机械原理第十三章
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形式。实现E不v同al运ua动ti形on式o的n典ly型. 机构主要有： eated withA1s、po实se现.S直lid线e运s f动or的.N机E构T (3M.5ecChalineinstmPtrofiGleai5n.2.0
CoStpryariigghhtt2L0i0n4e-2P0a1t1h)Aspose Pty Ltd.
Evaluation only. eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
2)飞机起落架机构(Plane Undercarriage Mechanism) 起落架可以使轮子占据收起和放下两个位置
5C、op位yr到ig位ht的20运0动4-机20构11(MAescphoasneisPmty Ltd.
to Realize Motion Between Positions)
在四杆机构应用中，连杆及摇杆占据空间两个 及两个以上位置的情况随处可见，如：
1)热处理炉炉门开闭机构( Closing and Opening Mechanism of Door of Furnace for Heat Treatment) 炉门可以占据开启和闭合两个位置
1、齿齿轮轮C机机o构构p应yr用ig在ht中2心00距4较-2小0，11传A动s精po度se较P高ty，L各t种d.不同传
递动力范围的场合。
2、螺旋机构
在许多机械设备中大量应用着螺旋机构（又称丝杠传动）， 它主要用于将回转运动转变为直线运动，具有增力效果。
3、带传动与链传动
带传动及链传动多用于Ev中a心lu距at较io大n的on传ly动. 。
3.详细设计阶段 该阶段是将机械运动简图具体化为机器
及零部件的合理结构E。v完al成ua机ti械on产o品nl的y.总体设计、部件和零 eated件w设it计h，A完sp成o全se部.S生lid产e图s 纸fo并r .编N制E设T 计3.说5 明C书lie等n技t P术ro文f件ile。5.2.0
4、点到点的运动机构(Mechanism to Realize
Point-to-point Motion )
1)曲柄滑块机构(Crank-sliding Mechanism)
合理的设计曲柄滑块机构的尺寸，可以实现滑块的点到 点的运动
2)凸轮机构(Cam )
摆动从动件凸E轮va机lu构at及io直n动o从nl动y.件 eated with A凸s轮p机os构e.均Sl可id实es现f点or到.N点E的T运3动.5 Client Profile 5.2.0
任何开式链机构上的端点都可以实现一定的运动轨 迹，工业机器人操作机大多是由开链机构组成的。
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2、创新构思：求各功能E元va的lu解at，io同n一on功ly能. 元的解可以有不同的 eat原ed理w，i同th一A原sp理o又se可.S以li有de若s 干fo不r 同.N方E案T，3.将5各C功lie能n元t P的r方of案ile评5价.2.0
选3、优方；案拟C定op：y拟ri定gh总t 体20方0案4-，20动1力1 源A的sp选os择e、P传ty动L系td统. 及执行
5) 链传动（直线段部分的运动）(Chain Drive Mechanism)
带有翼片的链传动，可以拖动被作业件在两链轮间的 直线段做直线运动。
2、实现回转运动的机构
(Mechanism to Realize Rotary Motion)
1) 齿轮传动机构(Gear
Transmmision Mechanism
13.2.4工艺参数的给定及原动机的选择
工艺参数：是设计的原始依据，即执行构件或
执行机构的运Ev动al要ua求tio，n包on括ly运. 动参数及力参数 eated with运A动sp参os数e.：Sl运id动es形fo式r .、N运ET动3特.5点C、lie运nt动P范ro围fil、e 5.2.0
1.产品规C划o阶py段rig本ht阶2段00主4要-2是0通11过A市s场po调se查P了ty解L市t场d.需求，作
出市场预测，对产品开发的可能性作综合研究并提出可行性报 告，本阶段最终目的是确定任务并给出详细的设计任务书。
2.方案设计阶段 通过规划阶段明确了设计任务，确定了
系统的功能。当然能E实va现lu同a一tio功n能o的nl系y.统可以有不同的工作 eated原w理it，h 同As一p原os理e.又S可lid以e有s f不or同.的N运ET动3方.5案C。l通ie过nt功P能ro分fi析le并5.2.0
确原定动了机C工经o作传py原动ri理机gh的构t基到20础执0上行4-进机2行构01工的1艺运A动动sp作方o构案se思，P，并ty初画L步出td拟各. 定执出行从构
件动作相互协调配合的运动循环图，设计各执行机构，画出 机构运动简图并作机构的运动学分析和动力学分析计算，这 是机械产品方案设计阶段的主要内容。
3、熟悉C对o设p计yr方ig案ht的2选00择4有-2重0要11影A响s的po周se围P环ty境L的t信d.息；
4、充分重视其他学科的技术应用； 5、应有创新意识并掌握常用的创新设计方法。
13.2 机械传动系统的方案拟定
13.2.1 原动机的类E型va及lu应ati用on(oTnylpye. and
Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
设计的四个阶段：
1.产品规划阶段，2E.v方a案lu设at计io阶n段th进A设s计po阶s段e.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
第十三章 机械传动系统的方案设计
13.1 概述
机械传动系统的方案设计就是要完成从原
动机、传动机构到执行机构的设计。其中传递
动力和实现预期运动是机械传动系统的两个基
本任务。机械E传v动al系ua统tio设n计o是nl否y.合理直接影响到机 eated with械使A的用s功成p能本os实）e.现的Sl， 高id性低es能等f质。or量.N的E好T坏3、.5成C本l（ie制nt造P成ro本fi和le 5.2.0
柄做等速或不等速回转运动
3) 链传动及带传动(Train and Belt Transmissions)
可以实现较长距离的回转运动
3、实现运动轨迹的机构(Mechanism to realize any
motion path)
1) 四杆机构（连杆曲线）(Four-bar Linkage)
13.2.3 执行机构的运动类型及典型机构
(Motion Type of Executive Mechanism and Its Typical Mechanisms) 机器中最接近被作业工件一端的机构称为执行机构。 执行机构中接触工件或执行终端运动的构件称为执行 构件。机器通过执行构件完成作业任务。 执行机构的运动分为直线运动、回转运动、任意轨迹 运动、点到点的运动及位到位的运动等主要五种运动
1) 齿轮-齿条机构(PinionRack)
齿轮的正、反向回转可以使 齿条做往复直线运动
2) 螺旋机构(Screw Mechanism)
丝杠的回转可以使螺母实 现往复直线运动
3) 曲柄滑块E机va构lu(aCtrioannko-nly. eated withSlAisdpeors)e.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
当Co曲p柄yr连igh续t 回20转04时-2，01滑1块Aspose Pty Ltd.
可做往复直线运动
BC=0.27DC,BE=0.83DC,AB=1.18DC,AD=0.64DC
4)双摇杆机构 起重机的E变v幅alu机at构ion only. eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
流伺服电动机、直流伺服电动机、步进电动机及直线电机等均
有广泛的应用。
热机是指内燃机、汽轮机、蒸汽机、燃气轮机等
液压马达及液压油缸是主要的液压原动机。
气马达及气缸则是主要的气压原动机。
10.2.2 传动机构的类型及功用(Type and Application of
Transmission MechaniEsvm a)luation only. eat常ed用w的i传th动A机sp构o有se：.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
2) 双曲柄机Ev构alu（at含ion平o行nl四y. 边形机构） eated with(hEanTi3s.m5)Client Profile 5.2.0
一C曲op柄yr回ig转ht可20带0动4-2另0一11曲Aspose Pty Ltd.
运Co动p速yr度igh等t 。20运04动-2参01数1是A由sp工os艺e P要ty求L决td定. 的。
eate4d、w连it杆h A机s构pose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 连杆机构C在op机y械ri设gh备t 及20日0常4-生20活1中1 有A大sp量os应e用P。ty Ltd.
5、凸轮机构
由于凸轮机构是高副接触，决定了这种机构主要用于传递运动。
机构的确定，并将各执行机构作协调设计即设计绘制运动循环图；
4、机构设计：设计各执行机构，初步确定机构尺 寸，画机构运动简图；
5、参数计算：对各初选方案进行运动学分析、动 力学分析及有关计算；
6、方案评价E与v决alu策a：tio对n 各on方ly案. 作技术、经济及社 eated with会A评s价po，se必.S要lid时es作fo反r 馈.N修ET改3，.5最C后lie从n中t P选ro择fil最e 优5.2.0
eateAdppwliithcaAtisopnosoef.SPlirdiemsifnogr M.NovEeTr)3.5 Client Profile 5.2.0
原电动动机机的是C动最op力常y源用ri主的gh要原t 有动20电机0、，4-热交20流、1异液1步及A电气sp动四os机种e、。P直ty流L电td动. 机、交
4.改进C设op计yr阶ig段ht 2本0阶04段-2的0主11要A任s务po是se根P据t试y L验t、d.使用、
鉴定所暴露的问题，进一步做出相应的技术完善工作，以确 保产品的设计质量。
运动方案设计的主要步骤：
1、目标分析：根据任务书分析确定总功能并作功能分解， 直至分解到可以直接求解的功能元 ；
方C案op，yr绘ig制ht系20统0运4-2动0简11图A、sp编os写e 总Pt体y L方td案. 设计计
算说明书。
运动方案设计的必备知识
1、充分了解并掌握各E种v常al用ua机ti构on的o基n本ly知. 识； eate2d、w必i须th了A解sp和o掌se握.S各li种de动s 力fo源r 的.N性E能T和3.使5用C要lie求n；t Profile 5.2.0
四杆机构的连杆上的每一点均可以实现一定的封闭运动轨迹
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2) 开式链机构(Open Chain Mechanism)
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2)飞机起落架机构(Plane Undercarriage Mechanism) 起落架可以使轮子占据收起和放下两个位置
5C、op位yr到ig位ht的20运0动4-机20构11(MAescphoasneisPmty Ltd.
to Realize Motion Between Positions)
在四杆机构应用中，连杆及摇杆占据空间两个 及两个以上位置的情况随处可见，如：
1)热处理炉炉门开闭机构( Closing and Opening Mechanism of Door of Furnace for Heat Treatment) 炉门可以占据开启和闭合两个位置
1、齿齿轮轮C机机o构构p应yr用ig在ht中2心00距4较-2小0，11传A动s精po度se较P高ty，L各t种d.不同传
递动力范围的场合。
2、螺旋机构
在许多机械设备中大量应用着螺旋机构（又称丝杠传动）， 它主要用于将回转运动转变为直线运动，具有增力效果。
3、带传动与链传动
带传动及链传动多用于Ev中a心lu距at较io大n的on传ly动. 。
3.详细设计阶段 该阶段是将机械运动简图具体化为机器
及零部件的合理结构E。v完al成ua机ti械on产o品nl的y.总体设计、部件和零 eated件w设it计h，A完sp成o全se部.S生lid产e图s 纸fo并r .编N制E设T 计3.说5 明C书lie等n技t P术ro文f件ile。5.2.0
4、点到点的运动机构(Mechanism to Realize
Point-to-point Motion )
1)曲柄滑块机构(Crank-sliding Mechanism)
合理的设计曲柄滑块机构的尺寸，可以实现滑块的点到 点的运动
2)凸轮机构(Cam )
摆动从动件凸E轮va机lu构at及io直n动o从nl动y.件 eated with A凸s轮p机os构e.均Sl可id实es现f点or到.N点E的T运3动.5 Client Profile 5.2.0
任何开式链机构上的端点都可以实现一定的运动轨 迹，工业机器人操作机大多是由开链机构组成的。
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Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
2、创新构思：求各功能E元va的lu解at，io同n一on功ly能. 元的解可以有不同的 eat原ed理w，i同th一A原sp理o又se可.S以li有de若s 干fo不r 同.N方E案T，3.将5各C功lie能n元t P的r方of案ile评5价.2.0
选3、优方；案拟C定op：y拟ri定gh总t 体20方0案4-，20动1力1 源A的sp选os择e、P传ty动L系td统. 及执行
5) 链传动（直线段部分的运动）(Chain Drive Mechanism)
带有翼片的链传动，可以拖动被作业件在两链轮间的 直线段做直线运动。
2、实现回转运动的机构
(Mechanism to Realize Rotary Motion)
1) 齿轮传动机构(Gear
Transmmision Mechanism
13.2.4工艺参数的给定及原动机的选择
工艺参数：是设计的原始依据，即执行构件或
执行机构的运Ev动al要ua求tio，n包on括ly运. 动参数及力参数 eated with运A动sp参os数e.：Sl运id动es形fo式r .、N运ET动3特.5点C、lie运nt动P范ro围fil、e 5.2.0
1.产品规C划o阶py段rig本ht阶2段00主4要-2是0通11过A市s场po调se查P了ty解L市t场d.需求，作
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2.方案设计阶段 通过规划阶段明确了设计任务，确定了
系统的功能。当然能E实va现lu同a一tio功n能o的nl系y.统可以有不同的工作 eated原w理it，h 同As一p原os理e.又S可lid以e有s f不or同.的N运ET动3方.5案C。l通ie过nt功P能ro分fi析le并5.2.0
确原定动了机C工经o作传py原动ri理机gh的构t基到20础执0上行4-进机2行构01工的1艺运A动动sp作方o构案se思，P，并ty初画L步出td拟各. 定执出行从构
件动作相互协调配合的运动循环图，设计各执行机构，画出 机构运动简图并作机构的运动学分析和动力学分析计算，这 是机械产品方案设计阶段的主要内容。
3、熟悉C对o设p计yr方ig案ht的2选00择4有-2重0要11影A响s的po周se围P环ty境L的t信d.息；
4、充分重视其他学科的技术应用； 5、应有创新意识并掌握常用的创新设计方法。
13.2 机械传动系统的方案拟定
13.2.1 原动机的类E型va及lu应ati用on(oTnylpye. and
Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
设计的四个阶段：
1.产品规划阶段，2E.v方a案lu设at计io阶n段th进A设s计po阶s段e.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
第十三章 机械传动系统的方案设计
13.1 概述
机械传动系统的方案设计就是要完成从原
动机、传动机构到执行机构的设计。其中传递
动力和实现预期运动是机械传动系统的两个基
本任务。机械E传v动al系ua统tio设n计o是nl否y.合理直接影响到机 eated with械使A的用s功成p能本os实）e.现的Sl， 高id性低es能等f质。or量.N的E好T坏3、.5成C本l（ie制nt造P成ro本fi和le 5.2.0
柄做等速或不等速回转运动
3) 链传动及带传动(Train and Belt Transmissions)
可以实现较长距离的回转运动
3、实现运动轨迹的机构(Mechanism to realize any
motion path)
1) 四杆机构（连杆曲线）(Four-bar Linkage)
13.2.3 执行机构的运动类型及典型机构
(Motion Type of Executive Mechanism and Its Typical Mechanisms) 机器中最接近被作业工件一端的机构称为执行机构。 执行机构中接触工件或执行终端运动的构件称为执行 构件。机器通过执行构件完成作业任务。 执行机构的运动分为直线运动、回转运动、任意轨迹 运动、点到点的运动及位到位的运动等主要五种运动
1) 齿轮-齿条机构(PinionRack)
齿轮的正、反向回转可以使 齿条做往复直线运动
2) 螺旋机构(Screw Mechanism)
丝杠的回转可以使螺母实 现往复直线运动
3) 曲柄滑块E机va构lu(aCtrioannko-nly. eated withSlAisdpeors)e.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
当Co曲p柄yr连igh续t 回20转04时-2，01滑1块Aspose Pty Ltd.
可做往复直线运动
BC=0.27DC,BE=0.83DC,AB=1.18DC,AD=0.64DC
4)双摇杆机构 起重机的E变v幅alu机at构ion only. eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
流伺服电动机、直流伺服电动机、步进电动机及直线电机等均
有广泛的应用。
热机是指内燃机、汽轮机、蒸汽机、燃气轮机等
液压马达及液压油缸是主要的液压原动机。
气马达及气缸则是主要的气压原动机。
10.2.2 传动机构的类型及功用(Type and Application of
Transmission MechaniEsvm a)luation only. eat常ed用w的i传th动A机sp构o有se：.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
2) 双曲柄机Ev构alu（at含ion平o行nl四y. 边形机构） eated with(hEanTi3s.m5)Client Profile 5.2.0
一C曲op柄yr回ig转ht可20带0动4-2另0一11曲Aspose Pty Ltd.
运Co动p速yr度igh等t 。20运04动-2参01数1是A由sp工os艺e P要ty求L决td定. 的。
eate4d、w连it杆h A机s构pose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 连杆机构C在op机y械ri设gh备t 及20日0常4-生20活1中1 有A大sp量os应e用P。ty Ltd.
5、凸轮机构
由于凸轮机构是高副接触，决定了这种机构主要用于传递运动。
机构的确定，并将各执行机构作协调设计即设计绘制运动循环图；
4、机构设计：设计各执行机构，初步确定机构尺 寸，画机构运动简图；
5、参数计算：对各初选方案进行运动学分析、动 力学分析及有关计算；
6、方案评价E与v决alu策a：tio对n 各on方ly案. 作技术、经济及社 eated with会A评s价po，se必.S要lid时es作fo反r 馈.N修ET改3，.5最C后lie从n中t P选ro择fil最e 优5.2.0
eateAdppwliithcaAtisopnosoef.SPlirdiemsifnogr M.NovEeTr)3.5 Client Profile 5.2.0
原电动动机机的是C动最op力常y源用ri主的gh要原t 有动20电机0、，4-热交20流、1异液1步及A电气sp动四os机种e、。P直ty流L电td动. 机、交
4.改进C设op计yr阶ig段ht 2本0阶04段-2的0主11要A任s务po是se根P据t试y L验t、d.使用、
鉴定所暴露的问题，进一步做出相应的技术完善工作，以确 保产品的设计质量。
运动方案设计的主要步骤：
1、目标分析：根据任务书分析确定总功能并作功能分解， 直至分解到可以直接求解的功能元 ；
方C案op，yr绘ig制ht系20统0运4-2动0简11图A、sp编os写e 总Pt体y L方td案. 设计计
算说明书。
运动方案设计的必备知识
1、充分了解并掌握各E种v常al用ua机ti构on的o基n本ly知. 识； eate2d、w必i须th了A解sp和o掌se握.S各li种de动s 力fo源r 的.N性E能T和3.使5用C要lie求n；t Profile 5.2.0
四杆机构的连杆上的每一点均可以实现一定的封闭运动轨迹
Evaluation only. eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
2) 开式链机构(Open Chain Mechanism)