常用机构简介

行星轮
思考题
n=3 Pl=4 Ph=1 F=3×3-2 × 4-1 × 1=0
三.平面连杆机构
一、连杆机构是若干个构件全用低副（转动副、移
动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副）联接而成 的机构，也称之为低副机构。
二、连杆机构的分类
1、根据构件之间的相对运动分为： 平面连杆机构，空间连杆机构。 2、根据机构中构件数目分为： 四杆机构、五杆机构、六杆机构等。
长杆的杆长<其余三杆长度之和。
二、平面四杆机构输出件的急回特性

B 1 B1 A C1 C C2 ⌒ v1 =C1C2/t1 ⌒ v2 =C1C2/t2
θ
B2
ψ
摆角
D 极位夹角 2
1=180°+θ, 2=180°-θ ∵: 1>2 , ∴: t1>t2 , v1<v2
行程速比系数 输出件空回行程的平均速度 K = ——————————— 输出件工作行程的平均速度
n =7 Pl = 10 F = 3×7–2×10 = 1
2)局部自由度（多余自由度）
1、局部自由度：机构中个别构件不影响其它构件运 动，即对整个机构运动无关的自由度。 2、处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局部自由 度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。
n=3 Pl=3 Ph=1 F=3X 3-2 X3-1 X1=2
2）高副：点或线接触的运动副。 如齿轮副、凸轮副。
也可将运动副分为平面运动副和空间运动副。
1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平 面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。 2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空 间运动。如螺旋副，球面副。
运动简图的绘制方法
步骤：
确定构件数目及原动件、输出构件 各构件间构成何种运动副？（注意微动部分）
传动角：压力角的余角。 通常用γ表示. γ F
1
F2 C
B
A
δ
D
γ F α vc
F1
机构的传动角和压力角作出如下规定： γmin≥[γ ]；[γ]= 30°∽60°； αmax≤[α]。 [γ]、[α]分别为许用传动角和许用压力角。
A 1
B 2 F
C 3
3 C
vB3
α= 0° γ= 90°
（1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另 一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构； （2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双 曲柄机构； （3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该 机构为双摇杆机构。
2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆 机构。
注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最
②单个齿轮的基本尺寸的设计
③一对齿轮传动设计
六.间歇运动机构
不完全齿轮
棘轮
凸轮式间歇机构
槽轮
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B’’ A B’
’’ C’
C
’
C’’
为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作阻力较小 的空回行程中。
3 机构的死点位置
B F B C F α A
A C
D
F1 = Fcosα F2 = Fsinα
v
D
在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当 机构处于传动角γ=0°（或α=90°）的位置下，无论给机构主动件 的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为 机构的死点位置。
平面四杆机构的基本形式、演变 及其应用 一、平面四杆机构的基本形式 在连架杆中，能绕 连杆 其轴线回转360°者 2 3 连架杆 称为曲柄；仅能绕 连架杆 1 其轴线往复摆动者 4 机架 称为摇杆。
1）曲柄摇杆机构 两连架杆中，一个为曲柄， 而另一个为摇杆。 2）双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。 3）双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。
运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。
运动副元素：两构件上参加接触而构成运动副
的部分，如点、线、面。 约束：两构件用运动副联接后，彼此的相对 运动受到某些限制。 构件自由度：构件所具有的独立运动数目。一 个作平面运动的自由构件具有三个自由度。
运动副的分类
根据运动副的接触形式，运动副归为两类 1）低副：面接触的运动副。 如转动副、移动副。
1、凸轮机构：凸轮 是一个具有曲线轮 廓的构件。含有凸 轮的机构称为凸轮 机构。它由凸轮、 从动件和机架组成。
2、凸轮机构的应用
内燃机配气凸轮机构
凸轮机构的优点：
只需确定适当的凸轮轮廓曲线， 即可实现从动件复杂的运动规律； 结构简单，运动可靠。
缺点：从动件与凸轮接触应力大，
易磨损
用途：载荷较小的运动控制
运动副的表示方法
转动副
移动副
高副（齿轮副、凸
轮副）
２
二.平面机构具有确定运 动的条件
平面机构具有确定运动的条件
B A 四杆机构 C C
B
D A
C'
D E
D'
五杆机构
桁架
一 平面机构的自由度
1 构件的自由度 Y 2 两构件用运动副联接后，彼此 的相对运动受到某些约束。
A O 能独立运动数目。 X
常用机构简介
——祁士森
目录
一.机构简介 二.平面机构具有确定运动的条件 三.平面连杆机构 四.凸轮机构 五.齿轮机构 六.间歇运动机构
机构和机器的区别
• 机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还 包含电气、液压等其它系统 • 机构只用来传递运动和力，而机器除传递运动和力 外，还具有变换或传递能量、物料和信息的功能
3、两轴相交错的齿轮机构
蜗 轮 蜗 杆 传 动
多 路 齿 轮 机 构 传 动
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二、齿轮机构传动的特点
①传动比稳定； ②传动效率高； 优点： ③工作可靠性高； 缺点： ④结构紧凑； ⑤使用寿命长。 ①制造和安装精度要 求较高；
②不适宜用于两轴 间距离较大的传动。
三、齿轮机构设计内容
内容包括 ①齿轮齿廓形状的设计
= v2/v1 =（C1C2/t2）/ （C1C2/t1 ） = t1/t2 =1/2 =（180°+θ）/（180°-θ） θ=180°（K-1）/（K+1） 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。
—
B
A B1 C B2 C1
机构自由度是指机构中各活动构件相对于机架的可
3 机构自由度的一般公式
F=3n-2Pl-Ph
n –活动构件数；Pl –低副数；Ph –高副数
n = 3, P l= 4 F = 3 × 3 –2 × 4 = 1
n = 4, Pl = 5 F = 3 × 4 –2 × 5 = 2
二.平面机构具有确定运动的条件是：
四）、根据从动件的运动形式分
移 动（ 对 从心 动、 件偏 凸置 轮） 机 构 摆动从动件凸轮机构
五.齿轮机构
齿轮机构的传动类型和特点 一、齿轮机构的传动类型
1、两轴线平行的圆柱齿轮机构 外啮合直齿轮
内啮合直齿轮
斜齿圆柱齿轮
人字齿圆柱齿轮
齿 轮 齿 条 传 动
2、相交轴齿轮传动
直 齿 圆 锥 齿 轮 传 动
二、凸轮机构的分类
一）按凸轮的形状分
1、盘形凸轮 2、移动凸轮 3、圆柱凸轮
4、圆锥凸轮
二）按从动件上高副元素的几何形状分
1、尖顶从动件 2、滚子从动件 3、平底从动件
三）、按凸轮与从动件的锁合方式分 1、力锁合的凸轮机构
2、形锁合的凸轮机构 1）构槽凸轮机构 2）等宽凸轮机构 3）等径凸轮机构 4）主回凸轮机构
C2
B C1
C C2
A
B1
θ
B2
三、平面机构的压力角 和传动角、死点 B
A
F2 C
δ
γ F α
F1
vc
,F1
D F1 = Fcosα
F2 = Fsinα
1、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。
１）机构自由度数 F≥1。 2） 原动件数目等于机构自由度数F.
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
1) 正确确定运动副的数目
由三个或三个以上构件组成的轴线重合的转 动副称为复合铰链。 由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1)个 转动副。
1 3 2
4 C
3 5 6
2
B
1 8
A
D
7 E
n = 7 Pl = 10 F = 3×7–2×10 = 1
三．平面连杆机构的特点
1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。 2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触， 且易于制造，易于保证所要求的制造精度 3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用 来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。 4）可实现远距离传递的操纵机构。
不足之处：
1）不易于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。 3）平面连杆机构的设计较为繁难。
常见的虚约束
1)机构中某两构件用转动副相联的联结点，在未组成 运动副之前，其各自的轨迹已重合为一，则此联结 带入的约束为虚约束。
虚约束一
虚约束二
2）两构件组成的若干个导路中心线互相平行或 重合的移动副。
B
A 1
2 C 3 x1
x2
x1 x2 4
3）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。
B
A
4）机构中对运动不起作用的自由度F=-1的对称 部分存在虚约束。
克服死点的措施
利用构件惯性力
实例:家用缝纫机 采用多套机构错位排列
实例:蒸汽机车车轮联动机构
蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联
动机构通过死点
F’ E’ G’
E F
G
死点的利用
实例:夹具 飞机起落架机构 折叠家具机构
=00
四.凸轮机构
一、凸轮机构的应用
选定比例尺、投影面，确定原动件某一位置，按规定
符号绘制运动简图 标明机架、原动件和作图比例尺
绘制路线：原动件中间传动件 输出构件
观察重点：各构件间构成的运动副类型 良好习惯：各种运动副和构件用规定符号表达 误
区：构件外形
构件的表示方法
杆、轴类构件
机架 同一构件 两副构件 三副构件
B α F 1 vB3
2
A 1
B vB3 α 2 F C
3
A
2、最小传动角的确定
F2 C γ F b ’’ F1 C vc B δ γ c C’ δmin a δmax D A d B’

B’’
γmin=[δmin ,
180-δmax]min
B’’
A B’ B
B
C’’ C’ C min
机构的组成和运动副
机构的组成要素是构件和运动副 机架（固定构件） 主动件 活动构件 从动件
构件分成以下几种
其中，运动规律已知的活动构件称为原动件， 输出运动或动力的从动件称为输出件。
由若干零件组成 的构件——连杆
1 1--连杆体 2--螺栓 3--螺母 2 3
4-wk.baidu.com连杆盖 4
二、运动副及其分类
平面四杆机构设计中的共性问题
一、平面四杆机构有曲柄的条件 二、平面四杆机构输出件的急回特性 三、平面机构的压力角和传动角、死点
平面连杆机构有曲柄的条件： 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最 短杆； 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆 的杆长之和。（杆长和条件）
铰链四杆机构类型的判断条件： 1）在满足杆长和的条件下：
C 3 2 B A 1
n=2 Pl=2 Ph=1 F=2 X3-2 X2-1 X1=1
C 2
B A 1
3）虚约束
1、虚约束：在机构中与其他运动副作用重复，而 对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。 2、处理办法：将具有虚约束运动副的构件连同它 所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。拿 掉一个F = -1的自由度，即去掉一个约束。