅰ级副
齿轮副
高副（约束数＝1）
Ⅱ级副
转动副 移动副
低副（约束数＝2）
三、机构：由构件通过运动副联接而成的构件系统
组成：机架、原动件、从动件
§1.2 平面机构的运动简图
用来准确表达机构运动特性的简单图形
三个要求：1、用规定符号来表达运动副； 2、用简单线条表示构件； 3、按比例画图。
若两个构件不直接接触需用三心定理来确定其瞬心位置。
三个作平面相对运动的构件有三个共线瞬心。
二、瞬心在速度分析中的应用
应用范围:
Ex1: 已知机构尺寸，
ω2求ω4，ω3/ω4，Vc
Ex2：图示机构中，已知ω1。求：v2
解：
v2
P∞23
v2
v2 P1 2
v1 P1 2
1 P12P13
2 1
方向垂直向上
第一步、找出机构中的复合铰链、局部 自由度和虚约束
①复合铰链
①
②局部自由度
②
③虚约束
③
弹簧不影响机构的自由度，可去除。
第二步、 计算机构自由度
标注活动构件及运动副序号
2
B1 A
C①
3 4
D②
F
5E ③
I
6
G7 H
N=7, PL=9, PH=1 F=3·n－（2 PL+PH）＝3×7－2×9－1＝2
第一章 平面机构的自由度 和速度分析
§1.1 运动副及其分类
一、构件的自由度
一构件相对另一构件所具有的独立运动参数数目
二、运动副及其分类
1、运动副定义：
两构件互相接触，且有相对运动的联接
2、约束：运动副引入后，二构件相对的独立运动受到限
制，导致构件自由度减少的现象，就称为约束。 显然，减少数等于约束数。
2. 采用虚约束是为了改善机构的受力情况；传递 较大功率或是满足某些特殊要求。
3. 设计机械时，若是为了满足某种需要而采用虚 约束时，则必须严格保证设计、加工、装配的 精度，以满足虚约束所需的几何条件。
计算图示机构 的自由度F， 要求：标出各 构件序号、复 合铰链、局部 自由度、虚约 束。
综合例子
请计算右图机构 的自由度
F=3*5-2*6=3
（实例）
两个以上的构件在同一处以转动副相联接，
这样所构成的运动副称为复合铰链
解决方法：若有m个构件在同一处形成复合铰链，
则它们构成的转动副的数目为（m-1)个。 F=3*5-2*7=1
2、局部自由度——与输出构件运动无关的自由度
具体讲：机构某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运 动有关，并不影响其它构件的运动，则称这种自由度为局部自
P13
P12
3 ω1
Ex3: 曲柄滑块机构，已知
B
ω1＝const，求V滑块
2
1
C
A
4
3
作业
• 题1-14、1-17
本章小结
三心定理 及应用
机构运动简图
机构具有确定 运动的条件
速度分析
平面机构
机架 主动件 从动件 运动副
自由度的计算 复合铰链
低副
高副
注意事项
局部自由度 虚约束
移动副 转动副 凸轮副 齿轮副
• 判定所测绘的机构运动简图是否正确。
作业
• 书P17：
1-6、 1-8、 1-9、 1-12
要求要抄题、图，指出复合铰链、 局部自由度、虚约束，表明构件 和运动副序号再计算自由度。
§1.4 速度瞬心及其在机构速度 分析中的应用
一、速度瞬心及其求法
1、定义：
（理力）任何一个刚体2相对于刚 体1作平面相对运动时，两刚体上 瞬时相对速度为零的重合点
Fa 3 2 2 3 0 Fb 3 3 2 5 1
再来看下列运动链，计算其自由度并考虑其运动 情况
F 3425 2
运动情况？
F 33 24 1
运动情况？
B 1 A
C 2
3
4
D
平面机构具有确定运动的条件：
1. F≥1或F>0
2、F=原动件数目
三、计算平面机构自由度注意事项
1. 复合铰链
绘图步骤：1、弄清构件数； 2、弄清运动副类型、数量（分析运动情况） 3、量取尺寸，取比例尺μL，作图。 μL＝构件实际长度 / 构件图上尺寸
注意：1、固定件加画斜线； 2、原动件标注箭头
Ex: 颚式破碎机主体机构
机构简图绘制例题
1、运动副扩大 2、手摇唧筒 3、自 卸 车
§1.3 平面机构的自由度
一、平面机构自由度F的计算
F=3×(n个活动构件)－(2 ×低副数Pl+高副数Ph)
=3·n－（2 Pl+Ph）
C
即 ＝总自由度数 － 总约束数
2
如：连杆机构
B
3
1
A
4
D
n=3，Pl=4，Ph＝0， F＝3*3－2*4＝1
二、平面机构具有确定运动的条 件？
请看下列运动链，计算其自由度并考虑其运动情 况
由度。
滚动将经 子摩滑常
擦动出 时摩现 ，擦的 添变场 加为合 的滚：
解决方法：计算时去除
3、虚约束：——起不到约束作用的“约束”
运动轨迹重合——尺寸有要求(e1,e2) E1：.两个构件上某两点间的距离在运动过程中始终 保持不变。
E2: 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时；
两个构件之间构成多个运动副时
轴线重合 的转动副
导路重合 的移动副
两个构件组成若干个平面高副， 接触点之间的距离为常数。
机构中对运动不起作用的对称部分
虚约束小结
1. 机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现 的，如果这些条件得不到满足，则虚约束就会 变成有效约束，致使机构不能运动。
计算图示机构的自由度F
四、计算平面机构自由度的实用意义
• 判定机构运动设计方案是否合理，改进不合理 的方案，使之具有确定的相对运动。
——如果机构F＝0，而设计要求机构具有一个自由度， 一般可在机构中适当位置用增加一个带有低副的构件 来解决。 ——对于设计方案中运动不确定的构件系统，可采用 增加约束或是原动件的方法，使其运动确定而成为机 构。
绝对瞬心：1固定 相对瞬心：1不固定 （机原）两构件等速重合点Pij
2、数目：
机构中有K个构件（含机架），则
N
CK2KK 12Fra bibliotek3、求 法
A）直接观察
（直接形成运动副时）
两个构件以 转动副连接
两个构件以移动副连接
两个构件以纯滚动（只滚动 不滑动）高副连接
两个构件以既滚动又滑 动的高副连接
B）三心定理
3、平面运动副分类及其约束
凸轮副 Ⅰ级副
齿轮副
高副（约束数＝1）
Ⅱ级副
转动副 移动副
低副（约束数＝2）
三、机构：由构件通过运动副联接而成的构件系统
组成：机架、原动件、从动件
§1.2 平面机构的运动简图
用来准确表达机构运动特性的简单图形
三个要求：1、用规定符号来表达运动副； 2、用简单线条表示构件； 3、按比例画图。
若两个构件不直接接触需用三心定理来确定其瞬心位置。
三个作平面相对运动的构件有三个共线瞬心。
二、瞬心在速度分析中的应用
应用范围:
Ex1: 已知机构尺寸，
ω2求ω4，ω3/ω4，Vc
Ex2：图示机构中，已知ω1。求：v2
解：
v2
P∞23
v2
v2 P1 2
v1 P1 2
1 P12P13
2 1
方向垂直向上
第一步、找出机构中的复合铰链、局部 自由度和虚约束
①复合铰链
①
②局部自由度
②
③虚约束
③
弹簧不影响机构的自由度，可去除。
第二步、 计算机构自由度
标注活动构件及运动副序号
2
B1 A
C①
3 4
D②
F
5E ③
I
6
G7 H
N=7, PL=9, PH=1 F=3·n－（2 PL+PH）＝3×7－2×9－1＝2
第一章 平面机构的自由度 和速度分析
§1.1 运动副及其分类
一、构件的自由度
一构件相对另一构件所具有的独立运动参数数目
二、运动副及其分类
1、运动副定义：
两构件互相接触，且有相对运动的联接
2、约束：运动副引入后，二构件相对的独立运动受到限
制，导致构件自由度减少的现象，就称为约束。 显然，减少数等于约束数。
2. 采用虚约束是为了改善机构的受力情况；传递 较大功率或是满足某些特殊要求。
3. 设计机械时，若是为了满足某种需要而采用虚 约束时，则必须严格保证设计、加工、装配的 精度，以满足虚约束所需的几何条件。
计算图示机构 的自由度F， 要求：标出各 构件序号、复 合铰链、局部 自由度、虚约 束。
综合例子
请计算右图机构 的自由度
F=3*5-2*6=3
（实例）
两个以上的构件在同一处以转动副相联接，
这样所构成的运动副称为复合铰链
解决方法：若有m个构件在同一处形成复合铰链，
则它们构成的转动副的数目为（m-1)个。 F=3*5-2*7=1
2、局部自由度——与输出构件运动无关的自由度
具体讲：机构某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运 动有关，并不影响其它构件的运动，则称这种自由度为局部自
P13
P12
3 ω1
Ex3: 曲柄滑块机构，已知
B
ω1＝const，求V滑块
2
1
C
A
4
3
作业
• 题1-14、1-17
本章小结
三心定理 及应用
机构运动简图
机构具有确定 运动的条件
速度分析
平面机构
机架 主动件 从动件 运动副
自由度的计算 复合铰链
低副
高副
注意事项
局部自由度 虚约束
移动副 转动副 凸轮副 齿轮副
• 判定所测绘的机构运动简图是否正确。
作业
• 书P17：
1-6、 1-8、 1-9、 1-12
要求要抄题、图，指出复合铰链、 局部自由度、虚约束，表明构件 和运动副序号再计算自由度。
§1.4 速度瞬心及其在机构速度 分析中的应用
一、速度瞬心及其求法
1、定义：
（理力）任何一个刚体2相对于刚 体1作平面相对运动时，两刚体上 瞬时相对速度为零的重合点
Fa 3 2 2 3 0 Fb 3 3 2 5 1
再来看下列运动链，计算其自由度并考虑其运动 情况
F 3425 2
运动情况？
F 33 24 1
运动情况？
B 1 A
C 2
3
4
D
平面机构具有确定运动的条件：
1. F≥1或F>0
2、F=原动件数目
三、计算平面机构自由度注意事项
1. 复合铰链
绘图步骤：1、弄清构件数； 2、弄清运动副类型、数量（分析运动情况） 3、量取尺寸，取比例尺μL，作图。 μL＝构件实际长度 / 构件图上尺寸
注意：1、固定件加画斜线； 2、原动件标注箭头
Ex: 颚式破碎机主体机构
机构简图绘制例题
1、运动副扩大 2、手摇唧筒 3、自 卸 车
§1.3 平面机构的自由度
一、平面机构自由度F的计算
F=3×(n个活动构件)－(2 ×低副数Pl+高副数Ph)
=3·n－（2 Pl+Ph）
C
即 ＝总自由度数 － 总约束数
2
如：连杆机构
B
3
1
A
4
D
n=3，Pl=4，Ph＝0， F＝3*3－2*4＝1
二、平面机构具有确定运动的条 件？
请看下列运动链，计算其自由度并考虑其运动情 况
由度。
滚动将经 子摩滑常
擦动出 时摩现 ，擦的 添变场 加为合 的滚：
解决方法：计算时去除
3、虚约束：——起不到约束作用的“约束”
运动轨迹重合——尺寸有要求(e1,e2) E1：.两个构件上某两点间的距离在运动过程中始终 保持不变。
E2: 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时；
两个构件之间构成多个运动副时