第一章 机构的组成和结构
? 1.1 机构的组成
? 1.2 机构运动简图
? 1.3 运动链成为机构的条件
? 1.4 机构的组成原理和结构分析
1.1 机构的组成
1.1.1 构件
定义：每一个独立影响机械功能并能独立运
动的单元体称为构件。
构件可以是一个独立的运动构件，也可以由几个零
件连接在一起组成
? 1.1.2 运动副
定义,每两个构件间的这种直接接
触所形成的可动联接称为运动副。
运动副元素（即解触形式）：点、线、
面
分类：
ⅰ 按接触形式分类
ⅱ 按相对运动的形式分类
ⅲ 按引入的约束数分类
ⅳ 按接触部分的几何形状
分类
1.1.3 运动链
? 定义：两个以上的构件通过运动副的联结而构成的
系统。
分为开式链和闭式链
1.1.4 机构
定义：在运动链中，一个构件加以固定，另一个或几个构件
按给定运动规律相对于该固定构件运动，若运动链中其余
各构件能得到确定的运动，此运动链成为机构。
机构中固定不动的构件称为机架。
按给定运动规律独立运动的构件称为原动件，其余活
动构件称为从动件。
1.2机构运动简图
1.2.1 运动简图
定义,用国际规定的简
单符号和线条代表运
动副和构件，并按一
定的比例尺表示机构
的运动尺寸，绘制出
表示机构的简明图形，
这种图形成为运动简
图。
若不按严格比例绘制
出的简图通常称为机
构示意图。
1.2.2 运动
简图的绘制
步骤：
1） 分析机械的动作原理,组成情况
和运动情况，确定其组成的各构
件，何为原动件,机架,执行部分
和船东部分。
2） 沿着运动传递路线，逐一分析每
两个构件间相对运动的性质，以
确定运动副的类型和数目。
3） 恰当的选择运动简图的视图平面。
（尽可能的选择多数构件的运动
平面，必要时选择两个或多个视
图）
4） 选择适当的比例，定出个运动副
的相对位置，绘制简图。从原动
件开始，按传动顺序标出个构件
的编号和运动副的代号。原动件
用箭头表示其运动方向。
1.3 运动链成为机构的条件
1.3.1 运动链的自由度计算
F表示运动链的自由度数，共有 N个构件,n为活动构件的数
目,Pn为 n级副的个数。
计算公式,F=6n-5P5-4P4-3P3-2P2-P1
平面运动链的自由度计算公式,F=3n-2P5-P4
1.3.2 运动链成为机构的条件
? 试计算下列机构的自由度
043 ??? hl ppn,,032 ???
hl ppn,、
122 ??? hl ppn,、
054 ??? hl ppn,、032 ??? hl ppn,、
? 条件,取运动链中的一个构件相对固定作为机架，
运动链，相对于机架的自由度必须大于零，且原
动件的数目等于运动链的自由度数
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
。原动件数目，运动确定
原动件数目，不能动。
运动不确定。原动件数目
运动链不能运动。
F
F
F
F
F
,
0
0
1.3.3 计算自
由度时应注意的
问题
1） 复合铰链, 两个以上的
构件自同一处以转动副相连
接组成的运动副
处理方法,若有 k个构件
在同一处组成复合铰链，则
其构成的转动副数目应为
（ k-1）个。
2） 局部自由度,机构中某些
构件所具有的自由度，它仅
仅局限于该构件本身，而并
不影响其它构件的运动
处理方法,从机构自由
度计算公式中将局部自由度
减去。
3） 虚约束, 机构中所
存在的不起实际约束效
果的重复约束
发生场合：
ⅰ 两构件间构成多个运
动副。
ⅱ 两构件上某两点间的
距离在运动过程中始终保
持不变。
ⅲ 连接构件上与被连接
构件上连接点的轨迹重合。
ⅳ 机构中对运动不起作
用的对称部分。
处理方法,在计算自由
度时，首先将引入虚约束
的构件及其运动 副除
去不计，然后用自由度公
式进行计算。
1.4 机构的组成原理和结
构分析
1.4.1 平面机构的高副低代
实质,以低副来代替高副
目的,其一，将含有平面高副的机构
进行低代后，可将其视为只含低副的
平面机构，就可根据机构组成原理和
结构方法对其进行结构分类，并运用
低副平面机构的分析方法对其进行分
析和研究。
其二 高副低代及其逆过程，是
机构变异的重要方法之一。
条件
1）代替前后机构的自由度不变。
2）代替前后机构的瞬时数度和瞬时加速度不变。
1.4.2 机构的组成原理
内容：把若干个自由度为零的基本杆组依次连接到原
动机和机架上，就可组成一个新的机构，其自由度与原动
件的数目相等。
? 1.1 机构的组成
? 1.2 机构运动简图
? 1.3 运动链成为机构的条件
? 1.4 机构的组成原理和结构分析
1.1 机构的组成
1.1.1 构件
定义：每一个独立影响机械功能并能独立运
动的单元体称为构件。
构件可以是一个独立的运动构件，也可以由几个零
件连接在一起组成
? 1.1.2 运动副
定义,每两个构件间的这种直接接
触所形成的可动联接称为运动副。
运动副元素（即解触形式）：点、线、
面
分类：
ⅰ 按接触形式分类
ⅱ 按相对运动的形式分类
ⅲ 按引入的约束数分类
ⅳ 按接触部分的几何形状
分类
1.1.3 运动链
? 定义：两个以上的构件通过运动副的联结而构成的
系统。
分为开式链和闭式链
1.1.4 机构
定义：在运动链中，一个构件加以固定，另一个或几个构件
按给定运动规律相对于该固定构件运动，若运动链中其余
各构件能得到确定的运动，此运动链成为机构。
机构中固定不动的构件称为机架。
按给定运动规律独立运动的构件称为原动件，其余活
动构件称为从动件。
1.2机构运动简图
1.2.1 运动简图
定义,用国际规定的简
单符号和线条代表运
动副和构件，并按一
定的比例尺表示机构
的运动尺寸，绘制出
表示机构的简明图形，
这种图形成为运动简
图。
若不按严格比例绘制
出的简图通常称为机
构示意图。
1.2.2 运动
简图的绘制
步骤：
1） 分析机械的动作原理,组成情况
和运动情况，确定其组成的各构
件，何为原动件,机架,执行部分
和船东部分。
2） 沿着运动传递路线，逐一分析每
两个构件间相对运动的性质，以
确定运动副的类型和数目。
3） 恰当的选择运动简图的视图平面。
（尽可能的选择多数构件的运动
平面，必要时选择两个或多个视
图）
4） 选择适当的比例，定出个运动副
的相对位置，绘制简图。从原动
件开始，按传动顺序标出个构件
的编号和运动副的代号。原动件
用箭头表示其运动方向。
1.3 运动链成为机构的条件
1.3.1 运动链的自由度计算
F表示运动链的自由度数，共有 N个构件,n为活动构件的数
目,Pn为 n级副的个数。
计算公式,F=6n-5P5-4P4-3P3-2P2-P1
平面运动链的自由度计算公式,F=3n-2P5-P4
1.3.2 运动链成为机构的条件
? 试计算下列机构的自由度
043 ??? hl ppn,,032 ???
hl ppn,、
122 ??? hl ppn,、
054 ??? hl ppn,、032 ??? hl ppn,、
? 条件,取运动链中的一个构件相对固定作为机架，
运动链，相对于机架的自由度必须大于零，且原
动件的数目等于运动链的自由度数
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
。原动件数目，运动确定
原动件数目，不能动。
运动不确定。原动件数目
运动链不能运动。
F
F
F
F
F
,
0
0
1.3.3 计算自
由度时应注意的
问题
1） 复合铰链, 两个以上的
构件自同一处以转动副相连
接组成的运动副
处理方法,若有 k个构件
在同一处组成复合铰链，则
其构成的转动副数目应为
（ k-1）个。
2） 局部自由度,机构中某些
构件所具有的自由度，它仅
仅局限于该构件本身，而并
不影响其它构件的运动
处理方法,从机构自由
度计算公式中将局部自由度
减去。
3） 虚约束, 机构中所
存在的不起实际约束效
果的重复约束
发生场合：
ⅰ 两构件间构成多个运
动副。
ⅱ 两构件上某两点间的
距离在运动过程中始终保
持不变。
ⅲ 连接构件上与被连接
构件上连接点的轨迹重合。
ⅳ 机构中对运动不起作
用的对称部分。
处理方法,在计算自由
度时，首先将引入虚约束
的构件及其运动 副除
去不计，然后用自由度公
式进行计算。
1.4 机构的组成原理和结
构分析
1.4.1 平面机构的高副低代
实质,以低副来代替高副
目的,其一，将含有平面高副的机构
进行低代后，可将其视为只含低副的
平面机构，就可根据机构组成原理和
结构方法对其进行结构分类，并运用
低副平面机构的分析方法对其进行分
析和研究。
其二 高副低代及其逆过程，是
机构变异的重要方法之一。
条件
1）代替前后机构的自由度不变。
2）代替前后机构的瞬时数度和瞬时加速度不变。
1.4.2 机构的组成原理
内容：把若干个自由度为零的基本杆组依次连接到原
动机和机架上，就可组成一个新的机构，其自由度与原动
件的数目相等。
