机械基础——第二节常用四杆机构;第三节凸轮机构
《机械设计基础》答案
《机械设计基础》答案《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－11－21－31－41－5自由度为：11 19211)0192(73')'2(3=--=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL 或：1182632 3=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－6自由度为11)01122(93')'2(3=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL 或：11 22241112832 3=--=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－10自由度为：11 28301)221142(103')'2(3=--=--⨯+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL 或：12 242721122932 3=--=⨯-⨯-⨯=--=HLPPnF1－1122424323=-⨯-⨯=--=H L P P n F1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。
1334313141P P P P ⨯=⨯ωω141314133431==P P P P ωω1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。
设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。
smm P P v v P /20002001013141133=⨯===ω1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。
构件1、2的瞬心为P 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1224212141P P P P ⨯=⨯ωω1212141224212r r P P P P ==ωω1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：smm l AB /100=，smm lBC/250=，srad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。
在三角形ABC 中，BCAABBC∠=sin 45sin，52sin =∠BCA ，523cos =∠BCA ，45sin sin BC ABCAC =∠，mm AC 7.310≈smm BCA AC P P v v P /565.916tan 1013141133≈∠⨯===ω1224212141P P P P ωω=srad AC P P P P /9.21002101001122412142≈-⨯==ωω1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mmlAC15=，mml AB90=，srad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。
第六章 常用机构
§6-1构件、运动副与平面机构
三、平面机构运动简图
只应用一些简单的苻号按一定的比例确定运动副 和构件的相对位置，表示机构各构件间的运动关系的图 形称平面机构运动简图。
§6-2
组成： 4—机架 →固定不动
平面连杆机构
其它四杆机构由它演变而得。
一、基本型式－铰链四杆机构
→定轴转动 1,3—连架杆
作整周转动—曲柄
D
∴此机构属于双摇杆机构 其中AD、BC均为摇杆
§6-2
平面连杆机构
3、 图中各杆件长为： AB=800mm,BC=1300m m,CD=1000mm,AD =1200mm,取各杆件为机 架，可得何种机构？ 解：800+1300 1200+1000，满足杆长条件 取AB为机架，为双曲柄机构； 取BC为机架，为曲柄摇杆机构； 取CD为机架，为双摇杆机构； 取AD为机架，为曲柄摇杆机构。
§6-3 凸轮机构
§6-3 凸轮机构
三、凸轮机构的 运动分析
1、从动件的运动曲 线 从动件的位 移曲线与盘形凸 轮运动轮廓成一 一对应关系。如 图6－40所示。 2、盘形凸轮 几个参数― 基圆半径，远、 近休止角，回程 角。
§6-3 凸轮机构
3、从动件的基本运动规律
常用有等速运动规律， 如图6－41所示；等加等减 速运动规律，如图6－42所 示。主要研究各种运动规律 的加速度大小，因为加速度 与从动件的质量乘积是冲击 力，在从动件的质量一定的 条件下，加速度越大，冲击 力也越大。 （1）等速运动规律
课堂练习
§6-2
平面连杆机构
1. 试判别下面两个图分别属于什么类型并说明连 架杆的名称？
B
20
C
∵15+30>20+18 ∴此机构属于双摇杆机构
机械基础课件
知识点三 凸 轮 机 构
自动绕线机
自动送料机构 1—从动件； 2—凸轮
知识点三 凸 轮 机 构
二、 凸轮机构的传动特点
（1）凸轮机构结构紧 凑，只需改变凸轮的轮 廓形状，就可以改变从 动件的运动规律，容易 实现复杂的运动规律， 且可以实现高速启动， 工作可靠、准确。
（2）凸轮轮廓和从动 件是点接触或线接触，
知识点二 平面连杆机构
逆平行四边形机构
车门启闭机构
知识点二 平面连杆机构
3.双摇杆机构
知识点二 平面连杆机构
ABCD为双摇杆机构。两个前轮分别与两个摇杆AB、CD 固接在一起，AD是车架，BC受驾驶员控制而左、右移动，为 主动件。当BC左、右移动时，则带动摇杆AB、CD及与其固接 在一起的车轮绕A、B两点转动，从而实现汽车的转向。
知识点二 平面连杆机构
利用死点实现一定的工作
知识点二 平面连杆机构
四、 铰链四杆机构的演化
1.曲柄滑块机构
曲柄滑块机构由曲柄摇杆机构演化而 来。它是由曲柄、滑块和连杆通过移动副
和转动副组成的平面四杆机构。当曲柄摇
杆机构中的摇杆的长度趋于无穷大时，沿 圆弧做往复运动的摇杆的外端点变成沿直
线的往复运动，因此摇杆变成了沿导轨往
知识点四 棘轮机构和螺旋机构
一、 棘轮机构
棘轮机构的主要功用是将主 动件的连续转动转化为周期性的 间歇运动，即时动时停。汽车的 手制动（停车制动）以及各种单 向离合器均使用了棘轮机构。
知识点四 棘轮机构和螺旋机构
1.棘轮机构的工作原理和特点
典型的棘轮机构 1—主动摇杆； 2—棘爪； 3—棘 轮； 4—制动棘爪； 5—弹簧
知识点一 机构的组成及运动简图
2.运动副的分类
机械基础课件ppt
引入:机械的产生
机械是人类祖先在长期的生活和生产劳动探索 中逐渐产生的.
机械是人类的生产劳动工具，是人类社会生产 力发展的重要标志，是人类文明的产物.
最古老的机械形式：杠杆、水车、风车、手工 纺织机等.
内燃机的工作过程：
进气 压缩 爆炸 排气
潘存云教授研制
设计：潘存云
内燃机各部分的作用：
活塞的往复运动通过连杆转变为曲 轴的连续转动，该组合体称为：
曲柄滑块机构
凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为： 凸轮机构 两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为：齿轮机构
各部分协调动作的结果： 化学能
机械设备的其它典型例子： 加工机床、机械手、机器人、日用机械设备等。
绪论
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
机械的典型例子：汽车
绪论
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
机械的作用
机械的重要意义：减轻人类的体力和脑力劳动、 提高劳动生产率。
绪论
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
绪论
本章的教学目标：
1）了解本课程研究对象，认识机器的组成，掌握机 器、机构、构件、零件的基本概念及正确识别；
三杆机构：(只能算是一个构件) 构件系统不能运动，不成为机构。
机械设计基础-第4章-1-凸轮机构
30
30
120
120
90
δ
360
七、解析法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x y
(s0 (s0
s) sin j s) cosj
e cosj esinj
上式即为凸轮理论廓线方程
实际廓线与理论廓线在法线上相距
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传 递动力不大的场合。
示例一 内燃机配气机构
示例二 靠模车削机构
示例 绕线机的凸轮绕线机构
示例 缝纫机的凸轮拉线机构
凸轮机构的主要优点： 使从动件实现预定的运动规律，结接触，容易磨损。 用于传递动力不大的控制机构或调节机构。
2、自D0起，沿-ω方向取δ1-4 角，等分各部分，从D1起以 从动件长度为半径作圆，与基 圆交于C点。
3、C1D1起，分别量取β角， 与2的圆交于B点，连接B0、 B1、B2…，即为凸轮曲线。
例题：设计盘形凸轮机构，已知凸轮角速度ω1逆时针转动， 基圆半径r0=30mm，从动件的行程h=40mm。从动件的 位移线图如下：
第四章 凸轮机构及间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从 动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
当凸轮继续以角速度ω1逆时针 转过角度δ2时，从动件尖顶从 C到D，在最远位置停止不动， 对应的δ2是远休止角。
机械设计基础答案
《机械设计基础》作业答案第-•盘平面机构的自由度和速度分析自由度为：F 3n (2 P L p H P' ) F'37 (2 9 1 0) 121 19 1或：F 3n 2P L P H28 11-6自由度为3n (2P L P H P') F'(2 12 1 0) 1或：3n 2P L P H2 11 124 22 111- ioF 3n (2P L P H P,) F‘310 (2 14 1 2 2) 130 28 1或-F 3n 2P L P H3 9 2 12 127 24 21- 111-13图导杆机构的全部瞬心和构件b 3的角速度比。
1 P1A p p3 31 13! IR4R3I 4 1-14图正切机构的全部瞬心。
设1 lOrad / S,求构件3的速度—|R< pj T "1 一14：求出题用瞬心法求轮1与轮200 2000mm/S1 - 民题1-15图所示为摩擦行星传动机构•设行星轮2与构件1. 4保持纯滚动接触，试2的角速度比、］2构件2的除心为P24、P14分别为构件/>Pl22与构件1相对于机架的绝对瞬心IP2iR2I 2r2I M P l* \1 - 16 ：题1-16图所示曲柄滑块机构.已知: 100-/S. I BC25Omm/s ,卩和连杆角速度i lOrad /s.求机构全部瞬心.滑块速度B在r角形ABC中，l BC L|AB|-------- '一 ,sin BCA — sin BCA--------- 5cos BCAsin 45| AC BC310. 7mmsin ABC sin45-'3 VplS1IR I R3I 10AC|tan BCA 916.565mm/sV 235p pJ 14 12IPllPl2IIP21P12I100 10逅AC 1002. 9ra /s1 一17：题-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径r 20的圆盘, 圆盘中心c与凸轮回转中心的距离be 15mm. I AB 90mm, 1 lOrad /s,求0和180°时.从2IR2P23IIP：P13：IP12P23I方向如图中所示15 1090 152rad /当180-时|R2Pl3|15 1090 151.43rad / s 方向如图中所示双曲柄机构还是第二盘平面连杆机构2-1试根据题2-1图所注明的尺寸判断卜列铁链四杆机构是曲柄摇杆机构、双摇杆机构。
机械设计基础——铰链四杆机构
1.急回特性 : 1.急回特性
摇杆的摆角， 极位夹角。 摇杆的摆角 极位夹角 ψ —摇杆的摆角 θ —极位夹角
为描述从动摇杆的急 回特性， 回特性，在此引入行 程速比系数 K，即：
K =
180 180
+ -
θ θ
K值的大小反映了急回运动特性的显著程度。K值的大 值的大小反映了急回运动特性的显著程度。 小取决于极位夹角θ ， 角越大，K值越大，急回运动 θ 角越大， 值越大， 特性越明显；反之，则愈不明显。 特性越明显；反之，则愈不明显。当时 θ = 0 ，K=1 ， 机构无急回特性。 机构无急回特性。
传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构 传动角愈大，机构的传力性能愈好， 中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的， 中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构 出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置， 出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也 是检验其传力性能的关键位置。 是检验其传力性能的关键位置。 设计要求： 设计要求：
2.按给定的行程速比系数设计四杆机构 2.按给定的行程速比系数设计四杆机构
设计具有 急回特性 的四杆机 构，关键 是要抓住 机构处于 极限位置 时的几何 关系，必 要时还应 考虑其他 辅助条件。
θ θ θ
例：已知摇杆长度L=100，摆角 ψ =50 和行程速比 已知摇杆长度L=100， L=100 系数k=1.4 试设计曲柄摇杆机构。 k=1.4， 系数k=1.4，试设计曲柄摇杆机构。
若在设计机构时 先给定K 先给定K值，则 :
K 1 θ = 180° K +1
在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩 短非生产时间，提高生产率，如牛头刨床、 往复式运输机等。
机械基础(第四版)习题册答案
机械基础习题册参考答案绪论一、填空1.机器机构2.机构机构机器3.机构4.构件5.零件6.运动副7.面移动副转动副螺旋副点线二、选择题1.A2.A3.CA4.A5.A三、判断题1. ×2. √3. ×4. √5. ×6. ×7. √四、名词解释1.组成机器的各个相对运动的实体称为构件，构件可以是单一零件，也可以是由多个零件组成的一个刚性整体。
构件是机器中的运动单元。
2.机构是具有各种确定相对运动的各种实物的组合，它只符合机器的前两个特征，而不能实现机械能的转换。
3.两个构架之间直接接触又能产生一定相对运动的连接称为运动副。
4.两构件之间是面接触的运动副称为低副5.两构件之间是点或线接触的运动副称为高副五、简答题(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。
六、实践题（答案仅供参考）1.（1）前叉车架辐条车轮圈等（2）传动机构：由链条、链轮、中轴、飞轮、脚蹬、曲柄等构成。
行动机构（车轮机构）：由轮圈、辐条、轮胎、花鼓等构成。
安全机构：由刹车把、刹车线、刹车片等构成。
（3）自行车脚蹬和脚蹬轴之间自行车链和链轮之间（4）自行车车轮与地面之间自行车前后车轮轴中的滚动轴承滚动体与轮轴之间 2.（1）曲轴连杆活塞飞轮（2）圆周运动低副（3）摆动低副3.机器：a c e f机构：b d4.略第一章支承零部件§1—1 轴一、填空1.运动动力2.心轴转轴传动轴3.心轴4.转轴5.传动轴6.心轴7.直轴曲轴扰性钢丝轴8.碳素钢合金钢9.合金钢热处理10.轴颈轴身轴头轴肩（轴环）11.键销过盈配合紧定螺钉12.砂轮越程槽退刀槽同一母线位置上倒角二、选择题1.A2.B3.A三、判断题1.×2.×3.√四、名词解释1.轴颈轴上与轴承配合的部分叫做轴颈。
2.轴头轴上与传动零件（如带轮、齿轮、联轴器）配合的部分叫做轴头。
机械基础第4章
第4章 常用机构
3)
以杆3为机架, 便得到图(d)所示的曲柄摇块机构。
曲柄摇块机构 以BC 为机架 直动导杆机构 以滑块为机架
杆机构
BC )
为机架
＞
C
4
C
4
C
4
1
3 3 B 1 2 B 2 A A 1
A
c)
(d)
(e)
第4章 常用机构
图 4-20 汽车自动卸料机构
第4章 常用机构 4) 直动导杆机构：以滑块4为机架, 则导杆1只相对滑块4作 往复移动。
第4章 常用机构
铰链四杆机构有整转副的条件
一、铰链四杆机构 运动副A成为周转副的条件： 由△BCD可得：
l2 l2 l1
l1 l1 ll l 4 4 4
l2 l3 l3
l3
l1 l 4 l 2 l3 由△BCD可得：
+
同理，可得：
第 4章 § 2常用机构 －2 铰链四杆机构有整转副的条件
第4章 常用机构
图 4-5 曲柄摇杆机构
(1) 具有急回运动。 急回运动(Quick Return Motion)：主动件作匀速运动, 从动 件往复运动所需的时间不等的性质。 最大摆角：摇杆两极限位置的夹角φ。 在生产中, 利用机构的急回运动,将慢行程作为工作行程, 快 行程作为空回行程, 可提高生产效率。
第4章 常用机构
A
1 2 B
C 3
4
自卸卡车举升机构
第4章 常用机构
汽车转向机构
A A A E EE B B B
D D D C C C
第4章 常用机构 三、平面连杆机构的特点：
第4章凸轮机构及简谐运动机构
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
三、对心直动平底从动件盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω 1和从动件 运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 8’ 9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
-ω 1
ω1
1’ 2’ 3’ 12 4’ 3 4 5’ 5 6’ 6 7 7’ 8 8’
1’
1 3 5 78
15 14’ 14 13’ 13 12 11 9 10 12’
11’ 设计步骤： 10’ 9’ ①选比例尺μ l作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。 ④作平底直线族的内包络线。
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
四、摆动从动件盘形凸轮机构
已知凸轮的基圆半径rmin， 角速度ω 1，摆杆长度l以 及摆杆回转中心与凸轮 回转中心的距离d，摆杆 角位移方程，设计该凸 d 轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’ 1 2 3 4
A l
φ1
A1 ω 1
5’ 6’
7’ 8’ 5 6 7 8
A8
B’2 φ2 B’1 A2 B’3 B B2 B3 B 1 B’φ3 4 ω rmin 1 120° 4 B A3 90 ° B8 60 ° B5 B6 B’6
φ4
B’5 A4
A7
φ7
A6
B7 B’7
φ6
A
φ5
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
4-4 凸轮机构设计中应注意的问题
一、压力角与凸轮的基圆半径 压力角α：从动件上受力方向与运动方向所夹的锐角。 受力分析（不计凸轮与从动件的摩擦）： α = α(t) Fy= Fn cosα Fx= Fn sinα