机械设计常用机构课件

构件的作用和要求
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
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。
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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。
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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。
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2-1-1.概述
2-1.连杆机构
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。
分类:
平面连杆机构 空间连杆机构
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连杆机构的优点： （1）采用低副，面接触、承载大、便于润滑、
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。
构件：运动单元体
机构
运动副：构件间的可动联接
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常用的构件
构件名称
曲柄滑块机构示意图
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常用机构运动简图
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常用机构运动简图
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常用传动机构简图
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1-2.机构设计的原则
原则：利用机构组成原理进行机构设计时，在满
足相同工作要求的条件下，机构的结构越简单、杆组
的级别越低、构件数和运动副数越少越好。
合理的机构设计是机器平稳实用的基础。机器特
定运动的实现，都是通过机构的协调运动来完成的。
一部较复杂的机器一般是由很多常用机构组成的，如
：连杆机构、轮系机构、凸轮机构、间隙机构和其它
机构，它们之间的相互组合，为实现不同的运动方案
提供了基础 ，而这使机械设计更加丰富与更富有挑战
性，使设计更加趋向合理实用。
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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
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）
运动副的自由度=6-运动副所有的约束个数
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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
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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。
雷达天线俯仰机构
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搅拌机构
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缝纫机踏板机构
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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
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惯性筛
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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
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
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常用运动副
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3
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
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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。
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汽车换向机构
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其它平面连杆机构
曲柄滑块机构
转动导杆机构
曲柄摇块机构
移动导杆机构
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平面连杆机构有曲柄的条件：
在铰链四杆机构中，如果最短ຫໍສະໝຸດ Baidu与最长杆之和小
于或等于其它两杆长度之和，且
（1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄； （2）以最短杆为机架，则两连杆均为曲柄，该机构为
双曲柄机构；
（3）以最短杆对边构件为机架，则无曲柄存在，该机
构为双摇杆机构。
若四杆机构中，最短杆与最长杆之和大于其它两
杆长度之和，则无论选哪一构件为机架，均无曲柄存
在，该机构只能双摇杆机构。
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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
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。
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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。