机械原理第八章 组合机构

第8章　连杆机构及其设计8.1　复习笔记本章主要介绍了平面四杆机构的类型及演化、基本知识和设计（作图法和解析法）。

学习时需要重点掌握不同条件下连杆机构的设计（作图法），常以分析作图题的形式考查。

除此之外，铰链四杆机构有曲柄的条件、急回运动、行程速度变化系数、传动角、死点等内容，常以选择题、填空题和判断题的形式考查，复习时需要把握其具体内容，重点记忆。

一、连杆机构及其传动特点（见表8-1-1）表8-1-1　连杆机构及其传动特点二、平面四杆机构的类型及应用1．四杆机构的基本形式（1）基本构架铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式，如图8-1-1所示。

台图8-1-1该机构各部分名称及含义见表8-1-2。

表8-1-2　铰链四杆机构（2）平面四杆机构的类型（见表8-1-3）表8-1-3　平面四杆机构的类型2．平面四杆机构的演化形式（1）改变构件的形状和运动尺寸如图8-1-2所示，曲柄摇杆机构中，将摇杆做成滑块形式，并将摇杆的长度增至无穷大，则演化成为曲柄滑块机构；曲柄滑块机构进一步演化为双滑块机构。

图8-1-2（2）改变运动副的尺寸通过改变运动副的尺寸，平面四杆机构可演化成具有其他特点功能的机构，如偏心轮机构。

将图8-1-3（a ）所示的曲柄滑块机构中的转动副B 的半径扩大，使之超过曲柄AB 的长度，便得到如图8-1-3（b ）所示的偏心轮机构。

图8-1-3（a）图8-1-3（b）（3）选用不同的构件为机架机构的倒置指选择运动链中不同构件作为机架以获得不同机构的演化方法，如图8-1-4所示。

图8-1-4　曲柄滑块机构的倒置（4）运动副元素的逆换将移动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件之间的相对运动，但却能演化成不同的机构或机构结构形式。

三、平面四杆机构的基本知识1．铰链四杆机构有曲柄的条件（见表8-1-4）表8-1-4　铰链四杆机构有曲柄的条件2．铰链四杆机构的急回运动和行程速度变化系数（见表8-1-5）表8-1-5　铰链四杆机构的急回运动和行程速度变化系数图8-1-5　四杆机构的极位夹角3．铰链四杆机构的传动角和死点（见表8-1-6）表8-1-6　铰链四杆机构的传动角和死点。

第八章组合机构§8-1机构的组合方式与组合机构一、机构的组合方式1.串联式组合：前一级子机构的输出构件为后一级子机构的输入构件子机构1：构件1、2、5组成的凸轮机构子机构2：构件2、3、4、5组成的曲柄滑块机构构件2既是凸轮机构的从动件，又是曲柄滑块机构的主动件。

2.并联式组合：几个子机构共同用一个输入构件，而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构，从而形成一个自由度为1的机构系统。

子机构1：四杆机构ABCD（2、3、4和机架）子机构2：四杆机构GHKM（6、7、8和机架）子机构3：五杆机构DEFNM（4、5、8、9和机架）主动件凸轮带动子机构1和子机构2运动，而子机构1和子机构2的输出运动又同时传给子机构3，从而使连杆9上的P点描绘出一条工作所要求的运动轨迹。

反馈式组合：多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子机构从该多自由度机构的输出构件回授的。

子机构1：蜗杆1和蜗轮2组成的自由度为1的蜗轮蜗杆机构子机构2：凸轮2ˊ和推杆3组成的自由度为1的移动滚子从动件盘形凸轮机构。

蜗杆1的一个输入运动（沿轴线方向的移动）是通过凸轮机构从蜗轮2回授的。

复合式组合：由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构。

子机构1：1、4、5组成的自由度为1的凸轮机构子机构2：1、2、3、4、5组成的自由度为2的五杆机构构件1为主动件，C点的运动是构件1和构件4运动的合成。

*与串联机构的区别与联系：子机构1和子机构2组成关系是串联，但子机构2的输入运动并不完全是子机构1的输出运动。

与并联机构的区别与联系：C点的输出运动是两个输入运动的合成，但这两个输入运动一个来自子机构1，而另一个来自主动件。

二、组合机构概念用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构所形成的封闭式机构，或由几种基本机构有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统。

子机构：组合机构中的单个基本机构称为组合机构的子机构基础机构：在组合机构中，自由度大于1的差动机构称为组合机构的基础机构。

第8章作业8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。

答：转动副成为周转副的条件是：（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；（2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。

图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。

当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。

8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么?答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为：（1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示，（2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。

8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同?8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。

试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么?解 机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。

因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。

8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。

图a 曲柄摇杆机构图b 为导杆机构。

8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。

试问:1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在?2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?3)若a 、b ﹑c 三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构,d 的取值范围为何值? : 解 (1)因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d 且最短杆 1为连架轩．故当取杆4为机架时，有曲柄存在。

机械原理组合机构机械原理是研究和分析机械工作原理和运动规律的学科，它是机械设计的基础课。

而组合机构是由若干个副动件与主动件相联结构成的，用于实现机械运动传递或者转换的装置。

组合机构可以实现各种不同的运动传递和转换，广泛应用于工业生产和日常生活中。

组合机构的分类有很多种，常见的有平面机构、空间机构、连杆机构等。

平面机构是在同一平面内运动的机构，常见的有曲柄滑块机构、摩擦滑块机构等；空间机构是在三维空间内运动的机构，常见的有球面机构、凸轮机构等；连杆机构是由若干个连杆构成的机构，根据连杆连接方式的不同，可以分为平面连杆机构和空间连杆机构。

在机械原理中，组合机构的设计和分析都离不开运动分析和力学分析。

运动分析主要是分析机构的运动学特性，包括机构的自由度、运动链、滞环以及运动规律等；力学分析主要是分析机构的力学特性，包括受力分析、力传递和传动比等。

这两个方面的分析对于组合机构的设计和优化都具有重要的意义。

组合机构的设计需要考虑诸多因素，如机构的传动比、运动速度、精确度、布置紧凑度、稳定性等。

传动比是指输入输出转速之比，决定了机构的运动规律和运动速度；运动速度是指机构中各副动件的运动速度，要满足机构的工作要求；精确度是指机构计算值和实际值之间的误差，要求精密度高；布置紧凑度是指机构结构的紧凑程度，要占用空间小；稳定性是指机构的稳定性和可靠性，要考虑机构的振动和噪声问题。

在组合机构的设计中，常见的机构有摩擦滑块机构、曲柄滑块机构、摩擦轮机构等。

摩擦滑块机构是利用摩擦力传递运动的机构，广泛应用于制动器、离合器等装置中；曲柄滑块机构是利用转动运动和滑动运动综合传递运动的机构，常见于往复运动的工作装置中；摩擦轮机构是利用摩擦轮与工件接触产生转动运动的机构，常用于升降装置和传送带等。

总之，机械原理中的组合机构是一种用于实现机械运动传递和转换的装置，通过运动分析和力学分析可以设计和分析各种组合机构。

在设计组合机构时需要考虑传动比、运动速度、精确度、布置紧凑度和稳定性等因素，常见的机构有摩擦滑块机构、曲柄滑块机构和摩擦轮机构等。

试题1一、选择题（每空2分，共10分）1、平面机构中，从动件的运动规律取决于D 。

A、从动件的尺寸B、机构组成情况C、原动件运动规律D、原动件运动规律和机构的组成情况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm，80mm，100mm，当以30mm的杆为机架时，则该机构为 A 机构。

A、双摇杆B、双曲柄C、曲柄摇杆D、不能构成四杆机构3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。

A、一次多项式运动规律B、二次多项式运动规律C、正弦加速运动规律D、余弦加速运动规律4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。

A、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡B、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比b/D<0.2）D、使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。

A、模数B、分度圆上压力角C、齿数D、前3项二、填空题（每空2分，共20分）1、两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。

2、作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。

3、转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。

4、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好，重合度大，结构紧凑。

5、在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为2，则称为差动轮系，若其自由度为1，则称其为行星轮系。

6、装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。

7、棘爪、棘轮等。

三、简答题（15分）1、什么是构件？体。

2、线时，此时γ=0传动角为零的位置称为死点。

3、些？计入齿顶比普通齿条高出的一段切齿轮的啮合极限点N1根一部分齿廓切去。

避免根切的方法：（a）加大刀具角α.(c)变位修正四、计算题（45分）1、计算如图1事项应说明？（5*2）小题a：其中A、B处各有一个转动副，B处C、D处的移动副记作一个移动副。

第3章平面机构的运动分析第4章平面机构的力分析第5章机械的效率和自锁第8章平面连杆机构及其设计一、填空题：α＝，则传动角γ＝___________度，传动角越大，1、铰链四杆机构的压力角040传动效率越___________。

2、下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块3为机架，则该机构转化为机构；若以构件2为机架，则该机构转化为机构。

3、移动副的自锁条件是；转动副的自锁条件是。

4、曲柄摇杆机构中，当和共线时出现死点位置。

:5、曲柄摇杆机构中，只有取为主动件时，才有可能出现死点位置。

处于死点位置时，机构的传动角γ=__________度。

6、平行四边形机构的极位夹角θ=，它的行程速比系数K=。

7、曲柄滑块机构中，若增大曲柄长度，则滑块行程将。

8、如下图所示铰链四杆机构，70mm,150mm,110mm,90mm====。

若以a b c da杆为机架可获得机构，若以b杆为机架可获得机构。

9、如图所示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架时，为机构；以CD 杆为机架时，为机构；以AD杆为机架时，为机构。

~10、在平面四杆机构中，和为反映机构传力性能的重要指标。

11、在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作运动，即得到双曲柄机构。

12、在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件，该机构的压力角为，其传动角为。

13、相对瞬心与绝对瞬心的相同点是，不同点是；在由N个构件组成的机构中，有个相对瞬心，有个绝对瞬心。

/二、判断题：1、对于铰链四杆机构，当机构运动时，传动角是不变的。

（）2、在四杆机构中，若有曲柄存在，则曲柄必为最短杆。

（）3、平面四杆机构的行程速度变化系数K 1，且K值越大，从动件急回越明显。

（）4、曲柄摇杆机构中，若以摇杆为原动件，则当摇杆与连杆共线时，机构处于死点位置。

（）5、曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性也越显著。

（）6、在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。