机械设计-机构简图(精选)
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机械设计平面机构自由度及简图
•例3-2： 试求右图平面四杆机构的自由度。
解：机构中共有3个活动构件，4个低副（转动副）， 即n=3，PL=4，PH=0，根据式（3-1）求得机构的自由度 F=3n-2PL-PH =3×3-2×4-0=1
2
原动件数=机构自由度
当Ｆ＝原动件的数目→机构有确定运动 (F=0不动；多于不确定;少于破坏）
4）确定比例尺，
μ
实际尺寸（mm） 图上尺寸（mm）
5）用规定的符号和线条绘制成间图。（从原动件开始画）
例5
§3-3 平面机构的自由度及其具有确定运动的条件
一、 平面机构的自由度的计算 ➢计算机构自由度（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副）：
F=3n-2PL-PH （3-1）
说明：n个活动构件（不包括机架）共有3n个自由度，当用PL个低副和机架相联组成机构后， 便受到2PL个约束（每个低副提供两个约束，1个自由度）； PH个高副受到PH个约束（提供一 个约束，2个自由度）。
解： F 3 7 210 0 1
（2）局部自由度
➢ 与输出件运动无关的自由度称局部自由度。 （无论“滚子3”转与不转，都不影响“推杆2”的运动）。
4
D
2
C
3
B 1
A
4
D
2
B 1
A
F= 3×3−2×3−1=2 F= 3×2−2×2−1=1
（3）虚约束：
➢在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种 不起独立限制作用的约束称为虚约束。 (虚约束虽然对运动不起作用，但可以增加构件的刚性) 例3-7：试求下图大筛子机构的自由度。
（三）机构
• 机构是由构件通过运动副连接而成的 • 原动件：按给定运动规律独立运动的构件 • 从动件：其余的活动构件 • 机 架：固定不动的构件
机械设计基础课件02-2平面机构运动简图
2.2平面机构运动简图 运动副的表示方法：
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图 构件的表示方法：
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图 构件的表示方法：两个转动副
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图 构件的表示方法：三个转动副
平面机构的结构分析2.Fra bibliotek平面机构运动简图 构件的表示方法：一转动一移动
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图
平面机构的结构分析
平面机构运动简图的绘制（例：单缸内燃机的机构简图绘制）
2.2平面机构运动简图
平面机构的结构分析
平面机构运动简图的绘制（例：单缸内燃机的机构简图绘制）
观察结构
2.2平面机构运动简图 平面机构运动简图的绘制（例：牛头刨床主运动机构）
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图 平面机构运动简图的绘制（例：牛头刨床主运动机构）
平面机构的结构分析
2.2平面机构运动简图
平面机构的结构分析
机构简图是用特定的构件和运动副符号表示机构的一种简化示意图，仅表示机构运动传递 情况和结构特征。由于机构的实际运动不仅与机构中运动副的性质(低副或高副等)、运动副的 数目及相对位置（转动副中心、移动副的中心线、高副接触点的位置等）、构件的数目等有关。 因此，按一定的长度比例尺用规定的简化画法表示构件和运动副的图形称为机构运动简图。
《机械设计基础》平面机构运动简图及自由度
一、铰链四杆机构
铰链四杆机构：以铰 链连接的四杆机构。 AD为机架，AB、DC为 连架杆，BC为连杆。
1、曲柄摇杆机构
曲柄：能做360°整周转动的连架杆。 摇杆：只能做小于360°摆动连架杆。
1为曲柄， 3为摇杆， 2为连杆， 4为机架。
2、双曲柄机构
两个连架杆均为曲柄（均可作整周转动）。
振动筛机构
例3-3
已知lBC=120mm,lCD=90mm,lAD=70mm,AD为机架。 (1)若该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB. (2)若该机构能成为双曲柄机构，求lAB. (3)若该机构能成为双摇杆机构，求lAB.
则lAB ≤40mm. (2) 有两种情况：lBC最长，或lAB最长；100mm ≤ lAB ≤140mm (3)有三种情况； Ⅰ、AB最短、BC最长 40mm＜ lAB ＜70mm
第二章
平面机构运动简图及 自由度
机构由构件组成． 平面机构:所有构件都在同一平面或相互 平行的平面内运动的机构．
二、运动副及其分类
运动副：两构件直接接触并能保持一定形 式相对连接。 如：活塞与缸体 ，活塞与连杆的连接。 不同的运动副对运动的影响不同。 运动副分类： 按接触形式分： 低副和高副。
1、低副
步骤：按给定K 算出 置几何关系 + 辅助条件 寸参数。 按极限位 确定机构尺
例：3-1 已知曲柄摇杆机构的摇杆CD的长度,摆 角 和行程速比系数K,设计该机构。
k 1 步骤:(1)求 : k 1 (2)任选D点,选比例,按CD长度和摆角， 作出摇杆的两极限位置C1D、C2D 。 （3）连接C1C2，并作C1C2的垂线C1M 。
本例 实质是确定曲柄转动中心A（有无穷多解）
机械设计-机构简图
机构简图的基本要素和表示方 法
机构简图包括以下基本要素：连杆、铰链、滑块、齿轮和链条等。
通过使用不同的符号和线条，可以简洁而准确地表示机构中各个组件之间的 连接方式和约束关系。
常见的机构简图类型
1 直线机构
2 曲柄摇杆机构
由连杆和滑块组成，用于将旋转运动转换 为直线运动。
由曲柄、连杆和摇杆组成，用于变换运动 的方向和幅度。
机械设计-机构简图
机构简图介绍了机械系统中各个组件之间的布局和连接方式，它对于设计和 分析机械系统具有重要的意义。
机构简图的定义和意义
机构简图是一种图形化的表示方法，用来描绘机械系统中的各个组件之间的空间关系和相互作用。 通过机构简图，设计师和工程师可以更好地理解机械系统的结构和运动，从而更好地进行系统设计和分 析。
3 传动效率
解决方法：优化齿轮和链条的设计，减小传动损失。
结论及要点
机械设计中的机构简图是一个重要的工具，它能够帮助工程师更好地理解和分析机械系统，提高设计的 效率和质量。 在进行机构简图设计时，需要考虑系统需求、合适的机构类型、组件连接方式以及常见问题的解决方法。
3 齿轮传动机构
4 链条传动机构
通过齿轮的啮合来实现不同速度和转矩的 传递。
通过链条的拉伸和收缩来实现运动的传递。
机构简图设计的步骤
1
确定系统需求
明确机械系统的功能和性能要求。
2
选择合适的机构类型
根据系统需求和可用资源选择最适合的机构类型。
3
设计机构连接
根据机构类型和空间要求，设计合理的组件连接方式。
机构简图的应用领域
汽车工程
用于引擎机构和悬挂系统的 设计和分析。
机械工业
用于机床、机器人和工业自 动化系统的设计和优化。
机械设计-机构运动简图共67页
Thank you
40、人类法律，事物有规律，这是不 容傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
机械设计-机构运动简图
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
机械设计-机构运动简图
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
机械设计基础机构运动简图及平面机构自由PPT课件
两个低副
计算：m个构件, 有m－1转动副。
37
第37页/共53页
上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。
④计算图示圆盘锯机构的自由度。
D
5
F
解：活动构件数n=7
低副数PL= 10 F=3n － 2PL － PH
=3×7 －2×10－0 =1
6
4
1
7
C
E
2
3
B
8A
可以证明：F点的轨迹为一直线。
BB 22
1处
C3
F5G
9 66
I
JJ
88 HH
杆9和运动副F、
I引入一个虚约
束
去掉局部自由度和虚约束
1
AA
n6，pL7，pH3
F3n2pLpH3627131
49
第49页/共53页
C 3
4 D
B 2 A1
n=3, PL=4, Ph=1, F=0
50
第50页/共53页
7 F
8
6
E4
H5
D 3
I
G
C
④计算图示圆盘锯机构的自由度。
解：活动构件数n= 7
低副数PL= 6
高副数PH=0
F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×6 －0 =9
计算结果肯定不对！
D
5
F
6
4
1
7
C
E
2
3
B
8A
36
第36页/共53页
三、计算平面机构自由度的注意事项 1.复合铰链 ——两个以上的构件在同一处以转 动副相联。
2
链：
1
1
F=3×2 －2×2 －1
计算：m个构件, 有m－1转动副。
37
第37页/共53页
上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。
④计算图示圆盘锯机构的自由度。
D
5
F
解：活动构件数n=7
低副数PL= 10 F=3n － 2PL － PH
=3×7 －2×10－0 =1
6
4
1
7
C
E
2
3
B
8A
可以证明：F点的轨迹为一直线。
BB 22
1处
C3
F5G
9 66
I
JJ
88 HH
杆9和运动副F、
I引入一个虚约
束
去掉局部自由度和虚约束
1
AA
n6，pL7，pH3
F3n2pLpH3627131
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C 3
4 D
B 2 A1
n=3, PL=4, Ph=1, F=0
50
第50页/共53页
7 F
8
6
E4
H5
D 3
I
G
C
④计算图示圆盘锯机构的自由度。
解：活动构件数n= 7
低副数PL= 6
高副数PH=0
F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×6 －0 =9
计算结果肯定不对！
D
5
F
6
4
1
7
C
E
2
3
B
8A
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第36页/共53页
三、计算平面机构自由度的注意事项 1.复合铰链 ——两个以上的构件在同一处以转 动副相联。
2
链：
1
1
F=3×2 －2×2 －1
机械设计基础第四章平面机构运动简图及自由度
二、平面机构具有确定运动的条件
F＝1 原动件＝1 运动确定
F＝1 原动件＝2 损坏
F＝2 原动件＝1 运动不确定
F＝2 原动件＝2 运动确定
n=2
PL= 3
F = 3×2 -2×3= 0 (桁架)
n=3
Pl= 5
F = 3×3 – 2×5 = -1
(超静定桁架)
平面机构具有确定运动的条件：
1) F≤0时，机构蜕化成刚性桁架，构件之间不可能产 生相对运动。
F 3n 2 pl ph 35 27 0 1
n =7
Pl = 10
F = 3×7–2×10 = 1
2)局部自由度
局部自由度：机构中个别构件不影响其它构件运动，即对整 个机构运动无关的自由度。
3
C n=2 Pl=2 Ph=1
C
3
n=3 Pl=3 Ph=1 4
B
F=23-2 2-1 1=1
3 合理选择视图平面，通常选择与大多数构件的运动平面相 平行的平面为视图平面
4 选取适当的长度比例尺，以线条和运动副规定符号表示构 件和运动副，按一定的顺序进行绘图。
5 在简图上标明机架、构件序号、原动件、绘图比例等；
A 1 B
2
3
4
C
D
§4.2.3 平面机构的自由度
一、平面机构件的自由度
机构是用来传递运动和力的，不仅机构的各构件相对于机架能 运动，而且当给定一个或数个独立运动时各构件的运动是确定 的。那么，我们把机构中各构件相对于机架的所能有的独立运 动数目称为机构的自由度。
局部自由度 复合铰链
虚约束
例题2
n=9 Pl=12 Ph=2 F=1
局部自由度 复合铰链 虚约束
机构简图(参考)
第二章平面机构运动简图和自由度
21
注意：要明确三类构件
• 固定件（机架）：机架中只有一个为机架。 • 原动件：机构中有驱动力或已知运动规律 的构件。 • 从动件：除原动件以外的所有活动构件。
第二章平面机构运动简图和自由度
22
例2-1解：1）分析运动，确 定构件的类型和数量 2）确定运动副的类型 和数目 3）选择视图平面 4）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 5）画出各运动副和机 构符号，并表示出各构 件
16
第二章平面机构运动简图和自由度
17
3. 移动副
两构件组成移动副，其导路必须与相对移动 方向一致。
第二章平面机构运动简图和自由度
18
4. 平面高副 两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两构 件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出其 全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。
第二章平面机构运动简图和自由度
第二章平面机构运动简图和自由度
42
(2) 两构件组成多个转动副，且轴线重合，只 有一个转动副起约束作用，其余为约束。
◆处理方法： 计算中只计入一个转动副。
第二章平面机构运动简图和自由度
43
(3) 两构件组成多处接触点公法线重合的高副， 只考虑一处高副。
2
1
◆处理方法：计算中只计入一处高副。
第二章平面机构运动简图和自由度
2
2.运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的 点、线、面部分。 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。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。
运动副元素 运动副元素
第二章平面机构运动简图和自由度
3
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