机构运动简图及平面机构自由度
第三章 平面机构运动简图及自由度
高副——两运动副元素形成点或线接触
高副：a. 点或线接触； b. 有两个自由度，移动+转动,产生一个约束
§3.1 4.运动链
机构的组成及其运动副
由若干个构件通过运动副联接组成相对可动的构件系统。
如果运动链中的各构件构成首末封闭的系统则称为闭式链， 否则称为开式链。
§3-2 机构运动简图
机构运动简图
练习题
b图
F=3n - 2P l- Ph=3×4 - 2×4 - 2=2
C图
D图
F=3n - 2Pl - Ph=3×3 - 2×3 - 2=1
F=3n - 2Pl - Ph=3×3 - 2×3 - 2=1
练习题
推土机机构 F=3×5-2×7=1
练习题
锯木机机构
F=3×8-2×11-1=1
练习题
E
G
虚约束
5 C B
7
3
H
复合铰链
4
6
2 I 1
D
8
F
A
F=3×6-2×7-2=2
§3.3 平面机构的自由度
例3：
局部自由度
复合铰链
虚约束
F=3×8-2×11-1=1
§3.3 平面机构的自由度
例4 局部自由度
虚约束
复合铰链
F=3×9-2×12-2=1
§3.3 平面机构的自由度
例5：
F 3n 2PL PH 3 8 2 11 1
7 6 4 5
3
2 1
§3-3 平面机构的自由度
一、自由度的计算
F=3n-2 Pl - Ph
活动构件数 低副数 高副数
§3.3 平面机构的自由度
例1:
机械设计基础平面机构的运动简图及自由度
归纳起来， 在下述场合中常出现虚约束：
（1） 运动轨迹重叠时， 如图2-16所示。
(2) 两构件同步在几处接触而构成多种移动副，且各移动副 旳导路相互平行时，其中只有一种起约束作用，其他都是虚约 束，如图2-15。
(3) 两构件同步在几处配合而构成几种回转副，且各回转副 轴线相互重叠时，这时只有一种回转副起约束作用，其他都是 虚约束。例如回转轴一般都有两个或两个以上同心轴承支持， 但计算时只取一种。
F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-0=1
此成果与实际情况一致。
图2-15 机构中旳虚约束（两构件同步在几处接触
而构成多种移动副，且各移动副旳导路相互平行）
图2-16(a)、(b)所示为机车车轮联动装置和机构运动简图。图 中旳构件长度为lAB=lCD=lEF, lBC=lAD, lCE=lDF。该机构旳自 由度为
假如一种平面机构有N个构件，其中必有一种构件是机架( 固定件)，该构件受到三个约束而自由度自然为零。此时，机构 旳活动构件数为n＝N－1。显然，这些活动构件在未连接构成 运动副之前总共应具有3n个自由度。而当这些构件用运动副联 接起来构成机构之后，其自由度数即随之降低。若机构中共有 pL个低副和pH个高副，则这些运动副引入旳约束总数为 2pL+pH。 所以，用活动构件总旳自由度数减去运动副引入旳约 束总数就是机构旳自由度数。机构旳自由度用F表达，即:
件作为机架，运动链相对机架旳自由度必须不小于零，且 原动件数目等于运动链旳自由度数。
图2-12 刚性桁架
对于图2-12所示旳构件组合， 其自由度为
F 2n 2 pL pH 3 2 2 3 0 0
计算成果F＝0，阐明该构件组合中全部活动构件旳总自由度数 与运动副所引入旳约束总数相等，各构件间无任何相对运动旳 可能，它们与机架(固定件)构成了一种刚性桁架，因而也就不 称其为机构。但它在机构中，可作为一种构件处理。
第三章机构运动简图及平面机构自由度
机构运动简图中运动副(转动副、移动副 的表示方法如前面 机构运动简图中运动副 转动副、移动副)的表示方法如前面 转动副 所述。 所述。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。 需要注意的是：移动副的导路必须与相对移动方向一致。表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表 示机架的构件需画上阴影线（见书中表3-3 ）。
机械设计基础
2、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 、运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、 螺旋副和球面副等。 螺旋副和球面副等。 3、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 则称 、如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动， 为平面运动副； 为平面运动副；如果构成运动副的两构件间相对运动是空间 运动，则称为空间运动副。 运动，则称为空间运动副。 （一）低副——两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 低副 两运动副元素通过面接触所构成的运动副 转动副和移动副都属于低副。 转动副和移动副都属于低副。 都属于低副 转动副——两构件间只能作相对转动的低副 称为 转动副 两构件间只能作相对转动的低副称为 ⑴ 转动副 两构件间只能作相对转动的低副 称为转动副 或铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。如果转动副 铰链。转动副及其简图符号表示如下图所示。 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链， 中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链，否 固定铰链 则称为活动铰链。 则称为活动铰链面机构运动简图
五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、运动副的表 五方面（定义、绘制机构运动简图的目的、 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤） 示方法、构件的表示方法、绘制机构运动简图的步骤）
精品课件- 平面机构的运动简图及自由度
1、导杆机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。
(2)、类型
转动导杆机构 L1<L2
L1 ：机架长度
摆动导杆机构 L1>L2
L2 ：曲柄长度
(2)、应用
简易刨床
牛头刨床机构
2、摇块机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。
1 判定机构的运动设计方案是否合理
2 修改设计方案 （1） F=0:增加一构件带进一平面低副 （2） F<>原动件数目：增加一构件带进两平面低副
增加原动件数目
3 判定机构运动简图是否正确
第二章 平面连杆机构
连杆传动是利用常用的低副传动机构进行的传动，连杆传动能 方便的实现转动、摆动、移动等运动形式的转换。其中以由四个构 件组成的四杆机构应用最广泛，而且是组成多杆机构的基础。因此 本章着重讨论四杆机构的基本类型、性质及常用设计方法。
两构件只能在一个平面内作相对转动
限制两个自由度： （两个移动） 保留一个自由度 （转动）
2.移动副 两构件只能沿某一方向作相对移动的运动副称为移动副。
限制两个自由度： （一个移动，一个转动） 保留一个自由度 （移动 ）
(二） 高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
限制一个自由度： （一个移动） 保留两个自由度 （一个移动，一个转动）
时，机构无急回运动。
180o K 1
K 1
摇杆的摆角 ψ＝∠C1DC2 ；
工作行程 回程
（二）、压力角和传动角
压力角
从动件受力点（C点）的受力方向与 受力点的速度方向之间所夹的锐角。
传动角
压力角的余角。
压力角越小，传动角越大，机构 传力性能越好。设计时应使
平面机构的运动简图及自由度
2.运动副元素： 2.运动副元素：两构件直接接触而构成运动 运动副元素
副的部分（点、线、面）。 副的部分（ 例如：轴与轴承间构成运动副， 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。 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，凸轮与滚子接触部分为运动副元素。
F = 3 n －2 PL －PH
由上可知， 由上可知，机构的自由度就是机构所具有 的独立运动参数的数目。 的独立运动参数的数目。而从动件是不能独立 运动的，原动件才能独立运动，因此， 运动的，原动件才能独立运动，因此，机构的 自由度必定等于原动件的数目。 自由度必定等于原动件的数目。
例：计算单缸内燃机的机构自由度
二、机构运动简图的绘制
（一）构件及运动副的表示方法 1.构件 1.构件
构件均用直线或小方块等来表示， 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜 线的表示机架。 线的表示机架。
2.转动副 2.转动副
构件组成转动副时，如下图表示。 构件组成转动副时，如下图表示。 圆圈表示转动副，其圆心代表相对回转轴线。 圆圈表示转动副，其圆心代表相对回转轴线。 图表示两个构件都是活动构件； 1、4图表示两个构件都是活动构件； 图表示一个构件为机架。 2、3、5图表示一个构件为机架。
原动件的独立运动是由外界给定的。 原动件的独立运动是由外界给定的。 如果给出的原动件数不等于机构的自由度， 如果给出的原动件数不等于机构的自由度， 则将产生如下影响： 则将产生如下影响：
1、五杆机构
∵n = 4、pl = 5 ph = 0
B 1 A
C 3 2 1 5 C' D
D'
4
4 E
F = 3×4 2×5 0 = 2
第1章平面机构运动简图及自由度
转动副（铰链）－两构件间的相对运动为转动
（ 2 ） －两构件通过点或线接触构成的运动副 高 副
凸轮高副
齿轮高副
空间运动副
运动副类型及其代表符号
球 面 副 转 动 副 移 动 副
球 销 副 圆 柱 副 螺 旋 副
平 面 高 副
§1-2 平面机构运动简图
实际构件的外形和结构往往很复杂，在研
y
2
1
移动副约束
x
转动副 约束了沿 X 、 Y 轴移动的自由度，只保留一个 转动的自由度。 1
z
2
y
x
回转副约束
（2）高副
约束了沿接触处
n
2
t
公法线n-n方向移动
的自由度，保留绕接 触处的转动和沿接触 处公切线t-t方向移 动的两个自由度。
t
A
1
n
高副约束
结论:
① 每个低副引入两个约束，使机构失 去两个自由度，只保留一个自由度；
(b) 牛 头 刨 床 机 构
解 (a) F 3n 2PL PH 3 5 2 7 0 1
(b) F 3n 2P P 3 6 2 8 1 1 L H
3. 机构具有确定运动的条件
机构的自由度也即是机构所具有的独立 运动的个数。 从动件是不能独立运动的，只有原动件
轴线重合的虚约束
③机构中对传递运动不起独立作用的对称部分，也为虚 约束。如图所示的轮系中，中心轮经过两个对称布置的小 齿轮1和2驱动内齿轮3，其中有一个小齿轮对传递运动不起 独立作用。但由于第二个小齿轮的加入，使机构增加了一 个虚约束。 3 1
2
对称结构的虚约束
(a) AB、CD、EF平行且相等 (b)平行导路多处移动副 (c)同轴多处转动副 (d) AB=BC=BD且A在D、C 轨 迹交点 (e)两构件上两点始终等距 (f)轨迹重合 (g)全同的多个行星轮 (h)等径凸轮的两处高副 (i) 等宽凸轮的两处高副
平面机构运动简图及自由度
1.1 运动副及其分类
1.1．２ 运动副分类
１． 低副
两个构件通过面接触而组成的运动副称为低副，按两个构件间相对运动形式不同可分为 以下两种。
１）转动副、２）移动副
转动副
移动副
1.1 运动副及其分类
２． 高副
平面高副
1.2 平面机构运动简图
实际机构的外形和结构很复杂，在研究机构运动时，为了使问题简化， 有必要撇开那些与运动无关的构件外形和运动副的具体构造，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。这种表明机构 各构件间相对运动关系的简化图形，称为机构运动简图。
３． 虚约束
运动副引入约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的。这些对机 构运动不起限制的重复约束称为虚约束。在计算机构自由度时应除掉不计。
1.3 平面机构的自由度
虚约束是构件间几何尺寸满足某些特殊条件的 产物。平面机构中的虚约束常出现在下列场合。
１）两个构件之间组成多个导路平行的移动副 时，只有一个移动副起作用，其余都是虚约束。
平面运动副的表示方法1.2 Fra bibliotek面机构运动简图
1.2．２ 构件在机构运动简图中的表示方法
机构中的构件可分为以下三类。 １）固定构件（机架） ２）原动件（主动件） ３）从动件
构件的表示方法
1.3 平面机构的自由度
1.3．１ 构件的自由度
构件可能出现的独立运动的数目称为自由度。 一个做平面运动的自由构件，很显然有三个自由度，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轴方向独立移动和绕A点独立转动。
1.3 平面机构的自由度
1.3．５ 计算平面机构自由度的注意事项
１． 复合铰链
在机构中，若节点处是用一个铰链连接m个构件时，则此铰链为复合铰链，此时这一点 处应有m －１个转动副，如图所示。
第二章平面机构的运动简图及自由度
错误
F=3n-2PL-PH= 3*3-2*(2+1)-1=2
正确
F=3n-2PL-PH= 3*2-2*2-1=1
2 局部自由度
• 对整个机构运动无关 的自由度称为局部自 由度。在计算机构自 由度时，局部自由度 应当舍弃不计。如凸 轮机构中的滚子带来 一个局部自由度
3 虚约束
• 不起独立限制作 用的约束称为虚 约束。如图所示 的平行四边形机 构中，加上一个 构件5，便形成具 有一个虚约束的 平行四边形机构。
出机构预期运动规律的从动件为输出构 件
• 绘制机构运动简图的步骤 • 1）确定机构中的原动部分和工作部分，然后
再把两者之间的传动搞清楚，从而找出组成机
构的所有构件并确定构件间的运动副类型。
• 2）恰当地选择投影面。一般选择机构中与多
数构件的运动平面相平行的面为投影面。
• 3）选择适当的比例尺，绘制出机构的运动简
高副两构件通过点或线接触组成的运动副?空间运动副球面副螺旋副等yz平面内有两个自由度即平面高副提供1个约束球面低副球面高副螺旋副22平面机构运动简图?用简单的线条和符号来表示构件和运动副按比例尺寸画出机构中各构件间相对运动关系的简单图形?运动副的表示方法转动副移动副?机架abcd?构件的表示方法构件的分类
8
9 10
H
C:复合铰链
G
E
F
C B
A
滚子为局部 自由度
E'
E：虚约束
D
F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1
推土机机构 •F=3*5-2*7=1
锯
木
机 机
•F=3*8-2*11-1=1
构
•
•F=3*6-2*8-1=1 平 炉 渣 口 堵 塞 机 构
第1章平面机构运动简图及自由度
作用，另一个在计算机构的自由度时应除去不计。
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1.3 平面机构自由度
(3)机构中对传递运动不起独立作用的对称部分的约束是虚 约束。如图1-13所示的行星轮机构，为了受力均衡，采用了 两个对称布置的行星轮2及2′，在计算该机构的自由度时，只
能算其中一个引起的约束。F=3X4-2X4-2=2，注意1、3机架
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1.3 平面机构自由度
2.局部自由度 图1-10表明，要有两个原动件该机构的运动才能确定。事 实上当凸轮1作为原动件转动时，从动件3就具有确定的运动，
即表明该机构的自由度为1。多余的自由度是滚子2绕其中心
转动带来的局部自由度，它并不影响整个机构的运动，在计 算机构的自由度时，应该去掉。若把滚子2与杆件3焊为一体，
式。
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1.1 平面机构的组成
1.低副 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。低副引入2个 约束，保留1个自由度。根据两构件间的相对运动形式，低副
又可分为转动副和移动副。
(1)转动副。两构件只能组成在一个平面内作相对转动的运 动副称为转动副(或铰链)，如图1-3所示。
个。
若计算:F=3X3-2X5=-1(与实际情况不符);应为:F=3X3-
2X4=1。
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1.3 平面机构自由度
(2)两构件组成多个转动副，其轴线互相重合时，其中只有 一个起约束作用，其他都是虚约束。如图1-12所示的轮轴机 构，轴与机架组成两个转动副A、B，只有一个起独立的约束
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1.3 平面机构自由度
1. 3. 1平面机构的自由度计算
第2章--机构运动简图
C: 复合铰链 M 和 N 、 E 虚约束 和F: G: 局部自由度
小结：
1、运动副的定义和分类 运动副：由两构件直接接触形成的可动联接
分类：高副(点或线接触的运动副)和低副(面接触的运动副)
2、能绘制机构运动简图 3、重点掌握平面机构的自由度计算及注意事项，明确复合铰链 局部自由度、虚约束等
1）平面机构自由度的计算公式： F 3n 2PL PH
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n4 PL 4 PH 2
F 3n 2PL PH 34 24 2
2
n7 PL 10 PH 0
F 3n 2PL PH 3 7 210 0
1
n9
用图形符号表示高副时，一 般需把两构件在接触点处的 曲线轮廓画出(图a)，但对于 齿轮机构，习惯上只画出两 齿轮的节圆(见表1-1)。
二、 构件的分类及其表示符号
1. 构件的分类
机 架 —机构中的固定构件； 支撑活动件，只有一个
原动件 主动件
—按给定已知运动规律独立运 动的构件；一般机构有一个
常在其上给出表示其运动形式 的箭头。
1）平行四边形结构
A
2）两构件之间构成多个转动轴线 重合的转动副；
3）两构件之间构成多个导路平行 的移动副；
虚约束常出现在下列场合：
1）平行四边形结构 2）两构件之间构成多个转动轴线重合的转动副； 3）两构件之间构成多个导路平行的移动副；
4）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分
5）两构件多点接触形成平面高副，
5、给各构件和运动副编号，并在 原动件上用箭头表示其运动形式和 方向
第3章平面机构运动简图及自由度ppt课件
的移动副时，只有一
3
个移动副起作用，其
3
余都是虚约束。如图
的缝纫机引线机构中，
2
装针杆3在A、B处分
2
别与机架组成导路重
合的移动副。计算机
构自由度时只能算一
B
个移动副，另一个为
虚约束。
图3-14
（2）两个构件之间组成多个轴线重合的回转副时， 只有一个回转副起作用，其余都是虚约束。如图3-15所 示，两个轴承支撑一根轴，只能看作一个回转副。
它可表达为在直角坐标系内沿着三个坐标轴的移
动和绕三个坐标轴的转动。
y
而对于一个作平
面运动的构件，则只 有三个自由度，如图
1 x
3-7所示。即沿x 轴和y
轴移动，以及在 Oxy
平面内的转动。
y
o
图3-7
x
3.3.1 平面机构自由度计算公式
一个作平面运动的自由构件有三个自由度。当两个构 件组成运动副之后，它们的相对运动就受到约束，使 得某些独立的相对运动受到限制。对独立的相对运动 的限制，称为约束。约束增多，自由度就相应减少。 由于不同种类的运动副引入的约束不同，所以保留的 自由度也不同。
2
4 1
3
5 图3-11c
因此,机构具有确定运动的条件是：
机构自由度必须大于零，且原动件数与其自由度 必须相等。
3.3.3 计算平面机构自由度的注意事项
1．复合铰链 －两个以上构件组成两个或更多个共轴线
的转动副。
如图3-12（a），三个构件在A处构成复合铰链。由
其侧视图（b）可知，此三构件共组成两个共轴线转动副。
第3章 平面机构运动简图 及自由度
3.1 运动副 3.2 平面运动机构简图 3.3 平面机构的自由度
第三章-机构运动简图及平面机构自由度.ppt
• (2) 重复表示的运动副。
ko
虚约束
ko
虚约束
• (3) 对传递运动不起独立作用的对称部分。
B2
1 A
1
C C3' D
4 E
4
5 n=4, PL=5,F=2
ko
三、机构具有确定运动的条件
1.F>0; 2.原动件数等于机构自由度数。
ko
例子：试计算机构的自由度
ko
计算自由度时应注意的事项
• （1）复合铰链： • 定义：两个以上的构件同时在一处以铰链相联接，此种铰链
称为复合铰链。如下图：
为什么要研究平面机构 运动简图，它有什么意义？
ko
§3-2 平面机构运动简图
一、平面机构运动简图 用规定的符号和线条按一定的比例表
示构件和运动副间的相对位置，并能完 全反映机构运动特征的简图。
1
2
ko
二、构件和运动副的常用代表符号
1
1
2 2
1
2
11 2
2 1
2
移动副
1 1
2
2
1
1
2
2
ko
1 2
ko
第三章 平面机构的运动简图 和自由度
1.如何判定是机构？
机构的定义是？
ko
主要内容
机构的分类和组成 平面机构的运动简图 平面机构的自由度
ko
本章重要概念
• 机构 • 构件 • 运动副 • 低副 • 高副 • 自由度 • 约束 • 运动链
ko
3.1 机构的组成
组成要素
运动副 机构中的运动单元体，由 构 件 一个或若干个零件组成。
B2 A1
单个自由构件有3个自由度
第一章平面机构的运动简图及其自由度
2
1
2
2
2
2 1
1 2
1 2
凸轮副：
2
2
1
1
2、构件（杆）：
3、绘机构运动简图的步骤
1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；
2）确定所有运动副的类型和数目；
3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；
4）确定比例尺；
l
实际尺寸m
图上尺寸(mm)
5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原动件开始画)）
=3
=1
3 2 1
3
2、局部自由度 在机构中，某些构件具有不影响其它构件运动的自由度
F=3n- 2PL-PH F=3n- 2PL-PH
=3*3-2*3-1 =3*2-2*2-1
=2
=1
多余的自由度 是滚子2绕其 中心转动带来 的局部自由度， 它并不影响整 个机构的运动， 在计算机构的 自由度时，应 该除掉。
F=3n- 2PL-PH =3*4-2*4-2 =2
4、轨迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构件，在联接点处 的运动轨迹与机构上的该点的运动轨迹重合时，该联接引入的约束 是虚约束，
F=3n- 2PL-PH =3*4-2*6-0 =0
F=3n- 2PL-PH =3*3-2*4-0 =1
虚约束作用：对机构的运动无关，但可以改善机构的受力情况，增 强机构工作的稳定性
3、虚约束 重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度
时，虚约束应除去不计。 (1)、两构件构成多个导路平行的移动副，
F=3n- 2PL-PH =3*3-2*5-0 =-1
(2)、两构件组成多个轴线互相重合的转动副
(3)、机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分
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第二章
机构运动简图及平面机构自由度
主讲：张祖涛机械设计教研室
2
3
1
45
67,8
实际工程设计问题一：
优化设计汽车发动机使汽车油耗降低？
通过机构运动图简化，抛开与运动无关的复杂外形，用简单的线条和标准化的符号，按照一定的比例，绘制机构的运动简图，以便于后续的优化设计！！
机构运动简图
C A
B C D
D
工业设计问题二：
分析简单四足步行机器人的运动？简单四足步行机器人
1
234
平面机构自由度计算
第二章机构运动简图与自由度
§1 机构运动简图§2 平面机构自由度
§1 机构运动简图
一、机构的组成
机构——若干构件以运动副相联接并具
有相对运动的组合体。
构件
运动副
§1 机构运动简图
术语：运动副
由两个构件组成的可动联接。
运动副低副
高副——点、线接触的运动副其他：空间运动副
回转副
移动副
根据运动副两接触面情况不同，常如下分类：
球面副
n低副——面接触
a ）回转副（铰链）——相对转动
§1 机构运动简图
b ）移动副——相对移动
o高副——点、线接触
零件
构
件
静联接机
构
动联接机
器
协调组合
2
3
1
4
5
6
7,8
二、机构运动简图
1、机构运动简图功用
对现有机器进行运动分析和受力分析。
新机器的方案设计、方案比较及主要参数的确定。
§1 机构运动简图
机构运动简图机构运动简图：用简单线条、符号表达用简单的线条和符号等代表构件和运动副，并按照一定比例表示各种运动副的相对位置，保持原机构运动特征不变的图形，用于表达复杂机械中各构件的相互联系、运动特性。
机构运动简图中常用的符号：
2、机械运动简图作图方法
1)、分析机构的运动情况，辨别构件的类型（固定件、原动件和从动,并在构件上标上编号；2)、分析各构件的相对运动性质，确定运动副的种类和数目；
3)、确定回转副转动中心位置和移动副中心线位置，选定适当的比例尺，绘出机构运动简图；4)、检查运动的可能性和确定性
请画出图示缝纫机下针机构的机构运动简图
§1 机构运动简图
§1 机构运动简图
例：鳄式破碎机
1.构件：机架1，偏心轴2，动鳄3，衬板4
2.运动副：1—2：转动副；2—3：转动副；
3—4：转动副；4—1：转动副。
3.作图。
画出下列回转柱塞泵机构运动简图回转柱塞泵第三章机构运动简图与自由度§2 平面机构自由度
一、平面机构具有确定运动的条件
回转柱塞泵
如果构件1有一个独立的运动规律其余构件运动规律
完全确定
一、平面机构具有确定运动的条件
如果构件1有一个
独立的运动规律
其余构件运动规律
不能确定
1234
5
A
B
C
D
E
C’D’
结论
结论：一个原动机一般只能给定一个独立的运动规律，所以，机构具有确定运动的条件为：机构原动件数目应等于机构的自由度数目二、平面机构自由度计算
平面机构——机构中所有运动构件在同一平面或平
行平面内运动。
自由度——独立的自由运动。
约束——对构件间相对运动的限制。
①运动副对自由度的影响
一个作平面运动的自由构件有3个自由度。
1、自由度计算公式及意义回转副:引入2个约束——1个自由度
引入一个回转副后，构件失去2个自由度。
§2 平面机构自由度计算
移动副:引入2个约束——1个自由度引入一个移动副后，构件失去2个自由度。
§2 平面机构自由度计算
高副:引入1个约束——2个自由度
引入一个高副后，构件失去1个自由度。
t
t
n
n
§2 平面机构自由度计算
若一个平面机构有N个构件，则活动构件n=N-1个，低副数为P L ，高副数为P H ，则平面机构的自由度为：
结论：平面机构中，每个低副约束2个自由度，每个
高副约束1个自由度。
②自由度计算公式及意义
F=3n -2P L -P H
§2 平面机构自由度计算
F=3×3-2×4=1
该机构有确定运动。
F=3×4-2×5=2该机构无确定运动。
若4也为原动件,则有确定运动。
F=3×2-2×3=0
该机构为桁架，无法运动。
12345A B
C D
E
例：
1
2
3
4
A
B
C
D
12
3
A
C B C’D’
平面机构要实现确定的运动，必须满足以下条件：
1、F>0
2、原动件数目=F 。
三、计算平面机构自由度注意事项
1、复合铰链：多个构件在同一轴线上用回转副相联。
如图：三个构件组成的复合铰链构
成了2个回转副。
同理：m 个构件组成的复合铰链，构成m -1个回转副。
可以包括机架。
如：
1
2
3例：
解：机构中B、C、D、E处均为复合铰链，每处有2个回转副。
F=3×7-2×10=1若l CE =l DE，l BC =l BD = l CF =l DF，则F沿mm水平移动——圆盘锯机构。
该机构有确定运动。
2、局部自由度
图示凸轮机构：n=3P H =1
P L =3F=3×3-2×3-1=2
滚子3的转动不会影响整个机构的运动——局部自由度。
正确计算的方法：
将滚子与从动件焊接在一起（如图）
F=3×2-2×2-1=1
该机构是否有确定的相对运动呢？
解：去掉机构中的虚约束。
将小滚子局部自由度焊接住。
共有6个活动构件，8个低副，1个高副，三角形框架可视为1个构件。
局部自由度
1
2
3
4
5
6
F=3×6-2×8-1=1
该机构有确定运动。
注意：局部自由度虽不影响整个机构的运动，但可将
滑动摩擦→滚动摩擦，从而↑η，↓磨损。
常见的局部自由度：小滚子
E
A
B
C D
F
3、虚约束
图示机构：F=3×4-2×6=0构件3：重复约束——虚约束F=3×3-2×4=1
F=0，机构无法运动。
去掉虚约束：该机构是否有确定相对运动呢？
注意：虚约束虽不影响整个机构的运动，但
可改善受载状况。
常见的虚约束：多以对称结构出现
虚约束
虚约束
虚约束
虚约束
巩固练习
例：
解：首先去掉虚约束。
虚约束
共有5个活动构件，7个低副。
F=3×5-2×7=1该机构有确定运动。
1
2
3
4
5解：去掉机构中的虚约束。
共有7个活动构件，10个低副。
F=3×7-2×10=1123
4
5
6
7
该机构有确定运动。
虚约束
本章重点内容回顾
z了解机构组成；
z掌握机构运动简图做法；
z了解机构具有确定运动的条件；
z掌握平面机构自由度计算，特别是3个注意事项；
课后练习
计算下列机构的自由度。