第三章 平面机构的运动简图及自由度计算

第三章

平面机构的运动简图及自由度

1.平面机构的组成 2.机构具有确定相对运动的条件 3.机构运动简图的画法 4.机构自由度的计算

平面机构：各构件在同一平面或相互平行的平面内运动 空间机构：各构件不完全在同一平面或相互平行的平面 内运动

§3-1 平面机构的组成一、机构的组成与分类 1、概念：机构是具有确定相对运动的构件的组合 构件：机构中的(最小)运动单元 一个或若干个零件刚性联接而成

2、机架：固定不动的构件 原动件：输入运动规律的构件 从动件：其它的活动构件 3、平面机构：各构件的相对运动平面互相平行 空间机构：

曲柄滑块机构 蜗杆传动

二、自由度 一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性。构件所 具有的这种独立运动的数目称为构件的自由度。所以一个作平面运 动的自由构件有三个自由度。 但当这些构件之间以 一定的方式联接起来 成为构件系统时，各 个构件不再是自由构 件。两相互接触的构 件间只能作一定的相 对运动，自由度减少。 这种对构件独立运动 所施加的限制称为约 束。

三、运动副及其分类 概念：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接 类型： (一) 低副 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。 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 (或铰链) 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线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 )

3.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)

转动副、 转动副、移动副实例

齿轮副实例

§3-2 平面机构运动简图机构运动简图： 1、机构运动简图：简明表示机构各构件之间相对运动 关系的图形(按比例，用特定的符号和线条) 和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件 数目 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件 数目、运动副的具体构造

2、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征， 机构示意图： 不必按严格比例所画的图形

2、常用机构和运动副的表示方法： 常用机构和运动副的表示方法：

1、运动副的符号2 2 2 2 2 1 1 11 2 2 1 2 1 2 1 2

转动副：1

1

1 2

移动副：

齿轮副：

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； µl = 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))

( 实际尺寸 m)

11 10 1 2 9 8 4 7 3 1—缸缸； 2—活活； 3—连连； 4—曲曲； 5, 6—齿齿； 7—凸齿曲； 8—进进进进连； 9—排进进进连； 10—进进进； 11—排进进

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例 试绘制内燃机的机构运动简图

分析、 确定构件类型。 解 (1) 分析、 确定构件类型。 内燃机内包括三个机构, 其运动平面平行, 内燃机内包括三个机构 其运动平面平行 故可视为一个平面机构。 活塞2为原动件 为原动件, 故可视为一个平面机构。 活塞 为原动件 缸体1为机架 连杆3、 曲轴4、 齿轮5、 为机架, 缸体 为机架 连杆 、 曲轴 、 齿轮 、 齿 轮6、 凸轮轴 、 进气门顶杆 、 排气门顶 、 凸轮轴7、 进气门顶杆8、 均为从动件(其中顶杆 为执行件, 杆 9均为从动件 其中顶杆 、 9为执行件 均为从动件 其中顶杆8、 为执行件 连杆3、 曲轴4、 齿轮5、 齿轮6、 连杆 、 曲轴 、 齿轮 、 齿轮 、 凸轮轴 7为传动件 。 为传动件)。 为传动件

(2) 确定运动副类型。 确定运动副类型。 曲柄滑块机构中活塞 与缸体 组成移动 曲柄滑块机构中活塞2与缸体 与缸体1组成移动 活塞2与连杆 与连杆3、 连杆3与曲轴 与曲轴4、 副, 活塞 与连杆 、 连杆 与曲轴 、 曲 与缸体1分别组成转动副 轴4与缸体 分别组成转动副。 齿轮机构 与缸体 分别组成转动副。 中齿轮5与缸体 、 齿轮6与缸体 分别组 中齿轮 与缸体1、 齿轮 与缸体1分别组 与缸体 与缸体 成转动副, 齿轮5与齿轮 组成高副。 与齿轮6组成高副 成转动副 齿轮 与齿轮 组成高副。 凸轮机构中凸轮轴 与缸体 组成转动副 凸轮机构中凸轮轴7与缸体 组成转动副, 与缸体1组成转动副 顶杆8与缸体 组成移动副, 凸轮轴7与顶 与缸体1组成移动副 顶杆 与缸体 组成移动副 凸轮轴 与顶 组成高副。 杆8组成高副。 组成高副

(3) 定视图方向。 定视图方向。 连杆运动平面为视图方向。 连杆运动平面为视图方向。 (4) 选择比例尺 绘制简图。 选择比例尺, 绘制简图。 先画出滑块导路中心线及曲轴中心位置, 先画出滑块导路中心线及曲轴中心位置 然后根据构件尺寸和运动副之间的尺寸, 然后根据构件尺寸和运动副之间的尺寸 按选定的比例尺和规定符号绘出， 按选定的比例尺和规定符号绘出， 如图 所示。 所示。

11 10 1 2 9 8 4 7 3 1—缸缸； 2—活活； 3—连连； 4—曲曲； 5, 6—齿齿； 7—凸齿曲； 8—进进进进连； 9—排进进进连； 10—进进进； 11—排进进

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内燃机的机构运动简图

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