常用机械构造

（3）过C2点作∠C1C2N＝90°－θ的射线C2N，然后再过C1点作C2C1的垂线C1N 交C2N于P;
2.2.6平面四杆机构的一些基本特性
一、曲柄存在条件 二、急回特性和行程速比系数 三、压力角和传动角 四、死点位置
一、曲柄存在条件
在B1C1中D 在 B2C中2 D
ad bc ①
b (d a) c c (d a) b
整理得 a b c d ②
acd b ③
将式①、②、③中的三个不等 式两两相加，化简后得④
2bc
0（o 或180 o）时，cos （1 或－1）， 有最小值（或最大值） 。
δ与γ
进一步分析δ与 的关系
① 当δ≤ 90时o ， =δ（对顶角关系）；
② 当δ＞ 90o 时， = 180o-δ（互为补角关系）。
由此可见，要判断 min位置前，首先应判断δmin、δmax位置。
可分以下三种情况讨论：
2.2.5机构演变简介
1.曲柄摇杆机构
☆ 两连架杆中一个为曲
柄，另一个为摇杆。
曲柄为主动件时， 可以实现由曲柄的整周 回转运动到摇杆往复摆 动的运动转换。
摇杆为主动件时， 则可以将摇杆的摆动转 换为曲柄的整周回转运 动。
应用举例：
①牛头刨床工作台横向进给机构 ②缝纫机的踏板机构
图 7-3 缝纫机踏板机构
2.2.3平面连杆机构设计的基本问题:
选型：确定连杆机构的结构组成：构件数目，运动副类型、数目。
运动尺寸设计：确定机构运动简图的参数： ①转动副中心之间的距离； ②移动 副位置尺寸
1、实现构件给定位置 2、实现已知运动规律 3、实现已知运动轨迹
2.2.4设计方法：
1、图解法，2、解析法，3、图谱法，4实验法
2.2.1平面ห้องสมุดไป่ตู้杆机构：
用低副连接而成的平面机构。
2.2.2平面连杆机构的特点： 1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动 2、运动副为低副： 面接触： ①承载能力大；②便于润滑。寿命长 ③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。
◆原动件数＜自由度数，机构无确定运动 原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏
2.1.3 平面机构的自由度
二、平面机构自由度计算 1.构件自由度
一个构件未用运动副与其它构件连接之前，有三个自 由度。
当用运动副连接后，构件间的相对运动受到约束， 失去一些自由度。运动副不同，失去的自由度数目和保 留的自由度数目也不同。
２．图谱法
一、按给定的行程速比系数设计四杆机构
1．曲柄摇杆机构 2．曲柄滑块机构 3．导杆机构
1．曲柄摇杆机构
已知条件：行程速比系数K、摇杆的长度 lCD和摇杆的摆角Ψ
（1）计算极位夹角
180o K 1
K 1
（2）取适当的比例尺μl = l CD/CD(m/mm)，并由 lCD 和Ψ 作出两极限位置C1D、C2D;
二、空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。
螺旋副
球面副
2.1.2 平面机构的运动简图
一、 运动副及构件的表示方法
1.构件 构件均用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
2.1.2 平面机构的运动简图
2. 转动副
构件组成转动副时，如下图表示。 ➢图垂直于回转轴线时用图a表示； ➢图面不垂直于回转轴线时用图b表示。 ➢表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。 ➢一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或 在其内画上斜线。
传动角
压力角的余角。
压力角越小，传动角越大，机构 传力性能越好。设计时应使
min ≥
如何确定铰链四杆机构的最小传动角？ 在△ABD和△BCD中，分别有
l l
2 BD
2 BD
a2 b2
d 2 2ad cos c2 2bc cos
式中， BCD 。 联立求解得
cos b2 c2 a2 d 2 2ad cos
结论：
min 可能发生在主动曲柄与机架两次共线（AB′，AB″）
的位置之一处，即 0（o 或180 o） 处。
四、死点位置 1．死点的概念
在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，当连杆与从动曲柄共线时，
机构的传动角 ＝ ，此0o时主动件CD 通过连杆作用于从动曲柄AB上的力
恰好通过其回转中心，所以出现了不能使构件AB转动的顶死现象，机构
牛头刨床进给机构
缝纫机踏板机构
(a)局部结构图 ; (b)曲柄摇杆机构运动简图 1—主动齿轮; 2—从动齿轮; 3—连杆; 4—摇杆（棘爪）;
5—棘轮; 6—丝杠 ; 7—机架
2.双曲柄机构
☆两个连架杆都能作整周回转运动
在双曲柄机构中，如果组 成四边形的对边长度分别相 等，即 AB CD，, B则C 根 A据D 曲柄相对位置的不同，可得 到正平行四边形机构和反平 行四边形机构。
解：1）分析运动，确定构 件的类型和数量
进气阀3
2）确定运动副的类型和 数目
3）选择视图平面
活塞2 顶杆8
4）选取比例尺，根据机 连杆5
构运动尺寸，定出各运动副
间的相对位置
曲轴6
5）画出各运动副和机构 符号，并表示出各构件
齿轮10
排气阀4 气缸体1
凸轮7
2.1.3 平面机构的自由度
一、 机械具有确定运动的条件
2-1平面机构运动简图及其自由度
2.1.2 自由度和运动副约束
自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度
2-1平面机构运动简图及其自由度
2.1.2 自由度和运动副约束
按两构件接触情况，常分为低副、高副两大类。 1、低副 两构件以面接触而形成的运动副。 (1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
应用举例：内燃机、空气压缩机、冲床和缝纫机等。
2.导杆机构
取曲柄滑块机构中的不同构件作为机架，可以得到以下 四种不同的机构。
❖曲柄转动导杆机构 ❖曲柄摆动导杆机构 ❖摆动导杆滑块机构（摇块机构） ❖移动导杆机构（定块机构）
应用
(a)曲柄滑块机构; (b)转动导杆机构; （c)摆动导杆滑块机构(摇块机构）; (d)移动导杆机构（定块机构）
a)固定铰链
2-1平面机构运动简图及其自由度
b)活动铰链转动副
2-1平面机构运动简图及其自由度
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
移动副
2-1平面机构运动简图及其自由度
2.高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
高副
2-1平面机构运动简图及其自由度
齿轮副
2-1平面机构运动简图及其自由度
1.实例分析
不能产生运动
给定构件1运动参数 1 = 1 ( t )
构件2、3的运动是确定的
2.1.3 平面机构的自由度
给定构件1运动参数1 =1 ( t )，构
件2、3、4的运动是不确定的
再给定构件4运动参数 4
=
4
(
t
)，
构件2、3的运动是确定的
2.1.3 平面机构的自由度
2.结论
•机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称机构的 自由度。 •平面机构具有确定运动的条件：机构原动件个数应等于机构的自由 度数目。
第2章 常用机构
§2-1平面机构运动简图及其自由度 §2-2平面连杆机构 §2-3凸轮机构及间歇运动机构
2-1平面机构运动简图及其自由度
2.1.1 运动副
运动副：构件和构件之间既要相互连接（接触）在一起， 又要有相对运动。而两构件之间这种可动的连接（接触） 就称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参加接触构成运动副的部分。
振动筛（也称为惯性筛）
正平行四边形机构
蒸汽机车的车轮联动机构
反平行四边形机构
车门启闭机构
3.双摇杆机构
☆两连架杆均为摇杆
起重机中重物平移机构
汽车前轮转向机构(等腰梯形机构)
飞机起落架机构
1.曲柄滑块机构
☆ 一连架杆为曲柄，另一连架杆相对机架作往复移动而称为滑块 对心式曲柄滑块机构 偏置式曲柄滑块机构
2.1.3 平面机构的自由度
❖计算实例
解： n =5, Pl = 7, Ph = 0 F = 3n – 2Pl – Ph = 3×5 – 2×7 – 0 =1
2.1.3 平面机构的自由度
三、自由度计算时应注意的几种情况
1.复合铰链
两个以上构件在同一轴线处用转动副连接，就形成了
复合铰链。
说明
2.局部自由度
个别构件所具有的，不影响整个机构运动的自由度称
为局部自由度。
说明
3.虚约束
重复出现的，对机构运动不起独立限制作用的约束称
为虚约束。
说明
4.虚约束常见情况及处理方法
说明
5.虚约束对机构的影响
说明
2.1.3 平面机构的自由度
三个构件在同一轴线处，两个转动副。 推理：m个构件时，有m – 1个转动副。
2.2平面连杆机构
二、 机械系统的运动简图设计的步骤
1）功能分析。确定机械系统的总功能和进行功能分解。 2）绘制机械系统运动循环图。 3）执行（工作）机构选型。 4）绘制机械系统的运动方案图。 5）机构的尺度综合。 6）绘制机械系统运动简图。
2.1.2 平面机构的运动简图
例2-1 试绘制内燃机的机构运动简图
2.1.2 平面机构的运动简图
主要任务 根据给定的运动条件，用图解法、解析法或实验法 确定机构的运动尺寸。 ①按给定的位置或运动规律要求设计四杆机构； ②按给定的轨迹要求设计四杆机构。
一、按给定的行程速比系数设计四杆机构