机械设计基础常用机构概述
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辅导
常用机构辅导一一、常用机构概述机构由构件组合而成，但并非任意的构件组合都能成为机构，只有组成机构的各构件之间具有确定的相对运动，才能使机构按设计要求完成有规律的运动。
因此，学会识别机构以及掌握如何组合构件来满足机构具有确定运动的条件，是机构分析与设计的基础。
机构的运动简图是机械设计的工程语言，能够简明准确地表达出机构的实质内容，即运动的传递路线、各构件的运动形式以及构件之间的连接关系等。
因此，机构运动简图作为一种工具，应较熟练地加以掌握。
(一)机构的组成和运动副1．机构的组成机构由若干构件联接组合而成，根据运动传递路线和构件的运动状况，构件可分为三类：（1）机架机构中的固定构件或相对固定构件称为机架。
每个机构中均应有一个构件作为机架。
（2）原动件机构中作独立运动的构件称为原动件。
原动件是机构中输入运动的构件，故也称主动件。
每个机构都应至少有一个原动件。
在机构运动简图中，要求用箭头标明原动件的运动方向。
（3）从动件机构中除了机架和原动件以外的所有构件均称为从动件。
2．运动副概念两个构件直接接触而形成的可动联接称为运动副。
这个概念包含三层意思：（1）两个构件运动副中之“副”是成对的意思，一个构件谈不上运动副，由两个构件构成一个运动副，两个以上的构件则可构成多个运动副。
（2）直接接触两个构件只有直接接触才能构成运动副。
直接接触使构件的某些独立运动受到限制（或约束），构件的自由度减少，从而体现出运动副的作用。
一旦构件脱离接触而失去约束，它们所构成的运动副即不复存在。
（3）可动联接两个构件之间要能存在一定形式的相对运动，形成一种可动的联接。
显然，若两构件之间具有无相对运动的静联接，则二者固结为一个构件，它们之间不存在运动副。
在平面机构中，按构件的接触性质运动副可分为高副和低副两类，它们所约束的自由度数目和内容是不同的。
（二）平面机构的运动简图机构运动简图是表示机构组成和各构件相对运动关系的简明图形。
在机构运动简图中，不考虑机构外形和运动副的具体结构，仅用简单线条和符号表示构件和运动副，突出表达机构的运动关系。
机械设计基础第六章 机械常用机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-6 双曲柄机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-7 机车车轮联动机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
3. 双摇杆机构 两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。 如图6-８a所示，双摇杆机构的两摇杆均可作为主动件，当主动摇杆1往复摆动时，
通过连杆2带动从动摇杆往复摆动。如图6-8b所示门式起重机的变幅机构即是双摇杆机 构，当主动摇杆1摆动时，从动摇杆3随之摆动，使连杆2的延长部分上的E点(吊重物
平面连杆机构中，最常见的是四杆机构。下面主要介绍其类型、运动转换及其特 征。
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
如图6-1所示，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。机 构中固定不动的构件4称为机架，与机架相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的 构件2称为连杆。连架杆相对于机架能作整周回转的构件(如杆1)称为曲柄，若只能绕机 架摆动的称为摇杆(如杆3)。
图6-3 缝纫机踏板机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
在双曲柄机构中，如两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行 双曲柄机构(图6-6的ABCD)。平行双曲柄机构有两种情况：图6-6a所示为同向双曲柄 机构；图6-6b所示为反向双曲柄机构。
图6-5 惯性筛
图6-4 双曲柄机构运动示意图
第一节 平面连杆机构
连杆机构是由若干构件用转动副或移动副连接而成的机构。在连杆机构中，所有 构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构，称为平面连杆机构。
平面连杆机构能够实现多种运动形式的转换，构件间均为面接触的低副，因此运 动副间的压强较小，磨损较慢。由于其两构件接触表面为圆柱面或平面，制造容易， 所以应用广泛。缺点是连接处间隙造成的累积误差比较大，运动准确性稍差。
常用机构(四连杆机构)
械
设 转动导杆机构：
计 基
BC>AB
础 导杆可作360º回转
摆动导杆机构：
BC<AB 导杆在小于360º范围内摆动。
（牛头刨床的主传动机构）
平
面
4
连 杆 机 构
3 C
3 C
33 3 C
C3 C3
242 2 22 242
3C C3
C3
4224 B
4224
3C
4 2 21 22 2 4
C3 4
4
3 C
A CC
——双摇杆机构
最新课件
11
二、铰链四杆机构的演化
机
械
设
计 基
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
连杆
2 连架杆 B
C 连架杆
3
1
A
4
D
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12
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
机
械
设
计
基
础
内容
平 面
• 平面四杆机构的基本类型
连 杆
• 平面四杆机构的演化
机 构
• 平面四杆机构的特点及设计
了解常用四杆机构的基本类型和应用。 对急回特性、传动角、压力角、死点位置等有明确概念。
最新课件
1
机 一、铰链四杆机构
械 设 计 基 础
平
面
连
常用机构类型和应用
机械设计基础 —— 平面连杆机构
(2) 双曲柄机构
结构特点：二连架杆均为曲柄 运动变换：转动转动，通常二转速不相等 举例：振动筛机构
机械设计基础 —— 平面连杆机构
特殊双曲柄机构
平行四边形机构 结构特点：二曲柄等速 运动不确定问题 车门开闭机构
反平行四边形机构 结构特点：二曲柄转向相反
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
机械设计基础 —— 平面连杆机构
(2) 急回特征
当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征
极位夹角：
急回特性分析：
1 = C 1 = 1 t1 =1800 + 2 = 1 t2 =1800 - t1 > t2 , v2 > v1
圆轨迹复制机构
AMF保龄球置瓶机扫瓶机构
D
B A
M
C
机械设计基础 —— 平面连杆机构
2 实现从动件运动形式及运动特性的改变
步进式工件传送机构 运动形式改变实例
机械设计基础 —— 平面连杆机构
3 实现较运距离的传动或操纵
应用实例：自行车手闸
机械设计基础 —— 平面连杆机构
4 调节、扩大从动件行程
A
4
D
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
曲柄：能作整周转动的连架杆
A
摇杆：不能作整周转动的连架杆
连杆 2
C 连架杆
机械设计基础重点知识结构图
第1章平面机构的自由度和速度分析固定构件（机架）构件组成原动件（主动件）从动件回转副低副运动副高副定义平面机构的自由度和速度分析机构运动简图运动副、构件、常用机构表达方法机构运动简图绘制机构具有确定运动的条件：自由度等于原动件数平面机构自由度的计算：F机构自由度的计算移动副=3n -2P l -P h正确计算运动副的数量（复合铰链等）计算自由度应注意的事项局部自由度：滚子绕其中心的转动虚约束存在的几种情况绝对瞬心相对瞬心瞬心机构瞬心数平面机构的速度分析：速度瞬心法K =N (N -1 /2两构件直接以运动副连接两构件不直接连接：三心定理瞬心位置的确定求两构件的角速度之比求构件的角速度和速度机构的速度分析第2章平面连杆机构平面四杆机构的基本型式及其演化双曲柄机构导杆机构摇块机构和定块机构双滑块机构平面压力角和传动角行程速比速度变化系数 K =v 2180 +θ=v 1180 -θ当θ＞0时，K ＞1，机构有急回特性压力角α：从动件受力方向和速度方向所夹锐角传动角γ：压力角的余角α越小，γ越大，机构的传力性能越好连的主要特性γm in ≤40 ，出现在曲柄与机架共线两位置之一γ=0 消除方法：利用飞轮或机构自身的惯性力杆机有整转副条件构l m in +l m ax ≤另两杆长度之和；整转副由最短杆与其邻边组成有整转副时，双曲柄机构—最短杆为机架解析法：利用几何关系列解析式求解凸轮机构的分类推杆的运动形式凸轮机构及其设计盘形凸轮机构移动凸轮机构按凸轮的形状分圆柱凸轮机构尖顶从动件凸轮机构滚子从动件凸轮机构按从动件的形状分平底从动件凸轮机构对心直动从动件凸轮机构直动从动件凸轮机构偏置直动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构基本概念：基圆、基圆半径、推程、升程、推程运动角、回程、回程运动角、休止、远休止角、近休止角、压力角。
常用的运动形式设计原理：反转法原理作图基本步骤凸轮轮廓曲线设计图解法设计方法①画出基圆及推杆起始位置，取合适的直角坐标系。
《机械设计基础》重点总结
《机械设计基础》重点总结机械设计基础是一门研究机械中常用机构和通用零部件工作原理、结构特点、设计方法以及机械传动系统设计的学科。
它是机械工程类专业的重要基础课程，对于我们理解和掌握机械系统的设计与应用具有重要意义。
下面我将为大家总结这门课程的重点内容。
一、平面机构的结构分析1、运动副及其分类运动副是指两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接。
根据接触形式的不同，运动副分为低副和高副。
低副包括转动副和移动副，高副则包括齿轮副、凸轮副等。
2、平面机构的运动简图用简单的线条和符号来表示机构的组成和运动情况的图形称为机构运动简图。
绘制机构运动简图时，要准确表示出各构件之间的相对运动关系和运动副的类型。
3、平面机构的自由度计算自由度是指机构具有独立运动的数目。
平面机构的自由度计算公式为：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。
机构具有确定运动的条件是自由度等于原动件的数目。
二、平面连杆机构1、铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
其类型取决于各杆的长度关系和机架的选择。
2、铰链四杆机构的演化形式通过改变构件的形状、相对长度以及运动副的尺寸等，可以将铰链四杆机构演化成曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构等。
3、平面连杆机构的运动特性包括急回特性、压力角和传动角等。
急回特性可以提高工作效率，压力角越小、传动角越大，机构的传动性能越好。
三、凸轮机构1、凸轮机构的类型按凸轮的形状可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮；按从动件的端部形状可分为尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件。
2、凸轮机构的运动规律常用的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律、余弦加速度运动规律和正弦加速度运动规律等。
不同的运动规律适用于不同的工作场合。
3、凸轮机构的设计设计凸轮机构时，需要根据工作要求确定凸轮的基圆半径、滚子半径、从动件的行程和运动规律等参数。
机械设计基础凸轮机构及其他常用机构
凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计灵活等优点，能够实现精确的位移、速度 和加速度控制，因此在自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等众多领域得 到广泛应用。
凸轮机构的应用领域
总结词
凸轮机构广泛应用于自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等领域，用于实现 精确的往复运动或摆动。
详细描述
在自动化生产线中，凸轮机构可用于控制传送带的启停、进给等动作；在内燃机 中，凸轮机构用于控制气门的开闭和汽油的喷射；在压缩机中，凸轮机构用于驱 动活塞的往复运动；在印刷机中，凸轮机构用于控制印版的滚筒运动。
高效率原则
凸轮机构的设计应保证运动传 递效率高，减少摩擦和能量损 失。
可靠性原则
凸轮机构的设计应保证其具有 足够的强度和刚度，能够承受
工作载荷和冲击。
凸轮机构的设计步骤
分析运动需求
明确凸轮机构需要实现的运动规律， 如推程、回程和停歇等阶段的要求。
选择凸轮类型
根据运动需求选择合适的凸轮类型， 如盘形、圆柱形或圆锥形等。
优点是可实现多种复杂的运动规律和运动 轨迹；缺点是连杆的铰链处易磨损，且不 适合用于高速传动。
05
凸轮机构的设计与优化
凸轮机构的设计原则
功能需求原则
凸轮机构的设计应满足预定的 运动规律和动力要求，如位移 、速度和加速度等参数应符合
工作需求。
结构简单原则
凸轮机构的结构应尽量简单， 减少零件数量，降低加工难度 和成本。
03
常用机构介绍
常用机构介绍
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04
凸轮机构与其他常用机构的比较
工作原理的比较
凸轮机构
通过凸轮的转动，使从 动件产生预期的运动规
律。
齿轮机构
机械设计基础第四章平面机构运动简图及自由度
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
1）复合铰链
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。
两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束。每个 低副引入两个约束，每个高副引入一个约束。
设某平面机构，除机架外共有n个活动构件，又有pL个 低副和pH个高副，根据自由构件的自由度、运动副引入 的约束，活动构件之间的关系，可以得出平面机构自由 度的计算公式如下：
平面机构的自由度 F = 3n - 2PL – PH
一、构件及其自由度
一个自由构件作平面运动时， 具有三个独立运动；沿x轴和y轴 的移动以及绕垂直于xOy平面内 任一点A转动。
一个作平面运动的自由构件 具有三个自由度。
二、运动副与约束
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。
b.两构件上某两点间 的距离在运动过程中 始终保持不变时；
c.联接构件与被联接 构件上联接点的轨迹 重合时；
虚约束经常发生的场合：
d.机构中对运动不起作用的对称部分。
e.两构件组成若干个轴线互相重合的转动副.
采用虚约束是为了改善构件的受力情况； 传递较大功率；或满足某种特殊需要。
例题1
n=8 Pl=11 Ph=1 F=1
§4.2.2 平面机构运动简图
机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表 示机构的运动特性，并按一定的比例画成的简单图形。并利 用机构运动简图对机构进行结构、运动和动力等分析。
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。
机械设计基础知识
机械：机器和机构的总称。
机构：是由若干具有确定相对运动的构件组合而成。
构件：组成机构的运动单元。
零件：机器中不可分拆的基本制造单元。
常用机构：各种机械中普遍使用的机构。
通用零件：各种机械中普遍适用的零件。
平面机构：各运动构件均在同一平面内或相互平行平面内运动的机构。
运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。
高副：两构件通过点或线接触所构成的运动副。
低副：面接触自由度（F）：构件做独立运动的可能性。
约束：对构件独立运动所加的限制。
机架：机构中固定不动的构件，它支撑着其他活动构件。
原动件：机构中按给定的运动规律独立运动的活动构件。
从动件：机构中随原动件运动的其余活动构件。
具有确定运动的条件：F〉0且F=原动件个数。
平面连杆机构的特点：1.采用低副连接，是面接触，故压强小，耐磨损，而且接触面为平面或圆柱面，容易制造并能获得较高的制造精度。
2.容易实现转动和移动，两种基本运动形式，以及两者间的转换，还能满足构件若干给定位置或轨迹等运动规律的要求。
3.低副中存在的间隙不易消除，因而会降低运动精度，不适用于运动要求精确和高速的场合。
四杆机构有曲柄条件：最短杆与最长杆长度之和<=其余两杆长度之和。
（取最短杆的相邻杆为机架的曲柄摇杆机构；取最小杆为机架的双曲柄机构；取最短杆的对边杆为机架的双摇杆机构。
）急回特性：指当原动件曲柄作等速转动时，从动件的平均速度和空回行程的平均速度不相同，后者比前者大。
止点位置：连杆与曲柄共线，传动角等于0，连杆加于曲柄的力恰好通过转动中心，因此无论作用力多大也不能推动曲柄转动的位置。
极位夹角：在摇杆处于两极限位置时，对应曲柄间的锐角。
摆角：曲柄在转动一周过程中两次与摇杆共线，摇杆间的夹角。
压力角+传动角=90度凸轮机构特点：是一种常用的高副机构。
优点：结构简单紧凑从动件易于实现某种预期的较复杂的运动规律。
缺点：凸轮工作轮廓的加工较为复杂，而且和推杆之间为高副接触，易磨损，所以一般多用于传递动力不大的场合。
国家开放大学《机械设计基础》形考任务1-4参考答案
国家开放大学《机械设计基础》形考任务1-4参考答案形考作业1第1章 静力分析基础1．取分离体画受力图时，（CEF）力的指向可以假定，（ABDG）力的指向不能假定。
A．光滑面约束力B．柔体约束力C．铰链约束力D．活动铰链反力E．固定端约束力F．固定端约束力偶矩G．正压力2．列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴选在(B）的方向上，使投影方程简便；矩心应选在(G）点上，使力矩方程简便。
A．与已知力垂直B．与未知力垂直C．与未知力平行D．任意E．已知力作用点F．未知力作用点G．两未知力交点H．任意点3．画出图示各结构中AB构件的受力图。
参考答案：4．如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F＝40kN,AB＝BC＝2m,α＝30︒.求两吊杆的受力的大小。
参考答案：列力平衡方程：ΣFx=0又因为AB=BCF A ﹒sinα=FC﹒sinαF A =FCΣFY=02FA﹒sinα=F∴FA =FB=F/ 2sinα=40KN第2章 常用机构概述1．机构具有确定运动的条件是什么?参考答案：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动。
2．什么是运动副？什么是高副？什么是低副？ 参考答案：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联结，称为运动副。
以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副称为低副。
3．计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。
参考答案：（1）n=7,P L =10,P H =0 F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0=1C 处为复合铰链 （2）n=5,P L =7,P H =0 F=3n-2P L -P H =3×5-2×7-0 =1（3）n=7,P L =10,P H =0 F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0 =1（4）n=7,P L =9,P H =1 F=3n-2P L -P H =3×7-2×9-1 =2E、Eˊ有一处为虚约束，F 为局部自由度第3章 平面连杆机构1．对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取___为机架，将得到双曲柄机构。
机械设计基础常用机构概述
挤压机应用
连杆机构通过将旋转运动转换为直线运动，使挤压 机能够实现精确的挤出操作。
齿轮传动机构
齿轮传动机构是一种基于齿轮间的啮合传递动力的机构。它具有高效率、传动效果稳定和可靠性高的特点，广 泛应用于各种机械装置中。
平行轴齿轮传动
汽车悬挂系统
摇杆机构在汽车悬挂系统中用于实现悬挂装置的运动，提供舒适的驾驶体验。
连杆机构
摇杆机构在连杆机构中用于改变连杆的位置、方向和幅度，实现复杂的运动形式。
家用电器中的应用
带传动机构在洗衣机等家电中常用于传递动力和控 制旋转运动。
小型机械装置中的应用
带传动机构常用于小型机械装置，如打印机和食品 加工机。
链传动机构
链传动机构是一种使用链条传递动力的机构。它具有高负载能力、运动平稳和工作寿命长的特点，广泛 应用于自行车、摩托车和工业机械中。
1
自行车链传动机械设计基础常 Nhomakorabea机构概 述
在机械设计中，常用机构是那些用于转换和传递动力、运动和力矩的基本组 合。了解这些机构有助于提高机械设计的效率和创造力。
连杆机构
连杆机构是一种由连接在一起的杆件组成的机构，常用于将旋转运动转换为直线运动或反之。它在众多设备和 机器中广泛应用，例如发动机和挤压机。+
发动机应用
1 递进凸轮机构
递进凸轮机构通过凸轮的特定形状和从动件 的结构，实现复杂的运动规律，常用于自动 化生产线。
2 滑块凸轮机构
滑块凸轮机构通过凸轮轮廓的特点，使滑块 产生直线运动，常用于发动机的气门控制系 统。
曲柄连杆机构和凸轮机构的结合
曲柄连杆机构和凸轮机构的结合可以实现复杂的运动和动作规律，常用于内燃机、发动机和机床等装置中。
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。
机械设计基础课程标准
《机械设计基础》课程标准课程类别专业基础课程课程学时 96学时课程类型理论课程课程性质必修课程适用专业机械类专业执笔人李迎春1. 课程定位与设计思路1.1课程定位一．《机械设计基础》是机械类的主修课程，为理论课程。
学生应从实际应用出发，掌握当今发展潮流的、广泛应用的、基于其培养目标是培养学生的认知能力、应用能力、创新能力，本书包含三大部分：工程力学、常用机构及机械零件的设计、简单机械设计方法及实例。
为今后认识机械及后续的专业课学习打下坚实基础。
1.2设计思路通过对工程力学、常用机构及机械零件的设计、简单机械设计方法及实例等内容的讲解，提高学生分析问题和解决实际问题能力.2．课程目标通过本课程使学生正确理解和掌握本课程所涉及的基本概念、基本理论和基本分析方法。
能独立地应用这些基本理论、基本方法来分析实际工程中提炼出来的各种控制理论，同时强化动态的、系统的思想方法。
是学生具备一定的分析问题的能力。
2.1知识目标1、常用机构概述2、平面连杆机构3、凸轮机构4、间歇运动机构5、带传动6、圆柱齿轮传动7．圆锥齿轮传动8、蜗杆传动9、定轴轮系10、链传动11、联接12、轴13、轴承14、联轴器、离合器、弹簧2.2素质目标1．具有良好的安全生产意识，能够自觉按规程操作2．具有环保意识、安全意识，能够自觉保持工作场所的整洁3．具有分析问题、解决问题的能力4．具有良好的团队协作精神，主动适应团队工作要求5．具有良好的职业道德和社会责任心6．具有自学能力,独立工作能力和团结协作能力3．教学内容具体教学内容及学时安排如表所示。
每课简要内容时数1、常用机构概述2、平面连杆机构963、凸轮机构4、间歇运动机构5、带传动6、圆柱齿轮传动7．圆锥齿轮传动8、蜗杆传动9、定轴轮系10、链传动11、联接12、轴13、轴承14、联轴器、离合器、弹簧4．实施建议4.1师资队伍专任教师条件：爱岗敬业，为人师表，热爱学生，以身作则，严格要求学生，教育学生，能够对学生开展良好的思想政治教育工作，熟悉高职高专教育教学基本规律和特点，了解高职高专教育人才培养模式和基本特征，以“教师为主导，学生为主体”引导学生学会自主学习。
机械设计基础笔记整理
机械的组成动力部分、执行部分、传动部分、控制系统等。
原动机：机器动力的来源，电动机、内燃机等。
执行部分：是直接完成工作任务的部分。
传动部分：把原动机的运动和动力传递给执行部分, 介于原动机和执行部分之间，起桥梁的作用。
控制部分：控制机器的其他组成部分，使操作者随时实现或终止机器的各种预定功能。
机器的特征：1）都是许多人为实物的组合；2）各实物之间具有确定的相对运动。
3）能完成有用的机械功或转换机械能。
机器：一种用来转换或传递能量、物料和信息的、能执行机械运动的装置。
机构：能实现预期的机械运动的各实物的组合体。
1）人为实物的组合体；2）各实物间有确定的相对运动。
常用机构：连杆机构凸轮机构齿轮机构构件是运动的单元，是由一个或几个零件组装而成的。
构件分为：固定件（机架）：用来支承活动构件的构件。
如内燃机中的气缸体就是固定件，它用来支承活塞、曲轴等。
原动件：运动规律已知的活动构件。
例如内燃机中的活塞就是原动件，它的运动是由外界输入的。
从动件：随原动件的运动而运动的其余活动构件。
如内燃机中的连杆、曲轴等都是从动件。
零件是制造的基本单元。
零件又分：通用零件标准件专用零件非标准件机构具有确定运动的条件：1、对于四杆机构;如果只有一个原动件1，机构具有确定的运动。
如果有两个原动件2，构件破坏。
2、对于五杆机构; 如果只有一个原动件1，机构运动不确定。
如果有两个原动件2，机构具有确定的运动。
3、对于三杆构件，没有相对运动。
平面四杆机构例题：已知一铰链四杆机构，各杆体的长度，试问1、这是铰链四杆机构基本形式中的何种结构？2、若以AB为原动件，此机构有无急回特性？为什么？3、若以AB为原动件，此机构最小传动角出现在什么位置？4、该机构是否有死点位置？解答：1、lmin+lamx=15+60=75<50+30又因为AB杆为连架杆，所以该机构为曲柄摇杆2、有急回特性理由见整理笔记3、出现在最小传动角的位置4、当摇杆CD为主动件时，该机构有两个死点渐开线齿廓的啮合特点：1、 瞬时传动比恒定上式表明：渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比。
机械设计基础 第七版 第5章 其他常用机构
5.1.1 螺纹的形成与类型
2
螺纹的类型
(3)按平面图形的形状(即牙型)，可将螺纹分为二角形螺纹、矩形
螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等，如图所示。二角形螺纹多用于连接，
其余螺纹多用于传动。
螺纹的牙型
5.1.1 螺纹的形成与类型
螺纹的主要儿何参数
5.1.2 螺纹的主要几何参数
(1)大径d 与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径，在有关螺纹的 标准中规定为公称直径。
“十三五”职业教育国家规划教材
第5章 其他常用机构
学习导航
知识目标：•了解螺旋机构中传动螺纹、连接螺纹的应用场合及主要几
何参数，掌握螺旋机构在工程设计中的应用。 •认识和了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构及其应 用场合。
能力目标：•学会在设计中选择和应用以上常用机构完成机械运动
的传递。
第5章 其他常用机构
(5)线数n 螺纹螺旋线的数目，一般为便于制造取n≤4。 (6)导程S 同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两 点间的轴向距离。螺距、导程、线数之间的关系为
S=nP (7)螺旋升角ψ 在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴 线的平面之间的夹角。
arctan S arctan nP
d 2
5.1.1 螺纹的形成与类型
1
螺纹的形成
螺纹的形成
5.1.1 螺纹的形成与类型
2
螺纹的类型
(1)按螺旋线的绕行方向，可将螺纹分为左旋螺纹和右旋螺 纹，规定将外螺纹轴线直立时螺旋线向右上升为右旋螺纹，向左 上升为左旋螺纹。一般采用右旋螺纹，有特殊要求时才采用左旋 螺纹。
(2)按螺旋线的数目，可将螺纹分为单线螺纹和等距排列的 多线螺纹。为了制造方便，螺纹线数一般不超过4线。
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机 械 系
（4）选定适当的比例尺µl，绘制机构 ） ， 运动简图
长 沙 职 院
机 械 系
长 沙 职 院
发动机机构运动简图
1
机 械 系
8
D
3 2
7
C B
4
5
6
A
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平面机构的自由度计算
1. 自由度
机 械 系
构件的独立运动的数目称为构件的自由度。 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 一个作平面运动的自由构件有三种独立运动的 平面运动 可能性。即有3个自由度 个自由度。 可能性。即有 个自由度。 y
b） a）
机 械 系
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解： 图b中，有3个活动构件，3个转动副、1个移动 个活动构件， 个转动副、
副、1个高副，即n＝3，PL＝4，PH＝1，则其自由度 个高副， M＝3n－2NL－NH＝3×3－2×4－1＝0， 机构不能运动，故设计不合理。 机构不能运动，故设计不合理。 分析要点：注意联接两构件的运动 分析要点： 副的运动轨迹能否同时满足两构件 的运动轨迹。 的运动轨迹。
机构的组成
原动件： 原动件：按给定运动规律独立运动的构件 从动件： 从动件：其余的活动构件 机 架：固定不动的构件
2 从动件 原动件 1 4 3
机 械 系
机架
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机器、机构、构件、 机器、机构、构件、零件之间的关系
机 械 系 静联接 动联接 (运动副) 运动副) 与动力 源组合
零件
构件
机构
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机 械 系 转动副
约 束 数：2 自由度数： 自由度数：1
移动副
约 束 数：2 自由度数： 自由度数：1
凸轮副
约 束 数：1 自由度数： 自由度数：2
低副
高副
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机构自由度的计算
机构相对机架（固定构件）所具有的独立运动 机构相对机架（固定构件） 数目，称为机构的自由度 自由度。 数目，称为机构的自由度。 活动构件数： 活动构件数： n 低副数： NL 低副数： 高副数： 高副数： NH
F = 3n − 2 pL − pH = 3× 7 − 2 × 9 −1 =2
长 沙 职 院
机构具有确定运动的条件
机构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ主动件数等于机构的自由度数， 机构的主动件数等于机构的自由度数，且大于 0。
机 械 系
长 沙 职 院
如图所示为一简易冲床机 构，原动件凸轮2作逆时针匀 原动件凸轮2 速转动，经过摆杆3带动导杆4 速转动，经过摆杆3带动导杆4 实现冲头的上下冲压动作。图 实现冲头的上下冲压动作。 b为其机构运动简图。试分析 为其机构运动简图。 该机构设计方案有无错误。若 该机构设计方案有无错误。 有，应该如何修改？试绘出正 应该如何修改？ 确的机构运动简图。 确的机构运动简图。
2 1 A B 4 5 3
F = 3n − 2 pL − pH = 3× 3 − 2 × 3 − 2
=1
F＝3n－2PL －PH ＝3× 3－2× 4 0 － ＝1
F＝3n－2PL －PH ＝3× 4 2× 6 0 － － ＝0
长 沙 职 院
机 械 系
解：活动构件数： n=7 活动构件数： 低副数： pL=9 低副数： 高副数： pH=1 高副数：
机 械 系
m=3n－2NL－NH =3n
长 沙 职 院 举例说明： 举例说明：
3 1 2 4
机 械 系 解：活动构件数： n=4 活动构件数： 低副数： NL=5 低副数： 高副数： NH=1 高副数：
F = 3n − 2 pL − pH = 3× 4 − 2 × 5 −1
=1
长 沙 职 院
计算平面机构自由度的注意事项
机器
长 沙 职 院
运动副的概念
两构件通过直接接触，既保持联系又能相对运 两构件通过直接接触，既保持联系又能相对运 通过直接接触 动的联接，称为运动副 运动副。 动的联接，称为运动副。
机 械 系
长 沙 职 院
运动副的分类
根据接触方式的不同，把运动副分为低副 高副 低副和高副 低副 高副两种。 1.低副 1.低副 两构件间为面接触 面接触的运动副为低副 两构件间为面接触的运动副为低副 （1）转动副 （2）移动副 2.高副 2.高副 两构件为点 线接触的运动副为高副 的运动副为高副。 两构件为点、线接触的运动副为高副。
机 械 系
齿轮副、 例如 齿轮副、凸轮副
长 沙 职 院
平面机构的运动简图
撇开实际机构中与运动关系无关的因素， 撇开实际机构中与运动关系无关的因素，并
机 械 系
按一定比例及规定的简化画法表示各构件间相 对运动关系的工程图形称为机构运动简图 对运动关系的工程图形称为机构运动简图。 机构运动简图。
用简单线条表示构件 规定符号代表运动副 按比例定出运动副的相对位置 与原机械具有完全相同的运动特性
F = 3n − 2 pL − pH = 3× 5 − 2 × 7 − 0 =1
长 沙 职 院
机 械 系
2、局部自由度 —排除 定义： 定义：机构中某些构件所具有的独立的局 部运动, 不影响机构输出运动的自由度。 部运动, 不影响机构输出运动的自由度。 局部自由度经常发生的场合： 局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变 为滚动摩擦时添加的滚子、轴承中的滚珠。 为滚动摩擦时添加的滚子、轴承中的滚珠。 解决的方法：计算机构自由度时， 解决的方法：计算机构自由度时，设想将 滚子与安装滚子的构件固结在一起， 滚子与安装滚子的构件固结在一起，视作 一个构件。 一个构件。
长 沙 职 院
虚约束经常发生的场合： 虚约束经常发生的场合：
机 械 系
（1）两构件组成多个移动方向一致的运动副 时； 3
3 2
F = 3n − 2 pL − pH = 3× 2 − 2 × 2 −1 =1
2 1 1
长 沙 职 院 两构件组成轴线重合的转动副时； （2）两构件组成轴线重合的转动副时； （3）机构中对传递运动不起独立作用的对称 部分所引入的约束； 部分所引入的约束； 机 械 系 （4）两构件某两点之间的距离在运动过程中 始终保持不变时。 始终保持不变时。
1、复合铰链 m个构件 个构件(m>2)在同一处构成转动副 在同一处构成转动副 个构件 在同一处构成 m-1个低副 2 3
3
机 械 系
5
2
5
m个构件, m-1个低副
长 沙 职 院 举例说明： 举例说明： 机 械 系 解：活动构件数： n=5 活动构件数： 低副数： pL=7 低副数： 高副数： pH=0 高副数：
机 械 系
长 沙 职 院
机 械 系
3、机构 机构是具有确定相对运动的构件的组合， 机构是具有确定相对运动的构件的组合，组 成机构的目的是为了使机构按照预定的要求 进行有规律的运动。 所谓平面机构，是指组成机构的所有构 件均在同一平面或相互平行的平面内运动的 机构；否则就称为空间机构。
长 沙 职 院
长 沙 职 院
机 械 系
机械设计基础
长 沙 职 院
第10章 常用机构概述 10章
本章要点： 本章要点：
机 械 系
各种常用机构 运动副的概念 机构自由度的概念
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应掌握内容： 应掌握内容：
机 械 系
平面机构的运动简图绘制 自由度计算
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机构的概念
1. 零件： 零件： 机器中单独加工不可再分的单元体。 机器中单独加工不可再分的单元体。 2．构件 ．构件: 凡彼此之间没有相对运动， 凡彼此之间没有相对运动，而与其它零件之间可以有相对 运动的零件或零件组合，称为构件。 运动的零件或零件组合，称为构件。 构件可以由一个零件组成。 构件可以由一个零件组成。 也可以由几个零件组成，但应是一个刚性整体， 也可以由几个零件组成，但应是一个刚性整体，只构成一 个运动单元。 个运动单元。
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机 械 系
F＝3n－2pl－ph ＝3× 3－2× 3－ 1 ＝2
F＝3n－ 2pl－ph ＝3× 2－2× 2 1 － ＝1
错
对
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机 械 系
3、虚约束 —排除 虚约束 不影响机构运动传递的重复约束 重复约束。 不影响机构运动传递的重复约束。 特定几何条件或结构条件下 在特定几何条件或结构条件下，某些运动 副所引入的约束可能与其它运动副所起的 限制作用一致， 限制作用一致，这种不起独立限制作用的 运动副叫虚约束。 运动副叫虚约束。 虚约束 处理方法：计算自由度时，将虚约束（ 处理方法：计算自由度时，将虚约束（或 虚约束构件及其所带入的运动副）去掉。 虚约束构件及其所带入的运动副）去掉。
Ｏ
x
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2. 约束
机 械 系
限制称为约束 对构件独立运动所加的限制称为约束。 对构件独立运动所加的限制称为约束。 自由度减少的个数等于约束的数目。 自由度减少的个数等于约束的数目。 运动副所引入的约束的数目与其类型有关。 运动副所引入的约束的数目与其类型有关。 在平面机构中，每个低副引入两个约束， 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， 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。 使构件失去一个自由度。
b）
机 械 系
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修改方案
机 械 系
长 沙 职 院
机 械 系
请认真复习本节及预习下节内容 ！
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常用构件和运动副的表达方法
构件的表示方法
杆、轴类构件 机架
机 械 系
同一构件
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两副构件
机 械 系
三副构件