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第二章机械系统及机械运动简图
•机械运动简图的设计包括两个方面：
•1）型综合，又称机械系统的运动方案设 计，它是按工艺动作要求选择机构形式 或把几个机构组成一个机构系统；
•2）尺度综合，又称机械系统运动简图的 尺度设计，它是按初步确定的机械系统 运动方案，根据各执行构件运动规律和 动作的协调配合要求，确定各构件的运 动尺寸或几何形状（如凸轮廓线）。
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第二章机械系统及机械运动简图
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•常用机构示 意图符号见 表2-2，机构 运动简图表 示法可以参 考GB4460-84
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•要特别注意：虽说我们提倡创新 精神和创造性，但是在绘制机构 运动简图时，符号一定要采用上 面所示的符号，这些符号都是行 业内通用的、大家都认识的符号， 不能想当然的来画，不能随意 “创造”。
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• 当一个构件与另一个构件组成 运动副以后，由于构件间的直接接 触，使构件的某些独立运动受到限 制，构件的自由度便随之减少。这 种对构件独立运动的限制称为约束。
十分明显，作平面运动或空间运动 的构件其约束不能超过2个或5个，
否则构件就不可能产生相对运动。
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• 因此，我们可以说机构是由机架、 原动件和从动件组成的传递机械运动和 力的构件系统。
• 同样，可以根据各构件的运动平面 是否平行将机构分为平面机构和空间机 构。
• 在各种机器中，平面机构的应用特 别广泛，所以本章我们主要介绍平面机 构。
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•电机 •皮带
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•曲轴
•图 2－ 6
•动颚 板
•摆杆
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•图 2－ 6
• 所以，其机 构原动件为曲轴， 从动件为摆杆、 构件3、机架5共 同构成曲柄摇杆 机构。
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•（2）按图量取 尺寸，选取合适 的比例尺，确定O、 A、B、C四个转 动副的位置，即
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•d.按运动状态分类：可以分为平 面运动副和空间运动副，凡是两 构件运动平面相互平行的运动副 称为平面运动副，而运动平面不 互相平行的称为空间运动副。如 前图中的螺旋副和球面副。
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•由于构成运动副的 两构件之间的相对 运动仅与运动副元 素的几何形状及接 触情况有关，所以 各种运动副常用规 定的简单符号来表 示，这些符号国家 已经制订有标准， 我们教材上的表就 是其中的一部分。
动件曲轴2（构
件1为固装于曲
轴2上的飞轮）、
动颚板3、摆杆4、
机架5等4个构件
组成，固定颚板 6是固定安装在 机架上的。
•图 2－ 6
•曲轴2于机架5在O点构成转 动副（即飞轮的回转中心）；
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•曲轴2与动颚板 3也构成转动副， 其轴心在A点 （即动颚板绕曲 轴的回转几何中 心）；摆杆4分 别与动颚板3和 机架5在B、C两 点构成转动副。 •其运动传递为：
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•图 2-2
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•2．运动副分类 • 由理论力学知识可以知道，作平面运 动的构件可有三个独立运动，既x、y轴方 向的移动和绕z轴的转动。而作空间运动 的构件有六个独立运动，即三个方向的移 动和三个转动。在本课程中，我们把构件 的独立运动数目称为构件的自由度。这样， 我们可以得到结论：平面运动的构件有 三个自由度，空间运动的构件有六个自 由度。
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•（2）绘制机械系统运动循环图 •（3）执行机构选型：确定各执行构件的 运动参数和动力特性，选择合适的原动机， 选择或设计合适的执行机构。
•（4）绘制机械系统运动方案图：根据机 械系统的工作原理和执行构件的运动协调
配合要求及所选定的各执行机构，拟定机
构的组合方案，绘制从原动机到执行机构
链；如果运动链未构成首末封闭的系统，如
图中的c、d，我们称其为开式运动链。在各
种机械中，一般都采用闭链。
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• 我们也可以根据各构件的运动平面 相互平行与否分为平面运动链和空间运 动链。 • 将运动链中的一个构件固定，并且 它的一个或几个运动构件作给定的独立 运动，其余构件随之作确定的运动，这 样运动链就成为机构。其中固定的构件 称为机架；作独立运动的构件称为原动 件（原动件上应标出运动箭头），而其 余的活动构件则称为从动件。
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• 在任何一个机构中，必须有一个、也必须 只能有一个构件作机架；在可动构件中必须有 一个或几个构件为原动件。
•• 我们在研究分析现有机械和设计新机械 时，一般是先不考虑那些与运动无关的因素， 如构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数 目以及运动副的具体结构，仅仅用简单的线条 和符号来代表构件和运动副，并按一定比例确 定各运动副的相对位置。这种表示机构中各构 件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简 图。
的运动示意图，这就是机械系统运动方案 图。
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•（5）机构的尺度综合：根据原动件和各执 行构件运动协调配合的要求，考虑动力性 能的要求，确定机构中各构件的运动尺寸 或几何形状。 •（6）绘制机械系统运动简图：通过机构的 选型和机构的尺度综合，设计出完全复合 运动要求的传动机构和执行机构，按真实 尺寸绘制各机构的简图，这些机构的组合 系统简图就是机械系统的运动简图。
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•机械系统运动简图设计的步骤如下： •（1）功能分析：确定系统的总功能和进行 功能分解。根据机械系统的总功能要求和 工作性质来构思和选定机械系统的工作原 理、工艺动作过程及其功能原理。为了实 现总功能，按照不同的合不同的功能原理， 可以有多种实现方案，必须通过综合评价 选择最优方案。
•b.按两构件的接触情况分类：凡两构件 以点或线接触构成的运动副称为高副，如 图所示。
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• 凡两构件以面接触构成的运动副称为 低副，如图所示。
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•c.按两构件的相对运动分类：可分为转动 副（铰链）、移动副、螺旋副和球面副
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3．运动链与机构
• 前面介绍了构件和运动副的概念， 下面我们给出运动链和机构的概念。 • 若干个构件通过运动副所构成的 相对可动的构件系统称为运动链。可 以分为两大类：如果运动链构成首末 封闭的系统，
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•图2-5
•
如图中的a、b，我们称其为闭式运动
•⑵．确定机构的传动部分，即确定构件数、 运动副、类型和位置；
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•⑶．确定机架，并选定多数机构的运动 平面作为绘制简图的投影面；
•⑷．选择合适的比例尺，用构件和运动 副的符号正确绘制出运动简图。 • 如果只是为了反映机械的机构组成 情况及其运动的传递方式，也可以不要 求严格地按照比例绘图，这样绘制的简 图称为机构运动示意图，这类图不能用 来对机构进行运动分析。
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•3．讲授方法：多媒体
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第一节 机构的组成
•1．构件和零件 • 我们曾经说过，机构是由具 有确定运动的单元体组成的，是用 于传递运动和力或改变运动形式的 机械传动系统，这些运动单元体称 为构件。而组成构件的制造单元体 称为零件。
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•图2-2
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• 如图中轴与轴承、滑块与导轨、轮齿与轮齿等都 构成运动副。而两构件直接接触构成运动副的部分称为 运动副元素。 • 为保证两构件恒处于接触状态，运动副应是结构 封闭或力封闭。至于组成运动副后，两构件能产生哪些 相对运动，与该运动副性质或该运动副所引入的约束有 关
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• 在机构 运动简图中， 运动副的表 示方法如表 2-1所示
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•构件的 表示方 法如表 2-3所示
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• 由于机构运动简图具有和原机械相 同的运动特性，所以机构运动简图不仅 可以简明地表示一台复杂机器的传动原 理，还可以根据它进行机构的位移、速 度、加速度等运动和受力分析。 • 有时只要求定性地表达各构件的相 互关系，而不需要借助机构运动简图作 机构的运动分析，则在绘制简图时可以 不按比例绘制，这种简图称为机构示意 图。动件的转动 方向。
•图 2－ 6
•由图可以看出，O、C在同一垂直线上。量取 OA=3mm，AB=25mm，BC=14mm，OC=22mm.
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• •下面我们来看几种常见机构的运动分析情况。
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•活塞泵•
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第二节 机构运动简图
• 任何一个机构都是有若干构件组成， 这些构件可以分为三类：原动件、机架 （即固定件）、从动件。将机构中作用有 驱动力或力矩的构件称为原动件，有时也 可以把运动规律已知的构架称为原动件； 机构中固结于参考系的构件称为机架，机 构中除了原动件和机架以外的构件通称为 从动件。