机械基础—常用机构 ppt课件
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机械设计基础第二章--常用机构介绍
4—机架 1，3—连架杆→定轴转动 2—连杆→平面运动 整转副：二构件相对运动为
整周转动。
摆动副：二构件相对运动不 为整周转动。
曲柄：作整周转动的连架杆
摇杆：非整周转动的连架杆
C
2
B
3
1
A
D
4
二、平面四杆机构的常用形式
1、曲柄摇杆机构
（构件4为机架、构件2为机架）
2、双曲柄机构
}全回转副四杆机构
(二)曲柄为最短杆。 ▲铰链四杆机构存在曲柄的条件是：
(一)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其 余两杆长度之和。
(二)机架或连架杆为最短杆。
4、曲柄滑块机构 二、平面四杆机构的内部演化:
第二节 凸轮机构
一、凸轮机构的组成与分类： 运动方式：将主动凸轮的连续转动或
移动转换成为从动件的移动或摆动。 分类：1、形状
①盘形凸轮机构——平面凸轮 机构
②移动凸轮机构——平面凸轮 机构
③圆柱凸轮机构——空间凸轮 机构
2、运动形式
按从动件的运动型式：
①尖底从动件：用于 低速；
②滚子从动件：应用 最普遍；
③平底从动件：用于 高速
O
r0
1 2 3
4
5
6 7 8
二、从动件的常用运动规律
从动件的运动规律——从动件在工作过程中， 其位移（角位移）、速度（角速度）和加 速度（角加速度）随时间（或凸轮转角） 变化的规律。
长 几何形状简单——便于加工，成本低。 3、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； ②设计复杂；
③只用于速度较低的场合。
由转动副联接四个构
件而形成的机构，称为铰 链四杆机构，如图所示。 图中固定不动的构件是机 架；与机架相连的构件称 为连架杆；不与机架直接 相连的构件称为连杆。连 架杆中，能作整周回转的 称为曲柄，只能作往复摆 动的称为摇杆。根据两连 架杆中曲柄(或摇杆)的数 目，铰链四杆机构可分为 曲柄摇杆机构、双曲柄机 构和双摇杆机构。
机械设计基础常用机构概述幻灯片
平面机构运动简图的绘制
院
〔1〕分析机构的构造和运动情况
机
找出原动局部、传动局部和工作局部
械 系
〔2〕确定构件、运动副的类型和数目
〔3〕选择视图平面
通常选用平行于构件的平面作为投 影面
〔4〕选定适当的比例尺 l，绘制机构 运动简图
长 沙 职 院
机 械 系
长
沙 职
发动机机构运动简图
院
机 械
8
系
7
B
6
机 速转动，经过摆杆3带动导杆4
械 系
实现冲头的上下冲压动作。图
b为其机构运动简图。试分析
在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构 件失去两个自由度；每个高副引入一个约束， 使构件失去一个自由度。
长 沙 职 院
机 械 系
转动副
约 束 数：2 自由度数：1
移动副
约 束 数：2 自由度数：1
低副
凸轮副
约 束 数：1 自由度数：2
高副
机构自由度的计算
长 沙 职 院
机 械 系
机构相对机架〔固定构件〕所具有的独立运动 数目，称为机构的自由度。
1
D
2 3
C
5
4
A
平面机构的自由度计算
长 沙 职 院
机 械 系
1. 自由度
y
构件的独立运动的数目称为构件的自由度。
一个作平面运动的自由构件有三种独立运动的 可能性。即有3个自由度。
Ｏ
x
长
沙
职 院
2.
约束
对构件独立运动所加的限制称为约束。
机
械 自由度减少的个数等于约束的数目。
系
运动副所引入的约束的数目与其类型有关。
机械基础任秀菊PPT课件
1
（a）
7
2、铰链四杆机构类型的判别
(1)铰链四杆机构的性质：对于铰链四杆机构来 说，机架 和 连杆 总是存在的，按曲柄 的存在 情况，分为三种基本形式：曲柄摇杆机构 、 双曲柄机构 和 双摇杆机构 。 从上述铰链四杆机构的三种基本形式中可知， 它们的根本区别就在于 连架是杆否为曲柄。 理论和实践证明：连架杆能否成为曲柄，则 取决于： 机构中各杆件的相对长度和最短杆件所处的。位置
12
（见学案）
分析下列图中⑴、⑵、⑶、⑷为什么机构？ 并说出判断理由：
答：（1）为曲柄摇杆机构
判断理由： 最短杆45，最长杆120， 45+120＜100+70 以最短杆相邻的杆120为机架.
⑴ 13
（2）为双曲柄机构 判断理由： ①最短杆40，最长杆110， 40+110＜90+70 ②最短杆40为机架
8
最短杆长度lmin与最长杆长度ｌmax之和与其余两杆长 度ｌ′、ｌ″之和 相比，有几种情况？
有三种
第一种是：ｌmin＋ｌmax＜ｌ′＋ｌ″ 第二种是：ｌmin＋ｌmax=ｌ′＋ｌ″ 第三种是：ｌmin＋ｌmax ＞ｌ′＋ｌ″
9
（2）铰链四杆机构类型的判别方法： A、当最短杆长度lmin与最长杆长度ｌmax之和 小于或等于其余两杆长度 ｌ′、
21
平行双曲柄机构在运动过程中，主动曲柄运动一周，从动曲 柄将会出现两 次与连杆共线位置，这样会造成从动曲柄运 动的不确定现象（即从动曲柄可能顺时针转，也可能逆时针 转而变成反向双曲柄机构）。为避免这一现象的发生，可用 增设辅助机构方法来解决。
22
平行双曲柄机构的应用 如机车主动轮的联动装置：
增设的辅助机构保证了被联动的各轮与主动轮作相同的运动。
机械基础(全套)ppt课件
类型。
联轴器类型、特点及选用
刚性联轴器
适用于两轴对中精度高、无冲 击的场合，传递扭矩大，但无
缓冲作用。
弹性联轴器
适用于两轴对中精度稍差、有 冲击的场合，能吸收振动和冲 击，但传递扭矩较小。
液压联轴器
适用于需要无级调速和过载保 护的场合，能自动适应两轴的 不对中，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、对中精 度、工作环境等条件综合考虑
CAE软件
如ANSYS、Nastran等，用于进行有限元分析、 结构优化等，提高设计的准确性和效率。
PDM/PLM软件
如Windchill、Teamcenter等，用于产品数据管 理、流程管理等，提高设计协同和效率。
03
机械制造工艺与装备
机械制造工艺概述
机械制造工艺的定义
研究机械产品制造过程中的加工方法 、工艺装备、加工顺序和工艺参数等 内容的总称。
，选择合适的联轴器类型。
离合器类型、特点及选用
牙嵌离合器
适用于低速重载、有频繁接合和分离 的场合，传递扭矩大，但接合时冲击 较大。
摩擦离合器
适用于中高速轻载、需要平稳接合的 场合，接合平稳，但传递扭矩较小。
电磁离合器
适用于需要远程控制和自动控制的场 合，动作迅速，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、接合方式、工 作环境等条件综合考虑，选择合适的 离合器类型。
气压元件选用与安装
液压与气压元件选用与安装
根据系统工作压力和流 量选择合适的气源装置 、气缸、控制阀等元件 ；
安装前应检查元件的清 洁度和完好性，确保无 损坏和污染；
安装时应按照制造厂的 推荐规范进行，确保正 确的配合间隙和紧固力 矩；
联轴器类型、特点及选用
刚性联轴器
适用于两轴对中精度高、无冲 击的场合，传递扭矩大，但无
缓冲作用。
弹性联轴器
适用于两轴对中精度稍差、有 冲击的场合，能吸收振动和冲 击，但传递扭矩较小。
液压联轴器
适用于需要无级调速和过载保 护的场合，能自动适应两轴的 不对中，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、对中精 度、工作环境等条件综合考虑
CAE软件
如ANSYS、Nastran等，用于进行有限元分析、 结构优化等，提高设计的准确性和效率。
PDM/PLM软件
如Windchill、Teamcenter等，用于产品数据管 理、流程管理等，提高设计协同和效率。
03
机械制造工艺与装备
机械制造工艺概述
机械制造工艺的定义
研究机械产品制造过程中的加工方法 、工艺装备、加工顺序和工艺参数等 内容的总称。
，选择合适的联轴器类型。
离合器类型、特点及选用
牙嵌离合器
适用于低速重载、有频繁接合和分离 的场合，传递扭矩大，但接合时冲击 较大。
摩擦离合器
适用于中高速轻载、需要平稳接合的 场合，接合平稳，但传递扭矩较小。
电磁离合器
适用于需要远程控制和自动控制的场 合，动作迅速，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、接合方式、工 作环境等条件综合考虑，选择合适的 离合器类型。
气压元件选用与安装
液压与气压元件选用与安装
根据系统工作压力和流 量选择合适的气源装置 、气缸、控制阀等元件 ；
安装前应检查元件的清 洁度和完好性，确保无 损坏和污染；
安装时应按照制造厂的 推荐规范进行，确保正 确的配合间隙和紧固力 矩；
机械基础说课PPT课件
凸轮机构
凸轮机构的基本组成
介绍凸轮机构的基本组成元素，如凸轮、从动件和机架等 。
凸轮机构的工作原理
详细解释凸轮机构的工作原理，包括凸轮的轮廓形状如何 决定从动件的运动规律，以及如何通过设计凸轮的轮廓形 状来实现特定的运动要求。
凸轮机构的应用实例
列举一些典型的凸轮机构应用实例，如内燃机中的配气机 构、自动机械中的送料机构等。
可加工复杂曲面和形状，提高加工精度和效率，降低生产成本。
03
数控加工技术的发展趋势
高速化、高精度化、复合化、智能化。
3D打印技术原理及应用
3D打印技术原理
通过逐层堆积材料的方式构建物体的一种技术，将三维模 型数据逐层分切为二维截面数据，并驱动打印设备逐层堆 积材料来制造三维实体。
3D打印技术的应用
、增材制造等，并分析其对未来机械工程发展的影响。
行业发展趋势分析
02
分析机械工程行业的发展趋势，包括数字化、智能化、绿色化
等方面的发展方向和挑战。
学生职业规划建议
03
结合行业发展趋势，为学生提供职业规划建议，包括专业技能
提升、跨学科学习、实践经验积累等方面的建议。
THANKS
感谢观看
04
机械设计方法与实践
机械设计流程与方法
设计流程
需求分析、概念设计、详细设计 、制造与测试
设计方法
系统化设计、模块化设计、优化设 计、可靠性设计
设计工具
CAD软件、CAE软件、仿真技术、 3D打印技术
典型零件设计案例解析
01
02
03
04
轴类零件设计
轴的选材、结构设计、强度校 核、轴承选用
齿轮传动设计
工作原理
中职教育-《工程机械基础》课件：第四章 常用机构(人民交通出版社).ppt
2. 从动件的运动规律 (1)等速运动规律。 当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为 等速运动规律。 ① 位移曲线(Ｓ- δ 曲线)。 如图4-9所示，若从动件在整个升程中的总位移为ｈ，凸轮上对应的升程角为 δ０，那么由运动学可知，在等速运动中，从动件的位移Ｓ与时间ｔ的关系为 Ｓ＝ｖ·ｔ 凸轮转角 δ 与时间ｔ的关系为
位置所夹的锐角，用 θ 表示，如图４-３所示。
图４-３ 曲柄摇杆机构
急回特性指空回行程时的平均速度大于工作行程时的平均速度的特性。 机构的急回特性可用行程速比系数Ｋ表示。
K
v2 v1
t1 t2
180 180
极位夹角 θ 越大，机构的急回特性越明显。
曲柄摇杯机构中，当曲柄 AB 沿顺时针方向以等角速度 ω 转过 ϕ１ 时，摇 杆CD自左极限位置C１D 摆至右极位置C２D，设所需时间为ｔ１，C 点的平均速 度为 V１；而当曲柄 AB 再继续转过 ϕ２ 时，摇杆 C D 自 C２Ｄ 摆回至 C１D，设 所需的时间为ｔ２，C点的平均速度为Ｖ２ 。由 于 ϕ１>ϕ２，所以ｔ１>ｔ２，Ｖ２ >Ｖ１ 。由此说明:曲柄ＡＢ虽作等速转动，而摇杆ＣＤ空回行程的 平均速度却 大于工作行程的平均速度，这种性质称为机构的急回特性。
图4-5 铰链四杆机构的死点应用 １-手柄 ;２-工件
第二节 凸轮机构
一、凸轮机构概述 凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成 (图４-６)。 凸轮是主动件，从动件的运 动规律由 凸轮轮廓决定。 凸轮机构是机械工程中广泛应用的一种高副机构。 凸轮机构常用于低速、轻载的自动机或自动机的控制机构。 图４-７所示为汽车内燃机的配气机构，当凸轮１ 转动时，依靠凸轮的轮廓， 可以迫使 从动件气阀２向下移动打开气门(借助弹簧的作用力关闭)，这样就可以 按预定时间打开 或关闭气门，以完成内燃机的配气动作。
机械知识常用机构培训PPT课件
直线运动，以使被筛物料获得较好的筛分效果。
惯性筛
双曲柄机构应用实例2——天平 利用平行双曲柄机构两曲柄的旋转方向和角速度均相同 的特性，保证两天平盘始终保持水平状态 。
天平
双曲柄机构应用实例3——码垛机械手
四杆件构成平行双曲柄机构。两曲柄的旋转方向和角速 度均相同。牵动主动曲柄AB的延伸端E ，可使连杆BC带动机 械手平行升降移动，以便平稳码垛 。
铰链四杆机构中，曲柄存在的杆长条件为：最短杆与最 长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。
1.曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构的两连架杆中，若一个为曲柄，而另一个 为摇杆，则称为曲柄摇杆机构 ，如图所示。
曲柄摇杆机构
机构满足曲柄存在的杆长条件 时，取最短杆的邻杆作机架，则形 成曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构是 铰链四杆机构的最基本形式，其他 形式的铰链四杆机构都可由曲柄摇 杆机构进行转化而得到。
曲柄摇杆机构应用实例1——剪板机 曲柄AB为主动件且匀速转动，通过连杆BC带动摇杆CD往复 摆动，摇杆延伸端实现剪板机上刃口的开合剪切动作 。
剪板机
曲柄摇杆机构应用实例2——雷达天线俯仰摆动机构 曲柄AB为主动件且匀速转动，通过连杆BC带动摇杆CD往 复摆动，以实现雷达天线的俯仰动作。
雷达天线俯仰摆动机构
缝纫机踏板的上下摆动 是应用曲柄摇杆机构而转化 为带轮转动的。
内燃机活塞的冲程直线运 动是应用曲柄滑块机构而转化 为旋转运动的。
内燃机气缸
【知识准备】
铰链（即转动副）的形式很多，机械设备中铰链的一般 形式如图a、b所示。在日常生活中，门和家具上用的合叶
也是铰链连接的具体应用。
固定铰链
活动铰链
合叶
在机构简图中，小圆圈表示铰链，线段表示构件，带 一组短斜线的线段或者两固定铰链间的假想连线表示机构 中固定不动的构件。
惯性筛
双曲柄机构应用实例2——天平 利用平行双曲柄机构两曲柄的旋转方向和角速度均相同 的特性，保证两天平盘始终保持水平状态 。
天平
双曲柄机构应用实例3——码垛机械手
四杆件构成平行双曲柄机构。两曲柄的旋转方向和角速 度均相同。牵动主动曲柄AB的延伸端E ，可使连杆BC带动机 械手平行升降移动，以便平稳码垛 。
铰链四杆机构中，曲柄存在的杆长条件为：最短杆与最 长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。
1.曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构的两连架杆中，若一个为曲柄，而另一个 为摇杆，则称为曲柄摇杆机构 ，如图所示。
曲柄摇杆机构
机构满足曲柄存在的杆长条件 时，取最短杆的邻杆作机架，则形 成曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构是 铰链四杆机构的最基本形式，其他 形式的铰链四杆机构都可由曲柄摇 杆机构进行转化而得到。
曲柄摇杆机构应用实例1——剪板机 曲柄AB为主动件且匀速转动，通过连杆BC带动摇杆CD往复 摆动，摇杆延伸端实现剪板机上刃口的开合剪切动作 。
剪板机
曲柄摇杆机构应用实例2——雷达天线俯仰摆动机构 曲柄AB为主动件且匀速转动，通过连杆BC带动摇杆CD往 复摆动，以实现雷达天线的俯仰动作。
雷达天线俯仰摆动机构
缝纫机踏板的上下摆动 是应用曲柄摇杆机构而转化 为带轮转动的。
内燃机活塞的冲程直线运 动是应用曲柄滑块机构而转化 为旋转运动的。
内燃机气缸
【知识准备】
铰链（即转动副）的形式很多，机械设备中铰链的一般 形式如图a、b所示。在日常生活中，门和家具上用的合叶
也是铰链连接的具体应用。
固定铰链
活动铰链
合叶
在机构简图中，小圆圈表示铰链，线段表示构件，带 一组短斜线的线段或者两固定铰链间的假想连线表示机构 中固定不动的构件。
机械基础.ppt
• 链传动的制造和安装注意事项： • 1.链轮的强度要高于链条的强度； • 2.偶数链节奇数齿； • 3.活动链节上的卡簧的开口要与链条的运
动方向相反。
• 齿轮传动 • 齿轮传动的特点： • 1.平稳性较高，传递运动准确可靠； • 2.传递的功率和速度的范围较大； • 3.承载能力强； • 4.传动效率高，使用寿命长； • 5.齿轮的制造和安装要求较高等。
• 带传动 • 可分为平型带传动和V型带(三角带）传动。 • 广泛应用于内燃机、切削机床、轧钢机、
通风设备、纺织机械等。 • 使用特点： • ①结构简单，适用于两轴距离较大的场合； • ②富有弹性，能缓冲和吸振，传动平稳无
噪声；
• ③过载时能打滑，可防止薄弱零部件的损 坏，起到安全保护作用；
• ④外廓尺寸较大，效率较低；
• 键连接按装配时的松紧，可分为紧键联结 和松键联结两大类。
• 紧键联结中，键的上下表面为工作面，并 制作成1：100的斜度。能在轴上轴向固定 零件。装配后，对中性差，适合于轴径较 大、传递转矩较大的低速场合。
• 松键联结是以键的两侧面为工作面，适合 于对中性好高速精密传动中。
• 松键联结包括：平键联结、半圆键联结、花 键联结等。
• 轴承按摩擦性质可分为滑动轴承和滚动轴 承两类。
• 轴承按受力情况可分为：向心轴承、推力 轴承、向心推力轴承三类。
• 滚动轴承的代号
• 举例：滚动轴承6215
• 其中：15就是15×5=75毫米（轴承内径）。
•
滚动轴承7320
• 其中：20就是20×5=100毫米（轴承内径）。
• 特殊情况：后两位为00，其内径为10毫米；
• 可分为：低副和高副。 • 低副：两构件之间作面接触的运动副。它
机械设计常用机构ppt课件
相对独立运动所受到的限制。 根据运动副对被联接的两构件相对运动约束的
不同，可将运动副分为Ⅰ至Ⅴ级，如：引入一个约 束的称为Ⅰ级副。球面副为Ⅲ级副，圆柱副、球销 副为Ⅳ级副，移动副、转动副、螺旋副为Ⅴ级副。
运动副的自由度=6-运动副所有的约束个数
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6
机构可动的运动学条件：输入的独立运动数目等
机车车轮联动机构
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20
惯性筛
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21
双摇杆机构 特征：无曲柄，有两个摇杆 作用：一杆摆动可以影响另一杆的摆动幅度，实 现特定运动轨迹。
起重机
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22
汽车换向机构
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23
其它平面连杆机构
曲柄滑块机构
转动导杆机构
曲柄摇块机构
移动导杆机构
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24
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战
性，使设计更加趋向合理实用。
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12
二.机械设计常用机构
于机构的自由度数。
机构的自由度的计算：
F=6n-(5*P5+4*P4+3*P3+2*P2+P1) 但做平面运动的自由构件只有3个自由度，故平 面机构自由度计算也可用以下公式：
F=3n-2P5-P4（n为机构的活动构件数） P1,P2,P3,P4,P5为Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ级副的个数 在自由度的计算中，要注意公共约束和虚约束对
机构自由度的影响，去除多余的约束和局部自由度才
不同，可将运动副分为Ⅰ至Ⅴ级，如：引入一个约 束的称为Ⅰ级副。球面副为Ⅲ级副，圆柱副、球销 副为Ⅳ级副，移动副、转动副、螺旋副为Ⅴ级副。
运动副的自由度=6-运动副所有的约束个数
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6
机构可动的运动学条件：输入的独立运动数目等
机车车轮联动机构
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20
惯性筛
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21
双摇杆机构 特征：无曲柄，有两个摇杆 作用：一杆摆动可以影响另一杆的摆动幅度，实 现特定运动轨迹。
起重机
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22
汽车换向机构
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23
其它平面连杆机构
曲柄滑块机构
转动导杆机构
曲柄摇块机构
移动导杆机构
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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战
性，使设计更加趋向合理实用。
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二.机械设计常用机构
于机构的自由度数。
机构的自由度的计算：
F=6n-(5*P5+4*P4+3*P3+2*P2+P1) 但做平面运动的自由构件只有3个自由度，故平 面机构自由度计算也可用以下公式：
F=3n-2P5-P4（n为机构的活动构件数） P1,P2,P3,P4,P5为Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ级副的个数 在自由度的计算中，要注意公共约束和虚约束对
机构自由度的影响，去除多余的约束和局部自由度才
机械基础常用机构
带动连杆上搅拌杆实现物料搅拌操作。
例2：牛头刨床的横向进给机构
• 机构工作时，右侧小齿轮带 动相当于曲柄的大齿轮转动， 然后通过连杆带动带有棘爪 的摇杆作往复摆动，从而带 动棘轮连同丝杠作单向间歇 运动。
• 所以牛头刨车的横向进给机 构是由曲柄摇杆机构与棘轮 机构串联构成的。
双曲柄机构
• 铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则 四杆机构称为双曲柄机构。
3.1 运动副及平面机构运动简图
思考下列图形的运动形式，观察滑块与机架，两齿轮 的接触形式有什么不同？
3.1.1 运动副及其分类
• 运动副：将两个构件组成的既具有一定约束又 具有一定相对运动的联接。
• 两构件组成的运动副，是通过点、线或面接触 来实现的。
• 按照接触方式不同，通常把运动副分为低副
2.连架杆和机架中必有一个是最短杆。
推论：
①铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其 余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机 构；取最短杆为机架时，得双曲柄机构；取与最短杆相对的杆为 机架时，得双摇杆机构。
②铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆 长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇 杆机构。
机构运动尺寸定出各运 动副间的相对位置。 • ③ 画出各运动副和机构 符号，并画出各构件。 • ④ 完成必要的标注
内燃机的运动简图1－曲轴；2－连 杆；3－活塞；4－缸体；5－ 阀杆；6－凸轮；7，8－齿轮
3.2 平面连杆机构
• 平面连杆机构是由若干个刚性构件通过转动副 或移动副联接而成的机构，也称平面低副机构， 组成平面连杆机构各构件的相对运动均在同一 平面或相互平行的平面内。
机机械械制基图础
例2：牛头刨床的横向进给机构
• 机构工作时，右侧小齿轮带 动相当于曲柄的大齿轮转动， 然后通过连杆带动带有棘爪 的摇杆作往复摆动，从而带 动棘轮连同丝杠作单向间歇 运动。
• 所以牛头刨车的横向进给机 构是由曲柄摇杆机构与棘轮 机构串联构成的。
双曲柄机构
• 铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则 四杆机构称为双曲柄机构。
3.1 运动副及平面机构运动简图
思考下列图形的运动形式，观察滑块与机架，两齿轮 的接触形式有什么不同？
3.1.1 运动副及其分类
• 运动副：将两个构件组成的既具有一定约束又 具有一定相对运动的联接。
• 两构件组成的运动副，是通过点、线或面接触 来实现的。
• 按照接触方式不同，通常把运动副分为低副
2.连架杆和机架中必有一个是最短杆。
推论：
①铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其 余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机 构；取最短杆为机架时，得双曲柄机构；取与最短杆相对的杆为 机架时，得双摇杆机构。
②铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆 长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇 杆机构。
机构运动尺寸定出各运 动副间的相对位置。 • ③ 画出各运动副和机构 符号，并画出各构件。 • ④ 完成必要的标注
内燃机的运动简图1－曲轴；2－连 杆；3－活塞；4－缸体；5－ 阀杆；6－凸轮；7，8－齿轮
3.2 平面连杆机构
• 平面连杆机构是由若干个刚性构件通过转动副 或移动副联接而成的机构，也称平面低副机构， 组成平面连杆机构各构件的相对运动均在同一 平面或相互平行的平面内。
机机械械制基图础
机械设计基础04常用机构ppt课件
间歇运动机构设计方法与步骤
设计步骤 1. 确定机构类型及基本参数
2. 进行运动学分析，确定主动件和从动件的运动规律
间歇运动机构设计方法与步骤
3. 进行动力学分析，确定机构 的受力情况
4. 根据分析结果，选择合适的 间歇运动机构类型并进行设计计
算
5. 绘制机构装配图和零件图， 并进行必要的校核和优化
配合紧凑，传动比大，适 用于垂直相交轴传动
齿轮传动比计算与效率评估
传动比计算
i=n1/n2=z2/z1（n1、n2为两齿轮转 速，z1、z2为两齿轮齿数）
效率评估
考虑齿轮副的啮合效率、轴承效率和 密封效率等因素，一般可达95%以上
05
间歇运动机构
间歇运动机构组成与工作原理
组成
主动件、从动件、停歇件、锁紧件等
工作原理
连杆机构通过各构件之间的相对运动 传递运动和动力，实现预期的机械运 动。
连杆机构类型及特点
类型
根据构件之间的相对运动关系，连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构 两大类。其中，平面连杆机构又可分为铰链四杆机构、曲柄滑块机构、导杆机 构等。
特点
连杆机构具有结构紧凑、传动平稳、能够实现多种复杂运动规律等优点。但同 时，也存在累积误差、运动精度不高等缺点。
发展前景
随着科技的不断进步和市场需求的不断增长，常用机构的应 用领域将不断扩大，同时对其性能和质量的要求也将不断提 高。未来，常用机构将更加注重创新设计和智能制造，以适 应不断变化的市场需求和行业发展趋势。
02
连杆机构
连杆机构组成与工作原理
组成
连杆机构由两个或两个以上的构件通 过运动副联接而成，各构件之间具有 确定的相对运动。
汽车机械基础课件第6章汽车常用机构
双摇杆机构
4、铰链四杆机构的应用实例1
1、分析缝纫机运动形式，说明其平面连杆机构 的形式。
2、分析汽车刮水器的机构形式及工作过程。
3、分析起重机的机构形式及工作过程。
三、曲柄滑块机构
1、组成 曲柄滑块机构由滑块、连杆、曲柄和机架四个构件 通过转动副和移动副连接而成。
2、运动形式的转换
当滑块为主动件时 ，机构将滑块的往 复移动转变为曲柄 的旋转运动；
用rmin表示。 （2）推程：推程运动角δt；
（3）远休止、远休止角δs； （4）回程、回程运动角δh； （5）近休止、近休止角δs ˊ ； （6）行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h
表示。
2、凸轮机构从动件的常用运动规律
（1）等速运动规律：等速运动规律的特点是当凸轮 等速回转时，从动件推程或回程中的速度为常数。
6.2 平面连杆机构
1、什么是机构？ 2、说明下列运动副的类型？
一、平面连杆机构
若干刚性构件通过低副（转动副和移动副） 联接而成的机构，是一种低副机构。
二、铰链四杆机构 1、定义
由四个构件通过转动副连接而成的平面 连杆机构。 2、组成
3、铰链四杆机构的基本形式 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
内啮合
内啮合
二、机构运动简图
用国标规定的简单符号和线 条代表运动副和构件，并按 比例定出各运动副的位置， 说明机构各构件间相对运动 关系的简化图形，称为机构 运动简图。
不严格按比例来绘制简 图，这样的简图通常称为机 构示意图。
讨论：机构 存在急回特 性的条件？
4、铰链四杆机构的应用实例1
1、分析缝纫机运动形式，说明其平面连杆机构 的形式。
2、分析汽车刮水器的机构形式及工作过程。
3、分析起重机的机构形式及工作过程。
三、曲柄滑块机构
1、组成 曲柄滑块机构由滑块、连杆、曲柄和机架四个构件 通过转动副和移动副连接而成。
2、运动形式的转换
当滑块为主动件时 ，机构将滑块的往 复移动转变为曲柄 的旋转运动；
用rmin表示。 （2）推程：推程运动角δt；
（3）远休止、远休止角δs； （4）回程、回程运动角δh； （5）近休止、近休止角δs ˊ ； （6）行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h
表示。
2、凸轮机构从动件的常用运动规律
（1）等速运动规律：等速运动规律的特点是当凸轮 等速回转时，从动件推程或回程中的速度为常数。
6.2 平面连杆机构
1、什么是机构？ 2、说明下列运动副的类型？
一、平面连杆机构
若干刚性构件通过低副（转动副和移动副） 联接而成的机构，是一种低副机构。
二、铰链四杆机构 1、定义
由四个构件通过转动副连接而成的平面 连杆机构。 2、组成
3、铰链四杆机构的基本形式 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
内啮合
内啮合
二、机构运动简图
用国标规定的简单符号和线 条代表运动副和构件，并按 比例定出各运动副的位置， 说明机构各构件间相对运动 关系的简化图形，称为机构 运动简图。
不严格按比例来绘制简 图，这样的简图通常称为机 构示意图。
讨论：机构 存在急回特 性的条件？
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中等职业教育国家规划教材
机械基础
PPT课件
1
第三篇
常用机构与传动
PPT课件
2
机械基础—第五章 常用机构
第五章 常用机构
PPT课件
3
机械基础—第五章 常用机构
第一节 平面连杆机构
PPT课件
4
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
简介：
连杆机构是由若干构件，通过低副联接而成的机构。
根据各杆作用面可分为：平面连杆机构和空间连杆 机构。四杆机构是最常见的平面连杆机构。
摇杆 (摆杆)
连架杆 B
1
连杆
2
C
连架杆
3
A
4
D
机架
PPT课件
7
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 平面四杆机构类型：
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构 双曲柄机构
双摇杆机构
只有一个曲柄
有两个曲柄
PPT课件
没有曲柄
8
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 应用实例：
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
PPT课件
9
双曲柄机构
压力角与传动角
压力角 从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方
位线所夹锐角。(不考虑摩擦)
传动角 压力角的余角。(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)
d
=d
F
V
d
= 1800 - d
压力角越大，对传动越不利。
r r 工程上要求： min≥[ ]PPT课件
min 40 ~ 50 19
b+c >a+d
a<b
b+d >a+c 并可得: a<c
c+d >a+b
a<d
B
a
A
C
b
c
f
dD
或等于其余两杆长度和。
(2)最短杆是连架杆或机架。
PPT课件
11
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 曲柄存在条件 （以曲柄摇杆机构为例）
推论1：
当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时
★推程运动方程： v = h d0
a=0
推程运动线图
在起始和终止点速度有突变，使
瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无
穷大惯性力，引起 刚性冲击。
PPT课件
28
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（二）. 等加速等减速运动规律 从动件在前半行程中作等加速运动，
在后半行程中作等减速运动，而且加速 度的绝对值相等的运动规律。
夹角。 极位夹角0 PPT课件
21
机械基础—第五章 常用机构
第二节 凸轮机构
PPT课件
22
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 凸轮动画：
PPT课件
23
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 简介：
凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置所组成的高 副机构。当凸轮连续转动时，通过其曲线轮廓与从动件之间的高 副接触，推动从动件，使其按所预定的规律进行往复运动。
缺点：凸轮轮廓加工困难，凸轮与推杆之 间为点或线的接触，磨损大，多用于传递动力 不大的场合。
PPT课件
26
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 运动过程分析：
PPT课件
27
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（一）. 等速运动规律
从动件的速度为常数的运动规律称为
等速运动规律。
s= h d d0
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 死点
连杆与从动件共线的位置（ =0）为死点位置。
应用
连杆式快速夹具
PPT课件
飞机起落架
20
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
急回特性
C1
b
C
C2
c
B
a
1 A
B1
2
B2
d
D
从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的急回特性。
对应从动杆的两个极限位置, 主动件两相应位置所夹锐角称极位
最短杆是连架杆之一——曲柄摇杆机构
最短杆是机架
——双曲柄机构
最短杆是连杆
——双摇杆机构
推论2：
当Lmax+Lmin>L(其余两杆长度之和)时
——双摇杆机构
曲柄摇杆机构 双曲柄机构
PPT课件
双摇杆机构 12
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 四杆机构的演化及应用
PPT课件
13
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 四杆机构的演化及应用
1、扩大回转副
演化方法 2、改变更杆件长度用移动副取代回转副
3、变更机架等
1.扩大回转副
PPT课件
14
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
四杆机构的演化及应用
2.改变杆件长度
B
A
C
B
A
C
R
D
R
B A
C
曲柄滑块机构
R
PPT课件
15
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 四杆机构的演化及应用
3.变换机架 ①
上作匀速运动时，由该点在此圆的直 径上的投影所构成的运动。
应用
靠
配
模
气
机
机
构
构
进 刀
机
构
PPT课件
24
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 分类：
按凸轮的形状分： 盘形、移动、圆柱
按从动杆运动形式分: 移动（直动）、摆动 按从动杆形状分： 尖顶、滚子、平底
PPT课件
25
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 特点：
优点：结构简单，适当设计凸轮的轮廓曲 线，可以使推杆得到各种预期的运动规律。
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 应用实例：
反平行四边形机构
PPT课件
平行四边形机构
10
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 曲柄存在条件 （以曲柄摇杆机构为例）
设 AB 为曲柄, 且 a<d .
由 △BCD :
b+c>f 、b+f >c 、c+f >b
以fmax = a + d ， fmin = d – a 代入并整理得：
特点：
面接触，承载能力高、耐磨损；易于制造和获得较高的精 度。但效率低，会产生较大的运动误差。
用途：
1、实现运动形式的转换。
2、实现一定的动作。
3、实现一定的轨迹。
PPT课件
5
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 连杆机构应用
PPT课件
6
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
平面四杆机构组成
机架 连杆 连架杆 曲柄
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
PPT课件
16
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 四杆机构的演化及应用
②
曲柄滑块机构 摇块机构
导杆机构
B A
C
AB > AC 回转导PPT杆课件机构
定块机构 (直动滑杆机构)
AB
C
AB < AC 摆动导杆机构 17
几种机构动画
PPT课件
18
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
★推程运动方程：
s
=
2h d02
d
2
v
=
4h
d
2 0
d
a
=
4h
d02
2
s
=
2h
d02
d 0
-d
2
v
=
4h
d
2 0
(d
0
-
d
)
a
=
-
4h
d02
2
在起始和终止点速度有突变PP，T课但件 数值有限，引起 柔性冲击。29
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（三）、简谐运动规律 简谐运动规律是当动点在一圆周
机械基础
PPT课件
1
第三篇
常用机构与传动
PPT课件
2
机械基础—第五章 常用机构
第五章 常用机构
PPT课件
3
机械基础—第五章 常用机构
第一节 平面连杆机构
PPT课件
4
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
简介：
连杆机构是由若干构件，通过低副联接而成的机构。
根据各杆作用面可分为：平面连杆机构和空间连杆 机构。四杆机构是最常见的平面连杆机构。
摇杆 (摆杆)
连架杆 B
1
连杆
2
C
连架杆
3
A
4
D
机架
PPT课件
7
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 平面四杆机构类型：
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构 双曲柄机构
双摇杆机构
只有一个曲柄
有两个曲柄
PPT课件
没有曲柄
8
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 应用实例：
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
PPT课件
9
双曲柄机构
压力角与传动角
压力角 从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方
位线所夹锐角。(不考虑摩擦)
传动角 压力角的余角。(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)
d
=d
F
V
d
= 1800 - d
压力角越大，对传动越不利。
r r 工程上要求： min≥[ ]PPT课件
min 40 ~ 50 19
b+c >a+d
a<b
b+d >a+c 并可得: a<c
c+d >a+b
a<d
B
a
A
C
b
c
f
dD
或等于其余两杆长度和。
(2)最短杆是连架杆或机架。
PPT课件
11
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 曲柄存在条件 （以曲柄摇杆机构为例）
推论1：
当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时
★推程运动方程： v = h d0
a=0
推程运动线图
在起始和终止点速度有突变，使
瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无
穷大惯性力，引起 刚性冲击。
PPT课件
28
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（二）. 等加速等减速运动规律 从动件在前半行程中作等加速运动，
在后半行程中作等减速运动，而且加速 度的绝对值相等的运动规律。
夹角。 极位夹角0 PPT课件
21
机械基础—第五章 常用机构
第二节 凸轮机构
PPT课件
22
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 凸轮动画：
PPT课件
23
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 简介：
凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置所组成的高 副机构。当凸轮连续转动时，通过其曲线轮廓与从动件之间的高 副接触，推动从动件，使其按所预定的规律进行往复运动。
缺点：凸轮轮廓加工困难，凸轮与推杆之 间为点或线的接触，磨损大，多用于传递动力 不大的场合。
PPT课件
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机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 运动过程分析：
PPT课件
27
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（一）. 等速运动规律
从动件的速度为常数的运动规律称为
等速运动规律。
s= h d d0
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 死点
连杆与从动件共线的位置（ =0）为死点位置。
应用
连杆式快速夹具
PPT课件
飞机起落架
20
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
急回特性
C1
b
C
C2
c
B
a
1 A
B1
2
B2
d
D
从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的急回特性。
对应从动杆的两个极限位置, 主动件两相应位置所夹锐角称极位
最短杆是连架杆之一——曲柄摇杆机构
最短杆是机架
——双曲柄机构
最短杆是连杆
——双摇杆机构
推论2：
当Lmax+Lmin>L(其余两杆长度之和)时
——双摇杆机构
曲柄摇杆机构 双曲柄机构
PPT课件
双摇杆机构 12
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 四杆机构的演化及应用
PPT课件
13
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 四杆机构的演化及应用
1、扩大回转副
演化方法 2、改变更杆件长度用移动副取代回转副
3、变更机架等
1.扩大回转副
PPT课件
14
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
四杆机构的演化及应用
2.改变杆件长度
B
A
C
B
A
C
R
D
R
B A
C
曲柄滑块机构
R
PPT课件
15
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 四杆机构的演化及应用
3.变换机架 ①
上作匀速运动时，由该点在此圆的直 径上的投影所构成的运动。
应用
靠
配
模
气
机
机
构
构
进 刀
机
构
PPT课件
24
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 分类：
按凸轮的形状分： 盘形、移动、圆柱
按从动杆运动形式分: 移动（直动）、摆动 按从动杆形状分： 尖顶、滚子、平底
PPT课件
25
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 特点：
优点：结构简单，适当设计凸轮的轮廓曲 线，可以使推杆得到各种预期的运动规律。
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 应用实例：
反平行四边形机构
PPT课件
平行四边形机构
10
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 曲柄存在条件 （以曲柄摇杆机构为例）
设 AB 为曲柄, 且 a<d .
由 △BCD :
b+c>f 、b+f >c 、c+f >b
以fmax = a + d ， fmin = d – a 代入并整理得：
特点：
面接触，承载能力高、耐磨损；易于制造和获得较高的精 度。但效率低，会产生较大的运动误差。
用途：
1、实现运动形式的转换。
2、实现一定的动作。
3、实现一定的轨迹。
PPT课件
5
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 连杆机构应用
PPT课件
6
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
平面四杆机构组成
机架 连杆 连架杆 曲柄
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
PPT课件
16
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 四杆机构的演化及应用
②
曲柄滑块机构 摇块机构
导杆机构
B A
C
AB > AC 回转导PPT杆课件机构
定块机构 (直动滑杆机构)
AB
C
AB < AC 摆动导杆机构 17
几种机构动画
PPT课件
18
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
★推程运动方程：
s
=
2h d02
d
2
v
=
4h
d
2 0
d
a
=
4h
d02
2
s
=
2h
d02
d 0
-d
2
v
=
4h
d
2 0
(d
0
-
d
)
a
=
-
4h
d02
2
在起始和终止点速度有突变PP，T课但件 数值有限，引起 柔性冲击。29
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（三）、简谐运动规律 简谐运动规律是当动点在一圆周