工程力学与机械设计基础培训课件
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（1）转动副 两构件间只能产生相对转动的运动副称为 转动副，如图4-3a所示。
（2）移动副 两构件间只能产生相对移动的运动副称为 移动副，如图4-3b所示。
点击播a放)转动副
图4-3平面低副
点击播放 b)移动副
平面机构运动简图
在研究或设计机构时，为了减少和避免机构复杂的结构外 形对运动分析带来的不便和混乱，我们可以不考虑机构中与运 动无关的因素，仅用简单的线条和符号来表示构件和运动副， 并按比例画出各运动副的相对位置。这种用规定符号和简单线 条表示机构各构件之间相对运动及运动特征的图形称为 机 构 运 动简图，本教材研究机构的组成及运动状态时都是以机构运动 简图为基础来研究的。
图4-1a所示为颚式破碎机 的实物图，实物图看起来直观 明了，但要分析破碎机的工作 原理和进行运动分析等就没有 办法进行，这时就需要一种能 说明机构运动原理的简单图形 ---机构运动简图。
言
图4-1a颚式破碎机实物图
引言
颚式破碎机的工作驱动是靠实物图右侧的带轮驱 动偏心轮转动，使得动颚板往复摆动，完成挤碎石料 的工作。图4-1b是机构的结构示意图，图4-1c是颚式 破碎机的机构运动简图。
第4章 平面机构运动简图
及自由度
工程力学与机械设计基础
• 书名：工程力学与机 械设计基础
• 书号：978-7-11141422-3
• 作者：柴鹏飞 • 出版社：机械工业出
版社
教学要求
能力目标
1.平面机构自由度计算的能力。 2.识别复合铰链、局部自由度和常见的虚约束 的能力。 3.判定机构具有确定相对运动的能力。
点击播放
齿轮构件
构件及运动副的表示方法
图4-4 构件的表示方法
构件及运动副的表示方法
2.转动副
图4-5 转动副的表示方法
构件及运动副的表示方法
3.移动副
图4-6 移动副的表示方法
构件及运动副的表示方法
4.平面高副
凸轮副
齿轮副 图4-7 高副的表示方法
平面机构运动简图的绘制
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计算曲柄摇杆机构的自由度。
解：活动构件数n=3 低副数PL= 4 高副数PH=0
F=3n－2PL－PH =3×3－2×4 =1
平面机构的自由度
③计算五杆铰链机构的自由度。
解：活动构件数n=4
2
3
低副数PL=5 高副数PH=0
机构运动简图所表示的主要内容有：机构类型、构件数目 、运动副的类型和数目以及运动尺寸等。
对于只为了表示机构的组成及运动情况，而不严格按照比 例绘制的简图，称为机构示意图。
构件及运动副的表示方法
1.构件
构件是组成机构的基本的运动单元，一个零件 可以成为一个构件，但多数构件实际上是由若干零 件固定联接而组成的刚性组合，下图所示为齿轮构 件，就是由轴、键和齿轮联接组成。
运动副及其分类
运动副
构件与构件之间既保证直接接触和制约，又保持确定 运动的可动联接称为运动副。
构件间通过点或线接触所构成的运动副称为高副，常 见的平面高副有凸轮副和齿轮副，如图4-2所示。
点击播放
凸轮副
图4-2 平面高副
齿轮副
点击播放
运动副及其分类
两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，平面低副 按其相对运动形式又可分为转动副和移动副。
图4-1b结构示意图
图4-1c机构运动简图
引言
可以看出该机构是由许多构件以一定的方式连接 而成的。构件与构件的连接称为运动副，机构运动简 图是用简单的线条代替零件来说明各构件间的运动关 系。
由各个构件（零件）组成机构后是否具有确定的 运动，要看该机构是否满足机构具有确定运动的条件 。
本章主要介绍构件间的连接方式——运动副、机 构的自由度计算和机构具有确定运动的条件。
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 机构运动简图应满足的条件:
1.构件数目与实际构件相同； 2.运动副的性质、数目与实际机构相符； 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机 构成比例。
平面机构运动简图的绘制
思路：先确定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末 端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型， 并用符号表示出来。
R=1, F=2
运动副 自由度数 约束数 回转副 1（θ） &3; 2（y，θ） =3
高 副 2（x,θ）+ 1（y） =3
结论：构件自由度＝3－约束数
平面机构的自由度
3、平面机构的自由度计算
1、平面机构自由度的计算公式
活动构件数 构件总自由度 低副约束数 高副约束数
n
3×n
2 × PL 1 × Ph
(低副数) (高副数)
计算公式： F=3n－2PL -Ph
要求：记住上述公式，并能熟练应用。
举例：
平面机构的自由度
①计算曲柄滑块机构的自由度。
解：活动构件数n=3 低副数PL= 4 高副数PH=0
1
23
4
F=3n－2PL－PH =3×3－2×4 =1
平面机构的自由度
顺口溜：先两头，后中间， 从头至尾走一遍， 数数构件是多少， 再看它们怎相联。
步骤： 1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；
2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制 示意图。
3.按比例绘制运动简图。
简图比例尺： μl =实际尺寸 m / 图上长度mm
4.检验机构是否满足运动确定的条件。
知识要素
1. 运动副的概念与平面机构的组成。 2. 自由度的计算公式。 3. 自由度的计算中应注意的问题。 4. 平面机构具有确定运动的条件。
教学要求
学习重点与难点
1. 平面机构自由度的计算。 2.自由度计算中应注意的三个问题。
技能要求
1．绘制简单机械的机构运动简图。
引
日常生活和生产实践中广 泛应用的各种机械设备，都是 人们按需要将各种机构（零件 ）组合在一起，来完成各式各 样的任务以满足人们生活和生 产的需要。
举例：绘制破碎机机构的运动简图。
颚式破碎机演示
平面机构的自由度
1、构件的自由度
y 作平面运动的刚体在直角坐标 系的位置需要三个独立的参数
（x，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
2、运动副对构件的约束
y 2 θ1 x
y
12
x
S
y x
1
2
R=2, F=1
R=2, F=1
（2）移动副 两构件间只能产生相对移动的运动副称为 移动副，如图4-3b所示。
点击播a放)转动副
图4-3平面低副
点击播放 b)移动副
平面机构运动简图
在研究或设计机构时，为了减少和避免机构复杂的结构外 形对运动分析带来的不便和混乱，我们可以不考虑机构中与运 动无关的因素，仅用简单的线条和符号来表示构件和运动副， 并按比例画出各运动副的相对位置。这种用规定符号和简单线 条表示机构各构件之间相对运动及运动特征的图形称为 机 构 运 动简图，本教材研究机构的组成及运动状态时都是以机构运动 简图为基础来研究的。
图4-1a所示为颚式破碎机 的实物图，实物图看起来直观 明了，但要分析破碎机的工作 原理和进行运动分析等就没有 办法进行，这时就需要一种能 说明机构运动原理的简单图形 ---机构运动简图。
言
图4-1a颚式破碎机实物图
引言
颚式破碎机的工作驱动是靠实物图右侧的带轮驱 动偏心轮转动，使得动颚板往复摆动，完成挤碎石料 的工作。图4-1b是机构的结构示意图，图4-1c是颚式 破碎机的机构运动简图。
第4章 平面机构运动简图
及自由度
工程力学与机械设计基础
• 书名：工程力学与机 械设计基础
• 书号：978-7-11141422-3
• 作者：柴鹏飞 • 出版社：机械工业出
版社
教学要求
能力目标
1.平面机构自由度计算的能力。 2.识别复合铰链、局部自由度和常见的虚约束 的能力。 3.判定机构具有确定相对运动的能力。
点击播放
齿轮构件
构件及运动副的表示方法
图4-4 构件的表示方法
构件及运动副的表示方法
2.转动副
图4-5 转动副的表示方法
构件及运动副的表示方法
3.移动副
图4-6 移动副的表示方法
构件及运动副的表示方法
4.平面高副
凸轮副
齿轮副 图4-7 高副的表示方法
平面机构运动简图的绘制
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计算曲柄摇杆机构的自由度。
解：活动构件数n=3 低副数PL= 4 高副数PH=0
F=3n－2PL－PH =3×3－2×4 =1
平面机构的自由度
③计算五杆铰链机构的自由度。
解：活动构件数n=4
2
3
低副数PL=5 高副数PH=0
机构运动简图所表示的主要内容有：机构类型、构件数目 、运动副的类型和数目以及运动尺寸等。
对于只为了表示机构的组成及运动情况，而不严格按照比 例绘制的简图，称为机构示意图。
构件及运动副的表示方法
1.构件
构件是组成机构的基本的运动单元，一个零件 可以成为一个构件，但多数构件实际上是由若干零 件固定联接而组成的刚性组合，下图所示为齿轮构 件，就是由轴、键和齿轮联接组成。
运动副及其分类
运动副
构件与构件之间既保证直接接触和制约，又保持确定 运动的可动联接称为运动副。
构件间通过点或线接触所构成的运动副称为高副，常 见的平面高副有凸轮副和齿轮副，如图4-2所示。
点击播放
凸轮副
图4-2 平面高副
齿轮副
点击播放
运动副及其分类
两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，平面低副 按其相对运动形式又可分为转动副和移动副。
图4-1b结构示意图
图4-1c机构运动简图
引言
可以看出该机构是由许多构件以一定的方式连接 而成的。构件与构件的连接称为运动副，机构运动简 图是用简单的线条代替零件来说明各构件间的运动关 系。
由各个构件（零件）组成机构后是否具有确定的 运动，要看该机构是否满足机构具有确定运动的条件 。
本章主要介绍构件间的连接方式——运动副、机 构的自由度计算和机构具有确定运动的条件。
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 机构运动简图应满足的条件:
1.构件数目与实际构件相同； 2.运动副的性质、数目与实际机构相符； 3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机 构成比例。
平面机构运动简图的绘制
思路：先确定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末 端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型， 并用符号表示出来。
R=1, F=2
运动副 自由度数 约束数 回转副 1（θ） &3; 2（y，θ） =3
高 副 2（x,θ）+ 1（y） =3
结论：构件自由度＝3－约束数
平面机构的自由度
3、平面机构的自由度计算
1、平面机构自由度的计算公式
活动构件数 构件总自由度 低副约束数 高副约束数
n
3×n
2 × PL 1 × Ph
(低副数) (高副数)
计算公式： F=3n－2PL -Ph
要求：记住上述公式，并能熟练应用。
举例：
平面机构的自由度
①计算曲柄滑块机构的自由度。
解：活动构件数n=3 低副数PL= 4 高副数PH=0
1
23
4
F=3n－2PL－PH =3×3－2×4 =1
平面机构的自由度
顺口溜：先两头，后中间， 从头至尾走一遍， 数数构件是多少， 再看它们怎相联。
步骤： 1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；
2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制 示意图。
3.按比例绘制运动简图。
简图比例尺： μl =实际尺寸 m / 图上长度mm
4.检验机构是否满足运动确定的条件。
知识要素
1. 运动副的概念与平面机构的组成。 2. 自由度的计算公式。 3. 自由度的计算中应注意的问题。 4. 平面机构具有确定运动的条件。
教学要求
学习重点与难点
1. 平面机构自由度的计算。 2.自由度计算中应注意的三个问题。
技能要求
1．绘制简单机械的机构运动简图。
引
日常生活和生产实践中广 泛应用的各种机械设备，都是 人们按需要将各种机构（零件 ）组合在一起，来完成各式各 样的任务以满足人们生活和生 产的需要。
举例：绘制破碎机机构的运动简图。
颚式破碎机演示
平面机构的自由度
1、构件的自由度
y 作平面运动的刚体在直角坐标 系的位置需要三个独立的参数
（x，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
2、运动副对构件的约束
y 2 θ1 x
y
12
x
S
y x
1
2
R=2, F=1
R=2, F=1