机械设计学第四章.

传动机构和执行机构
• 任何机器都包括四个部分：动力源、传动机 构、执行机构和控制部分。
一、传动机构 二、执行机构 三、工作头

传动机构和执行机构
一、传动机构
• 传动机构（系统）是将原动机的运动和动力 传给执行机构的中间装置。
机构能实现的动作功能
2.选择机构来实现功能原理的范围： (1)实现功率性的机械运动形式或规律的变换功能; (2)实现固定轨迹或简单可调的轨迹功能; (3)在特定条件下能优质地实现开关、联锁和检测等功能; (4)实现简单的固定程序或可变程序的控制功能。

机构能实现的动作功能
常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有 以1下)通几过种啮：合方式进行传动(例如：齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、
链传动、同步齿形带传动等)。 2)通过摩擦方式进行传动(例如：摩擦轮传动、摩擦式无级变
速器、带传动、滑轮传动等)。 3)利用楔块原理进行传动(例如：螺旋传动、偏心轮传动等)。 4)利用流体作用原理进行传动(例如：液压、气动传动等)。

传动机构和执行机构
二、执行机构 执行机构是带动工作头进行工作并使之获得工作力或力 矩的机构。 如：起重机的起重臂，飞机的起落架等。 执行机构的主要作用：给工作头产生工作力，同时带动 工作头实现给定的运动规律或特定的运动轨迹。


引言
5、差动机构 差动机构是将两个有差异的或独立的运动合成为一个 运动。或者将一个运动分解为两个有差异的运动的 机构。 （1）差动螺旋机构又称为微动螺旋机构，常用于微 调、测微和分度机构中。 （2）差动棘轮机构用于微小的间歇进给。 （3）差动齿轮机构如汽车差速器等 （4）差动连杆机构如数学运算机构等
• 原动机与执行机构间组成传动联系的一系列 传动件称为传动链。
• 所有传动链以及它们之间的相互联系组成传 动机构（系统）。
• 作用：是将原动机的运动和动力传递给工作 机，以完成预期的功能。

传动机构和执行机构
传动机构的类型： 变速装置，启动、停止和换向装置，制动
机构能实现的动作功能
(2)实现固定轨迹或简单可调的轨迹功能
例如：自动机的上、下料工序的运动轨迹， 加工、检测工序上需要的运动轨迹，可以 全部用机构来完成。对于复杂轨迹，采用 电子或电气来控制，但其轨迹动作部分还 必须使用机构，如机器人的手臂、手腕、 手爪、计算机绘图仪的绘图笔的动作等。


引言
3、往复运动机构（包括往复移动和往复摆动）
（1）曲柄摇杆往复运动机构 （2）双摇杆往复运动机构 （3）滑块往复运动机构 （4）凸轮式往复运动机构 （5）齿轮式往复运动机构 （6）组合机构

引言
4、间歇运动机构 （1）棘轮机构一般用于单向间歇运动. （2）槽轮机构能实现比较平稳的间歇转. （3）凸轮式间歇转动机构与棘轮机构、槽轮 机构相比，可以通过选择适当的运动规律， 减小动负荷，避免刚性冲击，能适应高速运 转的要求. （4）不完全齿轮机构是由齿轮机构演变而得 到的一种间歇运动机构（主动轮只做一个齿 或几个齿，从动轮类似正常齿轮）
算等。

机构能实现的动作功能
3、利用机构实现程序控制或手动控制的功能 用机构来控制的方法有以下三种： 1)利用时间的序列进行控制； 2)利用动作的序列进行控制； 3)利用运动的变化等进行控制。

机构能实现的动作功能
1）利用时间的序列进行控制
传动机构和执行机构
2、实现特定的运动轨迹 在生产实际中，往往需要由机构完成某种特定 的运动轨迹。当运动轨迹要求比较复杂时，一 般是通过连杆机构或通过组合机构来完成。


联动凸轮机构

机构能实现的动作功能
(3)在特定条件下优质地实现开关、联锁和检测等功能。
这些功能一般用机械或电都能实现，那么究竟采用 哪一种，设计者应该具体问题具体分析。 例如：
机械式的（多数）----经济性好
电灯开关
触摸式的 光电式的
操作方便

机构能实现的动作功能
(4)实现简单的固定程序或可变程序的控制功能 以上我们介绍的几个方面，都适合采用机构来实 现，但也不是绝对的。随着科技的发展，会产生 变化。 以电视机为例： 但是也应看到电子技术的发展虽然能控制许多复 杂的自动化机器和设备，但其本身的结构也日趋 复杂，因而引起可靠性、安全性的下降。 例如：飞机上的自动导航仪
引言
1、匀速转动机构（包括定传动比机构、变传动比机构）
（1）摩擦轮机构 （2）轮系 （3）平行四杆机构 （4）无级变速机构（Continously Variable Transimission）

引言
无级变速器（CVT） 无级变速器是由两组变速轮盘和一条传动带组成

机构能实现的动作功能
一、机构能实现哪些动作功能 1．利用机构实现运动形式或运动规律变换的动 作功能
例如： 1)匀速运动(平动、转动)与非匀速运动(平动、
转动或摆动)的变换。 2)连续转动与间歇式的转动或摆动的变换。 3)实现预期的运动轨迹运动。

装置及安全保护装置等。 常用的传动机构有： 齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机 构、楔块机构、棘轮机构、槽轮机构、摩擦轮 机构、挠性件机构、弹性件机构、液气动机构、 电气机构以及利用以上一些常用机构进行组合 而产生的组合机构。

传动机构和执行机构
使用传动机构的主要目的：
机械设计学第四章.
第四章 机械功能原理的实现-机械运动 系统方案设计
1 机构能实现的动作功能
2
传动机构和执行机构
3
按机械动作功能原理要求做机械运动系统的 方案设计
4 发挥机构固有潜力的方法
---机构的创新设计
5
5 机械运动的协调设计和运动循环图
6

引言
机构的分类
传动机构和执行机构
举例说明执行机构的作用
1、实现特定运动规律 特定运动规律指输出中有速度的规律变化要求。 如：等速输出、有急回特性等。 一般机器中常常由多个执行机构组成，
以完成各种预定的机械工作要求。例 如图中的牛头刨床



引言
二、按功能对机构进行分类。以其运动形式命名，分 为：
1、匀速转动机构； 2、非匀速转动机构； 3、往复运动机构； 4、间歇运动机构； 5、差动机构； 6、实现预期轨迹机构； 7、增力及夹持机构； 8、行程可调机构。


引言
6、实现预期轨迹机构 （1）直线机构（连杆机构、行星齿轮构） （2）特殊曲线绘制机构 （3）工艺轨迹机构（连杆机构、凸轮机构）
7、增力及夹持机构 （1）斜面杠杆机构 （2）铰链杠杆机构 （3）肘杆式机构

引言
8、行程可调机构 （1）棘轮调节机构 （2）偏心轮调节机构 （3）螺旋调节机构 （4）摇杆调节机构 （5）可调式导杆机构
凸轮—连杆机构
传动机构和执行机构
3、实现某种特殊的信息传递
•利用机构不仅能完成机械运动和动力的传 递，还能完成检测、计数、定时、显示或

引言
手动／自动变速器 手动／自动变速器由德国保时捷车厂在911车型
上首先推出，称为Tiptronic，它可使高性能跑车不必 受限于传统的自动挡束缚，让驾驶者也能享受手动换 挡的乐趣。
在D挡时，可自由变换降挡（－）或加挡（＋）， 如同手动挡一样。

1、实现速度和力的变化； 2、实现特定运动规律的要求。

传动机构和执行机构
1、运动速度或力的大小变换 根据功率、速度、输出力三者之间的关系
P= F×V 在输出功率一定的情况下：速度与输出力的变化有关系

传动机构和执行机构
引言
2、非匀速转动机构 （1）非圆齿轮的节线是椭圆形或螺旋线形，而齿轮的节线 是 一个圆周。 （2）双曲柄四杆机构的原动曲柄连续转动，从动曲柄做连 续变速转动。 （3）转动导杆机构也能实现变速机构。 （4）组合机构 联动凸轮机构、凸轮-齿轮组合机构、凸轮连 杆组合机构、齿轮-连杆组合机构等几种典型的组合机构 。 （5）挠性件机构是具有绳、带、链条等挠性中间件的传动 机构
机构能实现的动作功能
2．利用机构实现开关、联锁和检测等的动作功能
检测机构的作用 是自动校正与规 定标准间的差异。
控制联锁机构的作用是在机 器工作过程中，发现控制和 检测机构所不能排除的缺陷 时，停止或限制机器的工作。

机构能实现的动作功能
• 例如： • 1）用来实现运动离合或开停。 • 2）用来换向、超越和反向止动。 • 3）用来实现联锁、过载保护、安全制动 • 4) 实现锁止、定位、夹压等。 • 5) 实现测量、放大、比较、显示、记录、运

机构能实现的动作功能
二（、1选）择要机完构成来设实计现提功出能的原功理能的目原标则和范围 （2）考虑工作可靠，运行安全 1.选择机构实现功能原理的原则：
（3）操作方便 （4）制造和运行的经济性
必须满足
有条件情况下， 尽可能满足


传动机构和执行机构
2、运动形式或传力方式的变换 传动机构常见的运动形式主要有三种： 转动、平动、摆动。 常见的用于运动形式的变换机构主要有： 凸轮机构、螺旋机构、连杆机构、齿轮机构、挠性体机 构、摩擦轮机构、流体机构等。
它们能将转动变换成移动， 或将移动变换成转动。
(1)实现功率性的机械运动形式或规律的变换功能
目前大多数的机械都采用鼠笼式的异步电 机。这种电机的运动特性好，变换效率高。 电机的运动是旋转运动，这就需要采用机 构来实现运动形式和运动规律的变换。例 如：变速机构、曲柄滑块机构、正弦机构 等实现运动形式的变换。

的。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行 变速。
因此，其比传统自动变速器结构简单，体积更小。 另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无
级变速（无级变速可以实现传动比的连续改变），使 汽车的车速变化平稳，没有传统变速器换挡时那种 “顿”的感觉。

引言
手动变速（MT） 手动变速器，也称手动挡，用手动 变速杆使不同齿轮啮合达到变速。 自动变速（AT） 自动变速器，利用行星齿轮机构进行 变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进 行变速。
一、按结构特征对机构进行分类 二、按功能对机构进行分类

引言
一、根据机构结构特征，以其主构件命名 的，可分为：
连杆机构、齿轮机构、棘轮机构、槽轮机 构、螺旋机构、组合机构等。
这种分类方法便于系统地研究 机构的设计原理和运动特性， 适用于机械原理课程，不适于 本课程。

凸轮程序控制装置
机构能实现的动作功能
• 2）利用ห้องสมุดไป่ตู้作的序列进行控制

利用动作系列进行控制的液压系统
•机3构）能利实用运现动的的动变作化功等能进行控制
利用速度变化进行控制的汽车 1—主动盘 2、3—齿轮 4—拉杆 5—供油量调节臂 6—调节弹 簧 7—定轴 8—杠杆 9—平板 10—滑套 11—调速器轴