动
副的相对位置。这种能准确表达机构运动情况的简化图形称为机构运
简
动简图。
图
机构示意图－若图形不按精确的比例绘制，仅仅为了表达机械的结
构特征，这种简图称为机构示意图。
构件和运动副的表示方法
平 面 机 构 运 动 简 图
构件和运动副的表示方法
平 面 机 构 运 动 简 图
绘制平面机构运动简图的主要步骤
运 斜面机构取q 2,
动
确 定
F 2(N 1) (2 1)P1 2(N 1) PL
条
件
机构自由度计算举例
机
构
的
自
由
度
计
算
及
其
机
构
运
动
确 定
自动驾驶仪操舵装置的空间四杆机构
条
件
机构自由度计算举例
机
构
的
自
由
度
计
算
及
其
机
构
运
动
斜面机构
确
定
条
件
机构自由度计算举例
机 构 的 自 由 度 计 算 及 其 机 构 运 动 确 定 条 件
构 件 与 运 动 副
滑块与导轨联
接（接触平面）
两齿轮轮齿啮 合（齿廓曲面）
3、运动副约束
作空间自由运动的构件具有六个自由度。
对构件一个独立运动的限制称为一个约束条件。
自由度与约束数之总和应等于6
对每个构件的约束数最多为5，最少引入一个约束。
构 件 与 运 动 副
4、平面构件的自由度
当没有约束时，构件作平面运动具有三个自由度： 即可以沿x轴和y轴方向移动，以及绕垂直于运动平面xOy的z轴的转动。
根据组成运动副两构件相对运动分类
根据组成运动副两构件相对运动： 平面运动副、空间运动副
球面副
构 件 与 运 动 副
转动副
球销副
按照运动副元素的不同分类
通常把面接触的运动副称为低副，点接触或线接触的运动副称为 高副。 在平面机构中，一个低副有两个约束条件，一个高副有一个约束 条件。
构 件 与 运 动 副
机 构 的 自 由 度 计 算 及 其 机 构 运 动 确 定 条 件
机构自由度计算举例
机
构
的
自
由
度
计
算
及
其
机
构
运
动
确
3-RRR平面机构
定
条
件
机构自由度计算举例
机
构
的
自
由
度
计
算
及
其
机
构
运
动
确
定 条
平面四杆机构
件
PFfL
二、机构具有确定运动的条件
机
铰链四连杆机构
一个原
构
动件
的
自
由
度
计
算
及
其
F 33 240 1
C l7
P l8 F
C l2
l7 P
P l8
β l6
F θ5
析 和 组 成
l2
β l6
θ5
l3
θ3
B
l1 A
θ2
θ1
l5 α
l4
θ4D
l10
γ
E
l9 θ6 G
B θ2
B l1 θ1 A
l3
θ3
D
l4 D θ4
E
l9 θ6
G
原
x
理
图4-8 转动输出七杆机构的正运动学分析
Fig.4-8 The kinematic analysis of seven-bar mechanism with rotating output
b)
若高副两元素之一为一直线(如下图a)，则因其曲率中心在无穷远处， 所以这一端的转动副将转化为移动副，其瞬时代替机构如图b或图c：
平
面
机
1
构
中A
O2 C
O1
2
B
C 4
1 O1 A
2 B
高
副
低
a)
代
的
3
b)
3 C4
1
A
2 B
方
法
3
c)
摆动从动件盘形凸轮机构
平 面 机 构 中 高 副 低 代 的 方 法
机
构
运
两个原
动
动件
确
定
• F＞0时，
条
•原动件数大于机构的自由度，则在机构的薄弱处遭到破坏。
件
PFfL
铰链五杆机构
机
构
具
有
确
定
运
动
F 34250 2
的
条
• F＞0时，
件
•原动件数 < 机构的自由度，各构件没有确定的相对运动
PFfL
机
构
具
有
确
定
F 34 260 0
运
F 33 25 0 1
3-RPS 并联机构
机构自由度计算举例 Stewart并联机构-6-UPS
机
构
的
自
由
度
计
算
及
其
机
构
Steward结构力敏元件
运
动
确 定
Stewart并联机构可用于飞行员训练模拟器，并联机床，地震模拟器
条
件
机构自由度计算举例
机
构
的
自
由
度
计
算
及
其
机
构
运
动
确
定 条
3-RRR球面机构
件
机构自由度计算举例
局部自由度
Stewart并联机构-6-SPS
计
算
平
面
机
构
自
由
度
时
应
Steward结构力敏元件
注
意
的
Stewart并联机构可用于飞行员训练模拟器，并联机床，地震模拟器
事
项
局部自由度 计 算 平 面 机 构 自 由 度 时 应 注 意 的 事 项
小型压力机
PFfL
计
算
平
面
3
机
构
自
由
度
时
应
注
意
的
事
项
动
刚性桁架
的
超静定桁架
条
• F＜=0时，机构蜕变为刚性桁架，构件之间没有相对运动。
件
机
构 具 结论：
有
机构具有确定运动的条件是：
确
机构的原动件的数目=机构的自由度的数目
定
运
动
的
条
件
PFfL 三、计算平面机构自由度时应注意的事项
机 构
在用自由度计算公式计算机构自由度时，有时会
的
出现按公式计算的结果与机构实际自由度不相得合的
构
件
与
y
运 动
θ
副
x
构件的独立运动的数目或者确定构件位置的独立参数的数目称为自由度数。
5、运动副的分类
根据运动副提供约束数目
根据组成运动副两构件相对运动
构 件
按照运动副元素
与
运
动
副
根据运动副提供的约束数目分类
根据运动副提供约束数目，运动副可分为五级
提供一个约束条件的，称为I级运动副(简称I级
高副
低副
6、常见平面运动副及其自由度
构
件
与
运
动
转动副(低副）
副
(自由度为1）
可以绕铰链轴转
动
转动副
构
件
与
运
动
移动副(低副）
副
(自由度为1）
可以沿导路移动
移动副
齿轮副，凸轮(高副）
（自由度为2）
可以沿切线移动
可以绕接触点或线
构
转动
件
与
运
动
副
高副
7、空间低副
机
构
的
H
组
螺旋副
成
及
运
动
简
图
球面副
S
C
一、构件与运动副
机器:是由各种机构所构成的系统。例如内燃机就包含了
曲柄滑块机构、齿轮机构和控制进、排气的凸轮机构。
机 构
机构的组成:
的
组
成
构件 运动副
及
运
动
运动链
简
图
机构
1、构件 构件 运动副
构
运动链
件
与
运
机构
动
副 构 件：组成机构的每一个独立运动单元体称为构件，机器中的构件
可以是单一的零件，也可以由若干个零件刚性联接而成。
计
算
平 面
3
机
构
自
由
度
时
应
注
意
的
事
项
PFfL
计
算
平
面
3
机
构
自
由
度
时
应
注
意
的
事
项
计
算
平 面
3
机
构
自
由
度
时
应
注
意
的
事
项
计
算
平 面
3
机
构
自
由
度时应注意的事
项
虚约束
计 情况六： 在机构运动过程中，当不同构件上两点间 算 的距离保持恒定时，用一个构件和两个转动副将此两 平 点相联，也将带入一个虚约束。 面 机 构 自 由 度 时 应 注 意 的 事 项