机械原理第八章 组合机构
孙恒《机械原理》(第八版)学习辅导书第8章 连杆机构及其设计【圣才出品】
第8章 连杆机构及其设计8.1 复习笔记本章主要介绍了平面四杆机构的类型及演化、基本知识和设计（作图法和解析法）。
学习时需要重点掌握不同条件下连杆机构的设计（作图法），常以分析作图题的形式考查。
除此之外，铰链四杆机构有曲柄的条件、急回运动、行程速度变化系数、传动角、死点等内容，常以选择题、填空题和判断题的形式考查，复习时需要把握其具体内容，重点记忆。
一、连杆机构及其传动特点（见表8-1-1）表8-1-1 连杆机构及其传动特点二、平面四杆机构的类型及应用1．四杆机构的基本形式（1）基本构架铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式，如图8-1-1所示。
台图8-1-1该机构各部分名称及含义见表8-1-2。
表8-1-2 铰链四杆机构（2）平面四杆机构的类型（见表8-1-3）表8-1-3 平面四杆机构的类型2．平面四杆机构的演化形式（1）改变构件的形状和运动尺寸如图8-1-2所示，曲柄摇杆机构中，将摇杆做成滑块形式，并将摇杆的长度增至无穷大，则演化成为曲柄滑块机构；曲柄滑块机构进一步演化为双滑块机构。
图8-1-2（2）改变运动副的尺寸通过改变运动副的尺寸，平面四杆机构可演化成具有其他特点功能的机构，如偏心轮机构。
将图8-1-3（a ）所示的曲柄滑块机构中的转动副B 的半径扩大，使之超过曲柄AB 的长度，便得到如图8-1-3（b ）所示的偏心轮机构。
图8-1-3（a）图8-1-3（b）（3）选用不同的构件为机架机构的倒置指选择运动链中不同构件作为机架以获得不同机构的演化方法，如图8-1-4所示。
图8-1-4 曲柄滑块机构的倒置（4）运动副元素的逆换将移动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件之间的相对运动，但却能演化成不同的机构或机构结构形式。
三、平面四杆机构的基本知识1．铰链四杆机构有曲柄的条件（见表8-1-4）表8-1-4 铰链四杆机构有曲柄的条件2．铰链四杆机构的急回运动和行程速度变化系数（见表8-1-5）表8-1-5 铰链四杆机构的急回运动和行程速度变化系数图8-1-5 四杆机构的极位夹角3．铰链四杆机构的传动角和死点（见表8-1-6）表8-1-6 铰链四杆机构的传动角和死点。
机械原理电子教材第八章组合机构
第八章组合机构§8-1机构的组合方式与组合机构一、机构的组合方式1.串联式组合：前一级子机构的输出构件为后一级子机构的输入构件子机构1：构件1、2、5组成的凸轮机构子机构2：构件2、3、4、5组成的曲柄滑块机构构件2既是凸轮机构的从动件，又是曲柄滑块机构的主动件。
2.并联式组合：几个子机构共同用一个输入构件，而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构，从而形成一个自由度为1的机构系统。
子机构1：四杆机构ABCD（2、3、4和机架）子机构2：四杆机构GHKM（6、7、8和机架）子机构3：五杆机构DEFNM（4、5、8、9和机架）主动件凸轮带动子机构1和子机构2运动，而子机构1和子机构2的输出运动又同时传给子机构3，从而使连杆9上的P点描绘出一条工作所要求的运动轨迹。
反馈式组合：多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子机构从该多自由度机构的输出构件回授的。
子机构1：蜗杆1和蜗轮2组成的自由度为1的蜗轮蜗杆机构子机构2：凸轮2ˊ和推杆3组成的自由度为1的移动滚子从动件盘形凸轮机构。
蜗杆1的一个输入运动（沿轴线方向的移动）是通过凸轮机构从蜗轮2回授的。
复合式组合：由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构。
子机构1：1、4、5组成的自由度为1的凸轮机构子机构2：1、2、3、4、5组成的自由度为2的五杆机构构件1为主动件，C点的运动是构件1和构件4运动的合成。
*与串联机构的区别与联系：子机构1和子机构2组成关系是串联，但子机构2的输入运动并不完全是子机构1的输出运动。
与并联机构的区别与联系：C点的输出运动是两个输入运动的合成，但这两个输入运动一个来自子机构1，而另一个来自主动件。
二、组合机构概念用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构所形成的封闭式机构，或由几种基本机构有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统。
子机构：组合机构中的单个基本机构称为组合机构的子机构基础机构：在组合机构中，自由度大于1的差动机构称为组合机构的基础机构。
机械原理课后答案第8章
第8章作业8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。
答：转动副成为周转副的条件是：（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；（2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。
图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。
当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。
8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么?答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为：（1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示，（2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。
8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同?8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。
试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么?解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。
因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。
8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。
图a 曲柄摇杆机构图b 为导杆机构。
8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。
试问:1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在?2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?3)若a 、b ﹑c 三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构,d 的取值范围为何值? : 解 (1)因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d 且最短杆 1为连架轩．故当取杆4为机架时，有曲柄存在。
机械原理组合机构
机械原理组合机构机械原理是研究和分析机械工作原理和运动规律的学科，它是机械设计的基础课。
而组合机构是由若干个副动件与主动件相联结构成的，用于实现机械运动传递或者转换的装置。
组合机构可以实现各种不同的运动传递和转换，广泛应用于工业生产和日常生活中。
组合机构的分类有很多种，常见的有平面机构、空间机构、连杆机构等。
平面机构是在同一平面内运动的机构，常见的有曲柄滑块机构、摩擦滑块机构等；空间机构是在三维空间内运动的机构，常见的有球面机构、凸轮机构等；连杆机构是由若干个连杆构成的机构，根据连杆连接方式的不同，可以分为平面连杆机构和空间连杆机构。
在机械原理中，组合机构的设计和分析都离不开运动分析和力学分析。
运动分析主要是分析机构的运动学特性，包括机构的自由度、运动链、滞环以及运动规律等；力学分析主要是分析机构的力学特性，包括受力分析、力传递和传动比等。
这两个方面的分析对于组合机构的设计和优化都具有重要的意义。
组合机构的设计需要考虑诸多因素，如机构的传动比、运动速度、精确度、布置紧凑度、稳定性等。
传动比是指输入输出转速之比，决定了机构的运动规律和运动速度；运动速度是指机构中各副动件的运动速度，要满足机构的工作要求；精确度是指机构计算值和实际值之间的误差，要求精密度高；布置紧凑度是指机构结构的紧凑程度，要占用空间小；稳定性是指机构的稳定性和可靠性，要考虑机构的振动和噪声问题。
在组合机构的设计中，常见的机构有摩擦滑块机构、曲柄滑块机构、摩擦轮机构等。
摩擦滑块机构是利用摩擦力传递运动的机构，广泛应用于制动器、离合器等装置中；曲柄滑块机构是利用转动运动和滑动运动综合传递运动的机构，常见于往复运动的工作装置中；摩擦轮机构是利用摩擦轮与工件接触产生转动运动的机构，常用于升降装置和传送带等。
总之，机械原理中的组合机构是一种用于实现机械运动传递和转换的装置，通过运动分析和力学分析可以设计和分析各种组合机构。
在设计组合机构时需要考虑传动比、运动速度、精确度、布置紧凑度和稳定性等因素，常见的机构有摩擦滑块机构、曲柄滑块机构和摩擦轮机构等。
机械原理第08章组合机构
通过动力学分析，可以得到组合机构在各种工况下的运动规律、力学特性等 信息，为机械设计和优化提供基础数据。
组合机构的尺寸设计
根据功能要求和载荷特性，进行组合机构的尺寸设计，确保机械系统的稳定性和可靠性。
组合机构的强度计算
通过强度计算，评估组合机构各个部件的强度和刚度，确保机械系统在工作过程中不发生破坏或变形。
组合机构的优化设计
基于性能要求和约束条件，运用优化方法对组合机构进行设计和改进，提高机械系统的效能和可持续性。
机械原理第08章组合机构
组合机构是机械设计中的重要内容，其作用是实现机械运动的传递与变换。 本章将介绍组合机构的分类、构成与运动规律，以及在机械设计中的应用实 例和未来趋势。
组合机构的概念及作用
组合机构是由多个简单机构组合成的复杂机构，用于实现特定的运动。它能够通过不同的组合方式，满 足不同的机械设计需求，提高机械系统的功能和性能。
组合机构的分类
平面连杆机构
由连杆和铰链连接而成，用于实现直线运动 或转动运动。
曲柄机构
由曲柄、连杆和铰链构成，用于将旋转运动 转化为往复运动。
径向连杆机构
由连杆和铰链组成，使连杆在一定的轨迹上 运动，广泛应用于往复运动的机械。
齿轮传动机构
通过齿轮的啮合，实现运动的传递和变速。
联接件的设计与选择
组合机构的联接件如轴、螺丝等，对整体运动特性和稳定性有重要影响。设计时需考虑载荷、材料强度 等因素，选择合适的联接方式和标准件。
机械原理课件 机构的组成和结构
§2 机构运动简图
机构运动简图的概念
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，并按一定比例尺表示机构的运 动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。 机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性。
不严格按比例绘制，只 表明机构的结构状况 ——机构示意图
用于现有机械或新机械原理方案的设计、 分析与讨论
选择机构运动中的一个状态
确定各运动副位置，绘图
编号：A、B、C …表示运动副
1、2、3 …表示构件 O1、O2…表示固定转轴
原动件的运动方向
Kinematics Fundamentals
Theory of Machines and Mechanisms
机构的组成和结构
1. 2. 3. 4. 机构的组成 机构运动简图 机构具有确定运动的条件 机构的组成原理和结构分析
运动链成为机构的条件
机构
平面机构：组成机构的各构件
的相对运动均在同一平面内或在相 互平行的平面内。
空间机构：组成机构的各构
件的相对运动不在同一平面内或 平行的平面内。
运动链成为机构的条件
机构
闭式链机构 开式链机构
运动链成为机构的条件
§3 运动链成为机构的条件
运动链的自由度：确定运动链中各构件相对与其
F =0 运动链不能运动，不成为机构
运动链成为机构的条件
当运动链的原动件的数目＞运动链的自由度数目时
将导致运动链中最薄弱环节的损坏
运动链成为机构的条件
计算机构自由度时应注意的问题 问题1：复合铰链
两个以上的构件在同一处以 转动副相联接，所构成的 运动副称为复合铰链。
如图所示，3个构件共构成2 个转动副
3)
《机械原理》试题及答案
试题1一、选择题（每空2分，共10分）1、平面机构中，从动件的运动规律取决于D 。
A、从动件的尺寸B、机构组成情况C、原动件运动规律D、原动件运动规律和机构的组成情况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm，80mm，100mm，当以30mm的杆为机架时，则该机构为 A 机构。
A、双摇杆B、双曲柄C、曲柄摇杆D、不能构成四杆机构3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。
A、一次多项式运动规律B、二次多项式运动规律C、正弦加速运动规律D、余弦加速运动规律4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。
A、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡B、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比b/D<0.2）D、使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。
A、模数B、分度圆上压力角C、齿数D、前3项二、填空题（每空2分，共20分）1、两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。
2、作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。
3、转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。
4、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好，重合度大，结构紧凑。
5、在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为2，则称为差动轮系，若其自由度为1，则称其为行星轮系。
6、装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。
7、棘爪、棘轮等。
三、简答题（15分）1、什么是构件？体。
2、线时，此时γ=0传动角为零的位置称为死点。
3、些？计入齿顶比普通齿条高出的一段切齿轮的啮合极限点N1根一部分齿廓切去。
避免根切的方法：（a）加大刀具角α.(c)变位修正四、计算题（45分）1、计算如图1事项应说明？（5*2）小题a：其中A、B处各有一个转动副，B处C、D处的移动副记作一个移动副。
机械原理复习题(第3、4、5、8章)
第3章平面机构的运动分析第4章平面机构的力分析第5章机械的效率和自锁第8章平面连杆机构及其设计一、填空题：α＝，则传动角γ＝___________度，传动角越大，1、铰链四杆机构的压力角040传动效率越___________。
2、下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块3为机架，则该机构转化为机构；若以构件2为机架，则该机构转化为机构。
3、移动副的自锁条件是；转动副的自锁条件是。
4、曲柄摇杆机构中，当和共线时出现死点位置。
:5、曲柄摇杆机构中，只有取为主动件时，才有可能出现死点位置。
处于死点位置时，机构的传动角γ=__________度。
6、平行四边形机构的极位夹角θ=，它的行程速比系数K=。
7、曲柄滑块机构中，若增大曲柄长度，则滑块行程将。
8、如下图所示铰链四杆机构，70mm,150mm,110mm,90mm====。
若以a b c da杆为机架可获得机构，若以b杆为机架可获得机构。
9、如图所示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架时，为机构；以CD 杆为机架时，为机构；以AD杆为机架时，为机构。
~10、在平面四杆机构中，和为反映机构传力性能的重要指标。
11、在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作运动，即得到双曲柄机构。
12、在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件，该机构的压力角为，其传动角为。
13、相对瞬心与绝对瞬心的相同点是，不同点是；在由N个构件组成的机构中，有个相对瞬心，有个绝对瞬心。
/二、判断题：1、对于铰链四杆机构，当机构运动时，传动角是不变的。
（）2、在四杆机构中，若有曲柄存在，则曲柄必为最短杆。
（）3、平面四杆机构的行程速度变化系数K 1，且K值越大，从动件急回越明显。
（）4、曲柄摇杆机构中，若以摇杆为原动件，则当摇杆与连杆共线时，机构处于死点位置。
（）5、曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性也越显著。
（）6、在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。
组合机构
与并联机构的差别？
机械原理—组合机构
例：C点的运动
与串联机构的差别？
与并联机构的差别？
机械原理—组合机构
8.1.2 组合机构
1.串联式组合
最简单的组合机构，分析和设计方法与单个机构
相同
2.组合机构
用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构所
形成的封闭式机构系统，或者是由几种基本机构
有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统
z 5 z 2' z 2' 5 1 2 z5 z5
改变杆长和z5、z2’ ω 5可获得不同的运动规律
机械原理—组合机构
类似的机构：
机械原理—组合机构
8.2.3 凸轮—齿轮机构
差动轮系(F=2)+凸轮机构(F=1)
Байду номын сангаас
例：
1 H z2 i 2 H z1
机械原理—组合机构
基础机构—F>1，差动机构
附加机构—F=1
例：轮系） 同类基本机构的组合（ 组合机构 例：凸轮 连杆） 异类基本机构的组合（
机械原理—组合机构
8.2 组合机构的类型及功能 8.2.1 凸轮—连杆组合机构
连杆机构（F=2）—基础机构
凸轮机构（F=1）—附加机构 准确实现多种复杂的运动轨迹或运动规律 1.实现复杂运动轨迹
机械原理—组合机构
例1：平板印刷机上的吸纸机构
吸纸盘P走出一个矩形轨迹，以完成吸纸和送纸等 动作
基础机构 五杆机构(F=2)
附加机构
两个摆动从动件 凸轮机构(F=1)
机械原理—组合机构
平板印刷机吸纸机构
机械原理—组合机构
机械原理课件第八章
A D B’ C’ B B’ C’ B
C
C
2) 已知机架AD=50mm的长度，又知连杆BC=30mm的 两个对应的位置，设计四杆机构。
C2
B2
B1
C1
2) 已知机架AD=50mm的长度，又知连杆BC=30mm的 两个对应的位置，设计四杆机构。
C2
B2
B1
C1
3)已知主动件AB的三个位置和连杆上点K所对应的三个 位置，确定连杆上铰链C的位置。
2）行程速比系数
当曲柄转过180°+θ 时，摇杆从C1D位置摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1 (180 ) / V1 C1C2 t1
C1C2 /(180 )
t2 (180 ) /
显然：t1 >t2
当曲柄以ω 继续转过180°-θ 时，摇杆从C2D,置 摆到C1D，所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有：
曲柄滑块机构
（1）克服死点的方法
1）利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死点。 2）采用将两组以上的同样机构组合使用，且使各组机构的死点位置 相互错开排列的方法。 折叠桌的折叠机构
（2）死点的应用 例：飞机起落架收放机构
D A C B
（3）按给定的急回要求设计四杆机构
设计铰链四杆机构，设已知摇杆CD的长度LCD=75mm,行程速比系 数K=1.5，机架AD的长度LAD=100mm，摇杆的一个极限位置与机架间 的夹角为φ=45º ，试求曲柄LAB和连杆的长度LBC。
缺点：
① 运动链长，累积误差大，效率低； ② 惯性力难以平衡，动载荷大，不宜用于高速运动； ③ 一般只能近似满足运动规律要求。
机械原理第八章 组合机构
组合机构多用来实现一些特殊的运动轨迹或获得特殊的运动规律。它们广泛 的应用于纺织、印刷和轻工业等生产部门。
§8.2 组合机构的类型及功能
8.2.1 凸轮—连杆组合机构
凸轮—连杆组合机构多是由自由度为2的连杆机构和自由度为1的凸轮机构组 合而成。利用这类机构可以比较容易的准确实现从动件的多种复杂的运动轨迹或 运动规律。有两类这种组合机构，分别如图示。
图8.16 铁板输送机构
由于篇幅问题，具体的设计分析过程就不再这里说了，大家可以参考教材或 相关材料。
8.3.2 复合式组合机构
这种组合的特点是：原动件的运动一方面直接传动给给自由度为2的基础机构， 另一方面又通过一个单自由度的附加机构传给该自由度为2的基础机构，该基础机 构将这两个输入运动合成为一个输出运动。
4. 复合式组合
在机构组合系统中，若由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个 或多个自由度的机构，这种组合方式称为复合式组合。如图8.3所示。
输出
子机构 1
子 机 构 2 输出
8.1.2 组合机构
图 8.3
通常所说的组合机构，指的是用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构 所形成的封闭式机构系统，或者是由几种基本机构有机联系、互相协调和配合所 组成的机构系统。
子机构输出输出812组合机构通常所说的组合机构指的是用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构所形成的封闭式机构系统或者是由几种基本机构有机联系互相协调和配合所组成的机构系统
第8章 组合机构
§8.1 机构的组合方式与组合机构 §8.2 组合机构的类型及功能 §8.3 组合机构的设计
§8.1 机构的组合方式与组合机构
图8.11所示是这类机构的两种基本形式。
图 8.11 （a）
机械原理第八版答案与解析
第八版西北工业大学平面机构的结构分析1、如图a所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入, 使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。
解1 ）取比例尺i绘制其机构运动简图（图b）。
2 ）分析其是否能实现设计意图。
图a）由图 b 可知，n3，p 4，p h 1，p 0，F 0故：F 3n （2p l p h p） F 3 3 （2 4 1 0） 0 0因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。
图b）3）提出修改方案（图c ）。
为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c给出解 3— 1: n 7， p i 10，P h 解 3 — 2: n 8，p i 11， P h3n 了其中两种方案)图cl ) 图c2 )2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度图a )3、计算图示平面机构的自由度。
将其中的高副化为低副。
机构中的原动件用圆弧箭头表示。
解：n 3，p 4， P h 0， F 3n 2p i P h 1 解：n 4，p i 5， p h 1， F 3n 2p i P h 1 3n 2p i2P i解3-3: n 9 , p 12 , p h 2, F 3n 2p i P h 14、试计算图示精压机的自由度解：n 10，p l 15，p h 0解：n 11，P i 17，P h 0（其中E、D及H均为复合铰链）（其中C F、K均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。
又如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。
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》第八版课后习题答案
第2章 机构的结构分析(P29)2-12：图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。
故解法一：7=n 9=l p 2=h p12927323=-⨯-⨯=--=h l p p n F解法二：8=n 10=l p 2=h p 局部自由度1='F11210283)2(3=--⨯-⨯='-'-+-=F p p p n F h l(P30) 2-17：试计算如图所示各机构的自由度。
图a 、d 为齿轮-连杆组合机构；图b 为凸轮-连杆组合机构（图中在D 处为铰接在一起的两个滑块）；图c 为一精压机机构。
并问在图d 所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？解： a) 4=n 5=l p 1=h p11524323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fb) 5=n 6=l p 2=h p12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n F12625323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fc) 5=n 7=l p 0=h p10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n Fd) 6=n 7=l p 3=h p13726323=-⨯-⨯=--=h l p p n F(C 可看做是转块和导块,有1个移动副和1个转动副)齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1个约束。
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》试题及答案
1、什么是构件？
答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的单位体。
2、何谓四杆机构的“死点”？
答：当机构运转时,若出现连杆与从动件共线时,此时γ=0,主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动,机构的这种传动角为零的位置称为死点。
（1） 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄,求的最大值;
（2）若此机构为双曲柄机构，求的最小值;
（3）若此机构为双摇杆机构，求值的范围；
解：1）曲柄摇杆机构要求满足“杆长条件”;曲柄为连架杆且最短三个条件。
由“杆长条件”知：
即：
所以的最大值为:15mm
2）为双曲柄机构有两种情况:
满足“杆长条件"；最短杆为机架；。
2、如图2所示机构中，各尺寸为：lAB=30mm，lAC=100mm,lBD=50mm，lDE=40mm，曲柄以等角速度ω1=10 rad/s运动,试用图解法求机构在时,点D和E的加速度，以及构件2的角速度和角加速度.（15分）
解：以μl=0.0025m/mm作机构的位置简图，如图a所示。此机构中构件2和摇块3组成移动副,且构件2作平面一般运动，选C(C2和C3)为重合点,则Vc3=VC4=0，ac3=ac4=0,ω3=ω2，α3=α2。
i.速度分析
取μv=0.005m·s-1/mm作上式的速度图（图b)，再根据速度影像原理得点d及e.
ii.加速度分析
以μa=0.04m·s—2/mm作加速度图(图c），再加速度影像原理得点d’和e'，由图可得：
3、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知z1=18，z2=36，模数m=3，压力角α与齿顶高系数为标准值，试求：（10分）
机械原理机构级别
机械原理机构级别机械原理是研究机械运动和力学性能的科学，而机构则是机械系统中实现特定运动的组成部分。
机构级别是指机构的分类和级别划分，对于理解机械原理和设计机械结构具有重要意义。
一、机构的分类。
机构可以按照其结构和功能进行分类，常见的分类包括平面机构、空间机构、连杆机构、齿轮机构等。
平面机构是指机构中所有运动均在同一平面内完成，而空间机构则是指机构中的运动不仅限于一个平面。
连杆机构是由多个连杆组成的机构，齿轮机构则是由齿轮传动完成运动的机构。
二、机构的级别。
根据机构的复杂程度和功能特点，可以将机构划分为不同的级别。
常见的机构级别包括基本机构、组合机构和复合机构。
1. 基本机构。
基本机构是最简单的机构，它由少数几个零部件组成，完成特定的基本运动。
常见的基本机构包括滑块副、齿轮副、连杆副等。
这些基本机构可以作为机械系统的基础组成部分，实现简单的运动传递和转换。
2. 组合机构。
组合机构是由多个基本机构组合而成，能够完成更复杂的运动和功能。
通过不同的基本机构组合方式，可以实现各种复杂的机械运动，如直线运动、往复运动、旋转运动等。
组合机构在机械系统中起着重要作用，可以满足不同的工程需求。
3. 复合机构。
复合机构是由多个组合机构组合而成，具有更加复杂的结构和功能。
复合机构通常应用于工业生产和高精度机械设备中，能够实现多种复杂的运动和功能要求。
复合机构的设计和应用需要充分考虑各种因素，如运动精度、结构强度、工作稳定性等。
三、机构级别的应用。
机构级别的划分对于机械设计和工程实践具有重要意义。
在机械设计中，根据不同的功能和要求，可以选择合适的机构级别进行设计和应用。
基本机构适用于简单的机械结构和运动传递，组合机构适用于一般的机械系统，而复合机构适用于复杂的机械装置和精密设备。
在工程实践中，机构级别的选择和应用也需要考虑到各种因素，如成本、制造工艺、维护保养等。
合理选择机构级别可以提高机械系统的性能和效率，降低成本和维护成本，提高设备的可靠性和稳定性。
《机械原理》东南大学郑文纬、吴克坚编思 考 题
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思 9-5 用图解法进行机构动态静力分析的一般步骤是什么？为什么说求各 运动副反力时，可按“杆组”逐组解决？试说明理由。 思 9-6 速度多边形杠杆法的特点是什么？此法根据什么原理？用此法作速 度多边形时，其比例尺如何选定？为什么？ 思 9-7 在平面四杆机构的连杆上如作用有未知外力，如何进行该机构的力 分析？ 思 9-8 考虑摩擦力的机构力分析中主要碰到的困难是什么？用图解法时如 何解决？
第 4 页 共 13 页
思 5-11 用标准齿条形刀具加工直齿轮，试问变位系数 x = 0 的齿轮一定是 标准齿轮？为什么？ 思 5-12 平行轴斜齿轮机构的啮合特点是什么？其正确啮合条件及连续传 动条件与直齿轮有何异同？ 思 5-13 什么是斜齿轮的当量齿轮？为什么要用到当量齿轮？ 思 5-14 平 行 轴 与 交 错 轴 斜 齿 轮 机 构 啮 合 传 动 有 哪 些 异 同 点 ？ 思 5-15 蜗 杆 的 模 数 m、头 数 z 1 、导 程 角 、轴 面 齿 距 p x 、分 度 圆 直 径 d 1 及 直 径 系 数 q 等参数之间有何关系？蜗杆直径系数 q 有何意义？ 思 5-16 试 比较斜齿轮、蜗杆蜗轮、圆锥齿轮的模数、压力角、齿顶髙系 数及顶隙系数的标准值以哪一个面为准？而几何尺寸计算又是按哪一个面 进行？ 思 5-17 何谓圆锥齿轮的背锥和当量齿数？当量齿数有何用处？ 思 5-18 为何国家标准规定采用等顶隙圆锥齿轮？
第十章 平面机构的平衡
思 10-1 平面机构的平衡问题如何分类？它们各自的特点是什么？ 思 10-2 在实际生产中回转件的平衡问题有何不同的情况？它们的处理方 法有何不同？ 思 10-3 根据组成刚性回转件的各质量分布的不同， 如何计算其平衡问题？ 从力学观点看，它们各有些什么特点？ 思 10-4 刚性回转件的动平衡和静平衡有何不同？它们的平衡条件是什 么？它们之间有何联系？ 思 10-5 刚性回转件静平衡有些什么试验方法和设备？试分析这些设备的 优缺点。 思 10-6 刚性回转件动平衡有些什么试验方法和设备？它们的基本 原理是
机械原理考试知识点
《机械原理》考试知识点第一篇基本机构及常用机构的运动学设计第一章绪论1．了解机械原理的研究对象及主要内容；2．了解机械原理的地位和作用；3．了解机械原理的学习目的和方法。
第二章机构的结构分析与综合1．掌握有关机构的概念，如构件、运动副、运动链、杆组等；2．掌握平面机构运动简图的绘制方法和步骤，能根据实际机械正确绘制机构运动简图；3．掌握机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算，并注意复合铰链、局部自由度和虚约束等情况；4．掌握平面机构中高副低代的方法，要求代替前后，机构的自由度和机构的瞬时运动不变；5．掌握平面低副机构的结构分析和组成原理，能根据给定的机构运动简图进行拆杆组，进行机构的结构分析，并确定机构的级别。
第三章平面连杆机构及其设计1．了解平面连杆机构的类型、应用及其主要特点；2．掌握平面连杆机构特别是它的基本形式——平面铰链四杆机构的一些基本概念和基本知识及其演化方法和应用；3．掌握平面连杆机构的运动特性和传力特性：如有曲柄的条件、急回特性和行程速度变化系数、压力角与传动角、死点位置、运动连续性等；4．掌握等视角定理及几何法刚体导引机构的设计；5．掌握机构的刚化反转法及几何法函数生成机构的设计；6．掌握急回机构的设计；7．掌握用速度瞬心法作平面机构的速度分析方法；8．掌握用相对运动图解法进行机构的运动分析方法；9．掌握用复数矢量法进行机构的运动分析的方法。
第四章凸轮机构及其设计1．掌握凸轮机构的基本概念、凸轮机构的分类及应用；2．掌握从动件常用的运动规律及从动件运动规律的设计原则；3．掌握凸轮机构的反转法原理；4．掌握图解法设计平面凸轮轮廓曲线的设计方法；5．掌握解析法设计平面凸轮轮廓曲线的设计方法；6．掌握凸轮机构的压力角及基本尺寸的设计。
第五章齿轮机构及其设计1．了解齿轮机构的类型和应用；2．掌握齿廓啮合基本定律；3．掌握渐开线的形成及其性质；4．掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算；5．掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动特点，包括：1）定传动比；2）啮合线与啮合角；3）中心距的可分性；3）正确啮合条件；4）连续传动条件；5）标准中心距和安装中心距；6）无侧隙啮合条件等。
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际中常用的并联式组合和复合式组合。
8.3.1 并联式组合机构
这种组合方式一般原 动件的运动同时输入给 n 个单自 由 度 的附加机构， 而这些附加机构的输出又 都输入给一个自由度为 n 的基础机构，在合成为一 个运动输出。通常 n=2。
图8.16 铁板输送机构
由于篇幅问题，具体的设计分析过程就不再这里说了，大家可以参考教材或 相关材料。
第8章 组合机构
§8.1 机构的组合方式与组合机构 §8.2 组合机构的类型合机构
8.1.1 机构的组合方式
机构的组合方式有多种。在机构组合系统中，单个的基本结构称为子机构。 常见的组合机构主要有以下几种。
1. 串联式组合
在机构组合系统中，若前一级子机构的输出构件即为后一级子机构的输入 构件，则这种组合方式称为串联式组合。
b. 实现复杂运动规律
图 8.7 组合机构
8.2.2 齿轮—连杆组合机构
图8.8 组合机构
齿轮—连杆组合机构是由定传动比的齿轮机构和变传动比连杆机构组合而成。 此类组合也可以分为两类，如下图所示。
a. 实现复杂运动轨迹
图8.8 轧钢机轧辊驱动装置
这类组合机构是由 自由度为 2 的连杆机构 作基础机构，自由度为 1 的齿轮机构作为附加 机构而合成。如图8.8所 示。
（2）关于组合机构类型的相关知识，可参阅孟宪源主编的《现代机构手册》 （北京：机械工业出版社，1994）
（3）机构的设计方法比较复杂，若想加强关于组合机构的设计方法方面的知 识，可参阅吕庸厚编著的《组合机构设计》（上海：上海科学技术出版社，1996）。
结束
图 8.13
8.2.3 凸轮—齿轮组合机构
凸轮—齿轮组合机构多是由自由度为2的差动轮系和自由度为1的凸轮机构组 合而成。
图8.14所示的飞剪机构就是这种组合的一个典型例子。
图 8.14 飞剪机
凸轮—齿轮组合机构多用来使从动件产生多种复杂运动规律的转动。
§8.3 组合机构的设计
组合机构的类型虽然多种多样，但其组合方式却不是很多。本节分析工程实
§8.2 组合机构的类型及功能
8.2.1 凸轮—连杆组合机构
凸轮—连杆组合机构多是由自由度为2的连杆机构和自由度为1的凸轮机构组 合而成。利用这类机构可以比较容易的准确实现从动件的多种复杂的运动轨迹或 运动规律。有两类这种组合机构，分别如图示。
a. 实现复杂运动轨迹
图8.4 印刷机 吸纸机构
图8.5 刻字 成形机构
b. 实现复杂运动规律
这类组合机构多是以自由度为2的差动轮系为基础机构，以自由度为1的连杆 机构为附加机构组合而成。最具特色的是用曲柄摇杆机构来封闭自由度为 2 的差 动轮系而形成的齿轮—连杆组合机构。
图8.11所示是这类机构的两种基本形式。
图 8.11 （a）
图 8.11(b)
在工作实际中，有时也利用简单行星轮系和连杆机构组合而成的行星式 齿轮—连杆机构。 图8.13所示即为这种形式。
8.3.2 复合式组合机构
这种组合的特点是：原动件的运动一方面直接传动给给自由度为2的基础机构， 另一方面又通过一个单自由度的附加机构传给该自由度为2的基础机构，该基础机 构将这两个输入运动合成为一个输出运动。
图 8.18
文献阅读指南
（1）关于机构组合的其它方式方面的知识，可以参阅曹惟庆、徐曾荫主编的 《机械设计》一书（北京：机械工业出版社，1983）。
输入
输出
子机构 1 子机构 2
此组合由凸轮机构与曲柄滑块机构组成。其中连接着滚子的连杆是凸轮机构 的从动件又是曲柄滑块机构的主动件。
2. 并联式结构
在机构组合系统中，若几个子机构共用一个输入构件，而它们的输出运动 又同时输入给一个多自由度的子机构，从而形成一个自由度为1的机构系统，则 这种组合方式称为并联式组合。其框图如图8.2所示。
输入
子机构 1
子
机
输出
构 子机构 2
3
图 8.2
3. 反馈式组合
在机构组合系统中，若其多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子 机构从该多自由度子机构的输出构件回授的，则这种组合方式称为反馈式组合。
4. 复合式组合
在机构组合系统中，若由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个 或多个自由度的机构，这种组合方式称为复合式组合。如图8.3所示。
输出
子机构 1
子 机 构 2 输出
8.1.2 组合机构
图 8.3
通常所说的组合机构，指的是用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构 所形成的封闭式机构系统，或者是由几种基本机构有机联系、互相协调和配合所 组成的机构系统。
组合机构多用来实现一些特殊的运动轨迹或获得特殊的运动规律。它们广泛 的应用于纺织、印刷和轻工业等生产部门。