机械设计常用机构的示意

机构运动简图：根据机构的运动尺寸, 按一定 的比例定出各运动副的位置, 并用国标规定的简单 线条和符号代表构件和运动副，绘制出表示机构运 动关系的简明图形。
机构的示意图：指为了表明机构结构状况, 不 要求严格地按比例而绘制的简图。
曲柄滑块机构示意图
常用机构运动简图
常用机构运动简图
常用传动机构简图
传动件
在主动件和从动件间传递运动和动力的所有构件
导引件
在机构中具有给定位置或轨迹要求的所有构件
原动件
由外界输入驱动力或驱动力矩的构件
常用运动副
常用运动副有：球面副、圆柱副、球销副、
移动副、转动副、螺旋副。
Ⅴ级副
Ⅲ级副
转动副 Ⅴ级副
球面副 Ⅴ级副
移动副
螺旋副
运动链：用运动副连接而成的相对可动的构件系统。 闭式链: 运动链的各构件构成首尾封闭的系统。 开式链: 运动链的各构件未构成首尾封闭的系统。
人字齿轮
2.空间齿轮机构 — 用于传递空间两相交轴或两交错 轴间的运动和动力。
* 传递两相交轴间的运动 — 锥齿轮传动； 按照轮齿在圆锥体上的排列方向有直齿和曲线齿 两种。
运动副中构件间的接触形式有三种：点、线、面。 自由度：一个构件相对另一个构件可能出现的
独立运动。一个自由构件在空间具有6个自由度。 约束：指通过运动副联接的两构件之间的某些
相对独立运动所受到的限制。 根据运动副对被联接的两构件相对运动约束的
不同，可将运动副分为Ⅰ至Ⅴ级，如：引入一个约 束的称为Ⅰ级副。球面副为Ⅲ级副，圆柱副、球销 副为Ⅳ级副，移动副、转动副、螺旋副为Ⅴ级副。
二.机械设计常用机构
2-1.连杆机构 2-2.齿轮机构 2-3.齿轮系机构 2-4.凸轮机构 2-5.其它机构
2-1.连杆机构 2-1-1.概述
连杆机构：由低副（转动副、移动副、球面 副、球销副、圆柱副及螺旋副等）将若干构件连 接而成的，故又称为低副机构。
常见应用：折叠伞、公共汽车开关门、折叠 椅、开窗户支撑、内燃机、牛头刨床、机械手爪 等。
④作△F C1C2的外接圆，
A点必在此圆上。
b
⑤选定A，连接AC1和AC2 有a（曲柄），b(连杆）： a
AC2 AB2 B2C2
AC1 B2C2 AB2
a

AB2

AC2
2
AC1
b

B2C2
AC2
2
AC1
(2) 曲柄滑块机构
已知 K，滑块行程 H，偏距e，设计此机构 。
①计算 θ＝180°(K-1)/(K+1)；
牛头刨床摆动机构
曲柄BC转动，带动AD摆动，EF在AD的作用 下做往复运动。
其它常用连杆机构应用
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2-1-3.连杆机构设计 连杆机构设计的基本问题:
(1) 实现预定的运动规律； (2) 实现预定的连杆位置（刚体导引问题） ； (3)实现预定的轨迹。 连杆机构设计的基本方法： (1) 图解法，直观、概念清楚、简单易行，精度低； (2) 解析法，精度高、计算量大； (3) 实验法，用于运动要求较复杂的设计或初步
分类:
平面连杆机构 空间连杆机构
连杆机构的优点： （1）采用低副，面接触、承载大、便于润滑、
不易磨损形状简单、易加工、容易获得较高的制 造精度；
（2）改变杆的相对长度，从动件运动规律不同； （3）连杆曲线丰富，可满足不同要求。
连杆机构的缺点： （1） 构件和运动副多，累积误差大，运动精
度和效率较低； （2）产生动载荷（惯性力），不适合高速； （3） 设计较复杂，难以实现精确的轨迹。
平面连杆机构的压力角与传动角 压力角：作用在从动件上的驱动力F与力作用点
绝对速度之间所夹锐角α。 传动角（ γ ）：压力角的余角
切向分力 Ft= Fcosα = Fsinγ 法向分力 Fn=Fcosγ
γ↑ Ft↑ 对传 动有利，常用γ的大小 来表示机构传力性能的 好坏（越大越好）
平面连杆机构的急回特性 从动件作往复运动的平面连杆机构中，若从动
运动副的自由度=6-运动副所有的约束个数
机构可动的运动学条件：输入的独立运动数目等 于机构的自由度数。
机构的自由度的计算：
F=6n-(5*P5+4*P4+3*P3+2*P2+P1) 但做平面运动的自由构件只有3个自由度，故平 面机构自由度计算也可用以下公式：
F=3n-2P5-P4（n为机构的活动构件数） P1,P2,P3,P4,P5为Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ级副的个数 在自由度的计算中，要注意公共约束和虚约束对 机构自由度的影响，去除多余的约束和局部自由度才 能确定机构的自由度数目。
K 1
只要极位夹角θ ≠ 0 ， 就有 K>1 ；
θ越大，K值越大，机构的急回性质越明显。
平面机构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Ө>0。
应用：节省回程时间，提高生产率
平面连杆机构的死点 对于曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，在
机架（参考构 件）
输入（主动） 件
从动件
输出件
机构中视为不动的构件，用于支承和作为研究其他构件运动的 参考坐标 机构中运动规律为给定或已知的一个或几个构件
其运动规律取决于机构型式、机构运动尺寸或参数以及主动件 运动规律的构件；除主动件以外的所有可动构件均可视为从动 件
机构中具有期望运动规律或运动要求的从动件
二、齿轮机构
2-1.概述
齿轮机构传递的运动平稳可靠，且承载 能力大、效率高、结构紧凑，使用寿命长是 现代机械中应用最广泛的一种传动机构。 应用： （1）传递任意两轴之间的运动和动力 （2）变换运动方式 （3）变速
优点： （1）瞬时传动比恒定
（2）适用的载荷和速度范围广 （3）结构紧凑
（4）传动效率高，= 0.94 ~ 0.99
平面连杆机构能够实现多种运动轨迹和运动规 律，广泛应用于各种机械于仪表中。
主要有：四杆机构、六杆 机构、多杆机构等。 平面连杆机构的组成： 机架——固定不动的构件； 连架杆——与机架相联的构件； 连杆——连接两连架杆且作
平面运动的构件； 曲柄——作整周定轴回转的构件； 摇杆——作定轴摆动的构件。
平面四连杆机构的类型： 曲柄摇杆机构 特征：曲柄＋摇杆 作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
实验法连杆机构设计 当原动件AB绕固定铰链A转动时，连杆平
面上的点各自描绘出不同形状的轨迹，称之为 连杆曲线。连杆曲线的形状和大小由各构件的 绝对尺寸和轨迹点在连杆平面上的位置这两个 条件来决定。
用实验法综合给定轨迹的连杆机构时，所要 实现的轨迹（如图中M点的轨迹）是已知的，要 求设计出的连杆机构（如铰链四杆机构）能使连 杆上的某点（如M点）沿着给定的轨迹运动，即 能复演轨迹。
连杆与曲柄两次共线的位置，机构均不能运动。 机构的这种位置称为“死点”（机构的死点位置 ） 在“死点”位置，机构的传动角 γ＝0。 “死点”位置应用：
飞机起落架、钻夹具等 “死点”位置的过渡：
依靠飞轮的惯性（如内燃机、 缝纫机等）、两组机构错开
“死点”位置的过渡 “死点”位置的应用
2-1-2.实用示例 颚式碎石机
一般可先初选曲柄 长度和曲柄固定铰链与 已知轨迹的相对位置， 然后在连杆平面上选取 若干点（如图中M、C、 C’、C”等）。当令M点
沿已知轨迹运动时，连杆平面上的其余各点便 画出不同轨迹。找出轨迹最接近圆弧的点（如 图中C点）作为连杆上的另一个活动铰链，则可 得到能满足要求的铰链四杆机构。
若在连杆平面上找不出轨迹最接近圆弧的 点，应改变初选参数重新演试，直到得出满意 的解为止。
件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，则称 该机构具有急回特性。 Ө(极位夹角):是摇杆处于两 极限位置线所夹的锐角 K为行程速度变化系数,即空 回行程和工作行程平均速度 的比值:
K V2 C1C2 t2 t1 180 V1 C1C2 t1 t2 180
或
180 K 1
曲柄AB带动连杆BC和摇杆CD运动,固连在摇 杆上的动颚将矿石压碎。
锁紧夹具
利用连杆2和连架杆3成一线，形成机构死点， 来锁紧工件5。
机车主动轮双曲柄联动机构
为了克服不稳定状态，除了采用惯性飞轮外， 还采用了平行连接副加构件BE。
旋转示水泵双曲柄机构
原动曲柄1通过连杆2带动曲柄3做变速运动， 从而使泵的体积发生变化，实现水泵的功能。
②作C1 C2＝ H ；
③作射线C2M，
使∠C1C2M=90°－θ，
作射线C1N垂直于C1C2
b
两条射线交于P点 ；
a
④以C2P为直径作圆；
⑤作与C1 C2平行且偏距为
e的直线，交圆于A或A’，即为所求。
AC2 AB2 B2C2 AC1 B2C2 AB2
a

AB2

AC2
2
AC1
机械设计常用机构
一.机构组成 1-1.机构的概述 机器的主体是有一个或若干个机构组成， 通过不同机构的组合来实现特定的机械运动。 机构是机器不可缺少的部分。
机构：用来传递运动和力且有一个构件为 机架的用运动副联接而成的构件系统。
机构
构件：运动单元体 运动副：构件间的可动联接
常用的构件
构件名称
构件的作用和要求
雷达天线俯仰机构
搅拌机构
缝纫机踏板机构
双曲柄机构 特征：两个曲柄 作用：将等速回转转变为等速或变速回转。
机车车轮联动机构
惯性筛
双摇杆机构 特征：无曲柄，有两个摇杆 作用：一杆摆动可以影响另一杆的摆动幅度，实 现特定运动轨迹。
起重机
汽车换向机构
其它平面连杆机构