常用机构简介

——祁士森常用机构简介目录一.机构简介二.平面机构具有确定运动的条件三.平面连杆机构四.凸轮机构五.齿轮机构六.间歇运动机构机构和机器的区别

机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还包含电气、液压等其它系统机构只用来传递运动和力，而机器除传递运动和力外，还具有变换或传递能量、物料和信息的功能构件分成以下几种机架（固定构件）活动构件主动件从动件其中，运动规律已知的活动构件称为原动件，输出运动或动力的从动件称为输出件。机构的组成和运动副机构的组成要素是构件和运动副12341--连杆体2--螺栓3--螺母4--连杆盖由若干零件组成的构件——连杆二、运动副及其分类运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。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。运动副元素：两构件上参加接触而构成运动副的部分，如点、线、面。构件自由度：构件所具有的独立运动数目。一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。运动副的分类根据运动副的接触形式，运动副归为两类1）低副：面接触的运动副。如转动副、移动副。2）高副：点或线接触的运动副。如齿轮副、凸轮副。也可将运动副分为平面运动副和空间运动副。1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空间运动。如螺旋副，球面副。运动简图的绘制方法步骤：确定构件数目及原动件、输出构件各构件间构成何种运动副？（注意微动部分）选定比例尺、投影面，确定原动件某一位置，按规定符号绘制运动简图标明机架、原动件和作图比例尺绘制路线：原动件中间传动件输出构件观察重点：各构件间构成的运动副类型良好习惯：各种运动副和构件用规定符号表达误区：构件外形构件的表示方法杆、轴类构件机架同一构件两副构件三副构件运动副的表示方法转动副移动副高副（齿轮副、凸轮副）２二.平面机构具有确定运动的条件平面机构具有确定运动的条件四杆机构五杆机构桁架BACDBAED'CC'D一平面机构的自由度1构件的自由度AXYO

2两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束。

机构自由度是指机构中各活动构件相对于机架的可能独立运动数目。3机构自由度的一般公式F=3n-2Pl-Phn–活动构件数；Pl–低副数；Ph–高副数n=3,Pl=4F=3×3–2×4=1n=4,Pl=5F=3×4–2×5=2二.平面机构具有确定运动的条件是：１）机构自由度数F≥1。2）原动件数目等于机构自由度数F.三、计算机构自由度时应注意的几种情况1)正确确定运动副的数目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。321n=7Pl=10F=3×7–2×10=1BCDE12345678An=7Pl=10F=3×7–2×10=12)局部自由度（多余自由度）1、局部自由度：机构中个别构件不影响其它构件运动，即对整个机构运动无关的自由度。

2、处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。ABC321ABC21n=3Pl=3Ph=1F=3X3-2X3-1X1=2n=2Pl=2Ph=1F=2X3-2X2-1X1=13）虚约束1、虚约束：在机构中与其他运动副作用重复，而对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。2、处理办法：将具有虚约束运动副的构件连同它所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。拿掉一个F=-1的自由度，即去掉一个约束。常见的虚约束1)机构中某两构件用转动副相联的联结点，在未组成运动副之前，其各自的轨迹已重合为一，则此联结带入的约束为虚约束。虚约束一虚约束二2）两构件组成的若干个导路中心线互相平行或重合的移动副。x1x2ABC1234x1x23）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。AB4）机构中对运动不起作用的自由度F=-1的对称部分存在虚约束。行星轮n=3Pl=4Ph=1F=3×3-2×4-1×1=0思考题三.平面连杆机构二、连杆机构的分类1、根据构件之间的相对运动分为：平面连杆机构，空间连杆机构。2、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等。一、连杆机构是若干个构件全用低副（转动副、移动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副）联接而成的机构，也称之为低副机构。三．平面连杆机构的特点1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。4）可实现远距离传递的操纵机构。

不足之处：1）不易于传递高速运动。2）可能产生较大的运动累积误差。3）平面连杆机构的设计较为繁难。平面四杆机构的基本形式、演变

及其应用机架连架杆连架杆连杆

在连架杆中，能绕其轴线回转360°者称为曲柄；仅能绕其轴线往复摆动者称为摇杆。一、平面四杆机构的基本形式1）曲柄摇杆机构

两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。2）双曲柄机构

两连架杆均为曲柄。3）双摇杆机构

两连架杆均为摇杆。4123平面四杆机构设计中的共性问题一、平面四杆机构有曲柄的条件二、平面四杆机构输出件的急回特性三、平面机构的压力角和传动角、死点平面连杆机构有曲柄的条件：1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长和条件）铰链四杆机构类型的判断条件：2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最长杆的杆长<其余三杆长度之和。1）在满足杆长和的条件下：（1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；（2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；（3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。二、平面四杆机构输出件的急回特性摆角θψC1C2DAB1B2B1C2∵:1>2,∴:t1>t2,

v1<v2极位夹角⌒v2=C1C2/t21=180°+θ,2=180°-θ⌒v1=C1C2/t1=v2/v1=（C1C2/t2）/

（C1C2/t1）

=t1/t2=1/2=（180°+θ）/（180°-θ）

输出件空回行程的平均速度

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输出件工作行程的平均速度K=θ=180°（K-1）/（K+1）行程速比系数连杆机构输出件具有急回特性的条件1）原动件等角速整周转动；2）输出件具有正、反行程的往复运动；3）极位夹角θ>0。BACB1B2C2C1B1C2AC1BB2CθAB三、平面机构的压力角和传动角、死点CDαγδFvcF1F2F1=FcosαF2=Fsinα1、机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用α表示。,F1传动角：压力角的余角。机构的传动角和压力角作出如下规定：γmin≥[γ]；[γ]=30°∽60°；αmax≤[α]。[γ]、[α]分别为许用传动角和许用压力角。vcABCDαγδFF1F2通常用γ表示.γF1vB3ABCF123αvB3ABCF123α=0°γ=90°ABCF231vB3αγmin=[δmin,180-δmax]min2、最小传动角的确定F2F2ABCDγδFvcF1B’B’’C’’C’δmaxδminabcdγBACB’B’’C’C’’minB’C’’AC’BB’’C’’’

为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作阻力较小的空回行程中。3机构的死点位置

在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角γ=0°（或α=90°）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。F1=FcosαF2=FsinαBDACFDABCFαv克服死点的措施利用构件惯性力实例:家用缝纫机采用多套机构错位排列实例:蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机构通过死点GG’EFE’F’死点的利用实例:夹具飞机起落架机构折叠家具机构=00四.凸轮机构1、凸轮机构：凸轮是一个具有曲线轮廓的构件。含有凸轮的机构称为凸轮机构。它由凸轮、从动件和机架组成。一、凸轮机构的应用2、凸轮机构的应用

内燃机配气凸轮机构凸轮机构的优点：只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。缺点：从动件与凸轮接触应力大，易磨损用途：载荷较小的运动控制一）按凸轮的形状分二、凸轮机构的分类1、盘形凸轮

2、移动凸轮

3、圆柱凸轮4、圆锥凸轮1、尖顶从动件2、滚子从动件3、平底从动件二）按从动件上高副元素的几何形状分三）、按凸轮与从动件的锁合方式分1、力锁合的凸轮机构2、形锁合的凸轮机构1）构槽凸轮机构2）等宽凸轮机构3）等径凸轮机构4）主回凸轮机构四）、根据从动件的运动形式分摆动从动件凸轮机构

（对心、偏置）移动从动件凸轮机构五.齿轮机构外啮合直齿轮内啮合直齿轮1、两轴线平行的圆柱齿轮机构齿轮机构的传动类型和特点一、齿轮机构的传动类型斜齿圆柱齿轮人字齿圆柱齿轮齿轮