机械原理_02常见基本机构形式与特性
机械原理 其他常见机构
特点:槽轮机构结构简单，制造容易，工作可靠，分度准确， 机械效率高，可以正反向运动。但在启动和停止时加速度变 化大，存在冲击，且动程不可调节，槽数不宜过多，故常用 于转角较大，转速不高的自动机械、轻工机械及仪器仪表中。
次动、停时间不等的间歇运动； 缺点： 进入和退出啮合时存在冲击，故不适于高速。
2. 不完全齿轮机构的类型及应用
单齿外啮合传动
部分齿外啮合传动
单齿内啮合轮传动
齿轮与齿条传动
圆锥不完全齿轮传动
应用 多用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇
转位、计数机构及某些间歇进给机构中。
§12-6 星轮机构
第12章 其他常用机构
间歇机构特点
将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇。
间歇运动机构
由于生产工艺的要求，常需要某些构件实现周期性的转位、分 度、进给等时动时停的间歇运动，能够将原动件的连续运动转 换成输出构件周期性间歇运动的机构通称为间歇运动机构。
几种常见的间歇运动机构
棘轮机构 槽轮机构 不完全齿轮机构 凸轮式间歇运动机构
§12-9 万向铰链机构
作用
用于传递两相交轴之间的动力和运动，在传动过程中， 两轴之间的夹角可以改变。
单万向联轴节
双万向联轴节
§12-4 凸轮式间歇机构
1.凸轮式间歇机构的组成和特点 （1）结构简单，运转可靠，无需专门定位装置； （2）通过选择合适的运动规律，减小动载荷，适于 高速运转； （3）精度要求高，加工复杂，安装调整困难。
2. 凸轮式间歇机构的类型及应用 类型： 圆柱凸轮间歇运动机构 蜗杆凸轮间歇运动机构
(完整版)机械原理知识点归纳总结
第一章绪论基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。
第二章平面机构的结构分析机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。
1. 机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。
为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对（运动副的性质和数目来检查）。
2. 运动链成为机构的条件判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。
运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。
机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。
机构自由度计算是本章学习的重点。
准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。
(1) 复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。
正确处理方法：k个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为(k-1)个。
(2) 局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。
局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。
正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。
(3) 虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。
正确处理方法：计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。
虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。
对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。
3. 机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。
机械原理(全套15PPT课件)
从动件的常用运动规律
等速运动规律
从动件匀速运动，产生刚性冲击
等加速等减速运动规律
从动件分段匀变速运动，产生柔性冲击
简谐运动规律（余弦加速度运动规律）
从动件按余弦规律加速运动，无冲击
正弦加速度运动规律
从动件按正弦规律加速运动，无冲击
平面四杆机构的设计
按照给定的连杆位置设计四杆机构
按照给定的运动轨迹设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
按照给定的急回特性设计四杆机构
按照给定的传动角设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
05 凸轮机构及其设 计
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用
自动机械、操纵控制、传动装置等
凸轮机构的分类
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于理解和分析机械系统的运 动、力和能量传递过程具有重要 意义。
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机械系统，包括机构、传动、控制等 方面。
研究内容
机构的结构分析、运动分析、力分析 、动力学分析、优化设计等。
机械原理的发展历程和趋势
发展历程
从简单机械到复杂机械系统，从经验设计到基于科学计算的设计。
机械原理(全套15PPT课件)
contents
目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 平面连杆机构及其设计 • 凸轮机构及其设计 • 齿轮机构及其设计
01 机械原理概述
机械原理的定义与重要性
定义
机械原理是研究机械系统中力的 传递、转换和效应的基本规律和 原理的学科。
具有急回特性、死点位置、压力角和 传动角等特性，这些特性对机构的运 动性能和动力性能有重要影响。
机械原理
5
p
末杆自由度： 末杆自由度：λ
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （3）具有公共约束的单闭环机构自由度计算
F = ∑i ⋅ pi − 6 −m） = ∑fj − λ （
5
p
λ = λr + λtt + λtr
i=1
j=1
基本转动（移动）自由度： 基本转动（移动）自由度： 各轴线都平行于某一个方向：其值=1 1）各轴线都平行于某一个方向：其值=1 分别平行于两个不同方向： 其值=2 2）分别平行于两个不同方向： 其值=2 有不与前两个方向共面的第三个方向， 3）有不与前两个方向共面的第三个方向， 其值=3 其值=3
2.2.1 运动副
构成运动副的点、 构成运动副的点、线、面称为运动副的元素。 面称为运动副的元素。 （1）低副:两构件通过面接触构成的运动副. 低副:两构件通过面接触构成的运动副. （2）高副:两构件通过点或线接触构成的运动副. 高副:两构件通过点或线接触构成的运动副. 点或线接触构成的运动副
2.2.1 运动副
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
公共约束: 公共约束: 是指在机构中由于运动副的特性及布 置的特殊性， 置的特殊性，使得机构中所有的活动构件共同失 去了某些自由度， 去了某些自由度，即对ห้องสมุดไป่ตู้构中所有活动构件同时 施加的约束，公共约束记为m 施加的约束，公共约束记为m 。
机械原理第二章连杆机构(杨家军版)
3、平面连杆机构的应用
机械手
汽车中那些部位用到连杆机构
起重装置
§3-2 平面四杆机构的基本类型及应用
一、平面四杆机构的基本形式 1. 构件及运动副名称 构件名称：
连架杆——与机架连接的构件 曲柄——作整周回转的连架杆 摇杆——作来回摆动的连架杆 连杆——未与机架连接的构件 机架——固定不动的构件
α1 180° +θ t1 V2 ω = α = = = 180° -θ V1 2 t2 ω
连杆机构输出件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θ >0。
分析： 180° +θ K= 180° -θ
K≥1,K=1时无急回特性
设计具有急回特性的机构时，一般先根据使用要求给 定K值，则有 (K-1) θ=180° (K+1) θ＝ 0 θ≠0 θ↑,K↑,急回运动越明显，一般取K＜2
●导杆机构（曲柄为主动件） ●导杆机构（摇杆为主动件）
α B2 ≡0°
3 2 1 3 A B VB2 D 4 FB2 1 2 FB3 B D VB2 FB2 FB1
机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下， 机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受 力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角， 通常用α 表示。P50
传动角：压力角的余角。 通常用γ 表示.
F2 C
B
A
δ
D
γ F α
F1
vc
机构的传动角和压力角作出如下规定： γ min≥[γ ]；[γ ]= 3060°； α max≤[α ]。 [γ ]、[α ]分别为许用传动角和许用压力角。
C
(2) 推广到导杆机构 结论：有急回特性，且极位夹角等于摆杆摆角，即
机械原理基础知识点总结,复习重点
机械原理知识点总结第一章平面机构的结构分析3一. 基本概念31. 机械: 机器与机构的总称。
32. 构件与零件33. 运动副34. 运动副的分类35. 运动链36. 机构3二. 基本知识和技能31. 机构运动简图的绘制与识别图32.平面机构的自由度的计算及机构运动确定性的判别33. 机构的结构分析4第二章平面机构的运动分析6一. 基本概念:6二. 基本知识和基本技能6第三章平面连杆机构7一. 基本概念7（一）平面四杆机构类型与演化7二）平面四杆机构的性质7二. 基本知识和基本技能8第四章凸轮机构8一.基本知识8（一）名词术语8（二）从动件常用运动规律的特性及选用原则8三）凸轮机构基本尺寸的确定8二. 基本技能9（一）根据反转原理作凸轮廓线的图解设计9（二）根据反转原理作凸轮廓线的解析设计10（三）其他10第五章齿轮机构10一. 基本知识10（一）啮合原理10（二）渐开线齿轮——直齿圆柱齿轮11（三）其它齿轮机构，应知道：12第六章轮系14一. 定轴轮系的传动比14二.基本周转（差动）轮系的传动比14三.复合轮系的传动比15第七章其它机构151.万向联轴节：152.螺旋机构163.棘轮机构164. 槽轮机构166. 不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构177. 组合机构17第九章平面机构的力分析17一. 基本概念17（一）作用在机械上的力17（二）构件的惯性力17（三）运动副中的摩擦力（摩擦力矩）与总反力的作用线17二. 基本技能18第十章平面机构的平衡18一、基本概念18（一）刚性转子的静平衡条件18（二）刚性转子的动平衡条件18（三）许用不平衡量及平衡精度18（四）机构的平衡（机架上的平衡）18二. 基本技能18（一）刚性转子的静平衡计算18（二）刚性转子的动平衡计算18第十一章机器的机械效率18一、基本知识18（一）机械的效率18（二）机械的自锁19二. 基本技能20第十二章机械的运转及调速20一. 基本知识20（一）机器的等效动力学模型20（二）机器周期性速度波动的调节20（三）机器非周期性速度波动的调节20二. 基本技能20（一）等效量的计算20（二）飞轮转动惯量的计算20第一章平面机构的结构分析一. 基本概念1. 机械: 机器与机构的总称。
机械原理构件
机械原理构件机械原理构件是机械系统中的重要组成部分，它们通过各种方式相互连接，传递力和运动，完成机械系统的各种功能。
在机械原理中，构件的选择和设计是至关重要的，它直接影响到机械系统的性能和稳定性。
本文将从机械原理构件的分类、特点和应用等方面进行介绍。
一、机械原理构件的分类。
机械原理构件根据其功能和作用可以分为传动构件、支撑构件和连接构件三大类。
1. 传动构件，传动构件是用来传递动力和运动的构件，包括齿轮、皮带、链条等。
它们通过相互啮合或者摩擦传递力和运动，实现机械系统的传动功能。
2. 支撑构件，支撑构件是用来支撑和固定其他构件的构件，包括轴承、轴、联轴器等。
它们通过固定和支撑作用，保证机械系统的稳定性和正常运行。
3. 连接构件，连接构件是用来连接其他构件的构件，包括螺栓、螺母、销轴等。
它们通过连接作用，将其他构件连接在一起，形成完整的机械系统。
二、机械原理构件的特点。
机械原理构件具有以下几个特点：1. 刚性强，机械原理构件通常需要承受较大的力和扭矩，因此需要具有较强的刚性，以保证其在工作过程中不发生变形和破坏。
2. 精度高，机械原理构件的加工精度要求较高，尤其是传动构件，其啮合面和传动比需要保持一定的精度，以确保传动的平稳和可靠。
3. 耐磨性好，由于机械原理构件在工作过程中需要承受摩擦和磨损，因此需要具有较好的耐磨性，以延长使用寿命。
4. 结构合理，机械原理构件的结构需要合理，既要满足功能要求，又要尽量减少材料消耗，降低成本。
三、机械原理构件的应用。
机械原理构件广泛应用于各种机械设备和工程中，例如汽车、船舶、飞机、工程机械等。
在这些设备中，传动构件用于传递动力和运动，支撑构件用于支撑和固定其他构件，连接构件用于连接各个部件，共同完成各种工作任务。
此外，机械原理构件也被广泛应用于工业自动化和机器人领域，通过各种传动装置和连接装置，实现机械臂、输送设备、装配线等自动化设备的运动和控制。
总之，机械原理构件作为机械系统中的重要组成部分，其选择和设计对机械系统的性能和稳定性具有重要影响。
机械原理-第02章 平面连杆机构及其设计 - 平面连杆机构的力分析
件惯性力对机械性能的影响。
G′
2020年4月23日星期四
5
§2-5 平面连杆机构的力分析
WHUT
3、机构力分析的方法
静力分析和动态静力分析。
由于最初设计时，各构件的结构尺寸、形状、材料、质量及 转动惯量未知，因而惯性力（矩）无法确定。此时，一般先 对机构作静强度计算，初步确定各构件尺寸，然后再对构件 进行动态静力分析及强度计算，并以此为依据对各构件作必 要的修正。一般不考虑摩擦力的影响。
(2) 绕定轴转动的构件
a. 回转轴线通过构件质心
S
Pi = 0 Mi = -Js ε ( ε = 0 或 ε ≠0 ) b. 回转轴线不通过质心
Pi = -mas Mi = - Jsε
其中：h=Mi/Pi
2020年4月23日星期四
WHUT
Pi＇ Pi
h S
Mεi
8
§2-5 平面连杆机构的力分析
(3) 作平面复合运动的构件
2020年4月23日星期四
21
WHUT
(2) 判定构件间的相对转向
F
R12
R12
ω21
v
1
2
R23ω23
3Q
ω14
4
R41
R32R32
R43
(3) 判定作用力在摩擦圆上切点位置
Q R23
R21
F
R43 R41
(4) 依据力平衡条件求解
对构件3：Q + R23 + R43 = 0 对构件1：R21 + R41+ F = 0
2020年4月23日星期四
3
§2-5 平面连杆机构的力分析
2、机构力分析的任务和目的
机械原理机构的定义
机械原理机构的定义一、机械原理机构的概念机械原理机构是指由两个或更多连接的零件组成的结构，能够将输入的运动、力或能量转换为需要的输出。
机械原理机构广泛应用于机械工程中，用于实现运动传递、力传递和能量传递等功能。
机械原理机构的设计需要考虑运动学、动力学、强度和刚度等方面的问题，是机械工程的基础。
二、机械原理机构的分类机械原理机构按照其构造形式和功能特点可以分为以下几类：1. 基本机械原理机构基本机械原理机构包括齿轮、链条、曲柄滑块、凸轮和蜗轮蜗杆等。
它们是最基本、最常用的机械原理机构，具有简单的结构和可靠的传动效果。
2. 摇杆机构摇杆机构是由两个或更多杆件连接而成的机械结构，常用于旋转运动的传递和转换。
摇杆机构的特点是具有固定和摇动两种状态，能够实现不同运动轨迹和转动速度。
3. 连杆机构连杆机构是由两个或更多杆件和连接件组成的机械结构，常用于直线运动和复杂运动的传递。
连杆机构的特点是能够实现多种运动模式和复杂的轨迹变化。
4. 齿轮机构齿轮机构是由齿轮和齿轮相互嵌合而成的机械结构，常用于转动运动的传递和变速。
齿轮机构的特点是传动效率高、传动比稳定，能够实现大范围的速度调节。
5. 平行四边形机构平行四边形机构是由四个杆件和连接件组成的机械结构，常用于平行运动和复杂轨迹运动的传递。
平行四边形机构的特点是能够实现平稳的运动传递和定位，广泛应用于自动控制系统。
三、机械原理机构的设计原则机械原理机构的设计需要遵循以下几个原则：1. 传动可靠性机械原理机构的设计应保证传动的可靠性，包括传动的稳定性、精度和寿命等方面的要求。
传动可靠性是机械工程设计的核心要求之一。
2. 运动特性机械原理机构的设计应考虑运动特性的要求，包括速度、加速度、运动轨迹和周期等方面的问题。
运动特性是机械原理机构功能实现的基础。
3. 强度和刚度机械原理机构的设计应考虑强度和刚度的要求，保证机械结构在运动过程中不产生变形和破坏。
强度和刚度是机械原理机构设计的基本要求。
机械原理知识点汇总
机械原理知识点汇总机械原理是研究机械中机构的结构和运动，以及机器的动力和传动的学科。
它是机械工程的基础，对于设计、制造和维护各种机械装备都具有重要的指导意义。
以下是对机械原理中一些关键知识点的汇总。
一、机构的结构分析机构是由若干个构件通过运动副连接而成的具有确定相对运动的组合体。
在机构的结构分析中，需要了解构件、运动副和运动链的概念。
构件是机器中独立的运动单元，它可以是一个零件，也可以是由若干个零件刚性连接而成的组合体。
运动副是两个构件直接接触并能产生相对运动的连接，常见的运动副有低副（如转动副、移动副）和高副（如齿轮副、凸轮副）。
运动链是由若干个构件通过运动副连接而成的相对可动的系统。
机构的自由度是指机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目。
通过计算机构的自由度，可以判断机构是否具有确定的运动，以及其运动的可能性和复杂性。
二、平面连杆机构平面连杆机构是由若干个刚性构件用平面低副连接而成的机构。
常见的平面连杆机构有四杆机构、曲柄滑块机构和导杆机构等。
四杆机构是平面连杆机构中最基本的形式，根据其有无曲柄，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
在四杆机构中，存在着一些重要的特性，如急回特性、压力角和传动角等。
急回特性可以使机构在工作行程和回程中具有不同的速度，提高工作效率；压力角是作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角，传动角则是压力角的余角，传动角越大，机构的传动性能越好。
曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的，它可以将曲柄的转动转化为滑块的直线运动，或者将滑块的直线运动转化为曲柄的转动。
导杆机构则是通过改变构件的形状和运动副的位置，实现不同形式的运动传递。
三、凸轮机构凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。
凸轮通常作为主动件，通过其轮廓曲线的形状和运动规律，推动从动件实现预期的运动。
凸轮的轮廓曲线决定了从动件的运动规律，常见的运动规律有等速运动、等加速等减速运动和简谐运动等。
机械原理：第二章机构的结构分析
斜齿轮机构
两个齿轮的齿廓为斜线，实现直线的 运动传递，同时具有较好的承载能力 和传动平稳性。
02
CHAPTER
机构的运动分析
机构运动简图
总结词
机构运动简图是表示机构运动关系的图形，通过图形化方式展示机构的组成和运 动传递路径。
详细描述
机构运动简图是一种抽象的图形表示，它忽略了机构的实际尺寸和形状，只关注 机构中各构件之间的相对运动关系。通过绘制机构运动简图，可以清晰地了解机 构的组成、运动传递路径以及各构件之间的相对位置和运动方向。
常见的受力分析方法
详细描述：常见的受力分析方法包括解析法、图解法和 有限元法等，每种方法都有其适用范围和优缺点，应根 据具体情况选择合适的方法。
机构的平衡分析
总结词
理解机构平衡的概念是进行平衡 分析的前提。
详细描述
机构平衡是指机构在静止或匀速 运动状态下，各作用力相互抵消 ，机构不会发生运动状态的改变 。
轮系
定轴轮系
各齿轮的转动轴线固定，齿轮的 运动由一个主动轮通过各齿轮的
啮合传递到另一个从动轮。
行星轮系
其中一个齿轮的转动轴线绕着另 一固定轴线转动，行星轮既可绕 自身轴线自转，又可绕固定轴线
公转。
混合轮系
由定轴轮系和行星轮系组合而成， 既有定轴轮系的自转运动，又有
行星轮系的公转和自转运动。
凸轮机构
机构运动分析的方法
总结词
机构运动分析的方法主要包括解析法和图解法两种。
详细描述
解析法是通过建立数学模型，运用数学工具进行求解的方法。这种方法精度高，适用于对机构进行精确的运动学 和动力学分析。图解法是通过作图和测量来分析机构运动的方法，这种方法直观易懂，适用于初步了解机构的运 动关系。
机械原理02(本)- 机构的结构分析
2
平 面 运 动 副
1
1
1 2
1
平 面 高 副 2 螺 旋 空 副 间 运 动 球 副 面 副 球 销 副 1 2 1
2 1 1 2 1 2 1 1 2
2
1 2
1 2
1 2
1 2
2 1
1 2
3. 运动链 运动链-----两个以上的构件通 两个以上的构件通 运动链 过运动副的联接而构成的系统。 过运动副的联接而构成的系统。
4 1 2 3
F=3n － 2Pl － Ph =3×3 － 2×4 × × =1
②计算五杆铰链机构的自由度。 计算五杆铰链机构的自由度。 解：活动构件数n= 4 活动构件数 低副数P 低副数 l= 5 高副数P 高副数 h= 0 F=3n － 2Pl － Ph =3×4 － 2×5 × × =2
1 5 2 3
§2－3 机构运动简图
1.什麽是机构运动简图 什麽是机构运动简图 机构运动简图： 机构运动简图：表示机构运动特征的一种工 程用图 和运动有关的：运动副的类型、数目、 和运动有关的：运动副的类型、数目、相对 位置、 位置、构件数目 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、 和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成 构件的零件数目、 构件的零件数目、运动副的具体构造 机构示意图-------不按比例绘制的简图 不按比例绘制的简图 机构示意图
§2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项 一 、要正确计算运动副数目 实例分析1：计算图示圆盘锯机构 实现无导轨 实例分析 ：计算图示圆盘锯机构 (实现无导轨 直线运动)自由度 直线运动 自由度
D 4 1 2 F 8 3 A B 5 6 7 C E
解：F=3n-2 pl – ph =3×7 - 2×6-0=9
机械原理-第02章-平面连杆机构及其设计---平面连杆机构的力分析精选全文完整版
将构件的质量假想地集中在某几个预定的点上，使其产生的 力学效应保持不变，这种方法称为质量代换法，假想的质量称 为代换质量，预定点称为代换点。
(1) 质量代换的等效条件
m1 s
m2
n
a. 代换前后构件的质量不变；Σi=m1 i= m
n
b. 代换前后构件的总质心位置不变；
Σi=m1 i xi = 0
n
Σi=m1 i yi = 0
n
c. 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。 Σi=m1 i ( x2i + y2i ) = 0
质量代换法主要用于绕不通过质心轴转动的构件或平面复杂运 动构件的惯性力（力偶矩）计算。
2024年10月16日星期三
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§2-5 平面连杆机构的力分析
a. 动代换。同时满足上述三 个代换条件的质量代换。对 连杆有：
机构力分析常用方法：图解法和解析法。
2024年10月16日星期三
6
§2-5 平面连杆机构的力分析
WHUT
二、构件惯性力的确定
一般力学法和质量代换法。
1、一般力学法
h s Mi
由理论力学知：惯性力可以最终简化为一个加 Pi′
Pi
于构件质心S处的惯性力Pi和一个惯性力矩Mi，
即：
Pi = -mas
Mi = - Jsε
结论：
(1) 摩擦角与摩擦系数一一对应， j = arctgf；
(2) 总支反力永远与运动方向成90°+ j 角。
2024年10月16日星期三
14
§2-5 平面连杆机构的力分析
WHUT
(2) 楔形面摩擦
θ
θ
以滑块作为受力
体，有
1
机械原理 第2章-连杆机构
图2-8a
图2-8b
内燃机内的核心构件活塞、连杆、曲轴和缸套就 是曲柄滑块机构。其活塞就是滑块，缸体就相当 于上图的机架，它的制造要求十分精密。
22
2、导杆机构
图2-9(a)就是和图2-8一样的曲柄滑块机构。但如果改AB杆（1杆）为 机架，就变为图（b）所示的导杆机构。在图（b）中，杆4称为导杆，滑 块3相对导杆滑动并一起绕 A点转动，通常把杆2作为原动件。在图（b） 中，由于L1<L 2，两连架杆2 和4 均可相对于机架 1整周回转，称为曲柄转 动导杆机构或转动导杆机构。 但图（b）中如果L1>L2，则图（b）就变成为图2-10了，此时连架杆4 就只能往复摆动，称为曲柄摆动导杆机构或摆动导杆机构。摆动导杆机 构在牛头刨床中应用较多，其简图见右下图。
〖1〗最短杆的对边作为机架，两连架杆就是二个摇杆。 〖2〗这时最短杆与最长杆长度之和不论小于或大于其余两杆长度之和都只 能得到双摇杆机构，且有，如果最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长 度之和，无论哪个构件作机架都只能得到双摇杆机构。
18
（3）双摇杆机构的应用
双摇杆机构有广泛的应用。如下面二图中都是由摇杆机构组成，它们 都是把最短边BC的对边AD作机架。请注意它们的运动轨迹，对左图鹤式 起动机，它能使E点沿水平线EE’移动，这对吊放物体很有利；而对于右 图飞机起落架，放下时ABC成一线，保证了稳定，收起时轮胎成水平，节 约了空间。这些设计十分巧妙，这是我们要学习的。
图2-2e
图2-2e1
图2-2e2 机车车轮联动机构
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（3）双曲柄机构的应用 双曲柄机构也有一定的应用，如下面惯性筛就是一种， 但用的最多是平行四边形机构，所以又叫平行双曲柄机构。 下面的摄影平台升降机构，就是利用了平行四边形机构运 动中，构件始终保持水平的特点，使人站在上面不觉得倾 斜。
《机械原理》第02章机构的结构分析与综合
(1)若Ｆ>0，且与原动件数 相等，则机构各构件间的 相对运动是确定的；
(2)若Ｆ>0，且多于原动件 数，则构件间的运动是不 确定的；
F=0、
F= 0
静定结构
F=- 1 超静定结构
(3)若机构自由度Ｆ≤0，则机构不能动；
总结
• (1)若机构自由度Ｆ≤0，则机构不能动；
• (2)若Ｆ>0，且与原动件数相等，则机构各构件间的相 对运动是确定的；这就是机构具有确定运动的条件。 • (3)若Ｆ>0，且多于原动件数，则构件间的运动是不确 定的； • (4)若Ｆ>0，且少于原动件数，则构件间不能运动或产 生破坏。
• （二）平面机构的级别 • （三）结构分析
（一）基本杆组及其级别
• 1． 定义
不能再分解的零自由度的构件组。（阿苏尔杆组）
• 2． 满足条件： 3n-2PL=0 PL=3n /2
n=2, PL=3 ; n=4, PL=6 • Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级杆组的基本类型*
Ⅱ级组的五种类型
Ⅲ级组的几种组合形式
Ⅳ级组
例：摆动从动件盘形凸轮机构
(2)若两接触轮廓之一为一点，其替代方法如图所示。
例：尖底直动从动件盘形凸轮机构
例：确定如图所示平面高副机构的级别。
例7
§2-5 平面机构的结构综合
平面机构的结构综合（设计）：是结构分析的逆过程 是根据运动输入和输出特性进行机构运动简图的设计过程。 研究一定数量的构件和运动副可以组成多少种机构类型的综合过 程。机构设计：设计新机构运动简图。 基本杆组叠加法；平面机构如果没有高副，可按公式(2-4)综合出 各种类型的基本杆组，再利用串联、并联等方式将基本杆组与I
三、计算平面机构自由度时应注意的事项
机械原理机构
机械原理机构机械原理机构是指由零件和连接它们的约束件组成的系统，它们之间通过相对运动来完成特定的功能。
机械原理机构是机械系统的基本组成部分，它们的设计和应用对于机械系统的性能和效率有着重要的影响。
机械原理机构可以分为平面机构和空间机构两大类。
平面机构是指所有零件的运动都在同一平面内进行，而空间机构则是指零件的运动不仅限于一个平面，还包括垂直于该平面的运动。
根据机构的功能和结构特点，可以将机械原理机构分为连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等多种类型。
连杆机构是一种由连杆和连接它们的转动副或滑动副组成的机构。
它通过连杆的相对运动来完成转动或平动的功能。
常见的连杆机构包括曲柄滑块机构、摇杆机构等。
曲柄滑块机构是一种最简单的连杆机构，它由曲柄、连杆和滑块组成，通过曲柄的旋转驱动滑块的来回运动，常用于发动机的活塞运动机构中。
齿轮机构是一种利用齿轮传动来完成动力传递和速度变换的机构。
它由齿轮和连接它们的轴组成，通过齿轮的啮合来实现转速的变换和扭矩的传递。
齿轮机构在机械传动系统中有着广泛的应用，例如汽车变速箱、工业机械等。
凸轮机构是一种通过凸轮的轮廓来控制其他零件运动的机构。
凸轮的轮廓决定了其相对于连接件的运动规律，通过凸轮的旋转或者直线运动来驱动其他零件的运动。
凸轮机构常用于自动机械、数控机床等领域，用来实现复杂的运动轨迹和运动规律。
机械原理机构的设计和分析是机械工程领域的重要课题。
通过对机构的运动学和动力学分析，可以确定机构的运动规律和受力情况，为机械系统的设计和优化提供理论依据。
同时，对机械原理机构的研究也促进了机械工程领域的发展，推动了机械系统的创新和进步。
总的来说，机械原理机构是机械系统中的基础组成部分，它们通过相对运动来完成特定的功能，包括转动、平动、速度变换等。
不同类型的机械原理机构在机械系统中有着各自的应用和特点，其设计和分析对于机械系统的性能和效率有着重要的影响。
随着机械工程领域的不断发展，机械原理机构的研究也将不断深入，为机械系统的创新和发展提供更多的可能性。
机械原理课件第二章
Ⅲ级杆组
Ⅱ级杆组
计算自由度，高副低代
计算自由度 n=4,PL=5,PH=1
拆杆组
机构的组成
机构的分解
五杆机构
大筛机构
感谢下 载
感谢下 载
（①一定②不一定③一定不）
6、绘制机构运动简图的长度比例尺为
。
7、一个构件，它的实际长度
，在机构运动简图中，图示长度
AB=40mm，试问其长度比例lAB 尺 0.8m 。
8、在比例尺
的机构运动简图中，量得构件长度AB=20mm，
试问该构件 的0.00实5m/际mm长度 =
。
9、机构具有确定运动的条件是主动构件数 少于）机构的自由度数。
3. 运动副分类：
• 按接触形式分： （1）低副：面接触的运动副。 图 （2）高副：点或线接触的运动副。 图
第一节 机构的组成（3）
• 按相对运动形式分：
（1）平面运动副
转动副
图
移动副
高副
图
（2）空间运动副 • 圆柱副、球面副、螺旋副等。
第一节 机构的组成（4）
• 按运动副引入的约束数分：x个约束，x级副。 1级副、2级副、… • 构件的自由度：构件具有的独立运动的数目。
比例表示各运动副的相对位置。这种能够表达机构运动特性的简单图形称为 机构运动简图。
• 运动副、构件的表示：表2－2 • 常见机构表示：表2－3
第二节 机构运动简图（2）
• 二、机构运动简图绘制
• 1.分析机械的结构和动作原理，确定构件的数目。
• 2.分析构件间的相对运动，确定运动副的数目和类型。
• 3.选定视图投影面及比例尺μL=实际尺寸/图上尺寸(m/mm)，顺序确定转动副和 移动副导路的位置，根据原动件的位置及各杆长等绘出各构件，得到机构运
机械原理机构的定义
机械原理机构的定义机械原理机构的定义机械原理机构是指由若干个零件组成的、能够实现特定运动或力学功能的系统。
它是机械设计中的基础性问题，也是机械设计中最基本的部分之一。
一、机械原理机构的分类1. 按照运动形式分类根据机构实现的运动形式，可以将其分为旋转副、滑动副、螺旋副等。
2. 按照传递力量方式分类根据机构传递力量的方式，可以将其分为齿轮副、链条副、带传动等。
3. 按照结构特点分类根据机构结构特点，可以将其分为平面连杆机构、空间连杆机构、摆线针轮副等。
二、常见的几种基本运动形式1. 旋转运动旋转运动是指物体在固定点周围绕某一轴线旋转。
常见的例子有摇臂摆和曲柄连杆。
2. 滑动运动滑动运动是指物体沿着某一直线上做直线运动。
常见的例子有滑块导轨和滚珠丝杠。
3. 偏心运动偏心运动是指物体在绕轴线旋转的同时，还沿着轴线做直线运动。
常见的例子有齿轮传动和曲柄连杆机构。
三、机械原理机构的设计原则1. 要满足特定的功能需求机构设计的最基本目的是实现特定功能需求，因此，在设计过程中必须充分考虑到要实现的功能需求，并根据具体情况选择合适的机构结构和参数。
2. 要尽量简单可靠在保证机械原理机构实现特定功能需求的前提下，应该尽量选择简单可靠、易于制造和维护的机构结构。
这样可以降低成本，提高使用寿命。
3. 要考虑力学性能和精度问题在设计过程中，需要对机械原理机构进行力学分析，确保其具有足够强度和刚度，并且满足精度要求。
同时还需要注意减小摩擦、振动等对性能产生不良影响。
四、常用工具与软件1. AutoCADAutoCAD是一种广泛使用的计算机辅助设计软件，可以用于机械原理机构的设计和制图。
2. SolidWorksSolidWorks是一种三维计算机辅助设计软件，可以用于机械原理机构的建模、分析和优化。
3. MATLABMATLAB是一种数学软件，可以用于机械原理机构的动力学分析和优化。
五、结语以上就是关于机械原理机构的定义、分类、基本运动形式、设计原则以及常用工具与软件的介绍。
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平面连杆机构的工作特性
滑块为 主动件 对心曲柄 滑块
偏置曲柄 滑块
曲 柄 滑
例 题 ：
块
机
构
的
死
点
平面连杆机构的工作特性
夹具夹紧位置
飞机起落架着陆位置
判断死点：从动件与连杆共线的位置
克服死点的方法
加大惯性
错位组合
θ ≠ 0 K ≠1
偏置曲柄滑块机构
θ 极位夹角：曲柄与连杆共线的两个位置夹的锐角
例1：对心曲柄滑块机构
例2：偏置曲柄滑块机构
例2： 曲柄导杆机构动画简图6-32
平面连杆机构的工作特性 传力特性
压力角α ：从动件上所受的驱动力P与其力作用点 的绝对速度方向间所夹的锐角。
α↓ 传力特性好
平面连杆机构的工作特性
平面连杆机构的工作特性特性
连杆机构基本型式及特点
曲柄摇杆机构
(crank-rocker mechanism)
连杆机构基本型式及特点
双曲柄机构
变机架演示
刮板泵
连杆机构基本型式及特点
双摇杆机构
摇头扇
鹤式起重机
平面连杆机构的工作特性特性
连杆机构基本型式及特点 曲柄滑块机构
连杆机构基本型式及特点 摆动导杆机构
轮系
间歇运动机构
1、棘轮机构 齿式棘轮机构 摩擦式棘轮机构
实例： 牛头刨床工作台进给机构
间歇运动机构
2、槽轮机构
实例： 电影胶片抓片机构 蜂窝煤模盘转位机构
间歇运动机构
3、凸轮间歇机构
间歇运动机构
4、不完全齿轮机构
挠性传动机构
带传动机构
挠性传动机构
常用带的类型、特点及应用
挠性传动机构
轮廓上相反的两向径值之和为常数的滚子从动件盘形凸轮
相互固结的一对凸轮轮廓分别与同一从动件上相应的运动副元素接触
机械原理
凸轮机构——命名——根据类型
直动 摆动
对心 偏置
尖端 滚子 平底
摆动尖底盘状凸轮机构
盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
直动对心 尖底推杆 盘状凸轮结构
直动偏心 平底推杆 盘状凸轮机构
凸轮机构
杆长之和条件: 最短杆和最长杆
之和必小于或等于 其它两杆之和
平面连杆机构的工作特性
推论： 1、若铰链四杆机构满足杆长条件：
以最短杆为机架，则形成双曲柄机构； 以最短杆的相邻构件为机架，则形成曲柄摇杆机构； 以最短杆的对边构件为机架，则形成双摇杆机构。
2、若铰链四杆机构不满足杆长条件： 所有机构均为双摇杆机构。
盘形凸轮
移动凸轮Βιβλιοθήκη 圆柱凸轮凸轮机构推杆形状
尖端
滚子
平底
凸轮机构
推杆运动形式
移动从动件
摆动从动件
机械原理
推杆 相对
对 心
凸轮
回转
中心
位置 偏
置
凸轮机构的类型：直动推杆凸轮机构
机械原理
保持从动件与凸轮高副接触的结构类型
力封闭
几何封闭
机械原理
特殊的凸轮机构
等宽凸轮
等径凸轮
共轭凸轮
轮廓上两平行切线间的距离保持定值的平底从动件盘形凸轮
平面连杆机构的工作特性 四杆机构的急回特性(quick-return characteristics)
急回特性 急位夹角θ
平面连杆机构的工作特性
行程速比系数
ψ
K
=
ωm1 ωm2
=
t1
ψ t2
=
ϕ1 ϕ2
=
180 180
+θ −θ
θ = 180 ⋅ K − 1 K +1
平面连杆机构的工作特性 机构存在急回运动的条件：
凸轮机构的类型：
偏置移动尖端从动件盘形凸轮机构
摆动滚子从动件盘形凸轮机构
机械原理
齿轮机构Gear mechanism
概述
1. 特点： 齿轮机构用于传递两轴之间的运动和动力，应用广泛。 传动比稳定、工作可靠、效率高、寿命较长，适用的 直径、圆周速度和功率范围广。
齿轮机构
2. 分类 平面齿轮机构：平行轴传动
直齿圆柱齿轮
齿轮机构
平面齿轮机构：平行轴传动
斜齿圆柱齿轮
人字齿圆柱齿轮
齿轮机构
空间齿轮机构：交错轴传动
斜齿齿轮
蜗杆蜗轮
齿轮机构
空间齿轮机构：相交轴传动
圆锥齿轮
齿轮机构
轮系
轮系
钟表传动机构
滚齿机工作台传动机构
轮系
轮系
a) 慢速进给时啮合位置 b) 快速退回时啮合位置 车床尾架套筒进给机构
连杆机构基本型式及特点 曲柄摇块机构
连杆机构基本型式及特点 移动导杆机构
平面连杆机构的工作特性特性
平面连杆机构的工作特性特性
连杆机构基本型式及特点
特点：
• 平面连杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律； • 低副机构传递动力较大，且易于加工，应用广泛。 • 平面连杆机构难以精确实现人易预期的运动规律，设计方
凸轮—连杆机构
附录
平面连杆机构的工作特性特性
平面四杆机构存在曲柄的条件
平面连杆机构的工作特性
AB杆成为曲柄的条件？
平面连杆机构的工作特性
极值出现的条件
平面连杆机构的工作特性
格拉霍夫(Grashof )定理：
铰链四杆机构满足杆长之和条件，则最短杆两端 的转动副为周转副，最短杆对边构件两端的转动副为摆转 副。
法复杂； • 连杆机构中作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全
平衡。
凸轮机构
概述
基本构件
凸轮 (cam) 推杆 (follower) 机架 ( frame)
凸轮机构
特 点：
从动件可获得预期的运动规 律；结构简单；设计容易。
高副接触，容易磨损， 适用低速场合。
凸轮机构 凸轮机构的分类：
凸轮的类型
传动角γ：
γ = 90° −α
γ↑ 传力特性好 γ ≥ 40°
平面连杆机构的工作特性
当 ∠β ﹤90° 时 γ=∠β
当 ∠ β ﹥90 ° 时 γ = 180°﹣∠ β
平面连杆机构的工作特性
γmin 的位置：
曲柄与机架共线时存在 γ ′ γ ″ 比较 γ ′ 、 γ ″ 确定 γmin
平面连杆机构的工作特性 机构的死点位置： γ = 0°
图2-22 链轮机构
挠性传动机构
常用链条的类型、特点及应用
挠性传动机构
绳索滑轮传动机构
1— 卷筒 2—绳索滑轮组 3 — 臂架 臂架式变幅机构结构简图
摩擦传动机构
常用摩擦机构 的类型、特点及应用
螺旋机构
广义机构
常用广义机构 的类型及运动方式
广义机构
常用广义机构:液压千斤顶
组合机构
齿轮—连杆机构
机械原理
机械原理
第二章 常见基本机构形式与特性
常见基本机构形式与特性
•平面连杆机构 •凸轮机构 •齿轮机构 •其他常用类型和应用
常见基本机构形式与特性
连杆机构 凸轮机构 齿轮及轮系 其他常用机构
平面连杆机构 契贝谢夫四足机器人
平面连杆机构
连杆机构：(linkages) 若干刚性构件用低副联结所构成的机构。