1 2
1 2
2 1
3. 运动链 (Kinematic chain)
运动链－两个以上的构件通过运动副的联接 而构成的系统。
闭式链 (Close chain) 、开式链(Open chain)
工业 机器人
机构是由若干构件经运动副联接而成的，很显然，机构归属于运动链，那么，运动链在什么条件下就
4. 机构 能称为机构呢？即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论： 在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系，当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系 按给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确定的运动，那么，该运动链便成为机构。 定义：具有确定运动的运动链中某一构件加以 固定而成为机架称为机构 。
零件(part)－独立的制造单元
内燃机中的连杆
▲
构件由零件组成
2.运动副 (Kinematic pair) 定义：
运动副－两个构件直接接触组成的仍能产生某些 相对运动的联接。
a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件，缺一不可
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面）
例如：滚动轴承、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
=1
三、计算机构自由度时应注意的事项 1.复合铰链 multiple pin joints －－两个以上的构件在同一处以转动副相联。
m个构件, 有m－1转动副。
①计算图示圆盘锯机构的自由度。
解：活动构件数n=7
低副数PL= 10
在B、C、D、E四处应各有 2 个 运动副。
F=3n － 2PL － PH
机架－作为参考系的构件，如机床床身、车辆 底盘、飞机机身。
原（主）动件－按给定运动规律独立运动的构件。 从动件－其余可动构件。
机构的组成：
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
三、机构运动简图的绘制 1.机构运动简图 ( 运动副---符号, 构件----简单线条 , 按比
例定出各运动副位置)
θ
(x , y) x
▲
活动构件数 构件总自由度 低副约束数 高副约束数
n
3×n
2 × PL
1 × Ph
(低副数) (高副数)
计算公式： F=3n－(2PL +Ph )
要求：记住上述公式，并能熟练应用。
举例：
①计算曲柄滑块机构的自由度。
解：活动构件数n= 3
1
低副数PL= 4
高副数PH= 0
F=3n － 2PL － PH =3×3 － 2×4
1 θ1 2
3
S’3 S3
2 1 θ1
3 4 θ4
给定构件3位移规律＝S3(t)， 一个独立运动参数
构件1.2唯一确定，该机
构仅需要一个独立参数。
若仅给定θ1＝θ1（t）,则θ2 θ3 θ4 均不能唯一确定。若同 时给定θ1和θ4 ，则θ3 θ2 能 唯一确定，该机构需要两个独立
参数 。
机构的自由度是保证机构具有确定运动时所必须给 定的独立运动参数。 ∵一个原动件只能提供一个独立运动参数
=3×7 －2×10－0
B
=1
D5
F
1
4
7
6 C
E
2 3
8A
圆盘锯机构 动画
2.局部自由度 Partial freedom
说明机构各构件间的相对运动关系的简化图形。
作用： 1)表示机械的组成。 2)作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图－不按比例绘制的简图
2.构件的表示方法
杆、轴构件 固定构件 同一构件
两副构件 三副构件
3.常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机
齿 轮 齿 条 传 动
圆
带
锥
传
齿
动
轮
传
动
链 传 动
=1
23 4
②计算五杆铰链机构的自由度。
解：活动构件数n= 4
2
3
低副数PL= 5 高副数PH= 0
1
4
5
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5
=2
③计算图示凸轮机构的自由度。
解：活动构件数n= 2
3
2
低副数PL= 2
高副数P=3×2 －2×2－1
运动副 名称
常用运动副的符号 运动副符号
两运动构件构成的运动副 两构件之一为固定时的运动副
转 动 平副 面 运 动 副移 动 副
22
1
1
2
1 2 1
2
2
1
1
2
1 2 1
22
22
1
1
1
1
2
2
1 2 1
1 2
1
平
面
2
高
副
1
2
螺
旋
1
空副 2
间
1
运
动球 副面
1
副
球 销
2
副
2 1
2 1
1
2
2 1
2 1
1 2
机构的结构分析和 综合
§2－1 研究机构结构的目的
1.研究机构的组成及其具有确定运动的条件 目的是弄清机构包含哪几个部分，各部分如何相
联？以及怎样的结构才能保证具有确定的相对运动？
2.绘制机构运动简图 目的是为运动分析和动力分析作准备。
▲
§2－2 机构的组成及其运动简图的绘制
一、机构的组成要素 1.构件 (Link) －独立的运动单元
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
圆柱 蜗杆 蜗轮 传动
凸 轮 传 动
内啮
棘
合圆
轮
柱齿
机
轮传
构
动
3.机构运动简图应满足的条件： 1)构件数目与实际相同
2)运动副的性质、数目与实际相符
3)运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。
四杆机构 导杆机构
滑块机构 正切机构
绘制机构运动简图的方法：
1）先找首端——原动件 再找尾端——工作构件(确定构件数)
∴机构具有确定运动的必要条件为：
自由度(F)＝原动件数
F 0 运动链不能运动。 F 原动件数,目运动不确定。
F 0 F 原动件数目，不能动。 F 原动件数目，运动确 。定
§2－4 机构自由度的计算
一、平面机构自由度的计算公式
单个自由构件的自由度为 3
y
低副 引入二个约束。 高副 引入一个约束。
2）确定各构件之间的运动副种类及位置 “两两分析相对运动”
3）代表回转副的小圆，其圆心必须与相对运动 回转中心重合。代表移动副的滑块，其导路 方向必须与相对运动方向一致。
4）比例、符号、线条、标号
例1：绘制破碎机的机构运动简图。
例2: 绘制图示偏心泵的运动简图
3 2 1 4
偏心泵 动画
§2－3 、机构具有确定运动的条件
运动副的分类
1平面运动副
低副
回转副
移动副
高副
移动副
回转副
高副
2 空间运动副 球面副
球面副 螺旋副
螺旋 副
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运动副的特点
低
副移 转
动 动
副 副
1、面接触——接触比压低，承载能力大。
2、接触面为平面或柱面——便于加工，成本 低，便于润滑。
3、引入二个约束。
高副
1、点、线接触——接触比压高， 承载能力小。 2、接触面为曲面——不便于加工和润滑。 3、引入一个约束。