机械原理_02常见基本机构形式与特性
机械原理 其他常见机构
特点:槽轮机构结构简单，制造容易，工作可靠，分度准确， 机械效率高，可以正反向运动。但在启动和停止时加速度变 化大，存在冲击，且动程不可调节，槽数不宜过多，故常用 于转角较大，转速不高的自动机械、轻工机械及仪器仪表中。
次动、停时间不等的间歇运动； 缺点： 进入和退出啮合时存在冲击，故不适于高速。
2. 不完全齿轮机构的类型及应用
单齿外啮合传动
部分齿外啮合传动
单齿内啮合轮传动
齿轮与齿条传动
圆锥不完全齿轮传动
应用 多用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇
转位、计数机构及某些间歇进给机构中。
§12-6 星轮机构
第12章 其他常用机构
间歇机构特点
将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇。
间歇运动机构
由于生产工艺的要求，常需要某些构件实现周期性的转位、分 度、进给等时动时停的间歇运动，能够将原动件的连续运动转 换成输出构件周期性间歇运动的机构通称为间歇运动机构。
几种常见的间歇运动机构
棘轮机构 槽轮机构 不完全齿轮机构 凸轮式间歇运动机构
§12-9 万向铰链机构
作用
用于传递两相交轴之间的动力和运动，在传动过程中， 两轴之间的夹角可以改变。
单万向联轴节
双万向联轴节
§12-4 凸轮式间歇机构
1.凸轮式间歇机构的组成和特点 （1）结构简单，运转可靠，无需专门定位装置； （2）通过选择合适的运动规律，减小动载荷，适于 高速运转； （3）精度要求高，加工复杂，安装调整困难。
2. 凸轮式间歇机构的类型及应用 类型： 圆柱凸轮间歇运动机构 蜗杆凸轮间歇运动机构
(完整版)机械原理知识点归纳总结
第一章绪论基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。
第二章平面机构的结构分析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机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。
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判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。
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。
机构自由度计算是本章学习的重点。
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。
正确处理方法：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。
正确处理方法：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。
正确处理方法：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。
机械原理(全套15PPT课件)
从动件的常用运动规律
等速运动规律
从动件匀速运动，产生刚性冲击
等加速等减速运动规律
从动件分段匀变速运动，产生柔性冲击
简谐运动规律（余弦加速度运动规律）
从动件按余弦规律加速运动，无冲击
正弦加速度运动规律
从动件按正弦规律加速运动，无冲击
平面四杆机构的设计
按照给定的连杆位置设计四杆机构
按照给定的运动轨迹设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
按照给定的急回特性设计四杆机构
按照给定的传动角设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
05 凸轮机构及其设 计
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用
自动机械、操纵控制、传动装置等
凸轮机构的分类
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于理解和分析机械系统的运 动、力和能量传递过程具有重要 意义。
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机械系统，包括机构、传动、控制等 方面。
研究内容
机构的结构分析、运动分析、力分析 、动力学分析、优化设计等。
机械原理的发展历程和趋势
发展历程
从简单机械到复杂机械系统，从经验设计到基于科学计算的设计。
机械原理(全套15PPT课件)
contents
目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 平面连杆机构及其设计 • 凸轮机构及其设计 • 齿轮机构及其设计
01 机械原理概述
机械原理的定义与重要性
定义
机械原理是研究机械系统中力的 传递、转换和效应的基本规律和 原理的学科。
具有急回特性、死点位置、压力角和 传动角等特性，这些特性对机构的运 动性能和动力性能有重要影响。
机械原理
5
p
末杆自由度： 末杆自由度：λ
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （3）具有公共约束的单闭环机构自由度计算
F = ∑i ⋅ pi − 6 −m） = ∑fj − λ （
5
p
λ = λr + λtt + λtr
i=1
j=1
基本转动（移动）自由度： 基本转动（移动）自由度： 各轴线都平行于某一个方向：其值=1 1）各轴线都平行于某一个方向：其值=1 分别平行于两个不同方向： 其值=2 2）分别平行于两个不同方向： 其值=2 有不与前两个方向共面的第三个方向， 3）有不与前两个方向共面的第三个方向， 其值=3 其值=3
2.2.1 运动副
构成运动副的点、 构成运动副的点、线、面称为运动副的元素。 面称为运动副的元素。 （1）低副:两构件通过面接触构成的运动副. 低副:两构件通过面接触构成的运动副. （2）高副:两构件通过点或线接触构成的运动副. 高副:两构件通过点或线接触构成的运动副. 点或线接触构成的运动副
2.2.1 运动副
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
2.3.2 空间机构的自由度
1. 空间机构自由度计算 （4）计算机构自由度重要注意的问题 1）局部自由度
公共约束: 公共约束: 是指在机构中由于运动副的特性及布 置的特殊性， 置的特殊性，使得机构中所有的活动构件共同失 去了某些自由度， 去了某些自由度，即对ห้องสมุดไป่ตู้构中所有活动构件同时 施加的约束，公共约束记为m 施加的约束，公共约束记为m 。
机械原理第二章连杆机构(杨家军版)
3、平面连杆机构的应用
机械手
汽车中那些部位用到连杆机构
起重装置
§3-2 平面四杆机构的基本类型及应用
一、平面四杆机构的基本形式 1. 构件及运动副名称 构件名称：
连架杆——与机架连接的构件 曲柄——作整周回转的连架杆 摇杆——作来回摆动的连架杆 连杆——未与机架连接的构件 机架——固定不动的构件
α1 180° +θ t1 V2 ω = α = = = 180° -θ V1 2 t2 ω
连杆机构输出件具有急回特性的条件： 1）原动件等角速整周转动； 2）输出件具有正、反行程的往复运动； 3）极位夹角θ >0。
分析： 180° +θ K= 180° -θ
K≥1,K=1时无急回特性
设计具有急回特性的机构时，一般先根据使用要求给 定K值，则有 (K-1) θ=180° (K+1) θ＝ 0 θ≠0 θ↑,K↑,急回运动越明显，一般取K＜2
●导杆机构（曲柄为主动件） ●导杆机构（摇杆为主动件）
α B2 ≡0°
3 2 1 3 A B VB2 D 4 FB2 1 2 FB3 B D VB2 FB2 FB1
机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下， 机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受 力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角， 通常用α 表示。P50
传动角：压力角的余角。 通常用γ 表示.
F2 C
B
A
δ
D
γ F α
F1
vc
机构的传动角和压力角作出如下规定： γ min≥[γ ]；[γ ]= 3060°； α max≤[α ]。 [γ ]、[α ]分别为许用传动角和许用压力角。
C
(2) 推广到导杆机构 结论：有急回特性，且极位夹角等于摆杆摆角，即
机械原理基础知识点总结,复习重点
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。
机械原理构件
机械原理构件机械原理构件是机械系统中的重要组成部分，它们通过各种方式相互连接，传递力和运动，完成机械系统的各种功能。
在机械原理中，构件的选择和设计是至关重要的，它直接影响到机械系统的性能和稳定性。
本文将从机械原理构件的分类、特点和应用等方面进行介绍。
一、机械原理构件的分类。
机械原理构件根据其功能和作用可以分为传动构件、支撑构件和连接构件三大类。
1. 传动构件，传动构件是用来传递动力和运动的构件，包括齿轮、皮带、链条等。
它们通过相互啮合或者摩擦传递力和运动，实现机械系统的传动功能。
2. 支撑构件，支撑构件是用来支撑和固定其他构件的构件，包括轴承、轴、联轴器等。
它们通过固定和支撑作用，保证机械系统的稳定性和正常运行。
3. 连接构件，连接构件是用来连接其他构件的构件，包括螺栓、螺母、销轴等。
它们通过连接作用，将其他构件连接在一起，形成完整的机械系统。
二、机械原理构件的特点。
机械原理构件具有以下几个特点：1. 刚性强，机械原理构件通常需要承受较大的力和扭矩，因此需要具有较强的刚性，以保证其在工作过程中不发生变形和破坏。
2. 精度高，机械原理构件的加工精度要求较高，尤其是传动构件，其啮合面和传动比需要保持一定的精度，以确保传动的平稳和可靠。
3. 耐磨性好，由于机械原理构件在工作过程中需要承受摩擦和磨损，因此需要具有较好的耐磨性，以延长使用寿命。
4. 结构合理，机械原理构件的结构需要合理，既要满足功能要求，又要尽量减少材料消耗，降低成本。
三、机械原理构件的应用。
机械原理构件广泛应用于各种机械设备和工程中，例如汽车、船舶、飞机、工程机械等。
在这些设备中，传动构件用于传递动力和运动，支撑构件用于支撑和固定其他构件，连接构件用于连接各个部件，共同完成各种工作任务。
此外，机械原理构件也被广泛应用于工业自动化和机器人领域，通过各种传动装置和连接装置，实现机械臂、输送设备、装配线等自动化设备的运动和控制。
总之，机械原理构件作为机械系统中的重要组成部分，其选择和设计对机械系统的性能和稳定性具有重要影响。
机械原理-第02章 平面连杆机构及其设计 - 平面连杆机构的力分析
件惯性力对机械性能的影响。
G′
2020年4月23日星期四
5
§2-5 平面连杆机构的力分析
WHUT
3、机构力分析的方法
静力分析和动态静力分析。
由于最初设计时，各构件的结构尺寸、形状、材料、质量及 转动惯量未知，因而惯性力（矩）无法确定。此时，一般先 对机构作静强度计算，初步确定各构件尺寸，然后再对构件 进行动态静力分析及强度计算，并以此为依据对各构件作必 要的修正。一般不考虑摩擦力的影响。
(2) 绕定轴转动的构件
a. 回转轴线通过构件质心
S
Pi = 0 Mi = -Js ε ( ε = 0 或 ε ≠0 ) b. 回转轴线不通过质心
Pi = -mas Mi = - Jsε
其中：h=Mi/Pi
2020年4月23日星期四
WHUT
Pi＇ Pi
h S
Mεi
8
§2-5 平面连杆机构的力分析
(3) 作平面复合运动的构件
2020年4月23日星期四
21
WHUT
(2) 判定构件间的相对转向
F
R12
R12
ω21
v
1
2
R23ω23
3Q
ω14
4
R41
R32R32
R43
(3) 判定作用力在摩擦圆上切点位置
Q R23
R21
F
R43 R41
(4) 依据力平衡条件求解
对构件3：Q + R23 + R43 = 0 对构件1：R21 + R41+ F = 0
2020年4月23日星期四
3
§2-5 平面连杆机构的力分析
2、机构力分析的任务和目的
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平面连杆机构的工作特性
滑块为 主动件 对心曲柄 滑块
偏置曲柄 滑块
曲 柄 滑
例 题 ：
块
机
构
的
死
点
平面连杆机构的工作特性
夹具夹紧位置
飞机起落架着陆位置
判断死点：从动件与连杆共线的位置
克服死点的方法
加大惯性
错位组合
θ ≠ 0 K ≠1
偏置曲柄滑块机构
θ 极位夹角：曲柄与连杆共线的两个位置夹的锐角
例1：对心曲柄滑块机构
例2：偏置曲柄滑块机构
例2： 曲柄导杆机构动画简图6-32
平面连杆机构的工作特性 传力特性
压力角α ：从动件上所受的驱动力P与其力作用点 的绝对速度方向间所夹的锐角。
α↓ 传力特性好
平面连杆机构的工作特性
平面连杆机构的工作特性特性
连杆机构基本型式及特点
曲柄摇杆机构
(crank-rocker mechanism)
连杆机构基本型式及特点
双曲柄机构
变机架演示
刮板泵
连杆机构基本型式及特点
双摇杆机构
摇头扇
鹤式起重机
平面连杆机构的工作特性特性
连杆机构基本型式及特点 曲柄滑块机构
连杆机构基本型式及特点 摆动导杆机构
轮系
间歇运动机构
1、棘轮机构 齿式棘轮机构 摩擦式棘轮机构
实例： 牛头刨床工作台进给机构
间歇运动机构
2、槽轮机构
实例： 电影胶片抓片机构 蜂窝煤模盘转位机构
间歇运动机构
3、凸轮间歇机构
间歇运动机构
4、不完全齿轮机构
挠性传动机构
带传动机构
挠性传动机构
常用带的类型、特点及应用
挠性传动机构
轮廓上相反的两向径值之和为常数的滚子从动件盘形凸轮
相互固结的一对凸轮轮廓分别与同一从动件上相应的运动副元素接触
机械原理
凸轮机构——命名——根据类型
直动 摆动
对心 偏置
尖端 滚子 平底
摆动尖底盘状凸轮机构
盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
直动对心 尖底推杆 盘状凸轮结构
直动偏心 平底推杆 盘状凸轮机构
凸轮机构
杆长之和条件: 最短杆和最长杆
之和必小于或等于 其它两杆之和
平面连杆机构的工作特性
推论： 1、若铰链四杆机构满足杆长条件：
以最短杆为机架，则形成双曲柄机构； 以最短杆的相邻构件为机架，则形成曲柄摇杆机构； 以最短杆的对边构件为机架，则形成双摇杆机构。
2、若铰链四杆机构不满足杆长条件： 所有机构均为双摇杆机构。
盘形凸轮
移动凸轮Βιβλιοθήκη 圆柱凸轮凸轮机构推杆形状
尖端
滚子
平底
凸轮机构
推杆运动形式
移动从动件
摆动从动件
机械原理
推杆 相对
对 心
凸轮
回转
中心
位置 偏
置
凸轮机构的类型：直动推杆凸轮机构
机械原理
保持从动件与凸轮高副接触的结构类型
力封闭
几何封闭
机械原理
特殊的凸轮机构
等宽凸轮
等径凸轮
共轭凸轮
轮廓上两平行切线间的距离保持定值的平底从动件盘形凸轮
平面连杆机构的工作特性 四杆机构的急回特性(quick-return characteristics)
急回特性 急位夹角θ
平面连杆机构的工作特性
行程速比系数
ψ
K
=
ωm1 ωm2
=
t1
ψ t2
=
ϕ1 ϕ2
=
180 180
+θ −θ
θ = 180 ⋅ K − 1 K +1
平面连杆机构的工作特性 机构存在急回运动的条件：
凸轮机构的类型：
偏置移动尖端从动件盘形凸轮机构
摆动滚子从动件盘形凸轮机构
机械原理
齿轮机构Gear mechanism
概述
1. 特点： 齿轮机构用于传递两轴之间的运动和动力，应用广泛。 传动比稳定、工作可靠、效率高、寿命较长，适用的 直径、圆周速度和功率范围广。
齿轮机构
2. 分类 平面齿轮机构：平行轴传动
直齿圆柱齿轮
齿轮机构
平面齿轮机构：平行轴传动
斜齿圆柱齿轮
人字齿圆柱齿轮
齿轮机构
空间齿轮机构：交错轴传动
斜齿齿轮
蜗杆蜗轮
齿轮机构
空间齿轮机构：相交轴传动
圆锥齿轮
齿轮机构
轮系
轮系
钟表传动机构
滚齿机工作台传动机构
轮系
轮系
a) 慢速进给时啮合位置 b) 快速退回时啮合位置 车床尾架套筒进给机构
连杆机构基本型式及特点 曲柄摇块机构
连杆机构基本型式及特点 移动导杆机构
平面连杆机构的工作特性特性
平面连杆机构的工作特性特性
连杆机构基本型式及特点
特点：
• 平面连杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律； • 低副机构传递动力较大，且易于加工，应用广泛。 • 平面连杆机构难以精确实现人易预期的运动规律，设计方
凸轮—连杆机构
附录
平面连杆机构的工作特性特性
平面四杆机构存在曲柄的条件
平面连杆机构的工作特性
AB杆成为曲柄的条件？
平面连杆机构的工作特性
极值出现的条件
平面连杆机构的工作特性
格拉霍夫(Grashof )定理：
铰链四杆机构满足杆长之和条件，则最短杆两端 的转动副为周转副，最短杆对边构件两端的转动副为摆转 副。
法复杂； • 连杆机构中作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全
平衡。
凸轮机构
概述
基本构件
凸轮 (cam) 推杆 (follower) 机架 ( frame)
凸轮机构
特 点：
从动件可获得预期的运动规 律；结构简单；设计容易。
高副接触，容易磨损， 适用低速场合。
凸轮机构 凸轮机构的分类：
凸轮的类型
传动角γ：
γ = 90° −α
γ↑ 传力特性好 γ ≥ 40°
平面连杆机构的工作特性
当 ∠β ﹤90° 时 γ=∠β
当 ∠ β ﹥90 ° 时 γ = 180°﹣∠ β
平面连杆机构的工作特性
γmin 的位置：
曲柄与机架共线时存在 γ ′ γ ″ 比较 γ ′ 、 γ ″ 确定 γmin
平面连杆机构的工作特性 机构的死点位置： γ = 0°
图2-22 链轮机构
挠性传动机构
常用链条的类型、特点及应用
挠性传动机构
绳索滑轮传动机构
1— 卷筒 2—绳索滑轮组 3 — 臂架 臂架式变幅机构结构简图
摩擦传动机构
常用摩擦机构 的类型、特点及应用
螺旋机构
广义机构
常用广义机构 的类型及运动方式
广义机构
常用广义机构:液压千斤顶
组合机构
齿轮—连杆机构
机械原理
机械原理
第二章 常见基本机构形式与特性
常见基本机构形式与特性
•平面连杆机构 •凸轮机构 •齿轮机构 •其他常用类型和应用
常见基本机构形式与特性
连杆机构 凸轮机构 齿轮及轮系 其他常用机构
平面连杆机构 契贝谢夫四足机器人
平面连杆机构
连杆机构：(linkages) 若干刚性构件用低副联结所构成的机构。