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

平面机构的自由度和速度分

析

组

成

机构自由度的计算

构件

运动副

机构运动简图

运动副、构件、常用机构表达方法

定义

平面机构自由度的计算：机构具有确定运动的条件：自由度等于原动件数

固定构件（机架）

低副

从动件

原动件（主动件）

高副

移动副

回转副

机构运动简图绘制

h

l P P n F

--=23

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正确计算运动副的数量 （复合铰链等）

虚约束存在的几种情况

平面机构的速度分析：速度瞬心法

瞬心

机构瞬心数

瞬心位置的确定

机构的速度分析

相对瞬心

绝对瞬心2

/)1(-=N N K 两构件不直接连接：三心定理

两构件直接以运动副连接求构件的角速度和速度

求两构件的角速度之比

第2章 平面连杆机构

曲柄摇杆机构

曲柄滑块机构 演化机构

杆

机

平面四杆机构的 基本型式

按行程速比系数设计：利用机构在极位时几何关系

已知连杆三个位置，求圆心法

应用：夹紧装置中的防松

构

连

面

平

基本型式及其演化

双曲柄机构 双摇杆机构 导杆机构 摇块机构和定块机构 双滑块机构 偏心轮机构

平面四杆机构 的主要特性

急回特性

急回运动

行程速比速度变化系数 θ

θ-+=

=

18018012v v K

应用： 当θ＞0时，K ＞1，机构有急回特性 压力角 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

传动角

α越小，γ越大，机构的传力性能越好

40min ≤γ，出现在曲柄与机架共线两位置之一

和 死点

曲柄为从动件时，曲柄与连杆共线位置， 0=γ 消除方法：利用飞轮或机构自身的惯性力 有整转副条件 ≤+max min l l 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， 曲柄摇杆机构—最短杆邻边为机架 双曲柄机构—最短杆为机架 双摇杆机构—最短杆对边为机架

存在的不同机构

四杆机构设计 作图法：

解析法：利用几何关系列解析式求解

实验法

凸轮机构的分类

凸轮机构及其设计推

杆

的

运

动

形

式

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

凸

轮

轮

廓

曲

线

设

计

设计原理：

反转法原理

设计方法

图解法

解析法

①画出基圆及推杆起始位置，取合适的直角坐标系。

②根据反转法原理，求出推杆反转δ

1

角时理论廓线方

程式。

③根据几何关系求出实际廓线方程式。

作图基本步骤

主

要

参

数

的

选

择

压力角从减小推力和避免自锁的观点来看，压力角愈小愈好。

基圆半径在满足压力角小于许用压力角的条件下，尽量使基圆半径小些，以使凸轮机构的尺寸不至过大。在实际的设计工作中，还需考虑到凸轮机构的

结构、受力、安装、强度等方面的要求。

滚子半径

为了避免理论轮廓出现尖点和自交，滚子半径应小于理论轮廓曲线的最小曲率半径。设计时，应尽量使滚子半径小些，但考虑到强度、结构等

限制，通常按经验公式确定取滚子半径，设计中验算理论轮廓曲线的最小

曲率半径。

盘形凸轮机构

移动凸轮机构

圆柱凸轮机构

尖顶从动件凸轮机构

滚子从动件凸轮机构

平底从动件凸轮机构

直动从动件凸轮机构

摆动从动件凸轮机构

对心直动从动件凸轮机构

偏置直动从动件凸轮机构按凸轮的形状分

按从动件的形状分

按从动件的运动形式分

第5章轮系

轮系的功用远距离的运动和动力的传递变速传动

获得较大的传动比

运动的合成与分解

传动

中心轮

行星轮

行星架

差动轮系：自由度F=2

行星轮系：自由度F=1

分解周转轮系和定轴轮系，然后

轮系轮系的分类

定轴轮系

周转轮系

定轴轮系：

所有主动轮齿数的乘积

至

所有从动轮齿数的乘积

至

K

G

K

G

n

n

n

n

i

H

K

H

G

H

GK

)

(±

=

-

-

=

系分解

行星架-支撑行星轮

计算

数值

首末轮轴线相互平行时：方向为（-1）m

周转轮系

摆线针轮行星传动

分别列方程，最后联立求解。

箭头法

方向判断

行星轮-轴线位置不固定

中心轮-与行星轮直接啮合

原理：

渐开线少齿差行星传动

计算

几种特殊的行星传动

比的

复合轮系

积

间所有主动轮齿数的乘

至轮

轮

积

间所有从动轮齿数的乘

至轮

轮

K

K

n

n

i

K

K1

1

1

1

=

=

谐波齿轮传动

周转轮