机械原理1机构的结构设计共86页文档
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16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
机械原理第1章机构组成原理及机构结构分析
常用机械零部件名词解析
连杆 滑块 齿轮
皮带
用于连接不同部件的刚性杆件，传递力和运动。
具有直线运动轨迹的零件，常用于变换运动方向。
通过齿轮的啮合传递运动和力，常用于调整速度和 扭矩。
用于传递运动和力的带状零件，具有较好的柔性和 缓冲性能。
传动链的定义和分类
传动链是指通过传动装置将动力和运动从一个部件传递到另一个部件的系统。
分类
机构按照构件的排列方式和运动副的类型等进行分类， 如平行机构、串联机构、单自由度机构等。
机构运动分析方法
1 图解法
使用图示的方式分析机构的运动特性，包括图线法和位移法等。
2 解析法
使用数学和物理方法，通过建立运动方程来分析机构的运动。
3 模拟法
使用计算机仿真软件对机构进行建模和分析，得到运动的详细信息。
分类
机构按照运动的类型、工作原理和用途等进行分类， 如平面机构、空间机构、齿轮机构、摆线机构等。
机构元素及其种类
机构元素
构成机构的基本组成部分，如构件、连接件、运动副等。
种类
常见的机构元素有连杆、滑块、齿轮、皮带等，它们在机械系统中起到关键的作用。
机构的基本组成及其分类
基本组成
机构通常由若干个运动副和构件组成，通过连接件连接 在一起，形成特定的结构。
定义
传动链是由多个传动副组成的机构系统，用于传递力 和运动。
分类
传动链按照传递方式、传递元件和特点等进行分类， 如正隙传动、斜隙传动和无隙传动。
齿轮传动及其种类
概述
齿轮传动是一种常见的传动方式，通过齿轮的啮合传递 运动和力。
种类
常见的齿轮种类有直齿轮、Hale Waihona Puke 齿轮、锥齿轮等，用于不 同的应用场景。
机械设计基础—上(机械原理)课件第一章机构的结构分析
运动副的接触特性：点接触、线接触、面接触2、机构在运动链中，若将其中的一个构件取为机架并加以固定，则该运动链便成为机构。
（1）从运动链角度定义机构。
（2）选一构件为机架。
（3）确定原动件（一个或数个）。
（4）原动件运动时，从动件有确定的运动。
三、机构的表示方法机构运动简图：用规定符号和简单线条代表运动副和构件，并按一定比例表示各运动副的相对位置。
机构示意图：用规定符号和简单线条表示运动副和构件。
差别：机构运动简图需按比例表达出运动副间的相对位置， 机构示意图仅能表达机构的结构情况。
摆动导杆机构摇块机构偏心泵机构冲床机构牛头刨床运动简图原动件数＝1< F 机构运动不确定原动件数＝ 2 ＝F机构具有确定的运动（5）两个构件在多处接触组成平面高副，且各接触点处的公法线彼此重合，则只能算1个平面高副；但若接触点处的公法线不重合，则相当于一个低副。
虚约束虽然对运动不起作用，但具有可增加构件刚性、使构件受力均衡等作用。
局部自由度12345678910说明：（1）从运动学的观点看，虚约束是不必要的，应尽 量少用虚约束；但有时为满足其他要求（如支 撑可靠及惯性力平衡等），必须利用虚约束。
（2）若特定的几何条件不满足，则虚约束就有可能 成为实约束。
（3）计算公式虽简单，但计算的注意事项较多。
至 今仍为机构学中的一个课题。
本 章 要 点（1）基本概念：运动副、运动链、运动链成为机构的 条件，自由度、运动副自由度和约束数等。
（2）运动副的分类，平面运动副的类型和区分。
（3）简单机构的机构运动简图的画法。
（4）机构具有确定运动的条件，平面机构自由度的 计算。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级副点高副返回副级线高副球副Ⅳ级、Ⅴ级副圆柱副返回副级转动副移动副。
机械原理课件 机构的组成和结构
§2 机构运动简图
机构运动简图的概念
机构运动简图 用国标规定的简单符号和线条代 表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运 动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。 机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性。
不严格按比例绘制，只 表明机构的结构状况 ——机构示意图
用于现有机械或新机械原理方案的设计、 分析与讨论
选择机构运动中的一个状态
确定各运动副位置，绘图
编号：A、B、C …表示运动副
1、2、3 …表示构件 O1、O2…表示固定转轴
原动件的运动方向
Kinematics Fundamentals
Theory of Machines and Mechanisms
机构的组成和结构
1. 2. 3. 4. 机构的组成 机构运动简图 机构具有确定运动的条件 机构的组成原理和结构分析
运动链成为机构的条件
机构
平面机构：组成机构的各构件
的相对运动均在同一平面内或在相 互平行的平面内。
空间机构：组成机构的各构
件的相对运动不在同一平面内或 平行的平面内。
运动链成为机构的条件
机构
闭式链机构 开式链机构
运动链成为机构的条件
§3 运动链成为机构的条件
运动链的自由度：确定运动链中各构件相对与其
F =0 运动链不能运动，不成为机构
运动链成为机构的条件
当运动链的原动件的数目＞运动链的自由度数目时
将导致运动链中最薄弱环节的损坏
运动链成为机构的条件
计算机构自由度时应注意的问题 问题1：复合铰链
两个以上的构件在同一处以 转动副相联接，所构成的 运动副称为复合铰链。
如图所示，3个构件共构成2 个转动副
3)
机械原理 第4版 第一章 机构的结构设计
（2）运动副符号
运动副常用规定的简单符号来表达（GB4460－84）。 各种常用运动副模型 常用运动副的符号表
3.运动链
构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统。
闭式运动链（简称闭链） 开式运动链（简称开链）
2
3
1
4
平面闭式运动链
2 3
1 4
空间闭式运动链
23
1
4
平面开式运动链
4
3
5
2 1
空间开式运动链
右图所示为一铰链四杆机构，该机构 具有4个构件，活动构件数n为3，低副数 PL=4，高副数PH=0。根据机构自由度计算 公式，该机构的自由度为
F=３n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1
此机构的自由度为1，即机构中各构件 相对于机架所能有的独立运动数目为1。
通常机构的原动件都是用转动副和移 动副与机架相联，因此每一个原动件只能 输入一个独立运动。
为了表明机器的组成状况和结构特征，不按严格
比例来绘制的简图通常称为机构示意图。
常用机构构件、运动副代表符号
双副构件 (一个构件和两个外副)
注：点划线表示与其联 接的其他构件
双副构件 (一个构件和两个外副)
三副构件 (一个构件和三个外副)
三副构件 (一个构件和三个外副)
原动机
二）、机构运动简图的绘制
空间闭式运动链
23
1
4
平面开式运动链
4
3
5
2 1
空间开式运动链
机构的组成(4/4)
机构 具有固定构件的运动链称为机构。
2 从动件
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。
机械原理第1章机构的结构分析
35
1.复合铰链 －－两个以上的构件在同一处以转动 副相联。
两个低副
计算：m个构件, 有m－1转动副。
36
例题④重新计算图示圆盘锯机构的自由度。
上例：在B、C、D、E四处应各有 2 个运动副。
解：活动构件数n=7 低副数PL= 10
D5
F
4 6 作者：潘存云教授 1E 7 C
F=3n － 2PL － PH =3×7 －2×10－0
作者：潘存云教授
15
机构是由若干构件经运动副联接而成的，很显然，机构归属于运动链，那么，运动链在什么条件下就
4. 机构 能称为机构呢？即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论： 在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系，当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系 按给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确定的运动，那么，该运动链便成为机构。
38
2.局部自由度 定义：构件局部运动所产生的自由度。
出现在加装滚子的场合，
计算时应去掉Fp。
3
3
本例中局部自由度 FP=1
2
2
F=3n － 2PL － PH －FP
1
1
=3×3 －2×3 －1 －1
=1
或计算时去掉滚子和铰链： F=3×2 －2×2 －1 =1
滚子的作用：
滑动摩擦滚动摩擦。
39
⑦已知：AB＝CD＝EF，计算图示平行四边形
要求：记住上述公式，并能熟练应用。
C 3
D4
B2 A1
n=3, PL=4, PH=1,
F=0
12
3 n=2, PL=3,F=0
B
1 2C
A
3 D
机械原理机构的结构分析(1)
沿三个坐标轴的移动绕三个 坐标轴的转动。
两构件间的。 运动副所起的作 用就是限制构件间的某些相对 运动，这种相对运动的限制作 用称为约束。
若运动(yùndòng)副的自由度用f表示，约束用s表示，
则自由度和约束的关系f 为 6： s
第二章 机构的结构( jiégòu) 分析
教学基本要求： (1)搞清运动副、运动链、约束和自由度等重要 (zhòngyào)概念。 (2)掌握平面机构自由度的计算方法及其具有确 定运动的条件。 (3)掌握机构运动简图的概念及其绘制方法。 (4)明确机构组成的概念，了解平面机构的组成 原理。
第二页，共96页。
两构件间的直接接触而又能产生(chǎnshēng)一定 相对运动的活动连接称为运动副。
第八页，共96页。
第二章 机构的结构(jiégòu) 分析两构件上参与接触而构成运动(yùndòng)副的部
分称为运动(yùndòng)副元素。 构件之间的接触不外乎点、线、面三种(sān zhǒnɡ)形
式，运动副元素也不外乎是点、线、面。
两构件之间的相对运动(xiānɡ duì yùn dònɡ)为转动 的运动副称为转动副（回转副、铰链），相对运动(xiānɡ duì yùn dònɡ)为移动的运动副称为移动副，相对运动 (xiānɡ duì yùn dònɡ)为螺旋运动的运动副称为螺旋副， 相对运动(xiānɡ duì yùn dònɡ)为球面运动的运动副为球 面副。
零件是从制造加工角度(jiǎodù)提出的最小单元概 念，即零件是制造加工的最小单元，是组成机器最基本 的、不可再拆分的单元。
构件则是从运动和功能实现的角度提出(tí chū)的最小单 元概念，即构件是最小的独立运动单元，从运动角度讲， 构件是一个刚体。
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35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
Hale Waihona Puke
机械原理 第1章 机构组成原理及机构结构分析
● 1.1.3
运动链与机构
两个或两个以上的构件用运动副连接构成的构件系统 称为运动链。运动链可分为闭式链和开式链两种。各构件 用运动副首尾连接构成封闭环路的运动链称为闭式链，简 称闭链，如图 1.7(a)所示；反之，各构件用运动副首尾连 接构成不封闭环路的运动链称为开式链，简称开链，如图 1.7(b)所示。根据运动链中各构件间的相对运动为平面运 动还是空间运动，也可以把运动链分为平面运动链和空间 运动链两类，分别如图1.7、图1.8所示。一般机械中多数 采用平面闭式链，开式链多用于工业机器人等机械中。
(a) 构件 (b) 零件 图1.1 内燃机连杆
自由运动的构件在物理和力学中被称作自由刚体，作平 面运动的自由构件具有三个独立运动，如图1.2所示，自由 构件可随A点沿x轴、y轴方向移动和绕A点转动。它在平面上 的位置可用x、y、三个独立的参数来描述。
把构件具有的每一个独立运动称为构件的自由度。显然， 一个作平面运动的构件有三个自由度。空间运动的自由构 件有六个自由度，即沿着轴x、y、方向的移动和绕着这三 个轴的转动。机构中固结于定坐标参考系的构件称为机架， 如图0.1(a)所示内燃机的汽缸体1。
图1.5 凸轮副
图1.6
齿轮副
(2) 按相对运动的形式分类。当构成运动副的两构件 之间的相对运动为平面运动时，称为平面运动副，常见 的有转动副、移动副、平面高副。当构成运动副的两构 件的相对运动是空间运动时，称为空间运动副，常见的 有球面高副、球面低副、球销副、柱面高副、螺旋副。 (3) 按运动副引入的约束数分类。引入一个约束的运 动副称为Ⅰ级副，引入两个约束的运动副称为Ⅱ级副， 依次类推，最多为Ⅴ级副。由于运动副为两构件的活动 连接，对每个构件的约束数最多为5，最少约束数为1。 自由度与约束数之总和应等于6。在平面机构中，高副 的约束数为1，低副的约束数为2。
机构的结构分析__机械原理
（一）第1章机构的组成和结构机构：具有确定运动的实物组合体1.1 机构的组成及机构运动简图1.2 机构具有确定运动的条件1.3 机构的组成原理和结构分析1.1 机构的组成及运动简图在组成机构的构件中，必有且仅有一个构件是用于支持和安装其它构件的，称之为机架。
由于在分析机构运动时取机架为静参考系，常称之为固定杆。
每个机构必有且仅有一个机架。
输入运动的构件称原动件。
每个机构至少一件。
其余的构件为从动件。
运动副：两个构件之间直接接触所形成的可动联接两个相邻构件直接接触两者之间允许一定的相对运动每个构件至少和另外一个构件通过运动副联接机构简图：用简单的符号和线条表示机构的组成情况和运动情况构件间直接接触的点，线，面称运动副元素。
低副：面接触高副：点，线接触。
{移动副转动副运动副与构件运动简图：1.必要性为简明地表达机构的运动特性和工作原理，要去掉与运动无关的尺寸，外性等因素。
2。
用规定的符号表达构件和运动副的相对位置和性质。
构件表达中去除与运动传递无关的因素：B A AB(a)(b)B A A B (a)(b)常用平面运动副表示法v运动轨迹为直线移动副转动副平面高副齿轮副用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。
机构运动简图与原机械具有完全相同运动特性。
例题规定符号构件的表达：用简单线条连接运动副运动简图的绘制1. 分析整个机构的工作原理2.沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目3. 选择适当的视图平面例1：已知一机构如图所示，试绘制该机构的运动简图动画按钮1234ab c1234abca b c 141223344-----1-------2------3-----4例1：已知一机构如图所示，试绘制该机构的运动简图1234abc a b c 4-----1-------2------3-----4例1：已知一机构如图所示，试绘制该机构的运动简图B C1234A B C动画按钮A B CBC动画按钮2134移动副的演化包容面与被包容面可互换移动副可平移123123R转动副演化动画按钮动画按钮运动链：若干个构件和运动副所连接成的可动系统。