机械传动与常用机构
机械设计基础第二章--常用机构介绍
4—机架 1，3—连架杆→定轴转动 2—连杆→平面运动 整转副：二构件相对运动为
整周转动。
摆动副：二构件相对运动不 为整周转动。
曲柄：作整周转动的连架杆
摇杆：非整周转动的连架杆
C
2
B
3
1
A
D
4
二、平面四杆机构的常用形式
1、曲柄摇杆机构
（构件4为机架、构件2为机架）
2、双曲柄机构
}全回转副四杆机构
(二)曲柄为最短杆。 ▲铰链四杆机构存在曲柄的条件是：
(一)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其 余两杆长度之和。
(二)机架或连架杆为最短杆。
4、曲柄滑块机构 二、平面四杆机构的内部演化:
第二节 凸轮机构
一、凸轮机构的组成与分类： 运动方式：将主动凸轮的连续转动或
移动转换成为从动件的移动或摆动。 分类：1、形状
①盘形凸轮机构——平面凸轮 机构
②移动凸轮机构——平面凸轮 机构
③圆柱凸轮机构——空间凸轮 机构
2、运动形式
按从动件的运动型式：
①尖底从动件：用于 低速；
②滚子从动件：应用 最普遍；
③平底从动件：用于 高速
O
r0
1 2 3
4
5
6 7 8
二、从动件的常用运动规律
从动件的运动规律——从动件在工作过程中， 其位移（角位移）、速度（角速度）和加 速度（角加速度）随时间（或凸轮转角） 变化的规律。
长 几何形状简单——便于加工，成本低。 3、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； ②设计复杂；
③只用于速度较低的场合。
由转动副联接四个构
件而形成的机构，称为铰 链四杆机构，如图所示。 图中固定不动的构件是机 架；与机架相连的构件称 为连架杆；不与机架直接 相连的构件称为连杆。连 架杆中，能作整周回转的 称为曲柄，只能作往复摆 动的称为摇杆。根据两连 架杆中曲柄(或摇杆)的数 目，铰链四杆机构可分为 曲柄摇杆机构、双曲柄机 构和双摇杆机构。
机械传动与常用机构介绍
带的张紧装置
• 通过调节压在皮带松边 的张紧轮，达到张紧目 的。V带传动用张紧轮 装置时，张紧轮应安装 在带松边内侧，尽量靠 近大轮，防止因张紧造 成小轮包角过小，而且 也避免带的反向弯曲。
V带传动的使用与维护
• 安装Ｖ带前应减小两轮中心距，然后再进行调紧， 不得强行撬入。工作时，带轮轴线应相互平行， 各带轮相对应的Ｖ型槽的对称平面应重合，误差 不得超过20′。在同一平面内，以免传动时加速带 的磨损或从轮槽中脱出。
链传动的失效形式
• 链的疲劳破坏 • 链条绞链的磨损 • 链条多次冲击破断 • 链条过载拉断 • 铰链胶合 • 链轮齿廓的磨损及塑性变形
链传动布置
链传动张紧装置
• 增大两轮的中心距 • 用张紧装置张紧
齿轮传动
• 齿轮传动是利用两齿轮的 轮齿相互啮合传递动力和 运动的机械传动。
• 按齿轮轴线的相对位置分 平行轴圆柱齿轮传动、相 交轴圆锥齿轮传动和交错 轴螺旋齿轮传动。具有结 构紧凑、效率高、寿命长 等特点。
传动带的分类
• 按截面的形状分为平带、V形带（三角带）、 圆形带等
带传动特点
• 优点：（１）具有良好的弹性，能起吸振缓冲作 用，因而传动平稳，噪音小；（２）过载时，带 与带轮会出现打滑，防止其它零件损坏；（３） 结构简单，成本低，加工和维护方便；（４）、 适用于两轴中心距较大的传动。
• 缺点：（１）外廓尺寸较大，结构不够紧凑； （２）由于带的弹性滑动，不能保证准确的传动 比；（４）带的寿命较短，一般2000～3000小时； （５）摩擦损失较大，传动效率较低，一般平带 传动为0.94～0.98，Ｖ带传动为0.92～0.97
线速度较高40m/s • 带的柔性好，所用带轮的直径可以较小。
链传动
2013汽车机械基础6常用机构和机械传动
图21-8
惯性筛机构
图21-6 缝纫机踏板机构 图21-9 双曲柄机构
图21-10
车门启闭机构
☆ 两连架杆都是曲柄（整周转），主动曲柄匀速转， 从动曲柄变速转。
在双曲柄机构中，如果组成四边形的对边长度分别相等， 则根据曲柄相对位臵的不同，可得到正平行四边形机构和反 平行四边形机构。
特例：平行四边形机构
设曲柄以ω逆时针匀速旋转。 从 AB1 转 到 AB2 ， 转 过 180°+θ时为工作行程，所 花时间为t1 ；此时摇杆从C1D 摆到 C2D ，平均速度为 V1, 则 有：
t1 (180 ) /
V1 C1C2 t1 C1C2 /(180 )
曲柄从AB2 继续转过180°-θ到AB1时为回程，所花时间 为t2 ,此时摇杆从C2D摆到C1D，平均速度为V2 ,那么有
特征：两连架杆等长且平行，
连杆作平动。
AB = CD BC = AD
图21-7 摄影车的升降机构
机车车轮联动机构
1）正平行双曲柄机构：
反平行双曲柄机构： 公共汽车车门启闭机构
平行四边形机构存在运动不确定位臵。
可采用两组机构错开排列 的方法予以克服。
C.双摇杆机构－连架杆均为摇杆
例: 鹤式起重机的变速机构: CD(杆3)为原动件, 悬挂重 物的E 点在连杆上→保持E点运动轨迹在近似水平线上。 （平移货物→平稳、减小能量消耗）
K 1 180 K 1
机构急回的作用： 节省空回时间，提高工作效率。
简易刨床
2、压力角和传动角
（1）.压力角α
作用在从动件上的驱动力F与该力作用 点绝对速度VC之间所夹的锐角。
分析: BC是二力杆,驱动力F沿BC方向 VC沿连杆BC (⊥CD) α↓ → 有效力
机械传动基础和常用机构
机械传动概述
一、基本概念
3、机器 具有以下三个特征的实物组合体称为机器。
1.都是人为的各种实物的组合。
2.组成机器的各种实物间具有确
定的相对运动。
3.可代替或减轻人的劳动，完成
有用的机械功或转换机械能。
第五页，编辑于星期日：十点 三十三分。
第三篇 机械传动
机械传动概述
一、基本概念
4、机构它是具有确定相对运动的各种实物的
第八页，编辑于星期日：十点 三十三分。
第三篇 机械传动
机械传动概述
二、机械传动的传动比和效率
传动比 i=n1/n2
机械效率 （p59）
η=Po/Pi
第九页，编辑于星期日：十点 三十三分。
第三篇 机械传动
机械传动概述
三、机械传动的类型
摩擦传动
按
工
带传动、摩擦轮传动
作
原 啮合传动
理
齿轮传动、蜗杆传动、链
第三篇 机械传动
机械传动概述
5、机器的组成
根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分组成：
1.原动部分（动力部分）：机器的动力来源。
2.工作部分（执行部分） ：完成工作任务的部分。
3.传动部分：把原动机的运动和动力传递给工作机。
4.控制部分：使机器的原动部分、传动部分、工作部 分按一定的顺序和规律运动，完成给定的工作循环。
2、根据机构中构件数目分为：
四杆机构、五杆机构、六杆机构等
第三十八页，编辑于星期日：十点 三十三分。
（一）平面四杆机构的类型及应用
定义：4个刚性构件用平面低副联接而成的机构。
曲柄摇杆机构
平
*铰链四杆机构
(全转动副)
双曲柄机构
机械设计基础第六章 机械常用机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-6 双曲柄机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-7 机车车轮联动机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
3. 双摇杆机构 两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。 如图6-８a所示，双摇杆机构的两摇杆均可作为主动件，当主动摇杆1往复摆动时，
通过连杆2带动从动摇杆往复摆动。如图6-8b所示门式起重机的变幅机构即是双摇杆机 构，当主动摇杆1摆动时，从动摇杆3随之摆动，使连杆2的延长部分上的E点(吊重物
平面连杆机构中，最常见的是四杆机构。下面主要介绍其类型、运动转换及其特 征。
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
如图6-1所示，当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。机 构中固定不动的构件4称为机架，与机架相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的 构件2称为连杆。连架杆相对于机架能作整周回转的构件(如杆1)称为曲柄，若只能绕机 架摆动的称为摇杆(如杆3)。
图6-3 缝纫机踏板机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
在双曲柄机构中，如两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行 双曲柄机构(图6-6的ABCD)。平行双曲柄机构有两种情况：图6-6a所示为同向双曲柄 机构；图6-6b所示为反向双曲柄机构。
图6-5 惯性筛
图6-4 双曲柄机构运动示意图
第一节 平面连杆机构
连杆机构是由若干构件用转动副或移动副连接而成的机构。在连杆机构中，所有 构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构，称为平面连杆机构。
平面连杆机构能够实现多种运动形式的转换，构件间均为面接触的低副，因此运 动副间的压强较小，磨损较慢。由于其两构件接触表面为圆柱面或平面，制造容易， 所以应用广泛。缺点是连接处间隙造成的累积误差比较大，运动准确性稍差。
八种常用机械结构
八种常用机械结构一、简单机构简单机构是机械工程中最基本的机构之一，它由两个或多个刚性零件通过铰链连接而成。
常见的简单机构有杠杆、曲柄连杆机构和齿轮传动机构。
杠杆是一种由固定支点连接的刚性杆件组成的机构，它可以用来放大力量或改变力的方向。
常见的杠杆有一级杠杆、二级杠杆和三级杠杆，它们的力量放大倍数依次递增。
杠杆在物理学中有着广泛的应用，比如撬动重物、刷牙时使用的牙刷等。
曲柄连杆机构是由一个曲柄和一个连杆构成的机构，它可以将旋转运动转换为往复运动。
曲柄连杆机构被广泛应用于内燃机、蒸汽机等发动机中，将活塞的往复运动转换为输出轴的旋转运动。
齿轮传动机构是利用齿轮之间的啮合传递动力和运动的机构。
它有许多种形式，如齿轮副、链轮副等。
齿轮传动机构具有传动效率高、传递功率大、传动稳定等优点，广泛应用于各种机械设备中。
二、滑块机构滑块机构是由滑块和导轨组成的机构，它可以将旋转运动转换为往复运动或直线运动。
滑块机构常用于各种工具和机械设备中，如冲床、拉床等。
滑块机构的运动规律可以通过几何分析和运动学计算来确定，为机械设计提供了重要的理论依据。
三、减速机构减速机构是一种将高速运动转换为低速运动的机构，常用于各种机械设备中。
减速机构的主要作用是减小输出轴的转速，增加输出轴的扭矩。
常见的减速机构有齿轮减速机、带传动减速机等。
齿轮减速机是利用齿轮的啮合传递动力和运动的机构，通过改变齿轮的大小和齿数比例来实现减速。
齿轮减速机具有结构简单、传动效率高、传递功率大等优点，在工业生产中得到广泛应用。
带传动减速机是利用带传动的原理来实现减速的机构，通过改变带轮的直径比例来改变传动比，从而实现减速。
带传动减速机具有传动平稳、噪音小、维护方便等优点，广泛应用于各种机械设备中。
四、连杆机构连杆机构是由连杆和铰链组成的机构，它可以将旋转运动转换为往复运动或直线运动。
连杆机构被广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、机床等。
连杆机构的运动规律可以通过几何分析和运动学计算来确定，为机械设计提供了重要的理论依据。
机械传动常用机构
构件的分类：（功能性分类） 相对固定构件——称为机架 (fixed link, frame) 活动构件(moving link) 原动件(driving link) 从动件(driven link, follower) 连接件(link)
一、基本概念
3、机器
具有以下三个特征的实物组合体称为机器。 1.都是人为的各种实物的组合。 2.组成机器的各种实物间具有确 定的相对运动。 3.可代替或减轻人的劳动，完成 有用的机械功或转换机械能。
转动副的表示方法
移动副。如组成运动副 的两个构件只能沿某一 轴线相对移动，这种运 动副称为移动副，如右 图所示。
移动副的表示方法
（2）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高 副。如轴与滚动轴承、凸轮机构和齿轮啮合 等。车轮与钢轨、凸轮与从动件、轮齿与轮 齿分别在接触处组成高副。组成平面高副二 构件间的相对运动是沿接触处切线t-t方向的 相对移动和在平面内的相对转动。 除上述平面运动副之外，机械中还经常见到 球面副和螺旋副。这些运动副两构件间的相 对运动是空间运动，故属于空间运动副。
2、构件的自由度 构件相对参考系具有的独立运动参数数目称为构件 的自由度。 构件通过运动副连接，相对运动受限制， 自由度将减少。
每个平面运动构件，有3个自由度。 低副（转动副和移动副）：引入2个约束，减少2个 自由度 高副： 减少1个自由度。
平面机构的自由度
1、单个自由构件的自由度为 3 如图所示，作平面运动的刚体在空间的位置需要三 个独立的参数（x，y, θ）才能唯一确定。
机械传动常用机构
平面连杆机构 凸轮机构 螺旋机构
机械传动概述
机械传动是指采用各种机构、传动装置和零件来传递运动和动力的传动方 式。 其它：电气传动 液压传动 气动传动等 一、基本概念
常用机构(机械传动)
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。
（5）工作可靠和寿命长 缺点： （1）对制造和安装精度要求较高，成本高 （2）精度↓时 → 噪声和振动↑ （3）不宜用于中心距较大的传动
.
齿轮机构的分类 1.平面齿轮机构 — 用于传递两平行轴之间的运
动和动力。 * 根据轮齿的排列位置可分为：内齿轮、外齿轮和 齿条；
.
* 根据轮齿的方向可分为：直齿轮、斜齿轮和人字齿 轮。
应用：节省回程时间，提高生产率
.
平面连杆机构的死点 对于曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，在
连杆与曲柄两次共线的位置，机构均不能运动。 机构的这种位置称为“死点”（机构的死点位置 ） 在“死点”位置，机构的传动角 γ＝0。 “死点”位置应用：
飞机起落架、钻夹具等 “死点”位置的过渡：
依靠飞轮的惯性（如内燃机、 缝纫机等）、两组机构错开
.
①计算 θ＝180°(K-1)/(K+1)；
②作C1 C2＝ H ；
③作射线C2M，
使∠C1C2M=90°－θ，
作射线C1N垂直于C1C2
b
两条射线交于P点 ；
a
④以C2P为直径作圆；
⑤作与C1 C2平行且偏距为
e的直线，交圆于A或A’，即为所求。
AC2 AB2 B2C2
AC1 B2C2 AB2
等。
分类:
平面连杆机构 空间连杆机构
.
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机械传动与常用机构
Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第四章机械传动与常用机构4-1.试比较说明链传动与带传动的特点。
答：带传动：
优点：具有弹性和挠性，噪声小；可用于两轴中心距较大的传动；能防止机器其他部件的破坏；结构简单，便于维修。
缺点：有滑动现象，不能保证准确的传动比；传动效率低。
链传动：
优点：摩擦损耗小，效率高，结构紧凑，能保证准确的平均传动比。
缺点：只能在中、低速下工作，瞬时传动比不均匀，有冲击噪声。
4-2.齿轮传动有什么特点
答：优点：适用范围广，效率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠性较高，可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。
缺点:成本高；不适宜远距离两轴之间的传动。
4-3.简述齿轮传动的主要类型
答：两轴线相互平行的圆柱轴线齿轮传动，两轴线相交的圆锥齿轮传动，两轴线交错在空间既不平行也不相交的螺旋齿轮传动。
4-4.轮齿的主要失效形式有哪几种
答：（1）轮齿折断（2）齿面磨损（3）齿面点蚀（4）齿面交合
4-5.涡轮传动有哪些特点
答：（1）传动比大，且准确
（2）传动平稳，无噪声
（3）可以实现自锁
（4）传动效率比较低
（5）有较严重的摩擦磨损，引起发热，使润滑情况恶化。
4-6.连杆结构有哪些优缺点
答：优点:1）能够实现多种运动形式的转换，如它可以将原动件的转动转变为从动件
的转动、往复移动或摆动。
反之也可将往复移动或摆动转变为连续地转动。
2）平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作要求。
3）平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。
另外由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。
缺点:
1）难以实现任意的运动规律。
2）惯性力难平衡(构件作往复运动和平面运动),易产生动载荷。
3）积累误差(低副间存在间隙),效率低。
4-7.凸轮机构有哪些优缺点
答：优点：通过设计凸轮轮廓线，可以很容易实现几乎任意要求的从动件的运动规律。
缺点：凸轮廓线与从动件之间是点和线接触的高副，易于磨损。
4-8.试述棘轮机构的特点和应用场合。
答：结构简单，制作容易，便于实现调节，但精度低，工作时噪声和冲击大，磨损快。
因此，该机构多用于运动速度和精度不高，传递动力不大的分度、计数、供料和制动等场合。
4-9.槽轮机构有哪几种基本形式
答：槽轮机构有外啮合槽轮和内啮合槽轮两种基本形式。