常用运动机构汇总
机械原理第七章 其它常用机构及组合机构
二、其它常见机构类型
万向联轴节 非圆齿轮机构 螺旋机构 摩擦传动机构 挠性传动机构
三、广义机构
随着科学技术的发展，在工程当中除了各类机械机构外， 利用液、气、电、磁、声、光、温度等的致动原理而发展起来 了液压、气动、电磁、光电、微位移等各种机构。由于利用了 一些新的工作介质或工作原理，广义机构比传统机构更简便地 实现运动或动力转换，因而获得了日益广泛的应用。这些机构 统称为广义机构。 液压机构 气动机构
（五）星轮机构
星轮机构是由针轮与摆线齿轮组成 的不完全齿轮机构。 主动轮1为不完全针轮，针轮设有 若干个柱销；从动轮2为若干摆线齿和 锁止弧间隔分布的摆线齿轮，称为星轮， 针轮1连续转动1周，星轮实现一个运动 周期的间歇运动。星轮机构的动停比可 方便地由增减主动针轮的柱销数来改变。 星轮机构具有槽轮机构的起动性能，又 兼有齿轮机构等速转位的优点，但星轮 的加工制造较困难。星轮机构多用于转 速不高和载荷较轻的场合。
由若干同类或不同类型的机构组合而成为组合机构，可以 充分发挥各类机构的优点并克服其局限，以实现更为复杂和精 确的运动规律。
电磁传动机构
光电机构 微型机构
第二节 组合机构
随着科学技术的进步和工业生产的发展，对生产过程的机械 化和自动化程度的要求愈来愈高，单一的基本机构越来越难以满 足自动机、自动生产线的复杂多样的运动要求，这时可将多个基 本机构按一定的方式组合起来，形成组合机构。
一、机构的组合方式
二、常见组合机构类型
电影放映机送片机构
六角车床刀架转位机构
磨床分度装置
自动传送链装置
（三）不完全齿轮机构
（1）不完全齿轮机构的组成及工作原理 不完全齿轮机构是由普通齿轮机构演变而来 主动轮1轮齿并没有布满整个圆周， 而只有1个或几个轮齿，其余部分为外凸 锁止弧。其从动轮2可以是普通齿轮，也 可由数个轮齿和内凹锁止弧相间布置。 主动轮1连续转动，当轮齿相啮合时，带 动从动轮2转动；当轮齿退出啮合时，锁 止弧锁止定位，从而实现从动轮的间歇 运动。
4种常见的间歇运动机构
在各类机械中，常需要某些构件实现周期性的运动和停歇。
能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇的机构称为间歇运动机构。
而实现间歇运动的四种常用机构分别为：棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮机构。
一、棘轮机构棘轮机构的类型很多，从工作原理上可分为轮齿啮合式和摩擦式棘轮机构；从结构上可分为外啮合式和内啮合式棘轮机构；从传动方向上分为单向（单动和双动）式和双向式棘轮机构。
棘轮机构是把摇杆的摆动转变为棘轮的间歇回转运动。
其优点轮齿式棘轮机构运动可靠，棘轮转角容易实现有级调节，但在工作过程中棘爪在齿面上滑行，齿尖易磨损并伴有噪音，同时为使棘爪能顺利落入棘轮槽，摇杆摆角应略大于棘轮转角，这样就不可避免地存在空程和冲击，在高速时尤其严重，所以常用在低速、轻载下实现间歇运动。
摩擦式棘轮机构传递运动平稳、无噪声，棘轮转角可作无级调节。
图1 单向轮齿啮合式棘轮但由于运动准确性差，不宜用于运动精度要求高的场合。
在工程实践中，棘轮机构常用于实现间歇送进（如牛头刨床）、止动（如起重和牵引设备中）和超越（如钻床中以滚子楔块式棘轮机构作为传动中的超越离合器，实现自动进给和快速进给功能）等场合。
图2 摩擦式棘轮二、槽轮机构槽轮机构又称马尔他机构或日内瓦机构，也是常用的间歇运动机构之一。
普通平面槽轮机构有外接式槽轮机构（图3）和内接式槽轮机构（图4）两种类型。
它主要是由带有均布的径向开口槽的槽轮２、带有圆柱销Ａ的拔盘１以及机架组成。
图3 外接式槽轮机构图4 内接式槽轮机构槽轮机构的工作过程是：主动拨盘１上的圆柱销Ａ进入槽轮２上的径向槽以前，拔盘上的凸锁止弧α将槽轮上的凹锁止弧β锁住，则槽轮静止不动。
当拔盘圆柱销Ａ进入槽轮径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分离，圆柱销可以驱动槽轮转动。
当圆柱销脱离径向槽时，凸锁止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静止不动。
因此，当主动拨盘作连续转动时，槽轮被驱动作单向的间歇转动。
外接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相反；内接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相同，且传动平稳、占空间小，槽轮停歇时间较短。
第六章 常用机构
§6-1构件、运动副与平面机构
三、平面机构运动简图
只应用一些简单的苻号按一定的比例确定运动副 和构件的相对位置，表示机构各构件间的运动关系的图 形称平面机构运动简图。
§6-2
组成： 4—机架 →固定不动
平面连杆机构
其它四杆机构由它演变而得。
一、基本型式－铰链四杆机构
→定轴转动 1,3—连架杆
作整周转动—曲柄
D
∴此机构属于双摇杆机构 其中AD、BC均为摇杆
§6-2
平面连杆机构
3、 图中各杆件长为： AB=800mm,BC=1300m m,CD=1000mm,AD =1200mm,取各杆件为机 架，可得何种机构？ 解：800+1300 1200+1000，满足杆长条件 取AB为机架，为双曲柄机构； 取BC为机架，为曲柄摇杆机构； 取CD为机架，为双摇杆机构； 取AD为机架，为曲柄摇杆机构。
§6-3 凸轮机构
§6-3 凸轮机构
三、凸轮机构的 运动分析
1、从动件的运动曲 线 从动件的位 移曲线与盘形凸 轮运动轮廓成一 一对应关系。如 图6－40所示。 2、盘形凸轮 几个参数― 基圆半径，远、 近休止角，回程 角。
§6-3 凸轮机构
3、从动件的基本运动规律
常用有等速运动规律， 如图6－41所示；等加等减 速运动规律，如图6－42所 示。主要研究各种运动规律 的加速度大小，因为加速度 与从动件的质量乘积是冲击 力，在从动件的质量一定的 条件下，加速度越大，冲击 力也越大。 （1）等速运动规律
课堂练习
§6-2
平面连杆机构
1. 试判别下面两个图分别属于什么类型并说明连 架杆的名称？
B
20
C
∵15+30>20+18 ∴此机构属于双摇杆机构
常用机构间歇运动机构
练一练：
1、如图所示，机构中机架、连架杆、连杆分别是? 2、颚式碎石机构属于平面机械的哪一种?
练一练： 如上图所示部件中，机构属于平面机构的哪一种?
练一练： 本锁紧夹具，是利用什么锁紧的?
各类平面四杆机构的运动转换及应用
类型
曲柄摇杆杆 机构
运动转换
转动/摆动 转动/移动
双曲柄机构 双摇杆机构
于或等于其它两杆长度之和，且 （1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄； （2）以最短杆为机架，则两连杆均为曲柄，该机构为
双曲柄机构； （3）以最短杆对边构件为机架，则无曲柄存在，该机
构为双摇杆机构。 若四杆机构中，最短杆与最长杆之和大于其它两 杆长度之和，则无论选哪一构件为机架，均无曲柄存 在，该机构只能双摇杆机构。
机器和它的分类
形式的能量 与机械能转换 完成机械功 尺寸、形状 性质、状态
作功很小
应用
蒸汽机、内燃机 电动机、 发电机
加工机床、轧钢机 纺织机、包装机； 起重机、飞机、运输机 复印机、打印机、绘图机
常用机构
1、平面铰链四杆机构 2、凸轮机构 3、棘轮机构 4、槽轮机构 5、螺旋机构
→ 0 、行程→ h
B → C 远休程、远休
止角→ 01
C → D 回程、 回程角
→ ´0 D → A 近休程、近休止角→ 02
0 + 01 + ´0+ 02 = 2
其它凸轮机构
棘轮机构
1、棘轮机构的结构 2、棘轮机构的工作原理 3、棘轮机构的应用
棘轮机构的结构
棘轮机构的工作原理
在机构运动中作主动件。 从动件：与凸轮接触并被直接推动的构件。 机架：支撑凸轮和从动件的构件。
常用机构功能介绍
3.在认知和理解的基础上能够在实践中体会简单机构的原理 及作用。
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1.1 铰链四杆机构
1.1.1 铰链四杆机构的概念及构成
用四个转动副在构件间相连的平面四杆机构，称为图1-1(a) 所示为一铰链四杆机构，由四根杆状的构件分别用铰链连接 而成。图1-1(b)为铰链四杆机构的简图。平面铰链四杆机 构，或者简称为铰链四杆机构。 在铰链四杆机构中，起固定 作用的构件称为机架(又称为固定件、静件);机构中与机架用 低副相连的构件称为连架杆;不与机架相连的构件称为连杆。 图1-1中，构件4为机架，构件2为连杆，构件1和3为连架 杆。连架杆按其运动特征可分成摇杆和曲柄两种。
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1.1 铰链四杆机构
死点位置的特殊性使其常常在实际应用中能实现一定的工作 要求。如图1-18所示的飞机起落架收放机构，放下机轮后， 从动杆CD与连杆BC共线。当飞机着陆时，机轮上虽然受到 很大的作用力F，但因机构处于死点位置，所以起落架不会 收起，从而提高了起落架工作的可靠性。图1-19所示为一 种钻床连杆式快速夹具。当通过手柄(即连杆BC)施加外力F， 使连杆BC与连架杆CD成一直线，这时构件连架杆AB的左端 夹紧工件。
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1.1 铰链四杆机构
牛头刨床横向进给机构(图1-3 )，其传动方式采用了曲柄摇 杆机构。曲柄摇杆机构工作时，齿轮1带动齿轮2并与齿轮2 同轴的销盘3(相当于曲柄)一起转动，连杆4使带有棘爪的摇 杆5绕D点摆动，与此同时棘爪推动棘轮6上的轮齿，使与棘 轮同轴的丝杠7转动，从而完成工作台的横向运动。
摇杆:同机架用转动副相连但只绕该转动副轴线摆动的构件。 曲柄:同机架用转动副相连且绕该转动副轴线整圈旋转的构件。
机械设计常用机构
相互转动来实现运动和 柱齿轮的轮齿在轴线上
动力的传递。
倾斜排列，锥齿圆柱齿
轮的轮齿在一个锥面上
排列。
在圆锥齿轮机构中，两 个圆锥齿轮的轮齿在一 个锥面上排列，通过啮 合实现相交轴之间的运 动和动力传递。
在蜗轮蜗杆机构中，蜗 在平面齿轮机构中，直
杆的轮齿在蜗杆面上呈 齿平面齿轮的轮齿在一
螺旋状排列，蜗轮的轮 个平面上垂直排列，斜
用于传递垂直轴之间的运动和动 力，其传动比大、结构紧凑。
平面齿轮机构
用于传递两个平面之间的运动和 动力，其传动形式包括直齿、斜
齿和曲齿等。
齿轮机构的工作原理
01
02
03
04
05
齿轮机构的工作原理基 在圆柱齿轮机构中，直
于齿轮之间的啮合关系， 齿圆柱齿轮的轮齿在轴
通过一对或多个齿轮的 线上垂直排列，斜齿圆
圆锥凸轮机构
凸轮呈圆锥状，常用于需要较小接触面积的场 合。
凸轮机构的工作原理
01
凸轮机构通过凸轮的转动，使从动件产生预期 的运动规律。
02
凸轮的形状决定了从动件的运动轨迹，从而实 现各种复杂的运动要求。
03
当凸轮转动时，从动件在垂直于凸轮轴线的平 面内作往复运动。
凸轮机构的应用
自动化生产线
用于传递和改变运动轨 迹，实现自动化生产。
棘轮机构的工作原理
01
当主动件顺时针转动时 ，棘爪便随主动件一起 顺时针转动，并推动棘
轮逆时针转动。
02
当主动件逆时针转动时 ，棘爪便被压下，无法 与棘轮齿啮合，因此棘
轮不会转动。
03
棘轮机构的运动方向取 决于主动件的转动方向
。
棘轮机构的应用
常用间歇运动机构
二、组合机构旳常见组合方式
◆并联式组合 输入
子机构Ⅰ
子机构Ⅱ
子 机 输出 构 Ⅲ
并联式组合是指机构 组合系统中，几种子 机构共用同一种输入 构件，而它们旳输出 运动又同步输入给一 种多自由度旳子机构， 从而形成自由度为1 旳机构系统。
二、组合机构旳常见组合方式
◆ 反馈式联式组合
输入
反馈式联式组合是指 机构组合系统
中，多自由度子机构旳一种输入运动 是经过单自由度子机构从多自由度子 机构旳输出构件回授旳，从而形成自 由度为1旳机构系统。
输出 子机构Ⅰ
子机构Ⅱ
二、组合机构旳常见组合方式
◆复合式组合 输入
子机构Ⅰ
输出 子机构Ⅱ
复合式组合是指机构组合系统中，由一种或几种串联旳基 本机构去封闭一种具有两个或多种自由度旳基本机构旳组 合方式称为复合式组合。
1. 构成 螺杆、螺母、机架
2. 机构特点
构造简朴、制造以便、运 动精确、能取得较大旳降速比 和力旳增益，工作平稳，无噪 音，合理选择螺纹导程角可具 有自锁性，但效率低，要反转 则需要反向装置。
3. 应用
常用在起重机、压力机及功率不大旳进给系统和微调装置中。
二、螺旋机构类型
1. 滚动螺旋机构：滚动丝杠 2. 滑动螺旋机构
二、槽论机构旳类型
◆外槽轮机构 ◆内槽轮机构
主、从动轮转向相反
主、从动轮转向相反， 且具有传动较平稳、 停歇时间短、所占空 间小等特点。
二、槽论机构旳类型（续）
不等臂长多销槽轮机构
特点：径向槽径向 尺寸不同，拨盘上 销分布不均匀。槽 轮转一周，能够实 现动停时间均不相 同旳运动要求。
二、槽轮机构旳类型（续）
◆组合机构旳附加机构：指组合机构中自由度为1旳基本 机构。
机械设计常用机构
机械设计常用机构机械设计是一门综合性的学科，涉及到各种各样的机构和装置。
在机械设计中，机构是非常重要的一部分，它负责传递和转换力、运动和能量，从而实现机械装置的各项功能。
在机械设计中，常用的机构有很多种。
这些机构可以根据其功能、结构和运动特性进行分类和归纳。
下面，我将对一些常用的机构进行介绍。
一、连杆机构连杆机构是机械设计中最基本也是最常用的一种机构。
它由杆件和关节组成，通过杆件的连接和关节的运动，实现力和运动的传递。
连杆机构广泛应用于各种机械装置中，如汽车发动机的连杆机构、拉杆机构等。
二、齿轮机构齿轮机构是一种通过齿轮的相互啮合来传递运动和力的机构。
齿轮机构具有传动比恒定、传递力矩大、传递效率高等特点，广泛应用于各种传动装置中，如汽车变速器、机床传动等。
三、减速机构减速机构主要通过齿轮、皮带等传动元件将输入的高速运动转换为输出的低速运动。
减速机构在机械设计中非常常见，用于满足不同场合的运动速度要求。
四、滑块机构滑块机构是一种通过滑块在导轨上做直线运动来实现运动转换和力传递的机构。
滑块机构广泛应用于各种机械装置中，如工具机的进给机构、压力机的传动机构等。
五、摆线机构摆线机构是一种通过连杆和摆线来实现直线运动的机构。
它通过摆线的特殊形状和连杆的运动，将旋转运动转换为直线运动，广泛应用于各种机械装置中，如剪切机的摆线滑块机构、织机上纬缸的摆线机构等。
六、万向节机构万向节机构是一种通过球面和容器来实现输动与变动传动的机构。
它具有结构简单、运动灵活等优点，广泛应用于汽车、船舶和航空等领域。
以上介绍的只是机械设计中的一小部分常用机构，还有很多其他的机构在实际设计中也扮演着重要的角色。
在进行机械设计时，我们需要根据具体的应用要求和设计目标选择合适的机构，合理地组合和运用这些机构，以实现设计的目的。
总结起来，机械设计中常用的机构有连杆机构、齿轮机构、减速机构、滑块机构、摆线机构和万向节机构等。
这些机构在机械装置中起着重要的作用，通过它们的运动和力传递，实现了各种功能和要求。
(完整版)常见运动功能的机构选型汇总
第三部分机械原理与设计课程设计常用资料与参考图例第七章常见运动功能的机构选型第一节连续回转机构选型能实现连续回转的机构除了教材中讲到的齿轮机构、摩擦轮机构、双曲柄机构、转动导杆机构、双万向铰链机构、反平行四边形机构、带传动、链传动、行星轮系等以外，实际中还用到下面一些机构。
1）平行四边形机构（图7-1）图7-1中ABCD是一个平行四边形机构，两连架杆AB、CD作同速转动，连杆BC作平动。
图示机构为多个平行四边形机构的组合，在多头钻床中就应用了此机构。
图7-1 图7-22）摆动齿轮行星减速机构（图7-2）图7-2中主动件1与导杆3，上的内齿轮3固联，而齿轮2从动。
当曲柄1匀速回转时，齿轮2变速回转，其平均转速为：式中为主动件1的转速，、为齿轮2、3的齿数。
3）极限四杆机构（图7-3）图7-3中构件长度l1= l2，l3= l4。
构件1和3的转向相同。
杆1转一周时，杆3转两周。
图7-3 图7-44）以曲柄滑块为基础的转动导杆机构（图7-4）图7-4中的曲柄滑块机构ABC与导杆机构CDE串接在一起。
当时，导杆5可作整周转动。
5）齿轮－连杆机构（图7-5）图7-5a）中的四杆机构ABCD上装有一对齿轮2'和5。
行星齿轮2'和连杆2固联，而中心轮5与曲柄1共轴线并可分别自由转动。
当主动曲柄1以ω1等速转动时，从动齿轮5作非匀速转动，其角速度为：式中为连件2的角速度，、为齿轮2'、5的齿数。
通过改变杆长和齿轮节圆半径，可是从动齿轮5作单方向的非匀速转动，或作瞬时停歇的转动或带逆转的转动。
图7-5b）所示为用于铁板传输机构中的齿轮－连杆组合机构。
齿轮1与曲柄固联，齿轮2、3、4及构件DE组成差动论系。
该轮系的中心论2由齿轮1带动，而系杆DE由四杆机构带动作变速运动，因此，使从动轮4实现变速转动。
a) b)图7-5第二节往复运动机构选型实现往复运动的机构除常见的曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、凸轮机构、齿轮齿条机构、螺旋机构等以外，实际中还用到下面一些组合机构。
常用传动机构介绍
四个构件都用转动副联接，是平面 四杆机构的最基本的形式。铰链四杆机 构的组成如图所示。能作整周回转的连 架杆称曲柄，不能作整周回转的连架杆 称摇杆。
连杆
连架杆
机架
类型
曲柄摇杆机构
根据两连架杆运动形式不同： 曲柄摇杆机构 双曲柄机构
双摇杆机构
曲柄摇杆机构铰链四杆机构的两连 架杆一个为曲柄，另一个为摇杆。 如图雷达
双摇杆机构
双摇杆机构能将主动摇杆的摆
动转换成从动摇杆的摆动。应用
对于有曲柄存在的平面连杆机 构，当曲柄为主动件做匀速转动时， 从动件做往复运动（摆动或移动）。 往复运动的从动件由于来回的行程 （摆角或位移）一样，当往复的时 间不等时，就使往复运动的平均速 度不同。这种从动件的运动性质， 就构成了平面连杆机构的急回运动 特性，其急回运动的程度通常用行 程速比系数 来衡量。在工程实际中， 为了提高生产率，保证产品质量， 常常使从动件的慢速运动行程为工 作行程，而从动件的快速运动行程 为空回行程。因此，正确分析平面 连杆机构的急回特性，在机构分析 和设计中具有很重要意义。
• 摆动导杆机构
摇块机构 也称摆动滑块机构，液压传动机器中应用
该机构较多。如自卸卡车的翻斗机构
应用在手动卿筒机构中如图。
定块机构
设计机械时，当从动件的位移、速度和加速 度必须按照预定的规律变化，尤其当原动件作连 续转动而从动件作间歇运动时，用连杆机构难以 实现，通常采用凸轮机构。
组成 由凸轮1、从动件2和机架3三构件组成
急回特性
死点位置
பைடு நூலகம்
曲柄滑块机构
曲柄滑块机构用在冲床、剪 床、钢筋切断机、空气压缩 机等中（将曲柄的转动转化 为滑块的移动），或用于活 塞式内燃机中（将滑块的移 动转化为曲柄的转动）。
最新常用机构(机械传动)
平面连杆机构能够实现多种运动轨迹和运动规 律，广泛应用于各种机械于仪表中。
主要有：四杆机构、六杆 机构、多杆机构等。 平面连杆机构的组成： 机架——固定不动的构件； 连架杆——与机架相联的构件； 连杆——连接两连架杆且作
平面运动的构件； 曲柄——作整周定轴回转的构件； 摇杆——作定轴摆动的构件。
平面四连杆机构的类型： 曲柄摇杆机构 特征：曲柄＋摇杆 作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
1-2.机构设计的原则 原则：利用机构组成原理进行机构设计时，在满 足相同工作要求的条件下，机构的结构越简单、杆组 的级别越低、构件数和运动副数越少越好。 合理的机构设计是机器平稳实用的基础。机器特 定运动的实现，都是通过机构的协调运动来完成的。 一部较复杂的机器一般是由很多常用机构组成的，如 ：连杆机构、轮系机构、凸轮机构、间隙机构和其它 机构，它们之间的相互组合，为实现不同的运动方案 提供了基础 ，而这使机械设计更加丰富与更富有挑，K值越大，机构的急回性质越明显。
平面机构具有急回特性的条件: (1)原动件等角速整周转动； (2)输出件具有正、反行程的往复运动； (3)极位夹角Ө>0。
应用：节省回程时间，提高生产率
平面连杆机构的死点 对于曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，在
连杆与曲柄两次共线的位置，机构均不能运动。 机构的这种位置称为“死点”（机构的死点位置 ） 在“死点”位置，机构的传动角 γ＝0。 “死点”位置应用：
平面连杆机构的压力角与传动角 压力角：作用在从动件上的驱动力F与力作用点
绝对速度之间所夹锐角α。 传动角（ γ ）：压力角的余角
切向分力 Ft= Fcosα = Fsinγ 法向分力 Fn=Fcosγ
γ↑ Ft↑ 对传 动有利，常用γ的大小 来表示机构传力性能的 好坏（越大越好）
常用的运动动机构
常用的运动转动机构1、连杆机构
2、凸轮机构
3、摩擦传动机构(磨擦轴传动速比约1:2~1:4)
4、齿轮转动机构
5、带链转动机构(V型皮带传动速比可达到1:7，滚子链条在5m/s以下，所用的链轮通常必须在17齿以上，链轮所包含的角度以120度以上较佳)
机械运动1
将旋转运动变成摇摆运动机构
将旋转运动变成直线运动机构
将直线运动变成旋转运动机构
间歇旋转运动机构
间歇往复运动机构
机械运动2变速机构
逆转机构
减速机构
急回机构
变向机构
利用皮带的传动机构
机械运动3倍力机构
间歇进给机构
擒纵机构(间歇少量进给)
凸轮及其应用
联轴节
离合器
制动机构
直线运动机构
平行运动机构
循环轨迹运动机构
可变角速度比传动机构
进给机构。
常用机构(四连杆机构)
机 械
• 结构特点：四个运动副均为转动副
设 计
• 组成：机架、连杆、连架杆
C
基
2
础
B
3
平 面
曲柄 摇杆(摆杆)
1
连 杆
(周转副) (摆转副)
A
机 构
机架：固定不动的构件——AD
连架杆：直接与机架相连的构件
——AB、CD
连架杆 B
连杆：不与机架相连的构件—BC
1
4
D
连杆 2
C 连架杆
3
曲柄：能作整周转动的连架杆
3
2 3
22 2
B2
22
2 22
C 3
C 3
C
3
3
C
43 C44 4
4C4 4 44C
4 14 4
A
(3)扩大回转副 ——偏心轮机构
机
械 设 计
曲柄摇杆机构中，将曲柄上的 转动副B的半径扩大至超过曲柄
基 础
的长度，曲柄变成一个几何中 心与回转中心不重合的圆盘，
• 曲柄滑块机构 (扩大回转副)
平 称为偏心轮。
机构演化方法
础
平 改变杆件长度，用移动副取代回转副
面 连 杆
扩大回转副 变更机架等
机
构
连架杆 B
连杆 2
C 连架杆
3
1
A
4
D
机 （1）改变杆件长度 —— 曲柄滑块机构
械
设 计
曲线导轨曲柄滑块机构
基
C
础
C
平
2
面
连
B
杆1 机
构A
4
对CD杆等效转化
B2
常用运动机构
定子
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动子
常用分度旋转机构及附件
目前自动化设计中常用的分度旋转机构有以下几种 类型： 1）:旋转气缸 2）:分割器 3）:DD马达(运动精度高、价格昂贵)
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(1)旋转气缸
组成：
齿轮、齿条、缸体
功能：
在0°-180°范围内可控制调整任意 两个角度
特点：
使用范围广, 成本低, 依靠机械调 整实现两个角度的位置控制, 其旋 转方 向承受负载小, 动力源来自 压缩空气.
特点：
直线运动精度高, 承受较大的负荷 使用寿命长, 成本低, 应用范围广.
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（5）平面复合运动平台
组成：
动子、定子、控制系统
功能：
动子在较大的定子形成的平面上 做X—Y方向上移动, 动子和定子 之间以空气轴承作为介质, 通过 电磁感应运动.
特点：
目前市场较先进的平面X-Y复合 运动机构, 精度高, 价格昂贵.
特点：
运动精度高, 可实现圆周方向 任意位置的控制, 传动功率大, 是目前自动化领域应用的最精 密的圆周方向连续运动分度机 构, 价格昂贵.
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总结
实际中传动精度不高的情况下 常用的直线运动机构有：动力源+链传动或带传动 常用的旋转运动机构有：步进马达+机械转台
自动化设计过程中, 要实现直线运动或分度旋转动 作控 制, 一般根据产品精度、结构设计成本、工艺需求等选择 某 一种运动控制方式.
组成：
导轨、滑块
功能：
滑块沿导轨做直线运动, 在运动过 程对机构精确支撑限位作用, 常常 与丝杠螺母、齿轮齿条、链传动、 气动元器件等共同组成运动机构.
特点：
常用运动机构汇总
构。
③以最短杆相对杆为机架，则无曲柄存在，因此该机构为双摇杆机
构。
(2)若铰链四杆机构中最短杆长度与最长杆长度之和大于其余两杆长
2021/10/10度之和，则无论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。
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1.1.4 铰链四杆机构的演化及其应用
除了铰链四杆机构的上述三种形式外，人们还广泛采用其他形式的平面四 杆机构。分析、研究这些平面四杆机构的运动特性可以发现：这些平面四杆机 构是由铰链四杆机构通过一定途径演化而来的。
1.1.4 铰链四杆机构的演化及其应用
3．导杆机构 若将曲柄滑块机构（图1a）中的构件1作为机架，就演化成导杆机构（图1b）。 导杆机构可分转动导杆机构和摆动导杆机构。
图1 导杆机构
转动导杆机构
摆动导杆机构
（1）转动导杆机构 图1b所示导杆机构，当时，机架1为最短杆，它的相邻杆2与 导杆4均能绕机架作连续转动，故称为转动导杆机构（图2a）；图2b所示为插床机 构，其中构件1、2、3、4组成转动导杆机构，工作时，导杆4绕A点回转，带动构件 5及插刀6往复运动，实现切削。
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1.1.5 平面四杆机构的运动特性
2．死点 在曲柄摇杆机构中，如图所示，若取摇杆为主动件，当摇杆在两极限位置时，连杆与曲柄共线， 通过连杆加于曲柄的力F经过铰链中心A，该力对A点的力矩为零，故不能推动曲柄转动，从而使 整个机构处于静止状态。这种位置称为死点。 平面四杆机构是否存在死点位置，决定于从动件是否与连杆共线。凡是从动件与连杆共线的位
当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度是不同的，
其空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，这种
性质为机构的急回特性。为了表达这个特征的相对程度，
常用机构运动简图（工程科技）
常用机构运动简图（工程科技）
行业1材料 1
常用机构运动简图
机构构件的运动
名称单向运动具有停留的单向
运动
具有局部反向的单向运动往复运动
在两个极限位置停留
的往复运动
运动终止
基本符号直线运动回转运动
运动刷
名称回转副
棱柱副（移动副）
螺旋副
圆柱副
球销副
球面副
基本符号
多杆构件及其组成部分
名称单副元素构件双副元素构件
基本平
面
构件是回转副的一部分机架是回转副的
一部分
连杆
曲柄（或摇杆）偏心轮
导杆
滑块
行业1材料 2
符号及可用符号
机构
多杆构件及其组成部分
基本符号及可用符号空
间机构
单副元素构件
双副元素构件构件是回转副的一部分机架是回转副的一部分连杆曲柄（或摇杆）偏心轮导杆滑块
多杆构件及其组成部分
名称三副元素构件
机构示例
行业1材料 3
基本符号及可用符号
凸轮机构
名称盘形凸轮移动凸轮
空间凸轮圆柱凸轮
圆锥凸轮
双曲面凸轮
基本符号
可用
符号
凸轮从动杆
名称尖顶从动杆曲面从动杆
滚子从动杆
平底从动杆
基本符号
槽轮机构和棘轮机构
行业1材料 4
名称
槽轮机构
外啮合内啮合
基本符号及可用符号名称
棘轮机构
外啮合内啮合
基本符号及可用符号。
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自卸翻斗机构
起重机
载重车自卸翻斗装置中，当液压缸活塞向右伸出时，可带动双摇杆AB和 CD向右摆动，从而使翻斗车内的货物滑下。起重机中，在双摇杆AB和CD 的配合下，起重机能将起吊的重物沿水平方向移动，以省时省功。
精品
1.1.3 铰链四杆机构的曲柄存在条件
从铰链四杆机构的三种基本形式可知，它们的根本区别在于连架杆是否为曲 柄。而连架杆能否成为曲柄，则取决于机构中各杆的长度关系和选择哪个构件 为机架有关。即要使连架杆成为能整周转动的曲柄，各杆必须满足一定的长度 条件，这就是所谓的曲柄存在的条件。
当连杆在B2点时，形成△B2C2D, 得 (d-a)+c>b 即d+c>b+a ② (d-a)+b>c 即d+b>c+a ③ 考虑到四杆位于同一直线时，则①②③可写成如下形
式
b+c≥d+a ④ d+c≥ b+a ⑤ d+b≥ c+a ⑥ 将式④、⑤、⑥分别两两相加，精则品得c≥a,b≥a, d≥a，即AB杆为最短杆。
第1章 常用机构
常用机构有平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构和变速、 变向机构等。
1.1 平面连杆机构 1.2 凸轮机构 1.3 间歇运动机构 1.4 变速机构和变向机构 1.5 常用机构的观察与分析
精品
1.1.1 运动副
所谓运动副是使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接。 根据运动副中两构件的接触形式不同，运动副又可分为低副和高副。 1．低副 低副是指两构件之间作面接触的运动副。按两构件的相对运动情况，可分为： (1)转动副 两构件在接触处只允许作相对转动。 (2)移动副 两构件在接触处只允许作相对移动。 (3)螺旋副 两构件在接触处只允许作一定关系的转动和移动的复合运动， 低副的接触表面一般是平面或圆柱面，易制造和维修，承受载荷时的单位面积 压力较小，较为耐用，传力性能好。但低副是滑动摩擦，摩擦大而效率较低。
车门启闭机构
(2)当双曲柄机构对边都相等，但互不平行，则称其为反向双曲柄机构。反向双曲柄 的旋转方向相反，且角速度也不相等。车门启闭机构中，当主动曲柄AB转动时，通
过连杆BC使从动曲柄CD朝反向转过，从而保证两扇车门能同时开启和关闭。
3．双摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇杆时，则该机构称为双摇杆机构。在双
1.1.2 铰链四杆机构的基本类型及其应用
双曲柄机构
惯性筛
双曲柄机构中，当两曲柄长度不相等时，主动曲柄作等速转动，从动曲柄随之作 变速转动，即从动曲柄在每一周中的角速度有时大于主动曲柄的角速度，有时小 于主动曲柄的角速度。 双曲柄机构中，常见的还有平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。
（1）当两曲柄的长度相等且平行时，称为平行双曲柄机构。
平行双曲柄机构的两曲柄的旋转方向相同，角速度也相等（图
a）。平行双曲柄机构应用很广，机车Байду номын сангаас动装置中，车轮相当
于曲柄，保证了各车轮同速同向转动。此机车联动装置中还增
设一个曲柄EF作辅助构件，以防止平行双曲柄机构ABCD变成
为反向双曲柄机构。
精品
1.1.2 铰链四杆机构的基本类型及其应用
机车主动轮联动装置
铰链四杆机构
铰链四杆机构中，机架和连杆总是存在的，因此可按曲柄存在情况，分为三种 基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
1．曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中的两连架杆，如果一个为曲柄，另一个为摇杆，那么该机构 就称为曲柄摇杆机构。取曲柄AB为主动件，当曲柄AB作连续等速整周转动时， 从动摇杆CD将在一定角度内作往复摆动。由此可见，曲柄摇杆机构能将主动件的 整周回转运动转换成从动件的往复摆动。剪刀机是通过原动机驱动曲柄转动，通 过连杆带动摇杆往复运动，实现剪切精品工作。
2．双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则该机构称为双曲柄机构。两曲 柄可分别为主动件。惯性筛中，ABCD为双曲柄机构，工作时以曲柄AB为主动件， 并作等速转动，通过连杆BC带动从动曲柄CD，作周期性的变速运动，再通过E点 的联接，使筛子作变速往复运动。惯性筛就是利用从动曲柄的变速转动，使筛子 具有一定的加速度，筛面上的物料由精品于惯性来回抖动，达到筛分物料的目的。
下图所示的曲柄摇杆机构，其中AB为曲柄，BC为连杆，CD为摇杆，AD为 机架，它们的长度分别用a、b、c、d来表示，在AB转动一周中，曲柄AB与机 架AD两次共线。借助这两个位置，可找出一些铰链四杆机构的几何关系。
当连杆在B1点时，形成△B1C1D。根据三角形两边 之和必大于第三边的定理，得b+c>d+a①
2．高副 高副是指两构件之间作点或线接触的运动副。 高副由于是点或线的接触，单位面积压力较大，构件接触处容易磨损，制造和 维修困难，但高副能传递较复杂的运动，比较灵活，易于实现预定的运动规律。
低
高
副
副
精品
1.1.2 铰链四杆机构的基本类型及其应用
当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。如图所示的铰 链四杆机构中，杆4是固定不动的，称为机架。与机架相连的杆1和杆3称为连架杆， 不与机架直接相连的杆2，称为连杆。如果杆1(或杆3)能绕铰链A(或铰链D)作整周的 连续旋转，则此杆称为曲柄。如果不能作整周的连续旋转，而只能来回摇摆一个角 度，则此杆就称为摇杆。
1.1.2 铰链四杆机构的基本类型及其应用
曲柄摇杆机构
剪刀机
缝纫机踏扳机构
在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动经连杆转换为曲柄 的连续旋转运动。在生产中应用很广泛。缝纫机的踏板机构，当脚踏板（相当于 摇杆）作往复摆动时，通过连杆带动曲轴（相当于曲柄）作连续运动，使缝纫机 实现缝纫工作。
曲柄摇杆机构
1.1.3 铰链四杆机构的曲柄存在条件
在曲柄摇杆机构中，要使连架杆AB为曲柄，它必须是四杆中的最短 杆，且最短杆与最长杆长度之和应小于其余两杆长度之和，考虑到更 一般的情形，可将铰链四杆机构曲柄存在条件概括为：(1)连架杆与机 架中必有一个最短杆； (2)最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余 两杆长度之和。
摇杆机构中，两杆均可作为主动件。主动摇杆往复摆动时，通过连杆带动从动摇杆
往复摆动。
双摇杆机构在机械工程上应用也不少，汽车离合器操纵机构中,当驾驶员踩下踏板
时，主动摇杆AB往右摆动，由连杆BC带动从动杆CD也向右摆动，从而对离合器产
生作用。
精品
1.1.2 铰链四杆机构的基本类型及其应用
汽车离合器操纵机构