常用机构概述
《机械常识》课件-第五章 常用机构
机构。它们一般是通过改变铰链四杆机构某些
构件的形状、相对长度或选择不同构件作为机
架等方式演化而来的。
1．曲柄滑块机构
具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构称为曲
柄滑块机构。曲柄滑块机构由曲柄、滑块、连杆和机
架组成。曲柄做旋转运动，滑块做往复直线运动。
在做功行程中，
活塞3承受燃气压力
在气缸内做直线运
往复直线运动或往返摆动。
（3）圆柱凸轮机构
圆柱凸轮为一个有沟槽的圆柱体，它绕
中心轴做旋转运动。从动件在平行于凸轮轴
线的平面内做直线移动或摆动。
（4）端面圆柱凸轮机构
端面圆柱凸轮是一
端带有曲面的圆柱体，
它绕中心轴做旋转运动。
从动件在平行于凸轮轴
线的平面内移动或摆动。
2.从动件的端部形状
（1）尖端从动件
1．齿式棘轮机构的组成和工作原理
当主动件做连续往复
摆动时，棘轮做单向间歇
运动。
2．齿式棘轮机构的类型
齿式棘轮机构是通过装于定轴摆动
摇杆上的棘爪推动棘轮做一定角度间歇
转动的机构。齿式棘轮机构有外啮合式
和内啮合式两种。
（1）外啮合齿式棘轮机构
1）单动式棘轮机构
有一个驱动棘爪，只
有当摇杆朝着某一方向摆
动时才能推动棘轮转动，
而反向摆动则无法推动棘
轮转动。
2）双动式棘轮机构
有两个驱动棘爪，
当主动件做往复摆动时，
两个棘爪交替带动棘轮
朝着同一方向做间歇运
动。
3）可变向棘轮机构
棘爪可 绕销轴 翻转 ，
棘爪爪端外形两边对称，
棘轮的齿形制成矩形。使
用时，如果将棘爪翻转，
则棘轮反向转动。
机械设计常用机构
机械设计常用机构一、引言机械设计是一门综合性很强的学科，它涉及到很多方面的知识，其中机构设计是一个非常重要的部分。
机构是由两个或两个以上的零件连接而成，用于传递力和运动。
在机械设计中，常用机构包括平面机构、空间机构、连杆机构等等。
本文将对常用的几种机构进行介绍。
二、平面机构平面机构是指所有零件均在同一平面内运动的机构。
根据其结构和运动特点，平面机构可以分为以下几种类型。
1.四连杆机构四连杆机构是最简单的平面运动副之一，由4个刚性连杆组成。
它有很多应用场合，如摇臂钳床、活塞式发动机等。
2.曲柄滑块副曲柄滑块副是由曲柄轴和滑块组成的副件。
它可以将旋转运动转换为直线运动，并且具有较大的力矩传递能力。
常见应用于发电厂、水泵等设备上。
3.齿轮传动齿轮传动是利用齿轮之间相互啮合的原理，将动力从一处传递到另一处。
它具有传递力矩大、精度高等优点，常用于汽车、机床等设备上。
三、空间机构空间机构是指零件在三维空间内运动的机构。
根据其结构和运动特点，空间机构可以分为以下几种类型。
1.球面副球面副是由两个球体组成的零件，其中一个球体固定不动，另一个球体则可以在其表面上自由滑动。
它常用于汽车悬挂系统、航天器等领域。
2.万向节万向节是将两个轴相连接的一种机构，它可以使两个轴在不同方向上转动，并且具有较大的角度范围。
它常用于汽车转向系统、飞行器等领域。
3.蜗杆副蜗杆副是由蜗杆和蜗轮组成的一种机构。
它可以将旋转运动转换为直线运动，并且具有较大的力矩传递能力。
常用于起重设备、钢铁冶金设备等领域。
四、连杆机构连杆机构是由两个或多个连杆连接而成的机构，它可以将旋转运动转换为直线运动。
根据其结构和运动特点，连杆机构可以分为以下几种类型。
1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构是由曲柄、摇杆和连杆组成的一种机构。
它可以将旋转运动转换为直线运动，并且具有较大的力矩传递能力。
常用于发电厂、水泵等设备上。
2.双曲面副双曲面副是由两个双曲面组成的零件，其中一个双曲面固定不动，另一个双曲面则可以在其表面上自由滑动。
机械设计基础常用机构辅导
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。
常用机构的类型工作原理
常用机构的类型工作原理
机构是人类在生产和生活中创造的一种物理工具，它通过结构、运动和力的转换实现各种工作。
常用机构的类型和工作原理包括以下几种：
1.齿轮机构：由齿轮和齿轮组成，通过啮合传递转矩和动力。
2.链传动机构：通过链条连接的轴和齿轮传递动力，常见于自行车和摩托车等车辆中。
3.凸轮机构：通过凸轮和连杆实现线性或旋转运动，常见于汽车发动机中的气门机构。
4.摆线机构：通过与摆线齿轮啮合的摆线齿轮实现线性或旋转运动。
5.蜗杆机构：由蜗杆和蜗轮组成，通过螺旋传递转矩和动力，常见于电动工具和机床中。
6.滚柱机构：由滚柱和导轨组成，通过滚动运动实现线性运动，常见于工业机械和自动化设备中。
以上是常用机构的类型和工作原理，不同类型的机构在不同的应用中具有不同的优点和缺点，因此需要根据具体的需求进行选择和设计。
- 1 -。
常用机械机构介绍
常用机械机构介绍机械机构是由零部件和连接件组成的系统，用于转换和传递运动和力。
在工程领域，常用的机械机构有各种类型，包括齿轮传动、连杆机构、凸轮机构、蜗杆传动、皮带传动等。
本文将介绍这些常用的机械机构及其特点。
齿轮传动是最常见的机械传动方式之一。
它由两个或多个齿轮组成，通过齿轮的啮合传递运动和力。
齿轮传动可以实现速度和扭矩的变换，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮传动有直齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动等不同类型，每种类型都有其特定的应用场景和优势。
连杆机构是由连杆和连接件组成的机械系统，用于转换直线运动和旋转运动。
连杆机构常用于发动机、泵、压缩机等设备中，用于实现活塞的往复运动。
连杆机构的设计和优化对于提高设备的性能和效率具有重要意义。
凸轮机构是一种通过凸轮和摇杆、连杆等连接件实现运动传递的机械系统。
凸轮机构常用于各种自动化设备中，如机床、自动装配线等。
凸轮机构通过凸轮的不规则形状，可以实现复杂的运动轨迹和运动规律，具有很高的灵活性和可控性。
蜗杆传动是一种通过蜗杆和蜗轮实现速度和扭矩变换的机械传动方式。
蜗杆传动具有传动比稳定、噪音小、传动效率高等优点，常用于各种机械设备中，如提升机、输送机等。
皮带传动是一种通过皮带实现运动传递的机械传动方式。
皮带传动具有结构简单、传动平稳等优点，广泛应用于各种轻载、中载的传动系统中，如风扇、空调等。
除了上述介绍的常用机械机构外，还有很多其他类型的机械机构，如齿条传动、滑块机构、滚子传动等。
每种机械机构都有其特定的应用场景和优势，工程师在设计机械系统时需要根据具体的要求和条件选择合适的机械机构。
总的来说，机械机构是机械系统中至关重要的部分，它们通过各种方式实现运动和力的传递，保证设备的正常运转和性能的稳定。
工程师需要深入了解各种机械机构的特点和应用，才能设计出高效、稳定的机械系统。
希望本文能够帮助读者对常用机械机构有更深入的了解。
一般常用机构
常用的机构急回特性
二、凸轮机构
内燃机的配气凸轮机构
靠模车削
圆柱凸轮机构
从动件的形式
三、带传动
带的形式
四、常用的机构（链传动）
链条的形式
五、间歇运动机构
浇铸系统
槽轮机构
电影放映机的卷片机构
六、常用的机构
格拉霍夫定理
在有整装副存在的铰链四杆机构中，最短杆两 端的转动副均为整转副。此时，如果取最短杆 为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任 何一个相连构件为机架，则得到曲柄摇杆机构； 如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆 机构。 如果四杆机构不满足杆长之和条件，则不论选 取哪个构件为机架，所得到机构均为双摇杆机 构。
机械创新设计
一般常用机构
一般机构
四杆机构 凸轮机构 齿轮传动 链传动 带传动 间歇运动机构
一、四杆机构
格拉霍夫定理
曲柄存在的杆长之和条件：平面四杆机 构的最短杆和最长杆铰链四杆机构中，如果某个转动副能 够成为整转副，则它所连接的两个构件 中，必有一个为最短杆，并且四个构件 的长度关系满足杆长之和条件。
6第六章常用机构
按用途和受力情况，螺旋机构又可分为传递运动、动力和用于调整等 三种类型；按螺旋副的摩擦性质，螺旋机构可分为滑动螺旋机构、滚动螺 旋机构和静压螺旋机构三种类型。 螺旋机构具有结构简单、工作连续平 稳、传动比大、承载能力强、传递运动准确，易实现自锁等优点，故应用 广泛。
螺旋机构的缺点是摩擦损耗大、传动效率低。随着滚珠螺纹的出现， 缺点已得到很大的改善。
如图6-28所示为自行车后轮飞轮中的内啮合单向驱动棘轮机构。
图6-29是控制牛头刨床工作台进与退的棘轮机构。 图6-30所示为摩擦式棘轮机构。
二、槽轮机构
槽轮机构由带销的主动拨盘、具有径向槽的从动槽轮和机架组成。 槽轮机构的停歇时间和运动时间取决于槽轮的槽数和拨销数。 槽轮机构可分为外槽轮机构和内槽轮机构，如图6-31、图6-32。
槽轮机构结构简单，工作可靠，转位方便，能精确控制转角，但转 角大小不可调节，且有冲击，只能用于低速机构或分度机构中。如图633所示为转塔车床的刀架转位机构。
第四节 螺旋机构
螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成（一般把螺杆和螺母之一作成机 架），其主要功用是将旋转运动变换为直线运动，并同时传递运动和动力， 是机械设备和仪器仪表中广泛应用的一种传动机构。
2．导杆机构
若将图6-9所示的曲柄滑块机构的构件作为机架，则曲柄滑块机构就 演化为导杆机构，连架杆对滑块的运动起导向作用，称为导杆，它包括转 动导杆机构和摆动导杆机构两种形式。如图6-10所示，导杆均能绕机架作 整周转动，称为转动导杆机构。如图 6-11所示，导杆4只能在某一角度内 摆动，称为摆动导杆机构。导杆机构 具有很好的传力性能，常用于插床、 牛头刨床和送料装置等机器中。
机械设计常用机构
相互转动来实现运动和 柱齿轮的轮齿在轴线上
动力的传递。
倾斜排列，锥齿圆柱齿
轮的轮齿在一个锥面上
排列。
在圆锥齿轮机构中，两 个圆锥齿轮的轮齿在一 个锥面上排列，通过啮 合实现相交轴之间的运 动和动力传递。
在蜗轮蜗杆机构中，蜗 在平面齿轮机构中，直
杆的轮齿在蜗杆面上呈 齿平面齿轮的轮齿在一
螺旋状排列，蜗轮的轮 个平面上垂直排列，斜
用于传递垂直轴之间的运动和动 力，其传动比大、结构紧凑。
平面齿轮机构
用于传递两个平面之间的运动和 动力，其传动形式包括直齿、斜
齿和曲齿等。
齿轮机构的工作原理
01
02
03
04
05
齿轮机构的工作原理基 在圆柱齿轮机构中，直
于齿轮之间的啮合关系， 齿圆柱齿轮的轮齿在轴
通过一对或多个齿轮的 线上垂直排列，斜齿圆
圆锥凸轮机构
凸轮呈圆锥状，常用于需要较小接触面积的场 合。
凸轮机构的工作原理
01
凸轮机构通过凸轮的转动，使从动件产生预期 的运动规律。
02
凸轮的形状决定了从动件的运动轨迹，从而实 现各种复杂的运动要求。
03
当凸轮转动时，从动件在垂直于凸轮轴线的平 面内作往复运动。
凸轮机构的应用
自动化生产线
用于传递和改变运动轨 迹，实现自动化生产。
棘轮机构的工作原理
01
当主动件顺时针转动时 ，棘爪便随主动件一起 顺时针转动，并推动棘
轮逆时针转动。
02
当主动件逆时针转动时 ，棘爪便被压下，无法 与棘轮齿啮合，因此棘
轮不会转动。
03
棘轮机构的运动方向取 决于主动件的转动方向
。
棘轮机构的应用
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第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
解：分析机构得
n=3,PL=4,PH=0, 则F=3n-2PL-PH=1
第十章 常用机构概述
运动副+构件
机构
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
当机构中1个或几个原动件的位置确定 时，机构中其它从动件的位置也随之 确定，因此机构可以实现确定的运动。
（2）局部自由度 第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
概念：机构中某些不影响 整个机构运动的自由度， 称为局部自由度 计算时可将滚子与安装滚子的 构件视为一体进行计算，或在 计算公式中减去局部自由度数
F＝3n–2PL–PH ＝3x2–2x2–1 ＝1
第十章 常用机构概述
三、虚约束
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
第十章 常用机构概述
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
第十章 常用机构概述
3、转动副轴线重合 第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
第十章 常用机构概述
4、机构中存在对运动起重复约束作用的对称部分
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
F=3n−2PL−PH =3×5−2×7−0=1
表示转动副的符号
表示移动副的符号
平面高副的表示方法
构件的表示方法
第十章 常用机构概述
部分常用机构运动简图符号
第 三 节 平 面 机 构 运 动 简 图
第十章 常用机构概述
第 三 节 平 面 机 构 运 动 简 图
第十章 常用机构概述
第 三 节 平 面 机 构 运 动 简 图
第十章 常用机构概述
第十章 常用机构概述
例：试计算如图所示振动式输送机的自由度。 第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
解：构件2、3和4在C处构成复合铰链。即n=5，PL=7，PH=0。该机构的 自由度得：
F 3n 2 pL pH 3 5 2 7 0 1
第十章 常用机构概述
约束
当构件与另一构件组成运动副后， 构件间的直接接触使某些独立运 动受到限制，自由度便减少。这 种对独立运动所加的限制称为约 束。
第十章 常用机构概述
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
机构 自由度
机构所具有的独立运动的数目； 计算公式：
F 3n 2 pL pH
第十章 常用机构概述
第十章 常用机构概述
例：画出如图所示活塞泵的机构运动简图。
第 三 节 平 面 机 构 运 动 简 图
第十章 常用机构概述
一、平面机构的自由度 （1）自由度的计算 第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
一个自由构件在未与其他构件组成 运动副前，在平面中有3个自由度： 沿x轴的移动； 沿y轴的移动； 绕垂直于Oxy平面的z轴转动。
第 三 节 平 面 机 构 运 平面机构运动简图的绘制步骤 第 三 节 平 面 机 构 运 动 简 图
在绘制和使用机构运动简图时，应注意以下几点：
熟识常用运动副的符号和表示； 在机构运动简图中，应标出各运动副的位置及与运动有关的尺寸； 正确地选择和使用比例尺。
机构具有 确定运动 的条件
机构的原动件数目W大于0 并且等于机构的自由度数F 公式：W=F＞0
目录
第十章 常用机构概述
二、计算机构自由度时应注意的事项 第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度 （1）复合铰链
概念：两个以上的构件用转动 副在同一轴线上联接就构成复 合铰链
m个构件形成复合铰链， 应具有m-1个转动副
运动副的种类及特点
第十章 常用机构概述
一、定义 第 三 节 平 面 机 构 运 动 简 图
平面机构 运动简图
用简单的线条和符号代表构件和运动 副，并按比例定出各运动副位置，表 示机构的组成和传动情况。这样绘制 出的简明图形就称为机构运动简图
第十章 常用机构概述
二、机构运动简图中构件和运动副的表达方法 第 三 节 平 面 机 构 运 动 简 图
第 一 节 概 述
第十章 常用机构概述
一、运动副的概念 第 二 节 运 动 副 及 分 类
概念
两构件直接接触并能产生一定相对 运动的可动联接称为运动副。
第十章 常用机构概述
二、运动副的分类 第 二 节 运 动 副 及 分 类
按两构件的 接触形式分
按两构件的相 对运动形式分
第十章 常用机构概述
第 二 节 运 动 副 及 分 类
第十章 常用机构概述
机构
具有确定相对运动的 构件的组合
组成机构的目的是为了 使机构按照预定的要求 进行有规律的运动
在各类机械中，为了传 递运动或变换运动形式 使用了各种类型的机构。
第十章 常用机构概述
第一节 概述 本 章 目 录 第二节 运动副及分类
第三节 平面机构运动简图
第四节 平面机构自由度
第十章 常用机构概述
概念：不起独立限制作用的约束， 计算自由度时将虚约束去除
1、轨迹重合，不同构件上两点距离保持恒定
第十章 常用机构概述
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
第十章 常用机构概述
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
2、移动副导路平行
第十章 常用机构概述
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
第十章 常用机构概述
例：试计算如图所示的大筛机构的自由度。
第 四 节 平 面 机 构 的 自 由 度
解：图中凸轮副中的滚子具有局部自由度。E和E′为两构件组成的导路 平行的移动副，其中之一为虚约束。C处为复合铰链。 故自由度得：
F=3n−2PL−PH =3×7−2×9−1×1=2