机械原理第四章常用机构

机械原理知识点总结第一章平面机构的结构分析3一. 基本概念31. 机械: 机器与机构的总称。

32. 构件与零件33. 运动副34. 运动副的分类35. 运动链36. 机构3二. 基本知识和技能31. 机构运动简图的绘制与识别图32.平面机构的自由度的计算及机构运动确定性的判别33. 机构的结构分析4第二章平面机构的运动分析6一. 基本概念:6二. 基本知识和基本技能6第三章平面连杆机构7一. 基本概念7（一）平面四杆机构类型与演化7二）平面四杆机构的性质7二. 基本知识和基本技能8第四章凸轮机构8一.基本知识8（一）名词术语8（二）从动件常用运动规律的特性及选用原则8三）凸轮机构基本尺寸的确定8二. 基本技能9（一）根据反转原理作凸轮廓线的图解设计9（二）根据反转原理作凸轮廓线的解析设计10（三）其他10第五章齿轮机构10一. 基本知识10（一）啮合原理10（二）渐开线齿轮——直齿圆柱齿轮11（三）其它齿轮机构，应知道：12第六章轮系14一. 定轴轮系的传动比14二.基本周转（差动）轮系的传动比14三.复合轮系的传动比15第七章其它机构151.万向联轴节：152.螺旋机构163.棘轮机构164. 槽轮机构166. 不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构177. 组合机构17第九章平面机构的力分析17一. 基本概念17（一）作用在机械上的力17（二）构件的惯性力17（三）运动副中的摩擦力（摩擦力矩）与总反力的作用线17二. 基本技能18第十章平面机构的平衡18一、基本概念18（一）刚性转子的静平衡条件18（二）刚性转子的动平衡条件18（三）许用不平衡量及平衡精度18（四）机构的平衡（机架上的平衡）18二. 基本技能18（一）刚性转子的静平衡计算18（二）刚性转子的动平衡计算18第十一章机器的机械效率18一、基本知识18（一）机械的效率18（二）机械的自锁19二. 基本技能20第十二章机械的运转及调速20一. 基本知识20（一）机器的等效动力学模型20（二）机器周期性速度波动的调节20（三）机器非周期性速度波动的调节20二. 基本技能20（一）等效量的计算20（二）飞轮转动惯量的计算20第一章平面机构的结构分析一. 基本概念1. 机械: 机器与机构的总称。

机械原理知识点机械原理是研究机械中机构的结构和运动，以及机器的动力和传动的学科。

它是机械工程的基础，对于理解和设计各类机械系统至关重要。

首先，让我们来了解一下机构的概念。

机构是由若干个构件通过运动副连接而成的具有确定相对运动的组合体。

常见的运动副有低副和高副。

低副包括转动副、移动副和螺旋副，它们的接触表面压强较低，相对运动形式较为简单；高副则是点、线接触的运动副，如凸轮副、齿轮副等，其接触表面压强较高，相对运动较为复杂。

在机构的分析中，自由度的计算是一个重要的知识点。

自由度是指机构具有独立运动的数目。

通过自由度的计算，可以判断机构是否具有确定的运动。

对于平面机构，自由度的计算公式为 F ＝ 3n 2PL PH ，其中 n 为活动构件的数目，PL 为低副的数目，PH 为高副的数目。

连杆机构是一种常见的机构类型。

四杆机构是连杆机构中最基本的形式，包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

通过改变杆长关系和机架的选择，可以实现不同的运动特性。

例如，在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可以实现摇杆的往复摆动；而当摇杆为主动件时，则可能出现“死点”位置，此时机构的传动角为零，压力角为90 度，导致机构无法正常传动。

凸轮机构也是机械中常用的机构之一。

凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律。

常见的运动规律有等速运动、等加速等减速运动和余弦加速度运动等。

在设计凸轮机构时，需要根据工作要求选择合适的运动规律，并合理确定凸轮的基圆半径、滚子半径等参数，以保证机构的运动平稳、准确。

齿轮机构在机械传动中应用广泛。

齿轮的基本参数包括模数、压力角、齿数等。

通过不同齿数的齿轮啮合，可以实现不同的传动比，从而改变转速和扭矩。

渐开线齿轮具有传动平稳、承载能力强等优点，其齿廓曲线符合特定的数学规律。

在机械传动中，带传动和链传动也有着各自的特点和应用。

带传动具有结构简单、成本低、传动平稳等优点，但传动比不准确；链传动则能在恶劣环境下工作，传动比准确，但瞬时传动比不稳定，存在冲击和噪声。

机械原理机构
机械原理机构是机械设备中起到传递和转换动力的组成部分。

它由各种机械元件按照一定的方式组合而成，可实现物体的运动和力的传递等功能。

机械原理机构的设计需要考虑机械元件的尺寸、形状、材料等因素，以确保机构的稳定性、合理性和可靠性。

在机械原理机构的设计中，需要了解机械元件的运动和力学原理。

例如，常见的机械原理机构有齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。

这些机构根据其特定的设计原理，可以实现不同的功能和运动方式。

齿轮传动是一种常见的机械原理机构，它由多个齿轮组成，通过齿轮之间的啮合来传递动力和运动。

在设计齿轮传动时，需要考虑齿轮的齿数、模数、压力角等参数，以确保传动的平稳和高效。

连杆机构是利用连杆的运动实现力的传递和转换的机械原理机构。

它由杆件和连接件组成，通过杆件的运动来实现力的传递和转换。

在设计连杆机构时，需要考虑连杆的长度、角度等参数，以确保机构的运动平稳和力的传递可靠。

凸轮机构是利用凸轮的运动实现力的传递和运动的机械原理机构。

它由凸轮、从动件和驱动件组成，通过凸轮的运动来驱动从动件的运动。

在设计凸轮机构时，需要考虑凸轮的轮廓、凸轮轴的转动方式等参数，以确保机构的运动轨迹准确和从动件的运动稳定。

除了以上三种常见的机械原理机构，还有许多其他类型的机构，如滑块机构、曲柄机构等。

每种机构都有其特定的设计原理和应用领域，可以根据具体的需求选择合适的机构进行设计和应用。

在机械工程设计中，机械原理机构是非常重要的组成部分，它的设计和选择直接关系到机械设备的性能和使用效果。

因此，对于机械工程师来说，掌握和理解机械原理机构的原理和设计方法是非常重要的。

绪论构件机器中的各运动单元零件不能再分拆的单个物体(独立的制造单元)机构已知运动变换成其他构件所需要运动的构件组合体。

机构，是两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统。

各构件之间具有确定的相对运动机器是一种能实现预期运动的构件组合系统,用以代替人工完成能量、信息的转换或作出有用的机械功运动链两个以上构件通过运动副的连接而构成的构件系统如何从运动链得到机构运动链中其余构件都能得到确定的相对运动构件是机械运动的最小单元，零件是机械制造的最小单元。

作空间和平面运动的独立构件，其自由度数分别为3和6。

运动副是两个构件以一定形状的运动副元素直接接触，限制了某些自由度，而又保留了某些自由度的一类可动连接，运动副是以它们所提供的数来划分其级别的，因此共有I到V级运动副。

一个封闭运动链，若已知其构件数为 N，运动副数为 p，则其闭合回路数k=p+1-N基本杆组是不可再分的自由度为零的构件组。

常用的基本杆组有 RRR 组、RRP 组和 RPR 组第一章机构的结构设计一．自由度计算F = 3n - 2PL – PHn 为活动构件PL 为低副PH为高副计算自由度时应注意的问题：1.复合铰链二个以上构件在同一轴线上构成的多个转动副时，称为复合铰链若有m个构件，则有m-1个转动副2.虚约束对机构的运动不起独立限制作用的重复约束。

计算自由度时要去除掉出现场合：1）两构件构成多个运动副两构件构成多个移动副导路重合或平行两构件组成多个转动副，同轴两构件构成高副，两处接触，法线重合目的：改善构件的受力情况2）运动过程中，两构件上的两点距离始终不变3）联接点与被联接点轨迹重合4）对运动不起作用的对称部分3.局部自由度处理方法：钉死目的：减少高副的磨损二．高副低代方法：1.在高副两个曲率中心之间画出替代构件2.替代构件分别与组成高副的两个构件相联3.组成高副的两个构件应去掉高副、简化成杆三．基本杆组的拆分（拆分时提前高副低代）杆组： F=01）II级组 n=2 PL=3RRR RRP RPR PRP PPRR为转动副 P为移动副结构特征：两个含有外接副的构件直接（用运动副）联接2）Ⅲ级组 n=4 PL=6结构特征：三个含有外接副的构件与同一构件（用运动副）联接3）Ⅳ级组(n=4，PL=6)结构特征：两个含有外接副的构件通过两个构件间接相联拆分步骤1．计算F；确定原动件；去掉虚约束、局部自由度；注意复铰。

曲柄滑块机构曲柄摇块机构传动角γ和压力角α的示意图：传动角越大越有利于传动；蜗轮蜗杆的中间平面及标准参数；常见的间歇机构；渐开线齿廓形成示意图：包含有压力角和基圆半径的关系；其中展角θk=tan αk-αk平行轴斜齿轮的啮合条件：螺旋角β相等、方向相反，法向压力角αn 相等、法向模数m n 相等；同时注意法向参数和端面参数的关系：参数法=参数端·cos β；速比行程系数K 的推导图。

注意速比行程系数K 和极位．．夹角θ的关系：1K 1K θ+-=×180°；还要注意区分该机构的最小的传动角γmin 的位置（此时压力角最大），见下图！注意：速度瞬心的条件：刚体、平面运动、绝对速度（相等）；飞轮：安装在机器回转轴上的具有较大转动惯量的轮状蓄能器。

当机器转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当机器转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来。

飞轮可以用来减少机械运转过程的周期性速度波动。

求速度瞬心：多边形法（边数和构件数相同），已经明确的瞬心两构件之间用实线链接起来，其余的瞬心利用已知的瞬心和三心定理确定。

注意：齿厚、齿槽宽、断面齿距均是在分度圆上选取的，这里的齿根圆、基圆、分度圆、齿顶圆是描述齿轮不可或缺的！下面是关于一系列参数的计算公式。

标准齿轮的齿厚和齿槽宽相等且等于齿距的一半。

相互啮合的涡轮蜗杆机构螺旋方向一致，蜗杆一般作为主动件，受轴向力利用左右手（依据蜗杆的旋向定）、四指指向蜗杆转动方向、拇指指向即为蜗杆受力方向，进而可以判断涡轮的转向。

基圆：是生成渐开线齿形的圆，渐开线的法线与基圆相切。

分度圆：是压力角为标准值的渐开线处的圆。

基圆和分度圆都是一个齿轮上的参数，齿轮一定这两个圆就是惟一确定的。

节圆：是一个与啮合与运动有关的概念。

两齿啮合时，从轴向看去，相互接触的点，称为啮合节点，这一点的线速度相同，简称节点。

由节点位置决定的圆称为节圆。

理想状态时，即两个相互啮合的齿轮为标准中心距，即无侧隙啮合，则分度圆与节圆重合。

基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。

机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。

1. 机构运动简图的绘制为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对(运动副的性质和数目来检查)。

2. 运动链成为机构的条件运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。

机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。

准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。

(1) 复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。

k 个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为 (k-1) 个。

(2) 局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。

局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。

从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。

(3) 虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。

计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。

虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。

对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。

3. 机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。

1 ．基本概念：速度瞬心、绝对速度瞬心和相对速度瞬心(数目、位置的确定) ，以及“三心定理”。

第一章测试1.机械常用机构有A:连杆机构B:涡轮机构C:凸轮机构D:齿轮机构答案:ACD2.机器动力学是分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，以及这些力的作功情况A:错B:对答案:B3.机器是一种执行机械运动的装置，可用来变换和传递（）A:运动B:物料C:能量D:信息答案:BCD4.机械是（）和机器的总称A:构件B:机构C:零件答案:B5.机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置A:对B:错答案:A第二章测试1.两构件组成运动副的必备条件是A:不接触也无相对运动B:直接接触且具有相对运动C:不接触但有相对运动D:直接接触但无相对运动答案:B2.当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时，该机构将_ 确定的运动。

A:可能有B:有C:没有D:不一定答案:C3.用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有___个自由度。

A:6B:5C:3D:4答案:D4.杆组是自由度等于_ 的运动链。

A:2B:1C:0D:原动件数答案:C5.平面运动副所提供的约束为A:1或2B:2C:1D:3答案:A第三章测试1.下列说法正确的是A:两构件构成高副，则它们的瞬心一定在接触点上B:在机构中，若某一瞬时，两可动构件上重合点的速度相同，则该点称为它们的绝对瞬心C:在机构中，若某一瞬时，一可动构件上某点的速度为零，则该点为可动构件与机架的瞬心D:在机构中，若某一瞬时，两构件上的重合点的速度大小相等，则该点为两构件瞬心答案:C2.瞬心是作平面运动的两构件上瞬时相对速度为零的重合点，也就是绝对速度相等的点。

A:对B:错答案:A3.作平面运动的三个构件之间共有三个速度瞬心，它们不一定位于同一直线上。

A:错B:对答案:A4.在平面机构中，有n个活动构件，则该机构的瞬心总数为n（n-1）/2A:对B:错答案:B5.速度瞬心是两刚体上相对速度为零的重合点A:对B:错答案:B第四章测试1.提高机械效率的途径有:尽量简化机械传动系统、选择合适的运动副形式、尽量减少构件尺寸、减少摩擦A:对B:错答案:A2.平面摩擦的总反力方向恒与运动方向成钝角A:错B:对答案:B3.在机械运动中总是有摩擦力存在。

机械原理机构机械原理机构是指由零件和连接它们的约束件组成的系统，它们之间通过相对运动来完成特定的功能。

机械原理机构是机械系统的基本组成部分，它们的设计和应用对于机械系统的性能和效率有着重要的影响。

机械原理机构可以分为平面机构和空间机构两大类。

平面机构是指所有零件的运动都在同一平面内进行，而空间机构则是指零件的运动不仅限于一个平面，还包括垂直于该平面的运动。

根据机构的功能和结构特点，可以将机械原理机构分为连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等多种类型。

连杆机构是一种由连杆和连接它们的转动副或滑动副组成的机构。

它通过连杆的相对运动来完成转动或平动的功能。

常见的连杆机构包括曲柄滑块机构、摇杆机构等。

曲柄滑块机构是一种最简单的连杆机构，它由曲柄、连杆和滑块组成，通过曲柄的旋转驱动滑块的来回运动，常用于发动机的活塞运动机构中。

齿轮机构是一种利用齿轮传动来完成动力传递和速度变换的机构。

它由齿轮和连接它们的轴组成，通过齿轮的啮合来实现转速的变换和扭矩的传递。

齿轮机构在机械传动系统中有着广泛的应用，例如汽车变速箱、工业机械等。

凸轮机构是一种通过凸轮的轮廓来控制其他零件运动的机构。

凸轮的轮廓决定了其相对于连接件的运动规律，通过凸轮的旋转或者直线运动来驱动其他零件的运动。

凸轮机构常用于自动机械、数控机床等领域，用来实现复杂的运动轨迹和运动规律。

机械原理机构的设计和分析是机械工程领域的重要课题。

通过对机构的运动学和动力学分析，可以确定机构的运动规律和受力情况，为机械系统的设计和优化提供理论依据。

同时，对机械原理机构的研究也促进了机械工程领域的发展，推动了机械系统的创新和进步。

总的来说，机械原理机构是机械系统中的基础组成部分，它们通过相对运动来完成特定的功能，包括转动、平动、速度变换等。

不同类型的机械原理机构在机械系统中有着各自的应用和特点，其设计和分析对于机械系统的性能和效率有着重要的影响。

随着机械工程领域的不断发展，机械原理机构的研究也将不断深入，为机械系统的创新和发展提供更多的可能性。