3
e
2）确定运动关系 1-2: 回转副A;
C 1
2-3: 高副B;
3-1: 移动副C 3) 作图
B 2 A
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
11
例：颚式破碎机 解：1）识别构件 1——曲轴；2、3、4——从动件； 5——动颚板；6——机架
2）确定运动关系 1-6：回转副O；1-2：回转副A 2-3：回转副D；2-4：回转副B 4-5：回转副C；3-6：回转副E 5-6：回转副F
3）作图
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
12
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
13
冲孔机构
插齿机构
抽水机机构 缝纫机下针机构
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
14
§3 平面机构的自由度
平面机构——机构中所有运动构件在同一平面或平 行平面内运动。 自 由 度——独立的自由运动。
约
束——对构件间相对运动的限制。
3
7,8 2
6
5 4 1
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
8
一、功用

对现有机器进行运动分析和受力分析。
新机器的方案设计、方案比较及主要参数的确定。
二、作图方法 识别构件；
确定构件间的相对运动关系(运动副)； 选择视图、定比例作图。
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
9
例1：偏心轮滑块机构
解：1) 识别构件 1——机架 2——偏心轮 3——连杆 4——滑块 2) 确定运动关系 1-2：回转副O 2-3：回转副A 3-4：回转副B 4-1：移动副
2
A
3
O
e
B 4
1
3) 选视图，定比例，作图。
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
10
例：凸轮机构 解：1）识别构件 1——机架; 2——凸轮; 3——从动杆
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
3
平面低副——面接触
a）回转副（铰链）——相对转动
b）移动副——相对移动
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
4
平面高副——点、线接触
空间运动副
球面副
螺旋副
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
5
二、运动链
运动链：两个以上构件通过运动副连接而构成的可动系统。 闭式链 首尾两构件相互连接形成一个封闭的可动系统。
同理：m个构件组成的复合铰链，构成m-1个回转副。
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
19
. 局部自由度 图示凸轮机构： n=3 PL=3 PH=1 F=3×3-2×3-1=2 该机构是否有确定的相对运动呢？ 滚子3的转动不会影响整个机构的运动 ——局部自由度。
正确的计算方法：
将滚子与从动件焊接在一起（如图） F=3×2-2×2-1=1
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
20
注意：局部自由度虽不影响整个机构的运动，但可将 滑动摩擦→滚动摩擦，从而↑η，↓磨损。 常见的局部自由度：小滚子 . 虚约束 B A F E C D 图示机构：F=3×4-2×6=0 该机构是否有确定相对运动呢？
构件3：重复约束——虚约束
去掉虚约束： F=3×3-2×4=1
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
16
自由度计算公式及意义
设由N个构件组成的平面机构，活动构件数为 n=N-1，低副数为PL，高副数为PH，则机构的自由 度F为： F=3n-2P -P
L H
例：
A
B
2
C
1
C’
3
D
F=3×3-2×4=1
4
该机构有确定运动。
D’
D
A
1 2
B
3
C
4 E 5
F=3×4-2×5=2 该机构无确定运动。 若4也为原动件,则有确定运动。
F=0，机构无法运动。
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
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注意：虚约束虽不影响整个机构的运动，但可改善 受载状况。 常见的虚约束：多以对称结构出现
虚约束 虚约束
虚约束
虚约束 虚约束
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
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例：
解：机构中B、C、D、E处均为复 合铰链，每处有2个回转副。 F=3×7-2×10=1 该机构有确定运动。 若lCE=lDE， lBC=lBD=lCF=lDF，则 F沿mm水平移动——圆盘锯机构。
25
六自由度工业机器人
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
26
4 5
解：首先去掉虚约束。
1
虚约束
2
共有5个活动构件，7个低副。
F=3×5-2×7=1
3
该机构有确定运动。
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
1 2 3 5 6
23
解：去掉机构中的虚约束。 共有7个活动构件，10个低副。 F=3×7-2×10=1
虚约束
4
该机构有确定运动。
7
解：去掉机构中的虚约束。
开式链 首尾两构件不相互连接，形成一个非封闭的可动系统。
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
6
三、机构
机构：在运动链中，将某一构件固定作为机架 。
机架：4 原动件：1 从动件：2、3
平面机构：各构件在同一平面或平行平面内运动。
空间机构
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
7
§2 机构运动简图
机构运动简图：用简单线条、符号表达复杂机械中各 构件的相互联系、运动特性。
工业设计机械基础 第四章 机构运动简图及平面机构自由度
1
第四章 机构运动简图及平面机
构自由度
§1 机构的组成
§2 机构运动简图 §3 平面机构的自由度
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
2
§1 机构的组成
一、运动副
零 件
静联接
构 件
动联接
机 构
协调组合
机 器
运动副：构件间直接接触的动联接。
曲柄滑块机构
5
4
6
将小滚子局部自由度焊接住。 共有6个活动构件，8个低副，1 个高副，三角形框架可视为1个
构件。 F=3×6-2×8-1=1 该机构有确定运动。
局部自由度
3
2
虚约束
1
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
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复合铰链
局部自由度
虚约束
F=3×8 - 2×11-1=1 该机构具有确定的相对运动。
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
一、机构具有确定运动的条件 运动副对自由度的影响
y 一个作平面运动的自
由构件有3个自由度。
o
x
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
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y 引入一个移动副后， o y o y x x 构件失去2个自由度。 引入一个回转副后，
构件失去2个自由度。
引入一个高副后，构
件失去1个自由度。 o x 结论：平面机构中，每个低副约束2个自由度，每个 高副约束1个自由度。
1
A
ห้องสมุดไป่ตู้
B
2
C3
F=3×2-2×3=0 该机构为桁架，无法运动。
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
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结论：平面机构要实现确定的运动，必须满足以下条件：
1、F>0 2、原动件数目=F。
F=3×10-2×11-1=7
??
第四章 机构运动简图及平面机构自由度
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二、应注意的几个问题 . 复合铰链 ：多个构件在同一轴线上用回转副相联。 如图：三个构件组成的复合铰链构 成了2个回转副。 如： 1 可以包括机架。 3 2