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第7章 常用机构
平面连杆机构 凸轮机构 螺旋机构
第三篇 机械传动
机械传动概述
机械传动是指采用各种机构、传动装置和零件来传递运 动和动力的传动方式。 其它：电气传动 液压传动 气动 传动等 一、基本概念
1、零件 是组成机器的最小单元，也是机器的制造
单元，机器是由若干个不同的零件组装而成的。
各种机器经常用到的零件称为通用零件（如轴、螺栓、齿
在机构运动中，这些零件固联在一起没有相 对运动，故为一个构件。
机械传动概述
构件的分类：（功能性分类） 相对固定构件——称为机架(fixed link,
frame) 活动构件(moving link)
原动件(driving link) 从动件(driven link, follower)
连接件(link)
轮、弹簧等）.
特定的机器中用到的零件称为专用零件（如曲轴、活塞
等）。
2、构件 是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性
联接而成，也可以是单一的零件。若从运动的角度来讲， 可以认为机器是由若干个构件组装而成的。
第三篇 机械传动
机械传动概述
注意零件和构件的区别
构件可以由一个或一个以上零件刚性地联接而 成。例如：图示内燃机中连接活塞和曲柄的连 杆是由多个零件所组成。连杆是由连杆体1、连 杆头2、轴瓦3、螺栓4、螺母5、轴套6等零件装 配而成的。
组成：
1.原动部分（动力部分）：机器的动力来源。
2.工作部分（执行部分） ：完成工作任务的部分。
3.传动部分：把原动机的运动和动力传递给工作机。
4.控制部分：使机器的原动部分、传动部分、工作 部分按一定的顺序和规律运动，完成给定的工作循环。
第三篇 机械传动
机械传动概述
二、机械传动的传动比和效率
自由度数
约束数
1（θ） + 2（x，y） =3
1（x） + 2（y，θ） =3
2（x,θ） + 1（y） =3
平面机构的自由度
3、平面机构的自由度 1）机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有 的独立运动的数目。 2）.机构自由度计算公式
F 3n - 2PL PH
式中 n-------活动构件数目（不包含机架） PL -----低副数目（回转副、移动副） PH ------高副数目（点或线接触的）
每个平面运动构件，有3个自由度。
低副（转动副和移动副）：引入2个约束，减少2个 自由度
高副： 减少1个自由度。
平面机构的自由度
1、单个自由构件的自由度为 3 如图所示，作平面运动的刚体在空间 的位置需要三个独立的参数（x，y, θ） 才能唯一确定。
2、构成运动副构件的自由度
运动副 回转副 移动副 高副
3、平面机构的自由度
例题、计算曲柄滑块机构的 自由度。
解：活动构件数n=3 低副数 PL=4 高副数 PH=0
F 3n - 2PL PH
=3×3 － 2×4 =1
平面机构的自由度
例题：计算五杆铰链机构的自由度。
解：活动构件数n=4 低副数 PL=5 高副数 PH=0
F 3n - 2PL PH
转动副。如组成运动 副的两构件只能在一个 平面内相对转动，这种 运动副称为转动副或称 铰链，如右图所示。
第三篇 机械传动
机械传动概述
转动副的表示方法
第三篇 机械传动
机械传动概述
移动副。如组成 运动副的两个构件 只能沿某一轴线相 对移动，这种运动 副称为移动副，如 右图所示。
第三篇 机械传动
=3×4 － 2×4 =2
的组合，它只符合机器的前两个特征。（如齿轮机
构）
机构主要用来传递和变换运动。
机器主要用来传递和变换能量。
从结构和运动学的角度分析，机器和机构之间并 无区别，都是具有确定相对运动的各种实物的组合， 所以，通常将机器和机构统称为机械。
Leabharlann Baidu
内燃机
第三篇 机械传动
机械传动概述
5、机器的组成
根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分
传动比 i=n1/n2
机械效率 （p59）
η=Po/Pi
第三篇 机械传动
机械传动概述
三、机械传动的类型
摩擦传动
按
工
带传动、摩擦轮传动
作 啮合传动
原 理
齿轮传动、蜗杆传动、 链传动、螺旋传动
按 传 动 比 是 否
固定传动比传动
带传动、链传动、 蜗杆传动、螺旋传 动、齿轮传动
推压传动
连杆机构传动、凸轮
第三篇 机械传动
机械传动概述
一、基本概念
3、机器 具有以下三个特征的实物组合体称为机器。
1.都是人为的各种实物的组合。 2.组成机器的各种实物间具有确 定的相对运动。 3.可代替或减轻人的劳动，完成 有用的机械功或转换机械能。
第三篇 机械传动
机械传动概述
一、基本概念
4、机构它是具有确定相对运动的各种实物
个齿轮间的连接等都构成运动副）
构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减少，两构 件组成的运动副，不外乎通过点、线或面的接触来实现。
按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。
第三篇 机械传动
机械传动概述
（1）低副
两构件通过面接触组成 的运动副称为低副。平 面机构中的低副有转动 副和移动副两种。
除上述平面运动副之外，机械中还经常见到 球面副和螺旋副。这些运动副两构件间的相 对运动是空间运动，故属于空间运动副。
第三篇 机械传动
机械传动概述
第三篇 机械传动
机构运动简图
第三篇 机械传动
机械传动概述
2、构件的自由度
构件相对参考系具有的独立运动参数数目称为构 件的自由度。 构件通过运动副连接，相对运动受 限制，自由度将减少。
固 変传动比传动
定
连杆机构传动、凸轮
传动
传动
第三篇 机械传动
机械传动概述
四、平面机构的结构分析
1、运动副
机构是由许多构件组成的。机构的每个构件都以一定的方式与某些构 件相互连接。这种连接不是固定连接，而是能产生一定相对运动的连 接。
这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为 运动副。（例如轴与轴承的连接、活塞与气缸的连接、传动齿轮两
机械传动概述
移动副的表示方法
第三篇 机械传动
机械传动概述
（2）高副
两构件通过点或线接触组成的运动副称为高 副。如轴与滚动轴承、凸轮机构和齿轮啮合 等。车轮与钢轨、凸轮与从动件、轮齿与轮 齿分别在接触处组成高副。组成平面高副二 构件间的相对运动是沿接触处切线t-t方向的 相对移动和在平面内的相对转动。
平面连杆机构 凸轮机构 螺旋机构
第三篇 机械传动
机械传动概述
机械传动是指采用各种机构、传动装置和零件来传递运 动和动力的传动方式。 其它：电气传动 液压传动 气动 传动等 一、基本概念
1、零件 是组成机器的最小单元，也是机器的制造
单元，机器是由若干个不同的零件组装而成的。
各种机器经常用到的零件称为通用零件（如轴、螺栓、齿
在机构运动中，这些零件固联在一起没有相 对运动，故为一个构件。
机械传动概述
构件的分类：（功能性分类） 相对固定构件——称为机架(fixed link,
frame) 活动构件(moving link)
原动件(driving link) 从动件(driven link, follower)
连接件(link)
轮、弹簧等）.
特定的机器中用到的零件称为专用零件（如曲轴、活塞
等）。
2、构件 是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性
联接而成，也可以是单一的零件。若从运动的角度来讲， 可以认为机器是由若干个构件组装而成的。
第三篇 机械传动
机械传动概述
注意零件和构件的区别
构件可以由一个或一个以上零件刚性地联接而 成。例如：图示内燃机中连接活塞和曲柄的连 杆是由多个零件所组成。连杆是由连杆体1、连 杆头2、轴瓦3、螺栓4、螺母5、轴套6等零件装 配而成的。
组成：
1.原动部分（动力部分）：机器的动力来源。
2.工作部分（执行部分） ：完成工作任务的部分。
3.传动部分：把原动机的运动和动力传递给工作机。
4.控制部分：使机器的原动部分、传动部分、工作 部分按一定的顺序和规律运动，完成给定的工作循环。
第三篇 机械传动
机械传动概述
二、机械传动的传动比和效率
自由度数
约束数
1（θ） + 2（x，y） =3
1（x） + 2（y，θ） =3
2（x,θ） + 1（y） =3
平面机构的自由度
3、平面机构的自由度 1）机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有 的独立运动的数目。 2）.机构自由度计算公式
F 3n - 2PL PH
式中 n-------活动构件数目（不包含机架） PL -----低副数目（回转副、移动副） PH ------高副数目（点或线接触的）
每个平面运动构件，有3个自由度。
低副（转动副和移动副）：引入2个约束，减少2个 自由度
高副： 减少1个自由度。
平面机构的自由度
1、单个自由构件的自由度为 3 如图所示，作平面运动的刚体在空间 的位置需要三个独立的参数（x，y, θ） 才能唯一确定。
2、构成运动副构件的自由度
运动副 回转副 移动副 高副
3、平面机构的自由度
例题、计算曲柄滑块机构的 自由度。
解：活动构件数n=3 低副数 PL=4 高副数 PH=0
F 3n - 2PL PH
=3×3 － 2×4 =1
平面机构的自由度
例题：计算五杆铰链机构的自由度。
解：活动构件数n=4 低副数 PL=5 高副数 PH=0
F 3n - 2PL PH
转动副。如组成运动 副的两构件只能在一个 平面内相对转动，这种 运动副称为转动副或称 铰链，如右图所示。
第三篇 机械传动
机械传动概述
转动副的表示方法
第三篇 机械传动
机械传动概述
移动副。如组成 运动副的两个构件 只能沿某一轴线相 对移动，这种运动 副称为移动副，如 右图所示。
第三篇 机械传动
=3×4 － 2×4 =2
的组合，它只符合机器的前两个特征。（如齿轮机
构）
机构主要用来传递和变换运动。
机器主要用来传递和变换能量。
从结构和运动学的角度分析，机器和机构之间并 无区别，都是具有确定相对运动的各种实物的组合， 所以，通常将机器和机构统称为机械。
Leabharlann Baidu
内燃机
第三篇 机械传动
机械传动概述
5、机器的组成
根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分
传动比 i=n1/n2
机械效率 （p59）
η=Po/Pi
第三篇 机械传动
机械传动概述
三、机械传动的类型
摩擦传动
按
工
带传动、摩擦轮传动
作 啮合传动
原 理
齿轮传动、蜗杆传动、 链传动、螺旋传动
按 传 动 比 是 否
固定传动比传动
带传动、链传动、 蜗杆传动、螺旋传 动、齿轮传动
推压传动
连杆机构传动、凸轮
第三篇 机械传动
机械传动概述
一、基本概念
3、机器 具有以下三个特征的实物组合体称为机器。
1.都是人为的各种实物的组合。 2.组成机器的各种实物间具有确 定的相对运动。 3.可代替或减轻人的劳动，完成 有用的机械功或转换机械能。
第三篇 机械传动
机械传动概述
一、基本概念
4、机构它是具有确定相对运动的各种实物
个齿轮间的连接等都构成运动副）
构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减少，两构 件组成的运动副，不外乎通过点、线或面的接触来实现。
按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。
第三篇 机械传动
机械传动概述
（1）低副
两构件通过面接触组成 的运动副称为低副。平 面机构中的低副有转动 副和移动副两种。
除上述平面运动副之外，机械中还经常见到 球面副和螺旋副。这些运动副两构件间的相 对运动是空间运动，故属于空间运动副。
第三篇 机械传动
机械传动概述
第三篇 机械传动
机构运动简图
第三篇 机械传动
机械传动概述
2、构件的自由度
构件相对参考系具有的独立运动参数数目称为构 件的自由度。 构件通过运动副连接，相对运动受 限制，自由度将减少。
固 変传动比传动
定
连杆机构传动、凸轮
传动
传动
第三篇 机械传动
机械传动概述
四、平面机构的结构分析
1、运动副
机构是由许多构件组成的。机构的每个构件都以一定的方式与某些构 件相互连接。这种连接不是固定连接，而是能产生一定相对运动的连 接。
这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为 运动副。（例如轴与轴承的连接、活塞与气缸的连接、传动齿轮两
机械传动概述
移动副的表示方法
第三篇 机械传动
机械传动概述
（2）高副
两构件通过点或线接触组成的运动副称为高 副。如轴与滚动轴承、凸轮机构和齿轮啮合 等。车轮与钢轨、凸轮与从动件、轮齿与轮 齿分别在接触处组成高副。组成平面高副二 构件间的相对运动是沿接触处切线t-t方向的 相对移动和在平面内的相对转动。