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机械设计常用机构机械设计是一门综合性的学科，涉及到各种各样的机构和装置。
在机械设计中，机构是非常重要的一部分，它负责传递和转换力、运动和能量，从而实现机械装置的各项功能。
在机械设计中，常用的机构有很多种。
这些机构可以根据其功能、结构和运动特性进行分类和归纳。
下面，我将对一些常用的机构进行介绍。
一、连杆机构连杆机构是机械设计中最基本也是最常用的一种机构。
它由杆件和关节组成，通过杆件的连接和关节的运动，实现力和运动的传递。
连杆机构广泛应用于各种机械装置中，如汽车发动机的连杆机构、拉杆机构等。
二、齿轮机构齿轮机构是一种通过齿轮的相互啮合来传递运动和力的机构。
齿轮机构具有传动比恒定、传递力矩大、传递效率高等特点，广泛应用于各种传动装置中，如汽车变速器、机床传动等。
三、减速机构减速机构主要通过齿轮、皮带等传动元件将输入的高速运动转换为输出的低速运动。
减速机构在机械设计中非常常见，用于满足不同场合的运动速度要求。
四、滑块机构滑块机构是一种通过滑块在导轨上做直线运动来实现运动转换和力传递的机构。
滑块机构广泛应用于各种机械装置中，如工具机的进给机构、压力机的传动机构等。
五、摆线机构摆线机构是一种通过连杆和摆线来实现直线运动的机构。
它通过摆线的特殊形状和连杆的运动，将旋转运动转换为直线运动，广泛应用于各种机械装置中，如剪切机的摆线滑块机构、织机上纬缸的摆线机构等。
六、万向节机构万向节机构是一种通过球面和容器来实现输动与变动传动的机构。
它具有结构简单、运动灵活等优点，广泛应用于汽车、船舶和航空等领域。
以上介绍的只是机械设计中的一小部分常用机构，还有很多其他的机构在实际设计中也扮演着重要的角色。
在进行机械设计时，我们需要根据具体的应用要求和设计目标选择合适的机构，合理地组合和运用这些机构，以实现设计的目的。
总结起来，机械设计中常用的机构有连杆机构、齿轮机构、减速机构、滑块机构、摆线机构和万向节机构等。
这些机构在机械装置中起着重要的作用，通过它们的运动和力传递，实现了各种功能和要求。
连杆机构及其设计知识点连杆机构作为一种常见的机械传动装置，在工程设计中起到了重要的作用。
它由多个连杆和连接件组成，能够将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。
本文将介绍连杆机构的定义、分类、工作原理以及设计中需要注意的知识点。
一、连杆机构的定义连杆机构是由多个连杆和连接件组成的机械传动装置。
它通过连接不同的连杆，使其在特定的轨迹上进行运动，并实现不同的机械功能。
二、连杆机构的分类根据连杆的数量和类型，连杆机构可以分为四种基本类型：曲柄滑块机构、摇杆机构、滑块机构和翼型机构。
1. 曲柄滑块机构曲柄滑块机构由曲柄、连杆和滑块三部分组成。
曲柄通过旋转产生连杆的运动，滑块在连杆的控制下做往复直线运动。
曲柄滑块机构广泛应用于发动机、压力机、锻压机等设备中。
2. 摇杆机构摇杆机构由摇杆和连接件组成。
摇杆以一端固定，另一端通过连接件完成与其他部件的连接。
摇杆机构可将旋转运动转换为另一种旋转运动或直线运动。
摇杆机构常见于挖掘机、摇摆门等设备中。
3. 滑块机构滑块机构由滑块和连杆组成，滑块在连杆的控制下沿直线轨迹运动。
滑块机构广泛应用于自动化机械、冲床等领域。
4. 翼型机构翼型机构是由翼型件和其他连杆组成的机构，它可以实现翼型件的曲面运动。
翼型机构常见于飞机的机翼结构设计中。
三、连杆机构的工作原理连杆机构的工作原理是基于连杆间的运动转换关系。
通过调整连杆的长度、夹角和固定点的位置，可以实现不同形式的运动转换。
工程设计中，需要根据实际需求选择合适的机构类型和参数。
四、连杆机构设计的知识点在进行连杆机构的设计时，需要注意以下几点：1. 连杆长度的选择：连杆的长度决定了机构的运动幅度和速度。
通过合理选择连杆的长度，可以满足设计要求。
2. 连杆夹角的确定：连杆夹角决定了机构传动比和输出运动的特性。
在设计过程中，需要根据具体场景选择合适的夹角。
3. 连杆的材料选择：连杆的材料应具有足够的强度和刚度，以满足机构运动的要求。
连杆机构定义、结构和传动特点、分类下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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连杆机构是一种通过连接机械零部件来传递运动和力量的机械装置。
第二篇机械中的常用机构第五章平面连杆机构第一节平面连杆机构的基本类型及应用一．平面连杆机构的组成平面连杆机构是由若干刚性构件用低副联接而成的机构，各运动构件均在相互平行的平面内运动。
在平面连杆机构中，结构最简单且应用最广泛的是由四个构件组成的平面四杆机构，其它多杆机构均可以看作是在此基础上增加杆组而形成的。
其中铰链四杆机构（图5-1a）、曲柄滑块机构（图5-1b）和导杆机构（图5-1c）应用尤为广泛。
图5-1 平面四杆机构所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构。
如图5-1a所示，它是平面四杆机构的基本形式。
在此机构中，构件4为机架，直接与机架相连的构件1、3称为连架杆。
连接两连架杆的构件2称为连杆。
能作整周回转的连架杆称为曲柄，如构件1；仅能在一定角度范围内往复摆动的连架杆称为摇杆，如构件3。
如果以转动副相连的两构件能作整周相对转动，则称此转动副为整转副，如转动副A、B；不能作整周相对转动的称为摆转副，如转动副C、D。
二．铰链四杆机构中曲柄存在的条件铰链四杆机构中有无曲柄以及有几个曲柄与各构件间的相对尺寸有关，为此需要分析曲柄存在的条件。
如图5-2所示的铰链四杆机构ABCD，杆1、2、3、4的长度分别以a、b、c、d表示，现分析连架杆AB成为曲柄的条件。
图5-2 曲柄存在的条件在图5-2中，设d>a，当杆1绕转动副A转动时，铰链点B和D之间的距离g是不断变化的，当B点到达图示点B1和B2时，g值分别达到最大值g max=d+a和最小值g min=d-a。
如果要求杆1能绕转动副A相对杆4作整周转动，则杆1应能通过AB1和AB2这两个关键位置，即可构成三角形B1C1D和三角形B2C2D。
根据三角形构成原理即可推出以下各式：由△B1C1D可得：a+d≤b+c （a）由△B2C2D可得:b-c≤d-a和c-b≤d-a即a+b≤d+c （b）a+c≤b+d (c)将式(a)、(b)、(c)分别两两相加可得:a≤c a≤b a≤d (5-1) 若d＜a，用同样的方法可以得到杆１能绕转动副Ａ相对于杆４作整周转动的条件：d+a≤b+c (d)d+b≤a+c (e)d+c≤a+b (f)将式(d)、(e)、(f)分别两两相加可得:d≤a d≤b d≤c (5-2) 由式（５-１）和（５-２）说明，组成整转副Ａ的两构件中,必有一个为最短杆；式(a)、(b)、(c)和式(d)、(e)、(f)说明该最短杆与最长杆的长度之和必小于或等于其余两构件的长度之和，该长度之和的关系称为“杆长和条件”。
由此，可得出铰链四杆机构曲柄存在的条件为：（１）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；（２）最短杆和最长杆之和应小于或等于其它两杆长度之和。
其中，条件（２）又称为格拉霍夫（Ｇrashof ）判别式。
若铰链四杆机构不满足“杆长和条件”。
不论选取哪个构件为机架，所得机构均为双摇杆机构。
且此双摇杆机构不存在整转副。
三．铰链四杆机构的类型及其判断在铰链四杆中，按连架杆能否作整周转动，可将铰链四杆机构分为以下三种类型：1.曲柄摇杆机构铰链四杆机构的两连架杆中，若一杆为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。
图5-3所示的雷达天线机构就是以曲柄为原动件的曲柄摇杆机构。
当主动曲柄1作整周转动时，带动与天线固接的从动摇杆3作往复摆动，从而达到调节天线角度的目的。
而图5-4所示的脚踏砂轮机构是以摇杆为原动件的曲柄摇杆机构。
图5-3 雷达天线机构图5-4 脚踏砂轮机构2.双曲柄机构若铰链四杆机构中两连架杆均为曲柄，则该机构称为双曲柄机构。
在双曲柄机构中，通常主动曲柄作等速运动，而从动曲柄作变速运动。
图5-5所示惯性筛中的四杆机构ABCD 为一双曲柄机构。
当主动曲柄1作等速转动，从动曲柄3作变速转动时，通过连杆5带动滑块6上的筛子，使其具有所需的加速度，从而使被筛的物料因惯性作用而达到筛选的目的。
图5-5 惯性筛机构在双曲柄机构中，若连杆与机架的长度相等，两曲柄的长度也相等，且作同向转动，则该机构称为平行四边形机构。
由于该机构两曲柄的角速度始终相等，且连杆在运动过程中始终作平移运动，故应用较广。
如图5-6所示的摄影车升降机构，其升降高度的变化采用两组平行四边形机构来实现。
且利用连杆7始终作平动这一特点，可使与连杆固接成一体的座椅始终保持水平位置，以保证摄影人员安全可靠地工作。
图5-6 摄影车升降机构在平行四边形机构中，当主动曲柄转一周时，将出现两次与从动曲柄、连杆和机架共线的位置 。
在此二位置时，可能出现从动曲柄与主动曲柄转向相同或相反的运动不确定现象，若转向相反则构成逆平行四边形机构D C AB 22 ，如图5-7所示。
这时两曲柄转向相反，且角速度不等。
为克服这种运动不确定现象，通常可利用从动件自身的惯性或加虚约束等方法。
图5-8所示的机构就是利用虚约束使机构始终保持平行四边形。
图5-7 平行四边形机构图5-8机车驱动轮联动机构3．双摇杆机构若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆，则称为双摇杆机构。
图5-9所示的摇头风扇传动机构中的四杆机构ABCD 即为双摇杆机构。
当装在摇杆AC 上的电机通过蜗杆带动与连杆AB 一体的蜗轮时，迫使连杆AB 绕A 点整周转动，从而使摇杆往复摆动，以实现风扇摇头的要求。
图5-9 摇头风扇传动机构对于满足曲柄存在条件的铰链四杆机构，以不同的构件为机架时，可获得不同的机构型式：当以最短杆相邻的杆为机架时，为曲柄摇杆机构；当以最短杆为机架时，为双曲柄机构；当以最短杆对面的杆为机架时，为双摇杆机构。
四．滑块机构除了上述三种铰链四杆机构外，在工程实际中还广泛应用着其它形式的四杆机构，其中的绝大多数都可以看作是由铰链四杆机构演化而来的。
1．曲柄滑块机构图5-10a所示为一曲柄摇杆机构。
摇杆上的C点的轨迹是以D为圆心，以CD为半径的圆弧mn。
若将摇杆CD的长度增加至无穷大，转动副D将移至无穷远处，则转动副C 的轨迹mn将变成一直线。
构件3与4之间的转动副D将转化成移动副，该机构演化为曲柄滑块机构（图5-10b）。
在图b中，滑块上的转动副中心C的移动轨迹mn不通过曲柄的回转中心A，该机构称为偏置曲柄滑块机构。
曲柄回转中心A到mn的垂直距离称为偏距，以e表示。
当e=0，即直线mn通过曲柄的回转中心A时，该机构称为对心曲柄滑块机构（图5-10c），简称曲柄滑块机构。
它广泛地应用于活塞式内燃机、空气压缩机以及冲床等机械设备中。
图５-10 曲柄滑块机构2．转动导杆机构和摆动导杆机构若将图5-11a 中的构件1取为机架，如图5-11b和5-11c所示，当a<b时构件2和4分别绕固定轴B和A作整周转动。
该机构称为转动导杆机构。
图5-12a所示的插床主体机构中的机构ABC就是转动导杆机构。
当a>b时，导杆4只能绕转动副A相对于机架1作往复摆动。
故该机构称为摆动导杆机构。
图5-12b所示的牛头刨床主体机构中的机构ABC 即是摆动导杆机构的应用实例。
图5-11 滑块机构图5-12 转动导杆与摆动导杆机构3．曲柄摇块机构和移动导杆机构若将图5-11a中的构件2取为机架，如图5-11d所示，则滑块3只能是绕固定轴C作往复摆动的摇块，故该机构称为曲柄摇块机构。
图5-13所示的汽车自动卸料机构就是曲柄摇块机构。
若将图5-11a中的3作为机架，如图5-11e所示，则导杆只能在固定滑块3中往复移动，故该机构称为移动导杆机构。
图5-14所示的手摇唧筒，即是移动导杆机构的应用实例。
图5-13 汽车自动卸料机构图5-14 手摇唧筒第二节 平面四杆机构的基本特性一．急回特性与行程速度变化系数图5-15所示为一曲柄摇杆机构。
设曲柄AB 为原动件，当曲柄AB 在转动一周的过程中两次与连杆共线时。
摇杆CD 位于两极限位置C 1D 和C 2D ，这两个位置称为极位。
曲柄与连杆在两次共线位置所夹的锐角θ称为极位夹角。
如图所示，当曲柄以等角速度ω顺时针转过角1ϕ时，摇杆由位置C 1D 摆到C 2D 时，摆角为ψ，所需时间为t 1，摇杆3平均角速度为ωm 1。
当曲柄继续转过角2ϕ时,摇杆由位置C 2D 摆回到C 1D 摆角仍为ψ，所需时间为t 2，摇杆的平均角速度为ωm 2。
由图可知，曲柄相对应的两个转角1ϕ和2ϕ为：θϕ+︒=1801，θϕ-︒=1802。
图5-15 曲柄摇杆机构的急回特性由于1ϕ>2ϕ，因此曲柄以等角速度ω1转过这两个角度时，对应的时间t 1>t 2且1ϕ/2ϕ= t 1/ t 2。
而摇杆3平均角速度为：ωm 1=ψ/ t 1，ωm 2=ψ/ t 2，显然ωm 1<ωm 2，由此可见，当曲柄作等速转动时，作往复摆动的摇杆在空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度。
这一性质称为连杆机构的急回特性。
机构急回特性的程度通常用行程速度变化系数K 来衡量，即在具有急回特性的机构中，当原动件作等速回转时，作往复运动的从动件在空回行程中的平均角速度ωm 2与工作处程中的平均角速度ωm 1的比值，因此：K =θθϕϕωω-︒+︒===180180212112t t m m (5-3) 若已知K 即可求得极位夹角θ11180+-⋅︒=K K θ (5-4) 由上式可知，机构的急回程度取决于极位夹角θ的大小。
θ角越大，K 值也越大，机构的急回特性也越明显。
当θ=0°时，K =1，则机构无急回特性。
图5-16（a ）（b ）和(c)分别表示对心曲柄滑块机构。
偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极位夹角。
由式（5-3）可求得相应的行程速度变化系数K 。
图5-16 机构急回特性的判定二 压力角和传动角在图5-17所示的铰链四杆机构中，若不计惯性力、重力、摩擦力则连杆2是二力杆。
由原动件1经过连杆2作用在从动件3上的驱动力F 的方向将沿着连杆BC 方向。
力F 可分解为两个力：沿着受力点C 的速度V C 方向的分力F t 和垂直于V C 方向的分力F n 。
设力F 与着力点的速度V C 之间所夹的锐角为α，则⎩⎨⎧==ααsin cos F F F F nt 其中，沿V C 方向的分力F t 是使从动件转动的有效分力，而F n 的存在使转动副D 中产生附加径向力和摩擦阻力，所以它是有害分力。
由上式可知α越小，则F t 越大、F n 越小、越有益。
在曲柄摇杆机构中，作用在从动摇杆上的力F 与其作用点C 的速度V C 之间所夹的锐角，称为从动连杆在此位置时的压力角，通常也称为连杆机构的压力角，用α表示。
压力角的余角称为传动角，用γ表示，如图5-17所示。
连杆BC 和摇杆CD 所夹的锐角δ也等于传动角γ。
γ越大，对传力越有利，而传动角易于观察和测量。
因此工程上常用传动角γ的大小来衡量连杆机构的传力性能的优劣。
