机械设计基础常用机构概述

常用机构辅导一一、常用机构概述机构由构件组合而成，但并非任意的构件组合都能成为机构，只有组成机构的各构件之间具有确定的相对运动，才能使机构按设计要求完成有规律的运动。

因此，学会识别机构以及掌握如何组合构件来满足机构具有确定运动的条件，是机构分析与设计的基础。

机构的运动简图是机械设计的工程语言，能够简明准确地表达出机构的实质内容，即运动的传递路线、各构件的运动形式以及构件之间的连接关系等。

因此，机构运动简图作为一种工具，应较熟练地加以掌握。

(一)机构的组成和运动副1．机构的组成机构由若干构件联接组合而成，根据运动传递路线和构件的运动状况，构件可分为三类：（1）机架机构中的固定构件或相对固定构件称为机架。

每个机构中均应有一个构件作为机架。

（2）原动件机构中作独立运动的构件称为原动件。

原动件是机构中输入运动的构件，故也称主动件。

每个机构都应至少有一个原动件。

在机构运动简图中，要求用箭头标明原动件的运动方向。

（3）从动件机构中除了机架和原动件以外的所有构件均称为从动件。

2．运动副概念两个构件直接接触而形成的可动联接称为运动副。

这个概念包含三层意思：（1）两个构件运动副中之“副”是成对的意思，一个构件谈不上运动副，由两个构件构成一个运动副，两个以上的构件则可构成多个运动副。

（2）直接接触两个构件只有直接接触才能构成运动副。

直接接触使构件的某些独立运动受到限制（或约束），构件的自由度减少，从而体现出运动副的作用。

一旦构件脱离接触而失去约束，它们所构成的运动副即不复存在。

（3）可动联接两个构件之间要能存在一定形式的相对运动，形成一种可动的联接。

显然，若两构件之间具有无相对运动的静联接，则二者固结为一个构件，它们之间不存在运动副。

在平面机构中，按构件的接触性质运动副可分为高副和低副两类，它们所约束的自由度数目和内容是不同的。

（二）平面机构的运动简图机构运动简图是表示机构组成和各构件相对运动关系的简明图形。

在机构运动简图中，不考虑机构外形和运动副的具体结构，仅用简单线条和符号表示构件和运动副，突出表达机构的运动关系。

第1章平面机构的自由度和速度分析固定构件（机架）构件组成原动件（主动件）从动件回转副低副运动副高副定义平面机构的自由度和速度分析机构运动简图运动副、构件、常用机构表达方法机构运动简图绘制机构具有确定运动的条件：自由度等于原动件数平面机构自由度的计算：F机构自由度的计算移动副=3n -2P l -P h正确计算运动副的数量（复合铰链等）计算自由度应注意的事项局部自由度：滚子绕其中心的转动虚约束存在的几种情况绝对瞬心相对瞬心瞬心机构瞬心数平面机构的速度分析：速度瞬心法K =N (N -1 /2两构件直接以运动副连接两构件不直接连接：三心定理瞬心位置的确定求两构件的角速度之比求构件的角速度和速度机构的速度分析第2章平面连杆机构平面四杆机构的基本型式及其演化双曲柄机构导杆机构摇块机构和定块机构双滑块机构平面压力角和传动角行程速比速度变化系数 K =v 2180 +θ=v 1180 -θ当θ＞0时，K ＞1，机构有急回特性压力角α：从动件受力方向和速度方向所夹锐角传动角γ：压力角的余角α越小，γ越大，机构的传力性能越好连的主要特性γm in ≤40 ，出现在曲柄与机架共线两位置之一γ=0 消除方法：利用飞轮或机构自身的惯性力杆机有整转副条件构l m in +l m ax ≤另两杆长度之和；整转副由最短杆与其邻边组成有整转副时，双曲柄机构—最短杆为机架解析法：利用几何关系列解析式求解凸轮机构的分类推杆的运动形式凸轮机构及其设计盘形凸轮机构移动凸轮机构按凸轮的形状分圆柱凸轮机构尖顶从动件凸轮机构滚子从动件凸轮机构按从动件的形状分平底从动件凸轮机构对心直动从动件凸轮机构直动从动件凸轮机构偏置直动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构基本概念：基圆、基圆半径、推程、升程、推程运动角、回程、回程运动角、休止、远休止角、近休止角、压力角。

常用的运动形式设计原理：反转法原理作图基本步骤凸轮轮廓曲线设计图解法设计方法①画出基圆及推杆起始位置，取合适的直角坐标系。

《机械设计基础》重点总结机械设计基础是一门研究机械中常用机构和通用零部件工作原理、结构特点、设计方法以及机械传动系统设计的学科。

它是机械工程类专业的重要基础课程，对于我们理解和掌握机械系统的设计与应用具有重要意义。

下面我将为大家总结这门课程的重点内容。

一、平面机构的结构分析1、运动副及其分类运动副是指两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接。

根据接触形式的不同，运动副分为低副和高副。

低副包括转动副和移动副，高副则包括齿轮副、凸轮副等。

2、平面机构的运动简图用简单的线条和符号来表示机构的组成和运动情况的图形称为机构运动简图。

绘制机构运动简图时，要准确表示出各构件之间的相对运动关系和运动副的类型。

3、平面机构的自由度计算自由度是指机构具有独立运动的数目。

平面机构的自由度计算公式为：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。

机构具有确定运动的条件是自由度等于原动件的数目。

二、平面连杆机构1、铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

其类型取决于各杆的长度关系和机架的选择。

2、铰链四杆机构的演化形式通过改变构件的形状、相对长度以及运动副的尺寸等，可以将铰链四杆机构演化成曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构等。

3、平面连杆机构的运动特性包括急回特性、压力角和传动角等。

急回特性可以提高工作效率，压力角越小、传动角越大，机构的传动性能越好。

三、凸轮机构1、凸轮机构的类型按凸轮的形状可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮；按从动件的端部形状可分为尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件。

2、凸轮机构的运动规律常用的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律、余弦加速度运动规律和正弦加速度运动规律等。

不同的运动规律适用于不同的工作场合。

3、凸轮机构的设计设计凸轮机构时，需要根据工作要求确定凸轮的基圆半径、滚子半径、从动件的行程和运动规律等参数。

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。

机械：机器和机构的总称。

机构：是由若干具有确定相对运动的构件组合而成。

构件：组成机构的运动单元。

零件：机器中不可分拆的基本制造单元。

常用机构：各种机械中普遍使用的机构。

通用零件：各种机械中普遍适用的零件。

平面机构：各运动构件均在同一平面内或相互平行平面内运动的机构。

运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。

高副：两构件通过点或线接触所构成的运动副。

低副：面接触自由度（F）：构件做独立运动的可能性。

约束：对构件独立运动所加的限制。

机架：机构中固定不动的构件，它支撑着其他活动构件。

原动件：机构中按给定的运动规律独立运动的活动构件。

从动件：机构中随原动件运动的其余活动构件。

具有确定运动的条件：F〉0且F=原动件个数。

平面连杆机构的特点：1.采用低副连接，是面接触，故压强小，耐磨损，而且接触面为平面或圆柱面，容易制造并能获得较高的制造精度。

2.容易实现转动和移动，两种基本运动形式，以及两者间的转换，还能满足构件若干给定位置或轨迹等运动规律的要求。

3.低副中存在的间隙不易消除，因而会降低运动精度，不适用于运动要求精确和高速的场合。

四杆机构有曲柄条件：最短杆与最长杆长度之和<=其余两杆长度之和。

（取最短杆的相邻杆为机架的曲柄摇杆机构；取最小杆为机架的双曲柄机构；取最短杆的对边杆为机架的双摇杆机构。

）急回特性：指当原动件曲柄作等速转动时，从动件的平均速度和空回行程的平均速度不相同，后者比前者大。

止点位置：连杆与曲柄共线，传动角等于0，连杆加于曲柄的力恰好通过转动中心，因此无论作用力多大也不能推动曲柄转动的位置。

极位夹角：在摇杆处于两极限位置时，对应曲柄间的锐角。

摆角：曲柄在转动一周过程中两次与摇杆共线，摇杆间的夹角。

压力角+传动角=90度凸轮机构特点：是一种常用的高副机构。

优点：结构简单紧凑从动件易于实现某种预期的较复杂的运动规律。

缺点：凸轮工作轮廓的加工较为复杂，而且和推杆之间为高副接触，易磨损，所以一般多用于传递动力不大的场合。

国家开放大学《机械设计基础》形考任务1-4参考答案形考作业1第1章 静力分析基础1．取分离体画受力图时，（CEF）力的指向可以假定，（ABDG）力的指向不能假定。

A．光滑面约束力B．柔体约束力C．铰链约束力D．活动铰链反力E．固定端约束力F．固定端约束力偶矩G．正压力2．列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴选在(B）的方向上，使投影方程简便；矩心应选在(G）点上，使力矩方程简便。

A．与已知力垂直B．与未知力垂直C．与未知力平行D．任意E．已知力作用点F．未知力作用点G．两未知力交点H．任意点3．画出图示各结构中AB构件的受力图。

参考答案：4．如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F＝40kN,AB＝BC＝2m,α＝30︒.求两吊杆的受力的大小。

参考答案：列力平衡方程：ΣFx=0又因为AB=BCF A ﹒sinα=FC﹒sinαF A =FCΣFY=02FA﹒sinα=F∴FA =FB=F/ 2sinα=40KN第2章 常用机构概述1．机构具有确定运动的条件是什么?参考答案：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动。

2．什么是运动副？什么是高副？什么是低副？ 参考答案：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联结，称为运动副。

以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副称为低副。

3．计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

参考答案：（1）n=7,P L =10,P H =0 F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0=1C 处为复合铰链 （2）n=5,P L =7,P H =0 F=3n-2P L -P H =3×5-2×7-0 =1（3）n=7,P L =10,P H =0 F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0 =1（4）n=7,P L =9,P H =1 F=3n-2P L -P H =3×7-2×9-1 =2E、Eˊ有一处为虚约束，F 为局部自由度第3章 平面连杆机构1．对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取___为机架，将得到双曲柄机构。

《机械设计基础》课程标准课程类别专业基础课程课程学时 96学时课程类型理论课程课程性质必修课程适用专业机械类专业执笔人李迎春1. 课程定位与设计思路1.1课程定位一．《机械设计基础》是机械类的主修课程，为理论课程。

学生应从实际应用出发，掌握当今发展潮流的、广泛应用的、基于其培养目标是培养学生的认知能力、应用能力、创新能力，本书包含三大部分：工程力学、常用机构及机械零件的设计、简单机械设计方法及实例。

为今后认识机械及后续的专业课学习打下坚实基础。

1.2设计思路通过对工程力学、常用机构及机械零件的设计、简单机械设计方法及实例等内容的讲解，提高学生分析问题和解决实际问题能力.2．课程目标通过本课程使学生正确理解和掌握本课程所涉及的基本概念、基本理论和基本分析方法。

能独立地应用这些基本理论、基本方法来分析实际工程中提炼出来的各种控制理论，同时强化动态的、系统的思想方法。

是学生具备一定的分析问题的能力。

2.1知识目标1、常用机构概述2、平面连杆机构3、凸轮机构4、间歇运动机构5、带传动6、圆柱齿轮传动7．圆锥齿轮传动8、蜗杆传动9、定轴轮系10、链传动11、联接12、轴13、轴承14、联轴器、离合器、弹簧2.2素质目标1．具有良好的安全生产意识，能够自觉按规程操作2．具有环保意识、安全意识，能够自觉保持工作场所的整洁3．具有分析问题、解决问题的能力4．具有良好的团队协作精神，主动适应团队工作要求5．具有良好的职业道德和社会责任心6．具有自学能力,独立工作能力和团结协作能力3．教学内容具体教学内容及学时安排如表所示。

每课简要内容时数1、常用机构概述2、平面连杆机构963、凸轮机构4、间歇运动机构5、带传动6、圆柱齿轮传动7．圆锥齿轮传动8、蜗杆传动9、定轴轮系10、链传动11、联接12、轴13、轴承14、联轴器、离合器、弹簧4．实施建议4.1师资队伍专任教师条件：爱岗敬业，为人师表，热爱学生，以身作则，严格要求学生，教育学生，能够对学生开展良好的思想政治教育工作，熟悉高职高专教育教学基本规律和特点，了解高职高专教育人才培养模式和基本特征，以“教师为主导，学生为主体”引导学生学会自主学习。

机械的组成动力部分、执行部分、传动部分、控制系统等。

原动机：机器动力的来源，电动机、内燃机等。

执行部分：是直接完成工作任务的部分。

传动部分：把原动机的运动和动力传递给执行部分, 介于原动机和执行部分之间，起桥梁的作用。

控制部分：控制机器的其他组成部分，使操作者随时实现或终止机器的各种预定功能。

机器的特征：1）都是许多人为实物的组合；2）各实物之间具有确定的相对运动。

3）能完成有用的机械功或转换机械能。

机器：一种用来转换或传递能量、物料和信息的、能执行机械运动的装置。

机构：能实现预期的机械运动的各实物的组合体。

1）人为实物的组合体；2）各实物间有确定的相对运动。

常用机构：连杆机构凸轮机构齿轮机构构件是运动的单元，是由一个或几个零件组装而成的。

构件分为：固定件（机架）：用来支承活动构件的构件。

如内燃机中的气缸体就是固定件，它用来支承活塞、曲轴等。

原动件：运动规律已知的活动构件。

例如内燃机中的活塞就是原动件，它的运动是由外界输入的。

从动件：随原动件的运动而运动的其余活动构件。

如内燃机中的连杆、曲轴等都是从动件。

零件是制造的基本单元。

零件又分：通用零件标准件专用零件非标准件机构具有确定运动的条件：1、对于四杆机构;如果只有一个原动件1，机构具有确定的运动。

如果有两个原动件2，构件破坏。

2、对于五杆机构; 如果只有一个原动件1，机构运动不确定。

如果有两个原动件2，机构具有确定的运动。

3、对于三杆构件，没有相对运动。

平面四杆机构例题：已知一铰链四杆机构，各杆体的长度，试问1、这是铰链四杆机构基本形式中的何种结构？2、若以AB为原动件，此机构有无急回特性？为什么？3、若以AB为原动件，此机构最小传动角出现在什么位置？4、该机构是否有死点位置？解答：1、lmin+lamx=15+60=75<50+30又因为AB杆为连架杆，所以该机构为曲柄摇杆2、有急回特性理由见整理笔记3、出现在最小传动角的位置4、当摇杆CD为主动件时，该机构有两个死点渐开线齿廓的啮合特点：1、 瞬时传动比恒定上式表明：渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比。