第一章 平面机构的结构分析
?教学要求
?教学重点与难点
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掌握运动副、运动链与机构的概念及
其区别，运动链自由度的计算及确定成为
机构的条件；
熟悉机构运动简图的绘制。
教学要求
重点,运动副、运动链与机构的概念；
运动链自由度的计算及确定成为机构的条
件。
难点,自由度计算中应注意的几个特
殊问题；正确绘制机构运动简图。
教学重点与难点
§ 1-1 机构结构分析的内容与目的
§ 1-2 运动副、运动链与机构
§ 1-3 机构运动简图
§ 1-4 运动链自由度计算及确定成为机构的条件
§ 1-5 平面机构的结构分析
机构结构分析的内容与目的
1、掌握确定机构运动的可能性和确定性的条件
2、能够绘制机构运动简图
3、了解机构的组成原理
运动副、运动链与机构
一、平面运动构件的自由度
自由度：构件具有独立运动的数目。
平面运动构件具有三个自由度，有三个
独立运动。
约束：对独立运动的限制。
y
x
x
θ
A
B
二、运动副
1、运动副：两构件间组成的可动联接（既保持直接接触，又能产生一
定的相对运动）。
2、运动副元素：参加接触构成运动副的表面（点、线、面）
3、分类
根据构件间相对运动：平面运动副、空间运动副
平面运动副：高副：点、线接触（ 2个约束,1个自由度）
低副：面接触（ 1个约束,2个自由度）
平面低副：转动副：两个构件间只能作相对转动的运动副；
移动副：两个构件间只能作相对移动的运动副
平面高副：齿轮副、凸轮副
空间运动副：螺旋副、球面副
运动副、运动链与机构
运动副、运动链与机构
1 1 1
2 2 2
(a)
1
2
1
2
(b)
1- 5
三、运动副的表示
转动副,
移动副,
运动副、运动链与机构
齿轮副,
凸轮副,
运动副、运动链与机构
四、构件（杆）的表示
(a)
A
B
A
B
A
A
B
B
C
C
(c)
(d)
A
B
C
A
C
B
A
C
B
(b)
机构运动简图
机构运动简图：用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副
的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。
机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性。
绘制步骤
1、从原动件开始，按运动传递路线，分析各构件间的相对运动关系；
2、确定各运动副的类型、个数；
3、确定与运动有关的几何尺寸；
4、选择一个能充分表现各构件运动情况的视图。
5、选定恰当的长度比例尺
? ?
)( mm
m
l 图上尺寸
实际尺寸??
运动副、运动链与机构
五、运动链和机构
2、机构（从运动链角度）
1）对一个运动链；
2）选一构件为机架；
3）确定原动件（一个或数个）
4）原动件运动时，从动件有确定的
运动。
机构是由原动件、从动件、机架组成。
4
1 3
2
1
4
3
2
1、运动链：若干构件通过运动副
联接而成的系统。
① 闭链,② 开链
运动链自由度计算及确定成为机构的条件
一、平面机构具有确定运动的条件
HL PPnF ??? 23
(a) (b) (c)
2
3
4
5
D
EA
C
(e)(d)
A
B
＇C
φ
1
φ
4
＇D
1
D
4
φ
33
2
φ
1
1
＇C
C
＂
C
＇φ
3
＂φ
3
1、平面机构自由度计算公式
运动链自由度计算及确定成为机构的条件
2、运动链具有确定运动的条件
静定桁架
超静定桁架
机构可动
且 F 等于原动件数 运动链具有确定相对运动，即为机构。
0?F
0?F
0?F
0?F
二、自由度计算时的注意事项
1、复合铰链
(b)
(a)
B
3 2
4
6
5
4
3
2 1
A
o
D
C
B
运动链自由度计算及确定成为机构的条件
2、局部自由度
(b)(a)
3
A
22
11
5
4
3
5
(C )(b)
(a)
2
1
FE
D
CB
A
B 2
3
4
C
D
A
E
1
FF
1
E
A
5
D
C
4
3
2B
3、虚约束
1）轨迹重合
运动链自由度计算及确定成为机构的条件
2）两构件组成若干运动副时引入的虚约束（平行导路上多个移动副、在
同一轴线上形成多个回转副）
n＇
n
A
＇n
n
＇C
＇B
B
C
＇AA
D
＇D
C
B
A
(C)(a) (b)
CA
B
′B
′C
￡￠2
2 ′
1
32
H
A C
D
B
E
(a )
(b)
3）对运动无作用
的对称部分
平面机构的结构分析
一、高副低代
替代前后瞬时运动规律不变、自由度不变。
二、平面机构构成原理
将任何机构可分解为：基本杆组（ ）依次联接于原动件与
机架而组成。
n 2 4 6
Pl 3 6 9
0?F
nPL 23?
基本杆组中的刚性构件包含内部副的个数越多，级别越高。
?教学要求
?教学重点与难点
?教学内容 返回目录
掌握运动副、运动链与机构的概念及
其区别，运动链自由度的计算及确定成为
机构的条件；
熟悉机构运动简图的绘制。
教学要求
重点,运动副、运动链与机构的概念；
运动链自由度的计算及确定成为机构的条
件。
难点,自由度计算中应注意的几个特
殊问题；正确绘制机构运动简图。
教学重点与难点
§ 1-1 机构结构分析的内容与目的
§ 1-2 运动副、运动链与机构
§ 1-3 机构运动简图
§ 1-4 运动链自由度计算及确定成为机构的条件
§ 1-5 平面机构的结构分析
机构结构分析的内容与目的
1、掌握确定机构运动的可能性和确定性的条件
2、能够绘制机构运动简图
3、了解机构的组成原理
运动副、运动链与机构
一、平面运动构件的自由度
自由度：构件具有独立运动的数目。
平面运动构件具有三个自由度，有三个
独立运动。
约束：对独立运动的限制。
y
x
x
θ
A
B
二、运动副
1、运动副：两构件间组成的可动联接（既保持直接接触，又能产生一
定的相对运动）。
2、运动副元素：参加接触构成运动副的表面（点、线、面）
3、分类
根据构件间相对运动：平面运动副、空间运动副
平面运动副：高副：点、线接触（ 2个约束,1个自由度）
低副：面接触（ 1个约束,2个自由度）
平面低副：转动副：两个构件间只能作相对转动的运动副；
移动副：两个构件间只能作相对移动的运动副
平面高副：齿轮副、凸轮副
空间运动副：螺旋副、球面副
运动副、运动链与机构
运动副、运动链与机构
1 1 1
2 2 2
(a)
1
2
1
2
(b)
1- 5
三、运动副的表示
转动副,
移动副,
运动副、运动链与机构
齿轮副,
凸轮副,
运动副、运动链与机构
四、构件（杆）的表示
(a)
A
B
A
B
A
A
B
B
C
C
(c)
(d)
A
B
C
A
C
B
A
C
B
(b)
机构运动简图
机构运动简图：用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副
的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。
机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性。
绘制步骤
1、从原动件开始，按运动传递路线，分析各构件间的相对运动关系；
2、确定各运动副的类型、个数；
3、确定与运动有关的几何尺寸；
4、选择一个能充分表现各构件运动情况的视图。
5、选定恰当的长度比例尺
? ?
)( mm
m
l 图上尺寸
实际尺寸??
运动副、运动链与机构
五、运动链和机构
2、机构（从运动链角度）
1）对一个运动链；
2）选一构件为机架；
3）确定原动件（一个或数个）
4）原动件运动时，从动件有确定的
运动。
机构是由原动件、从动件、机架组成。
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1 3
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1、运动链：若干构件通过运动副
联接而成的系统。
① 闭链,② 开链
运动链自由度计算及确定成为机构的条件
一、平面机构具有确定运动的条件
HL PPnF ??? 23
(a) (b) (c)
2
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5
D
EA
C
(e)(d)
A
B
＇C
φ
1
φ
4
＇D
1
D
4
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33
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φ
1
1
＇C
C
＂
C
＇φ
3
＂φ
3
1、平面机构自由度计算公式
运动链自由度计算及确定成为机构的条件
2、运动链具有确定运动的条件
静定桁架
超静定桁架
机构可动
且 F 等于原动件数 运动链具有确定相对运动，即为机构。
0?F
0?F
0?F
0?F
二、自由度计算时的注意事项
1、复合铰链
(b)
(a)
B
3 2
4
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A
o
D
C
B
运动链自由度计算及确定成为机构的条件
2、局部自由度
(b)(a)
3
A
22
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4
3
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(C )(b)
(a)
2
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FE
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A
B 2
3
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C
D
A
E
1
FF
1
E
A
5
D
C
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2B
3、虚约束
1）轨迹重合
运动链自由度计算及确定成为机构的条件
2）两构件组成若干运动副时引入的虚约束（平行导路上多个移动副、在
同一轴线上形成多个回转副）
n＇
n
A
＇n
n
＇C
＇B
B
C
＇AA
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＇D
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B
A
(C)(a) (b)
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B
′B
′C
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2 ′
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A C
D
B
E
(a )
(b)
3）对运动无作用
的对称部分
平面机构的结构分析
一、高副低代
替代前后瞬时运动规律不变、自由度不变。
二、平面机构构成原理
将任何机构可分解为：基本杆组（ ）依次联接于原动件与
机架而组成。
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Pl 3 6 9
0?F
nPL 23?
基本杆组中的刚性构件包含内部副的个数越多，级别越高。
