机械设计常用机构
机械设计基础第5章
5.4 螺 旋 机 构
5.4.1 螺纹的参数、类型和应用 1.螺旋线、螺纹的形成 在直径为d2的圆柱面上，绕一底边长为πd2的 直角三角形，底边与圆柱体的底面重合，则斜边 在圆柱表面上将形成一条螺旋线，如图5.18（a） 所示。取一平面图形(如图5.18（b）所示)，使其 一边与圆柱体的母线贴合，并沿螺旋线移动，移 动时保持此平面图形始终通过圆柱体的轴线，此 平面图形在空间形成的轨迹构成螺纹。
按从动件的间歇运动方式分类，它又有以下 几种形式。 (1) 单向间歇转动如图5.1、图5.2所示，从动 件均作单向间歇转动。 （2) 单向间歇移动如图5.3所示，当主动件1 往复摆动时，棘爪2推动棘齿条3作单向间 歇移动。 （3) 双动式棘轮机构如图5.4所示，主动摇杆 1上装有主动棘爪2和2′，摇杆1绕O1轴来回 摆动都能使棘轮3沿同一方向间歇转动，摇 杆往复摆动一次，棘轮间歇转动两次。
2. 棘轮机构的类型 根据工作原理，棘轮机构可分为齿式棘 轮机构和摩擦式棘轮机构两大类。 1) 齿式棘轮机构 齿式棘轮机构的工作原理为啮合原理。 按啮合方式分类，它有外啮合(如图5.1所示) 和内啮合(如图5.2所示)两种型式。内啮合棘 轮机构由轴1、驱动棘爪2与止回棘爪4、棘 轮3以及弹簧5组成。
2) 摩擦式棘轮机构 摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。在 图5.6所示的机构中，当摇杆往复摆动时， 主动棘爪2靠摩擦力驱动棘轮3作逆时针单 向间歇转动，止回棘爪4靠摩擦力阻止棘轮 反转。由于棘轮的廓面是光滑的，所以又 称为无棘齿棘轮机构。该类机构棘轮的转 角可以无级调节，噪声小，但棘爪与棘轮 的接触面间容易发生相对滑动，故运动的 可靠性和准确性较差。
1. 间歇式送进 图5.8所示为浇注流水线的送进装置，棘轮与带轮固连 在同一根轴上，当活塞1在汽缸内往复移动时，输送带2间 歇移动，输送带静止时进行自动浇注。 2. 超越运动 图5.9所示为自行车后轴上的内啮合棘轮机构，飞轮1 即是内齿棘轮，它用滚动轴承支承在后轮轮毂2上，两者 可相对转动。轮毂2上铰接着两个棘爪4，棘爪用弹簧丝压 在棘轮的内齿上。当链轮比后轮转的快时(顺时针)，棘轮 通过棘爪带动后轮同步转动，即脚蹬得快，后轮就转得快。 当链轮比后轮转的慢时，如自行车下坡或脚不蹬时，后轮 由于惯性仍按原转向转动，此时，棘爪4将沿棘轮齿背滑 过，后轮与飞轮脱开，从而实现了从动件转速超越主动件 转速的作用。按此原理工作的离合器称为超越离合器。
机械设计中的摆线机构设计
机械设计中的摆线机构设计摆线机构是一种用于转换直线运动为旋转运动的机械装置。
它由曲线齿轮和摆线连杆组成，具有高精度和稳定性。
本文将介绍摆线机构设计的基本原理、应用领域和设计要点。
一、基本原理摆线机构利用摆线曲线的特性，将直线运动转变为等角度的旋转运动。
其主要由摆线齿轮和连杆构成。
摆线齿轮由一段摆线曲线和一段普通圆弧凸齿组成，当摆线齿轮与其他齿轮啮合时，摆线曲线段将推动摆线齿轮进行旋转，从而实现直线转换为旋转运动。
二、应用领域摆线机构在机械设计中广泛应用于各种设备和机器。
以下是几个常见领域的应用示例：1. 工业自动化：摆线机构用于各种自动化生产线，例如装配线上的零件传送系统和自动焊接设备。
2. 纺织机械：摆线机构用于纺织机械中的各种传动系统，如纺纱机的纺锭和自动织机的梭子传动。
3. 精密仪器：摆线机构常用于精密仪器中的传动和定位系统，如光学设备和精密测量仪器。
4. 机械手臂：摆线机构被应用于各种机械手臂和自动化装置中，实现精确的定位和运动控制。
三、设计要点在摆线机构设计过程中，需要考虑以下几个要点：1. 摆线曲线设计：摆线齿轮的摆线曲线是实现直线转换为旋转运动的关键。
摆线曲线的设计要考虑到运动平滑、推力均匀和齿轮间的啮合准确性。
2. 运动传动比：摆线机构的运动传动比是摆线曲线的决定因素之一。
通过合理设计摆线曲线段的长度与普通圆弧凸齿的齿数，可以获得所需的运动传动比。
3. 齿轮材料选择：摆线机构中的齿轮应选用高强度和高精密度的材料，以确保齿轮的可靠性和使用寿命。
4. 摆线角度控制：摆线曲线与普通圆弧凸齿的夹角决定了摆线机构的旋转精度。
通过合理控制摆线角度，在满足传动需求的同时，减小齿轮的磨损和噪音。
五、总结摆线机构设计是机械设计中的重要内容，它能将直线运动转换为旋转运动，广泛应用于工业自动化、纺织机械、精密仪器和机械手臂等领域。
在摆线机构设计过程中，需关注摆线曲线的设计、运动传动比、齿轮材料选择和摆线角度控制等要点，以确保机构的稳定性和可靠性。
常用机构
四杆机构存在急回特性必须具备以下条件： ①曲柄为主动件
②从动件有极限位置
四杆机构的基本形式
铰链四杆机构： 由四个杆状构件及四个转动 副组成。
B A C D
AD——机架 AB、CD——连架杆 BC——连杆 能整圈回转——曲柄
连架杆 往复摆动——摇杆
铰链四杆机构基本类型的判别方法：
（1）最短构件与最长构件的长度之和大于其他两 构件长度之和，所有运动副均为摆动副，均为双摇 杆机构。（不满足长度条件）
从动件底面与凸轮之 间易形成油膜，可高 速运转。受力平稳 （从动件平底），传 动效率高。只适用于 凸轮轮廓为外凸形式。
间歇运动机构:机器工作时，当主动件作连
续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和 停歇，实现这种运动的机构，称间歇运动机构。
类型：
1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮 机构 2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮 机构、不完全齿轮机构 应用：自动机床的进给机构、送料机构、刀 架的转位机构等
槽轮机构
一、槽轮机构的工作原理
当拨盘上的圆柱销A没有进 入槽轮的径向槽时，槽轮的内 凹锁止弧面被拨盘上的外凸锁 止弧面卡住，槽轮静止不动。 当圆柱销A进入槽轮的径向槽时， 锁止弧面被松开，则圆柱销A驱 动槽轮转动。当拨盘上的圆柱 销离开径向槽时，下一个锁止 弧面又被卡住，槽轮又静止不 动，将主动件的连续转动转换 为从动槽轮的间歇运动。
二、凸轮传动机构的类型 1、按凸轮的形状和运动分类 (1)、盘形回转凸轮 凸轮呈盘状，具有 变化的向径。应用 最广，最基本的形 式。 (2)、平板移动凸轮
第九章 机械其他常用机构
图1
图2
放
刀
映
架
ห้องสมุดไป่ตู้
机
转
的
位
卷
机
片
构
机
构
本章小结
1、机械式变速机构的有级变速机构、无级变速机构的类型 和工作原理。 2、机械式换向机构的常用类型和工作原理。 3、棘轮机构、槽轮机构等间歇机构的常见类型和工作原理。
前述棘轮机构，棘轮的转角都是以棘轮的轮齿为单位的，即棘轮转角 的改变都是有级的。
(2)摩擦式棘轮机构
若要无级地改变棘轮的转角，可采用无棘齿的摩擦棘轮机构(图4）， 该机构是摩擦棘轮机构中的一种。摩擦式棘轮机构的使用优点是无 噪声，多用于轻载间歇运动机构。
第三节 间歇机构
二、槽轮机构
1、槽轮机构的工作原理
槽轮机构能把主动轴的等速连续运动转变为从动轴周期性的间歇运动， 槽轮机构常用于转位或分度机构。图1所示为一单圆外啮合槽轮机构，它 由带圆柱销2的主动拨盘1、具有径向槽的从动槽轮3和机架等组成。槽轮 机构工作时，拨盘为主动件并以等角速度连续回转，从动槽轮作时转时 停的间歇运动。
当圆销2未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外 凸圆弧卡住，故槽轮静止不动。图1a所示为圆销2刚开始进入槽轮径向 槽的位置。这时锁止弧刚好被松开，随后槽轮受圆销2的驱使而沿反向 转动。当圆销2开始脱出槽轮的径向槽时（图1b），槽轮的另一内凹锁 止弧又被曲柄的外凸圆弧卡住，致使槽轮又静止不动，直到曲柄上的圆 销2进入下一径向槽时，才能重复上述运动。这样拨盘每转一周，槽轮 转过两个角度。
图 2 滑 移 齿 轮 变 向 机 构
第二节 换向机构
3、圆锥齿轮变向机构
图所示为圆锥齿轮变向机构。在图a中，两个端面带有爪形齿的圆锥齿轮 Z2和Z3，空套在水平轴上，这两个圆锥齿轮能与同轴上可滑移的双向爪形离合 器啮合或分离，双向爪形离合器和水平轴用键联接。另一个圆锥齿轮Z1固定在 垂直轴上。当圆锥齿轮Z1旋转时，带动水平轴上两个圆锥齿轮Z2和Z3，这两个 齿轮同时以相反的方向在轴上空转。如果双向离合器向左移动，与左面圆锥齿 轮Z2上的端面爪形齿啮合，那么运动由左面的圆锥齿轮Z2通过双向离合器传给 水平轴；若双向离合器向右移动，与圆锥齿轮Z3端面爪形齿啮合，那么运动将 由圆锥齿轮Z3通过双向离合器传给水平轴，且旋转方向相反。图b所示为滑移 齿轮式变向机构。通过水平轴上的滑移齿轮，使左或右齿轮与主动轮分别啮合， 水平轴可得到转向相反的转动。
常用的机械结构知识大全
机械设计：常用的机械结构知识大全平面连杆机构的组成我们将机构中所有构件都在一平面或相互平行的平面内运动的机构称为平面机构。
1、构件的自由度如图4-1所示，一个在平面内自由运动的构件，有沿X轴移动，沿y轴移动或绕A点转动三种运动可能性。
我们把构件作独立运动的可能性称为构件的“自由度”。
所以，一个在平面自由运动的构件有三个自由度。
可用如图4－1所示的三个独立的运动参数x、y、θ表示。
机械设计：常用的机械结构知识大全机械设计：常用的机械结构知识大全2、运动副和约束平面机构中每个构件都不是自由构件，而是以一定的方式与其他构件组成动联接。
这种使两构件直接接触并能产生一定运动的联接，称为运动副。
两构件组成运动副后，就限制了两构件间的部分相对运动，运动副对于构件间相对运动的这种限制称为约束。
机构就是由若干构件和若干运动副组合而成的，因此运动副也是组成机构的主要要素。
两构件组成的运动副，不外乎是通过点、线、面接触来实现的。
根据组成运动副的两构件之间的接触形式，运动副可分为低副和高副。
（1）低副两构件以面接触形成的运动副称为低副。
按它们之间的相对运动是转动还是移动，低副又可分为转动副和移动副。
①转动副组成运动副的两构件之间只能绕某一轴线作相对转动的运动副。
通常转动副的具体结构形式是用铰链连接，即由圆柱销和销孔所构成的转动副，如图4－2（a）所示。
②移动副组成运动副的两构件只能作相对直线移动的运动副，如图4－2（b）所示。
由上述可知，平面机构中的低副引入了两个约束，仅保留了构件的一个自由度。
因转动副和移动副都是面接触，接触面压强低，称为低副。
我们将由若干构件用低副连接组成的机构称为平面连杆机构，也称低副机构。
由于低副是面接触，压强低，磨损量小，而且接触面是圆柱面和平面，制造简便，且易获得较高的制造精度。
此外，这类机构容易实现转动、移动等基本的运动形式及转换，因而是在一般机械和仪器中应用广泛。
平面连杆机构也有其缺点：低副中的间隙不易消除，引起运动误差，且不易精确地实现复杂的运动规律。
机械设计基础第四章平面机构运动简图及自由度
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
1）复合铰链
由三个或三个以上构件组成的轴线重合的转动副称为复合铰链。
由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1)个转动副。
两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束。每个 低副引入两个约束，每个高副引入一个约束。
设某平面机构，除机架外共有n个活动构件，又有pL个 低副和pH个高副，根据自由构件的自由度、运动副引入 的约束，活动构件之间的关系，可以得出平面机构自由 度的计算公式如下：
平面机构的自由度 F = 3n - 2PL – PH
一、构件及其自由度
一个自由构件作平面运动时， 具有三个独立运动；沿x轴和y轴 的移动以及绕垂直于xOy平面内 任一点A转动。
一个作平面运动的自由构件 具有三个自由度。
二、运动副与约束
运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。
运动副元素：两构件上参加接触而构成运动的部分， 如点、线、面。 约 束：两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受 到某些限制。
b.两构件上某两点间 的距离在运动过程中 始终保持不变时；
c.联接构件与被联接 构件上联接点的轨迹 重合时；
虚约束经常发生的场合：
d.机构中对运动不起作用的对称部分。
e.两构件组成若干个轴线互相重合的转动副.
采用虚约束是为了改善构件的受力情况； 传递较大功率；或满足某种特殊需要。
例题1
n=8 Pl=11 Ph=1 F=1
§4.2.2 平面机构运动简图
机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表 示机构的运动特性，并按一定的比例画成的简单图形。并利 用机构运动简图对机构进行结构、运动和动力等分析。
其它常用机构
（a）带传动机构
（b）链传动机构
机械工程学院机械设计系
8.2 广义机构
在工程当中除了各类机械机构外，利用液、 气、电、磁、声、光、温度等的致动原理而 发展起来了液压、气动、电磁、光电、微位 移等各种机构。由于利用了一些新的工作介 质或工作原理，广义机构比传统机构更简便 地实现运动或动力转换，因而获得了日益广 泛的应用。这些机构统称为广义机构。
机械工程学院机械设计系
1、液压机构
液压二手挖掘机
压紧机构
机械工程学院机械设计系
2、气动机构
机械手抓取机构
摆杆机构
机械工程学院机械设计系
3、电磁传动机构
电磁回转机构
电锤机构
机械工程学院机械设计系
4、光电机构
光电动机
光化学回转活 塞式行星马达
机械工程学院机械设计系
5、微型机构
带叶轮的多晶硅 涡轮机（叶轮直 径125μ m）
机械工程学院机械设计系
第8章 其它常用机构
机械工程学院机械设计系
8.1 其它常用机构 1、万向联轴节
（a）单万向联轴节
（b）双万向联轴节
机械工程学院机械设计系
应用：
多头转床
汽车驱动系统
机械工程学院机械设计系
2、非圆齿轮机构
（a）椭圆齿轮机构
（b）偏心圆形齿轮及其共轭齿轮机构
机械工程学院机械设计系
磁致伸缩微位移机构
压电式三自由度系
3、螺旋机构
微调机构
螺旋式压榨机构
机械工程学院机械设计系
4、摩擦传动机构
摩擦传动机构由两相互压紧的圆柱(锥)形摩擦轮及 压紧装置等组成，并依靠接触面间的摩擦力传递运 动和动力。
机械工程学院机械设计系
工业设计机械基础第7章常用机构
M
B 3 O3
n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1
与实际相符
n = 3, Pl=4, Ph =0
F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1
2）两构件形成多个具有相同作用的运动副。 (1)两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有一个 移动副起约束作用，其余为虚约束。
2
1
◆处理方法：计算中只计入一处高副。
F=3n-2Pl-Ph=3x2-2x2-1=1
3、机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。
◆处理方法：计算中应将对称部分除去不计。
图7-11 运动简图中构件的表示方法 a）二运动副构件示例 b）三运动副构件示例
常用机构运动简图 国标GB/T 4460-1984 给出了典型机构的运动简图， 表7-1为摘自该国标的部分常用机构的运动简图。
2.转动副 构件组成转动副时，如下图表示。 图垂直于回转轴线用图a表示； 图不垂直于回转轴线时用图b表示。 表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内 画上斜线。
F=3n-2Pl-Ph=3x3-2x4-0=1
◆处理方法：计算中只计入一 个移动副。
F=3n-2Pl-Ph=3x1-2x1=1
(2) 两构件组成多个转动副，且轴线重合，只有一个转动副起 约束作用，其余为约束。
◆处理方法：计算中只计入一个转动副。
(3)两构件组成多处接触点公法线重合的高副，只考虑一处高副。
图7-5 液体搅拌机 1—机架 2—曲柄 3—连杆 4—摇杆
⑶从动件 机构中由原动件驱动的其他构件。 若从动件直接实现机构的功能，称为执行件；若从动件把运动输出本 机构，称为输出构件。 图7-5中连杆3、摇杆4都是从动件。