机械原理第四章常用机构
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。
机械原理知识点
机械原理知识点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，对于理解和设计各类机械系统至关重要。
首先，让我们来了解一下机构的概念。
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。
常见的运动副有低副和高副。
低副包括转动副、移动副和螺旋副，它们的接触表面压强较低，相对运动形式较为简单；高副则是点、线接触的运动副，如凸轮副、齿轮副等，其接触表面压强较高，相对运动较为复杂。
在机构的分析中，自由度的计算是一个重要的知识点。
自由度是指机构具有独立运动的数目。
通过自由度的计算，可以判断机构是否具有确定的运动。
对于平面机构，自由度的计算公式为 F ＝ 3n 2PL PH ，其中 n 为活动构件的数目，PL 为低副的数目，PH 为高副的数目。
连杆机构是一种常见的机构类型。
四杆机构是连杆机构中最基本的形式，包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
通过改变杆长关系和机架的选择，可以实现不同的运动特性。
例如，在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可以实现摇杆的往复摆动；而当摇杆为主动件时，则可能出现“死点”位置，此时机构的传动角为零，压力角为90 度，导致机构无法正常传动。
凸轮机构也是机械中常用的机构之一。
凸轮的轮廓形状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余弦加速度运动等。
在设计凸轮机构时，需要根据工作要求选择合适的运动规律，并合理确定凸轮的基圆半径、滚子半径等参数，以保证机构的运动平稳、准确。
齿轮机构在机械传动中应用广泛。
齿轮的基本参数包括模数、压力角、齿数等。
通过不同齿数的齿轮啮合，可以实现不同的传动比，从而改变转速和扭矩。
渐开线齿轮具有传动平稳、承载能力强等优点，其齿廓曲线符合特定的数学规律。
在机械传动中，带传动和链传动也有着各自的特点和应用。
带传动具有结构简单、成本低、传动平稳等优点，但传动比不准确；链传动则能在恶劣环境下工作，传动比准确，但瞬时传动比不稳定，存在冲击和噪声。
机械原理第四章常用机构
B
B
AA
C γ
F”
FF”’ C γFα
F
F’
设计：潘存云
DD
当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γmin
此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。
机构的传动角一般在运动链 最终一个从动件上度量。
B2
A
l1
B1
l l C2γ2
2γ1
设计：潘存云
C1
3
D
l4
死点特性
摇杆为主动件， F 且连杆与曲柄两 γ＝0 次共线时，有：
曲柄摇杆机构（crank-rocker)
何为曲柄摇杆机构？ 既有曲柄又有摇杆的机构。如下动画中，两个
连架杆中一个是曲柄，一个是摇杆。
曲柄摇杆机构（crank-rocker)
日常生活中常见的雷达、缝纫机等就是有曲柄 摇杆机构构成的。
双曲柄机构（double-crank)
何为双曲柄机构？ 两个连架杆都是曲柄的机构。如下动画
正弦机构
曲柄滑块机构的实例
内燃机实例
曲柄滑块机构的实例
往复式抽水机
运动副转化机构的演化
曲柄滑块机构
2
2
1 4
31
2
4
3
1
34
曲柄摇杆机构
曲柄移动导杆机构
三、曲柄摇杆机构的演化
（1）取不同构件为机架，曲柄摇杆机构、 双曲柄、双摇杆可以相互演化
2
1
3
4
曲柄摇杆
2
1
3
4
双曲柄
2
1
3
4
双摇杆
（2)曲柄存在的条件(GRASHOF)
滚子从动件
为减小摩擦磨损，在 从动件端部安装一个 滚轮，把从动件与凸 轮之间的滑动摩擦变 成滚动摩擦，因此摩 擦磨损较小，可用来 传递较大的动力，故 这种形式的从动件应 用很广。
机械原理机构
机械原理机构
机械原理机构是机械设备中起到传递和转换动力的组成部分。
它由各种机械元件按照一定的方式组合而成，可实现物体的运动和力的传递等功能。
机械原理机构的设计需要考虑机械元件的尺寸、形状、材料等因素，以确保机构的稳定性、合理性和可靠性。
在机械原理机构的设计中，需要了解机械元件的运动和力学原理。
例如，常见的机械原理机构有齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。
这些机构根据其特定的设计原理，可以实现不同的功能和运动方式。
齿轮传动是一种常见的机械原理机构，它由多个齿轮组成，通过齿轮之间的啮合来传递动力和运动。
在设计齿轮传动时，需要考虑齿轮的齿数、模数、压力角等参数，以确保传动的平稳和高效。
连杆机构是利用连杆的运动实现力的传递和转换的机械原理机构。
它由杆件和连接件组成，通过杆件的运动来实现力的传递和转换。
在设计连杆机构时，需要考虑连杆的长度、角度等参数，以确保机构的运动平稳和力的传递可靠。
凸轮机构是利用凸轮的运动实现力的传递和运动的机械原理机构。
它由凸轮、从动件和驱动件组成，通过凸轮的运动来驱动从动件的运动。
在设计凸轮机构时，需要考虑凸轮的轮廓、凸轮轴的转动方式等参数，以确保机构的运动轨迹准确和从动件的运动稳定。
除了以上三种常见的机械原理机构，还有许多其他类型的机构，如滑块机构、曲柄机构等。
每种机构都有其特定的设计原理和应用领域，可以根据具体的需求选择合适的机构进行设计和应用。
在机械工程设计中，机械原理机构是非常重要的组成部分，它的设计和选择直接关系到机械设备的性能和使用效果。
因此，对于机械工程师来说，掌握和理解机械原理机构的原理和设计方法是非常重要的。
机械原理知识总结
绪论构件机器中的各运动单元零件不能再分拆的单个物体(独立的制造单元)机构已知运动变换成其他构件所需要运动的构件组合体。
机构，是两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统。
各构件之间具有确定的相对运动机器是一种能实现预期运动的构件组合系统,用以代替人工完成能量、信息的转换或作出有用的机械功运动链两个以上构件通过运动副的连接而构成的构件系统如何从运动链得到机构运动链中其余构件都能得到确定的相对运动构件是机械运动的最小单元，零件是机械制造的最小单元。
作空间和平面运动的独立构件，其自由度数分别为3和6。
运动副是两个构件以一定形状的运动副元素直接接触，限制了某些自由度，而又保留了某些自由度的一类可动连接，运动副是以它们所提供的数来划分其级别的，因此共有I到V级运动副。
一个封闭运动链，若已知其构件数为 N，运动副数为 p，则其闭合回路数k=p+1-N基本杆组是不可再分的自由度为零的构件组。
常用的基本杆组有 RRR 组、RRP 组和 RPR 组第一章机构的结构设计一．自由度计算F = 3n - 2PL – PHn 为活动构件PL 为低副PH为高副计算自由度时应注意的问题：1.复合铰链二个以上构件在同一轴线上构成的多个转动副时，称为复合铰链若有m个构件，则有m-1个转动副2.虚约束对机构的运动不起独立限制作用的重复约束。
计算自由度时要去除掉出现场合：1）两构件构成多个运动副两构件构成多个移动副导路重合或平行两构件组成多个转动副，同轴两构件构成高副，两处接触，法线重合目的：改善构件的受力情况2）运动过程中，两构件上的两点距离始终不变3）联接点与被联接点轨迹重合4）对运动不起作用的对称部分3.局部自由度处理方法：钉死目的：减少高副的磨损二．高副低代方法：1.在高副两个曲率中心之间画出替代构件2.替代构件分别与组成高副的两个构件相联3.组成高副的两个构件应去掉高副、简化成杆三．基本杆组的拆分（拆分时提前高副低代）杆组： F=01）II级组 n=2 PL=3RRR RRP RPR PRP PPRR为转动副 P为移动副结构特征：两个含有外接副的构件直接（用运动副）联接2）Ⅲ级组 n=4 PL=6结构特征：三个含有外接副的构件与同一构件（用运动副）联接3）Ⅳ级组(n=4，PL=6)结构特征：两个含有外接副的构件通过两个构件间接相联拆分步骤1．计算F；确定原动件；去掉虚约束、局部自由度；注意复铰。
机械原理常用图和概念
曲柄滑块机构曲柄摇块机构传动角γ和压力角α的示意图：传动角越大越有利于传动；蜗轮蜗杆的中间平面及标准参数；常见的间歇机构；渐开线齿廓形成示意图：包含有压力角和基圆半径的关系；其中展角θk=tan αk-αk平行轴斜齿轮的啮合条件：螺旋角β相等、方向相反，法向压力角αn 相等、法向模数m n 相等；同时注意法向参数和端面参数的关系：参数法=参数端·cos β；速比行程系数K 的推导图。
注意速比行程系数K 和极位．．夹角θ的关系：1K 1K θ+-=×180°；还要注意区分该机构的最小的传动角γmin 的位置（此时压力角最大），见下图！注意：速度瞬心的条件：刚体、平面运动、绝对速度（相等）；飞轮：安装在机器回转轴上的具有较大转动惯量的轮状蓄能器。
当机器转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当机器转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来。
飞轮可以用来减少机械运转过程的周期性速度波动。
求速度瞬心：多边形法（边数和构件数相同），已经明确的瞬心两构件之间用实线链接起来，其余的瞬心利用已知的瞬心和三心定理确定。
注意：齿厚、齿槽宽、断面齿距均是在分度圆上选取的，这里的齿根圆、基圆、分度圆、齿顶圆是描述齿轮不可或缺的！下面是关于一系列参数的计算公式。
标准齿轮的齿厚和齿槽宽相等且等于齿距的一半。
相互啮合的涡轮蜗杆机构螺旋方向一致，蜗杆一般作为主动件，受轴向力利用左右手（依据蜗杆的旋向定）、四指指向蜗杆转动方向、拇指指向即为蜗杆受力方向，进而可以判断涡轮的转向。
基圆：是生成渐开线齿形的圆，渐开线的法线与基圆相切。
分度圆：是压力角为标准值的渐开线处的圆。
基圆和分度圆都是一个齿轮上的参数，齿轮一定这两个圆就是惟一确定的。
节圆：是一个与啮合与运动有关的概念。
两齿啮合时，从轴向看去，相互接触的点，称为啮合节点，这一点的线速度相同，简称节点。
由节点位置决定的圆称为节圆。
理想状态时，即两个相互啮合的齿轮为标准中心距，即无侧隙啮合，则分度圆与节圆重合。
机械原理_第4章__凸轮机构及其设计
图4.1 内燃机配气凸轮机构
图4.2
绕线机排线凸轮机构
图4.3所示为录音机卷带装置中的凸轮机构。工作时，凸 轮1处于图示最低位置，在弹簧5的作用下，安装于带轮轴上 的摩擦轮3紧靠卷带轮4，从而将磁带卷紧。停止放音时，凸 轮1随按键上移，其轮廓迫使从动件顺时针方向摆动，使摩 擦轮与卷带轮分离，从而停止卷带。
1. 多项式运动规律
多项式运动规律的一般形式为
s = C 0 + C 1δ + C 2 δ 2 + C 3δ 3 + L + C n δ n
式中， δ 为凸轮转角；s为从动件位 为凸轮转角；s C C C C C 移； 0 ， 1 ， 2 ， 3 ，…， n 为待定常数，可利用边 界条件来确定。 常用的有一次(n=1)多项式(即等速运动规律) 常用的有一次(n=1)多项式(即等速运动规律)；二次 (n=2)多项式(即等加速等减速运动规律)；五次(n=5) (n=2)多项式(即等加速等减速运动规律)；五次(n=5) 多项式运动规律。
图4.10 改进等速 运动规律
图4.11 改进等加速等减速 运动规律
【例4.1】 直动从动件凸轮机构。已知：从动件行程 h=20mm，推程运动角 δ t = 150° ，远休止角 δ s = 60°，回程 运动角 δ h = 120° ，近休止角 δ 's = 30° ；从动件推程、回程分 别采用简谐运动规律和摆线运动规律。试写出从动件一 个运动循环的位移、速度和加速度方程。 解：(1) 从动件推程运动方程。 推程段采用简谐运动规律，故将推程运动角 δ t = 150° 5π /6、行程h=20mm代入简谐运动规律推程运 = 动方程式，可推出
● 4.4 凸轮轮廓曲线的设计——解析法 凸轮轮廓曲线的设计——解析法 曲线的设计—— ●4.4.1 滚子直动从动件盘形凸轮机构 ●4.4.2 滚子摆动从动件盘形凸轮机构理论轮廓 曲线方程 ●4.4.3 平底直动从动件盘形凸轮机构 ●4.4.4 滚子直动从动件圆柱凸轮机构 ● 4.5 凸轮机构基本尺寸的确定 ●4.5.1 凸轮机构的压力角和自锁 ●4.5.2 凸轮基圆半径的确定 ●4.5.3 滚子半径的选择 ●4.5.4 平底从动件的平底尺寸的确定 ● 小结
机械原理四连杆机构全解
双摇杆机构
一、 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆， 一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链 四杆机构称为曲柄摇杆机构。
图4-2所示为调整雷达天线俯仰角的 曲柄摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转动， 通过连杆2使摇杆3在一定的角度范围内 摇动，从而调整天线俯仰角的大小。
图4-2 雷达天效的回转力矩， 显然Pt越大越好。而P在垂直于vc方向的 分力Pn=Psin则为无效分力，它不仅无 助于从动件的转动，反而增加了从动件 转动时的摩擦阻力矩。因此，希望Pn越 小越好。由此可知，压力角越小，机 构的传力性能越好，理想情况是=0， 所以压力角是反映机构传力效果好坏的 一个重要参数。一般设计机构时都必须 注意控制最大压力角不超过许用值。
死点会使机构的从动件出现卡死或 运动不确定的现象。可以利用回转机构 的惯性或添加辅助机构来克服。如家用 缝纫机中的脚踏机构，图4-3a。 有时死点来实现工作，如图4-6所示 工件夹紧装置，就是利用连杆BC与摇杆 CD形成的死点，这时工件经杆1、杆2传 给杆3的力，通过杆3的传动中心D。此力 不能驱使杆3转动。故当撤去主动外力F 后，工件依然被可靠地夹紧。
图4-3a所示为缝纫机的踏板机构， 图b为其机构运动简图。摇杆3（原动 件）往复摆动，通过连杆2驱动曲柄1 （从动件）做整周转动，再经过带传 动使机头主轴转动。
图4-3 缝纫机的踏板机构
曲柄摇杆机构的主要特性有。
急回 压力与传动角 死点
1．急回运动
如图4-4所示为一曲柄摇杆机构， 其曲柄AB在转动一周的过程中，有两 次与连杆BC共线。在这两个位置，铰 链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别 为最短和最长，因而摇杆CD的位置C1D 和C2D分别为其两个极限位置。摇杆在 两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。
机械原理知识点归纳总结
基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。
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。
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。
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。
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。
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。
1 ．基本概念：速度瞬心、绝对速度瞬心和相对速度瞬心(数目、位置的确定) ，以及“三心定理”。
机械原理-机构组成
不同机构类型的介绍
平面机构
平面机构是一种简单的机构类型，所有部件都在一个平面上运动，例如滑块机构和曲柄滑块 机构。
曲柄机构
曲柄机构由曲柄和连杆组成，常用于发动机和活塞式机械装置。
齿轮机构
齿轮机构通过齿轮的嵌合和运动传递力和运动，广泛应用于传动系统和时钟机械。
机构运动分析
1
步骤1
确定机构中每个组件的运动类型，例如旋转、平移或摆动。
传送带
平面机构通过滑块和导轨组成 的传送带用于自动运输和分拣 物品。
机构在各行业和领域的工程设计中起到关 键的作用，例如机械运动控制、工业生产 设备和汽车制造。
机构的基本组成
杆件
杆件是机构的基本构件，用 于支撑和阻碍运动，例如梁、 轴和杆。
连接件
连接件用于将杆件连接到一 起，传递力和运动，例如螺 栓、销和键。
ห้องสมุดไป่ตู้
关节
关节是连接杆件的可动连接 点，允许运动和转换能量， 例如铰链、滑块和球形关节。
2
步骤2
使用运动分析方法计算每个关节的运动参数，例如速度、加速度和位移。
3
步骤3
评估机构设计是否满足运动要求，调整各组件以优化机构性能。
常见机构的应用举例
活塞式发动机
曲柄连杆机构将活塞运动转化 为旋转运动，用于内燃机和蒸 汽机。
时钟机械
齿轮机构用于驱动时针、分针 和秒针的运动，保持时钟的精 准度。
机械原理-机构组成
在机械原理中，了解机构的定义、作用及基本组成是至关重要的。机构由杆 件、连接件和关节组成，且有不同类型如平面机构、曲柄机构和齿轮机构。 通过机构运动分析，我们可以了解常见机构的应用举例。
机构的定义和作用
1 定义
机械原理第四章凸轮机构及其设计
组合运动规律
组合后的从动件运动规律应满足的条件： 1. 满足工作对从动件特殊的运动要求。 2. 各段运动规律的位移、速度和加速度曲线在连接点处其值应分别相等，避免刚性冲击和柔性冲击
，这是运动规律组合时应满足的边界条件。 3. 应使最大速度vmax和最大加速度amax的值尽可能小，以避免过大的动量和惯性力对机构运转造成
摆动从动件盘形凸轮廓线的设计
（1）选取适当的比例尺，作出从动件的位移线图，并将推程和回程区 间位移曲线的横坐标各分成若干等份。与移动从动件不同的是，这 里纵坐标代表从动件的摆角, 单位角度。
移动从动件盘形凸轮廓线的设计
若同时作出这族滚子圆的内、外包络线 h'和 h" 则形成槽凸轮的轮廓曲线。
由上述作图过程可知，在滚子从动件盘形凸 轮机构的设计中,r0指的是理论廓线的基圆半 径。需要指出的是，从动件的滚子与凸轮实 际廓线的接触点是变化的。
移动从动件盘形凸轮廓线的设计
偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构具体设计 步骤演示
凸轮廓线设计的基本原理
反转时，凸轮机构的运动： 凸轮固定不动，而让从动件连同导路一起 绕O点以角速度（－ω）转过φ1角 。 此时从动件将一方面随导路一起以角速度 （－ω）转动，同时又在导路中作相对移动 ，运动到图中粉红色虚线所示的位置，从 动件向上移动的距离与前相同。 从动件尖端所占据的位置 B 一定是凸轮轮 廓曲线上的一点。若继续反转从动件，可 得凸轮轮廓曲线上的其它点。
基本概念
偏距 凸轮回转中心至从动件导路的偏置距离 e。
偏距圆 以e为半径作的圆。
基本概念
行程 从动件往复运动的最大位移，用h表示 。
基本概念
推程 从动件背离凸轮轴心运动的行程。
最新机械原理 第2版 教学课件 作者 黄茂林 主编 秦伟副 主编 第四章教学讲义PPT课件
ha
齿厚——sk 齿槽宽—— ek
h hf
齿距 （周节）—— pk= sk +ek
法向齿距 （周节）—— pn = pb
分度圆——人为规定的计算基准圆
表示符号： d、r、s、e，p= s+e
p
s
e
齿顶高ha 齿根高 hf 齿全高 h= ha+hf 齿宽—— B
B pk
sk
ek pn
pb
rb
rf r ra
为了便于制造、检验和互换使用，国标GB1357-87规定了标准模数系 列。
标准模数系列表（GB1357－87）
0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8 第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8
10 12 16 20 25 32 40 50
2
两轮中心连线也为定直线，故交 点P必为定点。
i12=ω1/ω2=O2P/ O1P=常数
工程意义：i12为常数可减少因速度变化所 产生的附加动载荷、振动和噪音，延长齿 轮的使用寿命，提高机器的工作精度。
O1
ω
1
rb
1N
1
K
K’
P C2 C1
rb
2
ω
2
O
2
2）、运动可分性 故传△ 动O1N比1P又≌可△写O2N成2P：
第四章齿轮机构及其设计第一节概述第二节齿廓啮合基本定律及齿廓曲线第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸设计计算第四节渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动的尺寸参数设计第五节渐开线齿轮的加工方法与变位原理第六节渐开线变位齿轮传动第七节渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动类型及几何设计第八节斜齿圆柱齿轮机构第九节直齿锥齿轮机构第十节蜗杆蜗轮机构第一节概述齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力
机械原理四连杆机构分析
图4-6 利用死点夹紧工件的夹具
二、双曲柄机构
两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称 为双曲柄机构。
图4-7 插床双曲柄机构
BD2=l22+l32-2l2l3cosBCD 由此可得
l l l l 2l1l 4 cos cosBCD 2l 2 l3
2 2 2 3 2 1 2 4
当=0和180时，cos=+1和-1， BCD分别最小和最大（见图4-4）。 当BCD为锐角时，传动角=BCD， 是传动角的最小值，也即BCD(min) ；
曲柄摇杆机构 双曲柄机构
双摇杆机构
一、 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆， 一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链 四杆机构称为曲柄摇杆机构。
图4-2所示为调整雷达天线俯仰角的 曲柄摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转动， 通过连杆2使摇杆3在一定的角度范围内 摇动，从而调整天线俯仰角的大小。
图4-2 雷达天线俯仰角调整机构
第四章 连杆机构
平面连杆机构是将各构件用转动 副或移动副联接而成的平面机构。
最简单的平面连杆机构是由四个 构件组成的，简称平面四杆机构。它 的应用非常广泛，而且是组成多杆机 构的基础。
§4-1 铰链四杆机构的基本形式 和特性
全部用回转副组成的平面四杆机构 称为铰链四杆机构，如图4-1所示。
连杆
机架
连 架 杆
图4-1 铰链四杆机构
图中，机构的固定件4称为机架；与 机架用回转副相联接的杆1和杆3称为连 架杆；不与机架直接联接的杆2称为连杆。 另外，能做整周转动的连架杆，称为曲 柄。仅能在某一角度摆动的连架杆，称 为摇杆。
Байду номын сангаас
对于铰链四杆机构来说，机架和连杆 总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还 是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型 式：
机械原理-其他机构
航空火箭等航空航天领域的设 计与制造。
医疗器械
机械原理的应用扩展到医疗器 械，如手术器械和人工关节等 的设计和制造。
总结
机械原理中的其他机构是在各个领域中实现机械运动和功能的核心。了解这 些机构的工作原理和应用场景对于设计和优化机械系统至关重要。
滚柱机构
滚柱机构常用于制造高压泵、压力机和某些机 械元件。
齿轮机构原理
1 齿轮传动
齿轮传动是一种常用的传 动机构，它通过齿轮的啮 合实现转动的传递。
2 齿轮比
齿轮比决定了输入与输出 的转速和转矩的关系。
3 齿轮分类
齿轮可以根据齿轮齿形、 齿轮轴的相对位置以及齿 轮的用途进行分类。
纺锤机构应用
纺纱机
机械原理-其他机构
在机械原理中，有许多其他类型的机构发挥着重要的作用，如杠杆原理、减 速机构、连杆机构、滚柱机构、齿轮机构和纺锤机构。
常见的机构类型
杠杆原理
利用杠杆的原理，可以实现力的放大或力的平 衡。
连杆机构
连杆机构可以将旋转运动转化为直线运动，或 者反过来。
减速机构
减速机构用于降低高速动力装置的输出转速和 增加输出转矩。
纺纱机是一种常见的纺锤机构应 用，用于将纤维转化为纱线。
缝纫机
缝纫机利用纺锤机构实现线迹间 隔的精确控制，从而完成缝制操 作。
木工车床
木工车床使用纺锤机构，使原材 料在旋转时能够以稳定的速度进 行雕刻工作。
机构的设计与优化
1
设计目标
确定机构的具体功能和性能要求。
2
构思与评估
思考可能的设计方案，并评估其优缺点。
3
优化改进
通过改进设计方案来提高机构的效率和可靠性。
机械原理实例
机械原理(山东交通学院)智慧树知到答案章节测试2023年
第一章测试1.机械常用机构有A:连杆机构B:涡轮机构C:凸轮机构D:齿轮机构答案:ACD2.机器动力学是分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，以及这些力的作功情况A:错B:对答案:B3.机器是一种执行机械运动的装置，可用来变换和传递（）A:运动B:物料C:能量D:信息答案:BCD4.机械是（）和机器的总称A:构件B:机构C:零件答案:B5.机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置A:对B:错答案:A第二章测试1.两构件组成运动副的必备条件是A:不接触也无相对运动B:直接接触且具有相对运动C:不接触但有相对运动D:直接接触但无相对运动答案:B2.当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将_ 确定的运动。
A:可能有B:有C:没有D:不一定答案:C3.用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有___个自由度。
A:6B:5C:3D:4答案:D4.杆组是自由度等于_ 的运动链。
A:2B:1C:0D:原动件数答案:C5.平面运动副所提供的约束为A:1或2B:2C:1D:3答案:A第三章测试1.下列说法正确的是A:两构件构成高副，则它们的瞬心一定在接触点上B:在机构中，若某一瞬时，两可动构件上重合点的速度相同，则该点称为它们的绝对瞬心C:在机构中，若某一瞬时，一可动构件上某点的速度为零，则该点为可动构件与机架的瞬心D:在机构中，若某一瞬时，两构件上的重合点的速度大小相等，则该点为两构件瞬心答案:C2.瞬心是作平面运动的两构件上瞬时相对速度为零的重合点，也就是绝对速度相等的点。
A:对B:错答案:A3.作平面运动的三个构件之间共有三个速度瞬心，它们不一定位于同一直线上。
A:错B:对答案:A4.在平面机构中，有n个活动构件，则该机构的瞬心总数为n（n-1）/2A:对B:错答案:B5.速度瞬心是两刚体上相对速度为零的重合点A:对B:错答案:B第四章测试1.提高机械效率的途径有:尽量简化机械传动系统、选择合适的运动副形式、尽量减少构件尺寸、减少摩擦A:对B:错答案:A2.平面摩擦的总反力方向恒与运动方向成钝角A:错B:对答案:B3.在机械运动中总是有摩擦力存在。
机械原理凸轮机构
O
Ov
1
1
2 3 4 5 6 234 56
速度的变化率(即跃度j)在这些 位置为无穷大——柔性冲击
v
O
2
适应场合：中速轻载
O
2
a a0
O 2
j
3.简谐运动(余弦加速度运动)
当质点在圆周上作匀速运动 时，它在该圆直径上的投影所构 成的运动规律—简谐运动
s
h 2
1
cos
π Φ
φ
特点：有柔性冲击
作平底的内包络线，即为所要设计 的凸轮廓线
4.4 解析法设计平面凸轮轮廓曲线
一、直动滚子从动件盘形凸轮
已知：凸轮以等角速度 逆
y
时针方向转动，凸轮基园半
径ro、滚子半径rr，导路和凸
e
轮轴心间的相对位置及偏距e，
B0 ''
n
从动件的运动规律 s s(。)
1. 理论廓线方程: B(x, y)
s0 O
4.1.2 凸轮机构的分类
1. 按凸轮的形状分类
盘形凸轮 移动凸轮
圆柱凸轮
盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应用最为广泛
移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动
圆柱凸轮：空间凸轮机构
2. 按从动件的形状分类
尖端能以任意复杂的凸轮轮廓 保持接触，从而使从动件实现 任意的运动规律。但尖端处极 易磨损，只适用于低速场合。
d
min
s
e
L
rρ
rb r' Cu
O
4.6 圆柱凸轮机构
一、直动从动件圆柱凸轮机构
O
rm 1
O a)
v1
η η
1
η 2
v2
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。
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上午9时41分
杨拴强 制 作
思考题
现实生活中，那些地方用到了凸轮机构， 他的目的是什么？ 凸轮机构的优点是什么？缺点是什么？
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杨拴强 制 作
5.3棘轮机构简介及应用
杨拴强 福建江夏学院工业工程系
一、棘轮机构的组成及工作原理
如图所示为单向式棘轮机构，其特点是摆 杆单向摆动时，棘轮沿同一方向转过一个 角度；而棘轮向另一个方向转动时，棘轮 静止不动。 常见的棘轮齿形为不对称梯形。为了便于 加工，当棘轮机构承受载荷不大时，可采 用三角形的棘轮轮齿，图示棘轮齿形即为 三角形。
1
1
4
4
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(b)不满足格拉肖夫判别式时，以任何杆为机架，皆为 双摇杆机构
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三、平面四杆机构的基本特性
急回特性 在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时， 摇杆位于两个极限位置，简称极位。此两处曲 柄之间的夹角θ 称为极位夹角。
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1、急回特性
B A A
B
γ
F’ F” F γ C F α F’
F”
设计：潘存云
D D
当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γmin
此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。 γ C1 机构的传动角一般在运动链 C2 2 l 2 最终一个从动件上度量。 γ1 l 3 l A 1 B2 D l4 B1
设计：潘存云
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何为双摇杆机构？ 在一个机构中，两个连架杆都是摇杆。如下动画中 所示。
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杨拴强 制 作
铰链四杆机构的演化
设计：潘存云 设计：潘存云 设计：潘存云
↓ ∞ 曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构 偏心曲柄滑块机构
s =l sin φ
φ
设计：潘存云 设计：潘存云
l
设计：潘存云
→∞
对心曲柄滑块机构
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凸轮机构的应用
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杨拴强 制 作
凸轮机构的优点
结构简单、紧凑，占据空间较小；具有多 用性和灵活性，从动件的运动规律取决于 凸轮轮廓曲线的形状。对于几乎任意要求 的从动件的运动规律，都可以毫无困难地 设计出凸轮廓线来实现。
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凸轮机构的缺点
凸轮轮廓线与从动件之间是点或线接触的 高副，易于磨损，故多用于传力不大的场 合。
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轮槽机构的特点与应用
槽轮机构结 构简单，工作可 靠，但槽轮转角 不能调节。适应 于速度不太高的 场合
电影放映机 的卷片机构
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典型机构的简介-蜂窝煤机器
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典型机构的简介-内燃机
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偏心楔块式棘轮机构
滚子楔紧式棘轮机构
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偏心楔块式棘轮机构
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滚子楔紧式棘轮机构
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小结
1.齿啮式棘轮机构的特点
齿啮式棘轮机构结构简单，棘轮转角 可实现有级调节，但传动平稳性差。适合 于转速不高，转角不大和小功率场合。 2.摩擦式棘轮机构的特点 摩擦式棘轮机构传递运动平稳， 无噪音棘轮可实现无级调节，但 易打滑，运动准确性差。
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棘轮机构具有间歇运动特性
射 沙 自 动 线 的 浇 铸 机 构
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2、棘轮机构具有快速超越运动特性 超 越 式 棘 轮 机 构
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5.4轮槽机构的原理和应用
杨拴强 江夏学院工业工程系
论草机构的组成与工作原理
如图所示为外啮 全槽轮机构。槽 轮与主动拨盘的 轴线平行，其转 向相反，最小槽 数应大于3.
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆 从C1D位置摆到C2D。 t1 (180 ) / V1 C1C2 t1 C1C2 /(180 )
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2.压力角和传动角
压力角α：从动件驱动力F与力作用点绝对速 度之间所夹锐角。 传动角γ ：压力角的余角即连杆与从动件间 所夹的锐角。 F”
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曲柄摇杆机构（crank-rocker)
日常生活中常见的雷达、缝纫机等就是有曲柄 摇杆机构构成的。
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双曲柄机构（double-crank)
何为双曲柄机构？ 两个连架杆都是曲柄的机构。如下动画
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双摇杆机构（double-rocker)
C
F
F’
切向分力: F’= Fcosα =Fsinγ
法向分力: F”= Fcosγ =Fsinα γ↑ F’↑→对传动有利。
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B A D
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γmin出现的位置：
为了保证机构良好的传力性能
C
当∠BCD≤90°时， γ＝∠BCD 当∠BCD>90°时， γ＝180°- ∠BCD
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凸轮机构的分类
按照从动件的型式分类 尖底从动件 滚子从动件 平底从动件
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尖底从动件
从动件的尖端能够与 任意复杂的凸轮轮廓 保持接触，从而使从 动件实现任意的运动 规律。
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滚子从动件
为减小摩擦磨损，在 从动件端部安装一个 滚轮，把从动件与凸 轮之间的滑动摩擦变 成滚动摩擦，因此摩 擦磨损较小，可用来 传递较大的动力，故 这种形式的从动件应 用很广。
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5.2 凸轮机构的应用和分类
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Knowledge Points
凸轮机构的组成 凸轮机构的分类 凸轮机构的优点、缺点
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凸轮机构的组成
凸轮是具有曲线轮廓 或凹槽的构件 凸轮机构一般由凸轮、 从动件和机架三个构 件组成。
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平底从动件
从动件与凸轮轮廓之 间为线接触，接触处 易形成油膜，润滑状 况好。此外，在不计 摩擦时，凸轮对从动 件的作用力始终垂直 于从动件的平底，受 力平稳传动效率高， 常用于高速场合。
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凸轮机构的分类
按照凸轮与从动件维持高副接触的方法 分类 力锁合 形锁合
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在棘轮机构中，一般情况下棘爪是原动件，当工作的 棘爪连续摆动时，棘轮作间歇转动。当棘轮停歇时， 止动棘爪可防止其逆转。只要棘轮的齿数Z足够多， 则每次间歇转动的角度就可以很小；而且可根据工作 要求调节棘轮转角的大小。
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二、棘轮机构的类型
1、带轮齿的棘轮机构
单动式棘轮机构
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双动式棘轮机构
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端面棘轮机构
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内啮合棘轮机构
内啮式棘轮机构
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内啮合棘轮机构
自行车飞轮的原理
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可变向棘轮机构
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上午9时41分
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2、摩擦式棘轮机构
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典型机构的简介-自动装卸机构
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典型机构的简介-砖塔刀架
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典型机构的简介-自动机床
上午9时41分
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思考题
1、以上经典机构中都有哪些学到的机构 组成？ 2、这些机构在机器中起到了什么作用？
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死点特性
摇杆为主动件， 且连杆与曲柄两 次共线时，有：
F γ＝0
F
γ＝0
γ＝0 此时机构不能运动. 称此位置为： “死点” 避免措施： 两组机构错开排列，如火车轮机构; 靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。
上午9时41分
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思考题
在现实生活中，那里用到了平面四杆机构 的这些特性？ 这些特性的好处和坏处是什么？
上午9时41分
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凸轮机构的分类
按照凸轮的形状分类 按照从动件的型式分类 按照凸轮与从动件维持高副接触的方法 分类
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凸轮机构的分类
按照凸轮的形状分类 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
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盘形凸轮
这种凸轮是一个绕固 定轴转动并且具有变 化向径的盘形零件， 如。当其绕固定轴转 动时，可推动从动件 在垂直于凸轮转轴的 平面内运动。它是凸 轮的最基本型式，结 构简单，应用最广。
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一、铰链四杆机构的基本形式
（1）曲柄摇杆机构（crank-rocker) （2）双曲柄机构（double-crank) （3）双摇杆机构（double-rocker)
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曲柄摇杆机构（crank-rocker)
何为曲柄摇杆机构？ 既有曲柄又有摇杆的机构。如下动画中，两个连 架杆中一个是曲柄，一个是摇杆。