顶杆8 顶杆 连杆5 连杆 曲轴6 曲轴 进气阀3 进气阀
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排气阀4 排气阀 活塞2 活塞 气缸体1 气缸体
齿轮10 齿轮
凸轮7 凸轮
第二章平面机构运动简图和自由度
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内燃机工作原理
第二章平面机构运动简图和自由度
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第二章平面机构运动简图和自由度
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例2-2 试绘制颚式破碎机的机构运动简图
解：颚式破碎机的机构运动简图绘制步骤
第二章平面机构运动简图和自由度
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注意： 注意：要明确三类构件
• 固定件（机架）：机架中只有一个为机架。 固定件（机架）：机架中只有一个为机架。 ）：机架中只有一个为机架 • 原动件：机构中有驱动力或已知运动规律 原动件： 的构件。 的构件。 • 从动件：除原动件以外的所有活动构件。 从动件：除原动件以外的所有活动构件。
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第二章平面机构运动简图和自由度 3. 移动副 两构件组成移动副， 两构件组成移动副，其导路必须与相对移动 方向一致。 方向一致。
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第二章平面机构运动简图和自由度 4. 平面高副
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两构件组成平面高副时，其运动简图中应画出两 两构件组成平面高副时， 构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子， 构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子，习惯划出 其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。 其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。
第二章平面机构运动简图和自由度 3.常见机构的自由度计算 1× F=3nF=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1 五杆机构： 2）五杆机构： n=4 PL=5 PH=0 F=3n=3× F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2 3）凸轮机构： 凸轮机构： n=2 PL=2 PH=1 F=3nF=3n-2PL-PH=1
a)固定铰链 固定铰链
第二章平面机构运动简图和自由度
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b)活动铰链转动副 活动铰链转动副
第二章平面机构运动简图和自由度
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固定铰链和活动铰链模型
第二章平面机构运动简图和自由度 移动副：只允许两构件作相对移动。 (2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
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第二章平面机构运动简图和自由度
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移动副模型
第二章平面机构运动简图和自由度
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第二章平面机构运动简图和自由度 （二）绘机构运动简图的步骤 分析机构，观察相对运动， 1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件 的数目； 的数目； 确定所有运动副的类型和数目； 2）确定所有运动副的类型和数目；
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选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）； 3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）； ( 实际尺寸 mm) 确定比例尺： 4）确定比例尺：µl = 图上尺寸 (mm) 用规定的符号和线条绘制成简图。（ 。（从原 5）用规定的符号和线条绘制成简图。（从原 动件开始画) 动件开始画)
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n：机构中活动构件数，n=N-1; 机构中活动构件数，n=NPl ：机构中低副数； 机构中低副数； Ph ：机构中高副数； 机构中高副数； F ：机构的自由度数； 机构的自由度数；
则F = 3n - 2Pl - Ph 计算实例 n = 3, Pl = 4, Ph = 0 F = 3n - 2Pl - Ph =3×3 - 2×4 - 0 =1
结论: 结论:
两构件用低副联接， 两构件用低副联接，失去两个 自由度；压力小。 自由度；压力小。
第二章平面机构运动简图和自由度 2.高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。 2.高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。 高副
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凸轮副
第二章平面机构运动简图和自由度
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齿轮副
第二章平面机构运动简图和自由度
第二章平面机构运动简图和自由度
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2、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和 机构示意图： 构造特征， 构造特征，不必按严格比例所画的图形
二、平面机构运动简图的绘制
（一）构件的表示方法 1.构件 1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的 构件均用直线或小方块等来表示， 表示机架。 表示机架。
（一）、平面运动副 按两构件接触特性 常分为低副 高副两大类 接触特性， 低副、 两大类。 按两构件接触特性，常分为低副、高副两大类。 低副：两构件以面接触而形成的运动副。 面接触而形成的运动副 1、低副：两构件以面接触而形成的运动副。按运动 特性可分为转动副和移动副 特性可分为转动副和移动副 (1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称 转动副：只允许两构件作相对转动， 作铰链。 作铰链。
第二章平面机构运动简图和自由度
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§2.3 平面机构的自由度
一、平面机构自由度计算
1.构件自由度（复习） 构件自由度（复习） 一个自由的平面构件有三个自由度。 一个自由的平面构件有三个自由度。 三个自由度 构件间 低副联接 高副联接 减少2 减少2个自由度 减少1 减少1个自由度
第二章平面机构运动简图和自由度 2.自由度计算公式
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§2.2 平面机构的运动简图
一、机构运动简图的概念 1、机构运动简图：用简单的线条和规定符号表 机构运动简图： 示构件和运动副， 示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副 的相对位置及与运动有关的尺寸， 的相对位置及与运动有关的尺寸，这种表明机 构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。 构组成和各构件间真实运动关系的简单的图形。 和运动有关的：运动副的类型、数目、 和运动有关的：运动副的类型、数目、相对 位置、构件数目； 位置、构件数目； 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、 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。 构件的零件数目、运动副的具体构造。
F = 3n − 2 pl − ph = 0
表明该运动链中各构件间已无相对运动， 表明该运动链中各构件间已无相对运动，只构成了一个 刚性桁架，因而不能成为机构。 刚性桁架，因而不能成为机构。
第二章平面机构运动简图和自由度 5）超静定桁架
图(b)所示的平面 (b)所示的平面 四构件运动链， 四构件运动链，其自 由度
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高副模型
结论: 结论:
两构件用高副联接，失去一个自由度；压 两构件用高副联接，失去一个自由度； 力大。 力大。
第二章平面机构运动简图和自由度
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三、空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动， 若两构件之间的相对运动均为空间运动，则 称为空间运动副。 称为空间运动副。
螺旋副
球面副
第二章平面机构运动简图和自由度
第二章平面机构运动简图和自由度
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例2-1 试绘制内燃机的机构运动简图
第二章平面机构运动简图和自由度
分析运动， 解：1）分析运动，确 定构件的类型和数量 2）确定运动副的类型 和数目 3）选择视图平面 4）选取比例尺，根 选取比例尺， 据机构运动尺寸， 据机构运动尺寸，定出 各运动副间的相对位置 5）画出各运动副和 机构符号， 机构符号，并表示出各 构件
运动副元素 运动副元素
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第二章平面机构运动简图和自由度
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自由度和约束： 二、自由度和约束：
1.自由度： 1.自由度：构件所具有的这种独立运动的数目称 自由度 为构件的自由度。 为构件的自由度。 一个作平面运动的构件可以做沿轴x 一个作平面运动的构件可以做沿轴x、轴y和绕垂 直于xoy平面的轴的转动。这个自由构件有三个独立 直于xoy平面的轴的转动。 xoy平面的轴的转动 运动的可能性。 运动的可能性。所以一个作平面运动的自由构件有 三个自由度。 三个自由度。
计入局部自由度时 n = 3, Pl = 3, Ph = 1 F =3×3 - 2×- 1 = 2 × × 与实际不符
4 C B 1 A D 2 3
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第二章平面机构运动简图和自由度
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处理方法： 除去局部自由度，把滚子和从动件看作一个构件。 处理方法： 除去局部自由度，把滚子和从动件看作一个构件。
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第二章平面机构运动简图和自由度 4）刚性桁架
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要使所设计的运动链成为机构， 要使所设计的运动链成为机构，组成运动链的各构件之 间必须具有确定的相对运动。 间必须具有确定的相对运动。不能产生运动或作无规则运动 的运动链均不能成为机构。 的运动链均不能成为机构。 如图(a)所示的平面三构件运动链， (a)所示的平面三构件运动链 如图(a)所示的平面三构件运动链，其自由度
3.自由度和约束的关系 3.自由度和约束的关系
运动副每引入一个约束， 运动副每引入一个约束，构件就失去一个 自由度。 自由度。 运动副既限制了两构件的某些相对运动， 运动副既限制了两构件的某些相对运动，又 允许构件间有一定的相对运动。 允许构件间有一定的相对运动。
第二章平面机构运动简图和自由度
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二、 运动副分类
第二章平面机构运动简图和自由度 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。 图垂直于回转轴线用图a表示； 图垂直于回转轴线用图a表示； 图不垂直于回转轴线时用图b表示。 图不垂直于回转轴线时用图b表示。 表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 一个构件具有多个转动副时， 一个构件具有多个转动副时，则应在两条交 叉处涂黑，或在其内画上斜线。 叉处涂黑，或在其内画上斜线。
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F = 3n − 2 pl − ph = −1 F=-1
表明该运动链由于约束过多， 表明该运动链由于约束过多，已 成为超静定桁架了， 成为超静定桁架了，也不能成为机 构。
，
第二章平面机构运动简图和自由度 计算实例 解：n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph = 3×5 – 2×7 – 0 =1
第二章平面机构运动简图和自由度
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2.约束 2.约束
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。 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， 互接触的构件间只能作一定的相对运动，自由度 减少。 减少。 这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。 这种对构件独立运动所施加的限制称为约束。 对构件独立运动所施加的限制称为约束