• 两构件之间构成多个运动副时
• 两构件某两点之间的距离在运动过程中始终保持不 变时
• 联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时
• 机构中对运动不起作用的对称部分
– 虚约束的处理方法
• 计算自由度时将虚约束排除
– 虚约束的作用
• 改善构件的受力情况
6/5/2020 4:1•4 A传M 递较大功率 机械基础——第一章
– 实例一——内燃机
+
6/5/2020 4:14 AM
6
+
5'
6
= 5'
5
机械基础——第一章
1
2
1
3
4' 4
15
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
– 实例二——颚式破碎机
1. 机架 2. 偏心轴
5. 带轮
3. 动颚板
6/5/2020 4:14 AM
4.肘板机械基础——第一章
16
2 机构及机构运动简图
能量转换
机械
总称
运动单元 固定件：机架
制造单元
原动件：主动件
从动件：随原动件运动的其余构件
– 机构中构件的分类 6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
4
2 机构及机构运动简图
2.3 运动副
– 构件的自由度
构件所具有的独立运动的数目（或确定构件位置的 独立参变量的数目）
– 一个作平面运动的自由构件具有 三个独立运动数
D5
F n= 7
46 1E 7 C
PL= 6 PH= 0
因为存在复 合铰链！！
2
3
B
8A
F=3n － 2PL － PH =9
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
26
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 复合铰链定义
两个以上的构件在同一处以转动副相联
– 复合铰链的计算
• m个构件的复合铰链，有m－1转动副。 两个低副
机械基础——第一章
DC
FG
18
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
– 练习
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
19
练习1解答
3
C23 4
2
B12
1
A14
C234
3 4 2
B12
1
4
A14
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
20
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
2 机构及机构运动简图
2.1 机构
– 概念
用于传递运动或改变运动形式的用各种机件组合而成 的组合体。
– 实例——内燃机
• 齿轮机构
• 曲柄滑块机构
可见•，凸机构轮是机一构个
组合体，如何进行 细分？
图2-4 内燃机工作原理图
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
1
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
机械基础——第一章
2
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
螺栓 垫圈 螺母
套 筒
连杆体 轴瓦
实体
6/5/2020 4:14 AM
连杆盖
零件
构件
机械基础——第一章
3
2 机构及机构运动简图
2.2 零件与构件
– 零件、构件、机构与机器的联系 确定的
一个或多个
相对运动
刚性联结
机器
机构 做功或实现
构件
零件
– 运动链（或机构）的自由度
运动链（或机构）具有的独立运动的数目
– 运动链成为机构的条件
• 自由度大于0（保证运动链能运动）
• 自由度数等于原动件数（保证运动链具有确定的运 动）
– 自由构件度总的自由计度算
低副约束数
高副约束数
• =设为>nF个3×活n 动F构=件3n，-2PPL个L2-×低PPH副L ，PH个高1副×，Ph 自由度数
添加滚子使滑动摩擦变为滚动摩擦，减少运动过程中
6/5/2020 4:14 A的M 摩擦，延长使机用械基寿础命——第一章
31
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 实例五——凸轮机构
3
2 1
F＝3n－2PL－PH ＝3 －2 2 －3 1
＝-1 错！
实际自由度 为1，为什 么？？
存在虚约束！！
画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的 性质。
图2-7 构件的表示方法
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
11
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
– 实例一——内燃机
6/5/2020 4:14 AM
图2-8 内燃机
机械基础——第一章
曲柄滑块机构
12
2 机构及机构运动简图
机械基础——第一章
24
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 练习——五连杆机构
2
3
1 θ1
4
n= 4 PL= 5
PH= 0
F=3n - 2PL - PH =2
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
25
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 实例三——圆盘锯机构
实际上自由 度为1，错在 哪里？？
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
32
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 虚约束定义
对机构的运动实际不起作用的约束
B 2E
C
1
4
3
A
F
D
3 2
1
A
B
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
33
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 虚约束出现场合
构件相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。 • 合理选择视图平面，通常选择与大多数构件的运动
平面相平行的平面为视图平面。 • 选取适当的长度比例尺，按一定的顺序进行绘图，
并将比例尺标注图上。
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
10
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
– 注意事项
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
30
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 局部自由度定义
构件局部运动所产生的自由度
– 局部自由度出现的场合
加装滚子的场合
– 局部自由度的计算
• 计算总的自由度后减去局部自由度数 • 计算时将局部自由度坐在的滚子和铰链排除
– 为什么需要局部自由度
– 零件
每一个单独加工的单元体(独立的加工单元)
– 构件
• 有相对运动的各个单元体(独立的运动单元)。可以 是单一的零件，也可以是多个零件固联成的内部没 有相对运动的刚性结构。
• 特点
– 不同构件间有相对运动
– 单一构件内部没有相对运动
– 可以是单一零件（如曲轴），也可以是多个零件组成（如
6/5/2020 4:14 AM 连杆）
2.4 平面机构运动简图
– 实例一——内燃机
6/5/2020 4:14 AM
图2-8 内燃机
机械基础——第一章
齿轮机构
13
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
– 实例一——内燃机
6/5/2020 4:14 AM
图2-8 内燃机
机械基础——第一章
6
5'
凸轮机构
14
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 实例四——滚子凸轮
3
n= 3
2 PL= 3
PH= 1
1
F= 2
n= 2
3
2 PL= 2 PH= 1
1
F= 1
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
29
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 实例四——滚子凸轮
3 2
1
3 2
1
事实上，两个机构的 运动相同，且F=1。作 图多出的1个自由度为 滚子局部运动所产生 的局部自由度。
34
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 实例五——凸轮机构
3 之一为 虚约束
2
1
F＝3n－2PL－PH ＝3 －2 2 －2 1 ＝1
6/5/2020 4:14 AM
机械基础——第一章
35
2 机构及机构运动简图
2.4 平面机构的自由度
– 练习——大筛机构
C B
E’ E F
A
o
D
复合铰链: 位置C ，2个低副
7
柱副。如汽缸与活塞、滑
2 机构及机构运动简图
2.4 运动链
– 定义
两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。
– 分类
• 开式链：运动链的各构件不构成首尾封闭的系统。 • 闭式链：运动链的各构件构成了首尾封闭的系统。
– 机构
将运动链的一个构件固定为机架，其中的一个或几个 原动件作独立运动时，其余从动件即随之作确定的 运动
转动副和移动副 都是低副
• 转动副
使两个构件的相对移动受到