机械设计常用机构
机械原理第七章 其它常用机构及组合机构
二、其它常见机构类型
万向联轴节 非圆齿轮机构 螺旋机构 摩擦传动机构 挠性传动机构
三、广义机构
随着科学技术的发展，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。 液压机构 气动机构
（五）星轮机构
星轮机构是由针轮与摆线齿轮组成 的不完全齿轮机构。 主动轮1为不完全针轮，针轮设有 若干个柱销；从动轮2为若干摆线齿和 锁止弧间隔分布的摆线齿轮，称为星轮， 针轮1连续转动1周，星轮实现一个运动 周期的间歇运动。星轮机构的动停比可 方便地由增减主动针轮的柱销数来改变。 星轮机构具有槽轮机构的起动性能，又 兼有齿轮机构等速转位的优点，但星轮 的加工制造较困难。星轮机构多用于转 速不高和载荷较轻的场合。
由若干同类或不同类型的机构组合而成为组合机构，可以 充分发挥各类机构的优点并克服其局限，以实现更为复杂和精 确的运动规律。
电磁传动机构
光电机构 微型机构
第二节 组合机构
随着科学技术的进步和工业生产的发展，对生产过程的机械 化和自动化程度的要求愈来愈高，单一的基本机构越来越难以满 足自动机、自动生产线的复杂多样的运动要求，这时可将多个基 本机构按一定的方式组合起来，形成组合机构。
一、机构的组合方式
二、常见组合机构类型
电影放映机送片机构
六角车床刀架转位机构
磨床分度装置
自动传送链装置
（三）不完全齿轮机构
（1）不完全齿轮机构的组成及工作原理 不完全齿轮机构是由普通齿轮机构演变而来 主动轮1轮齿并没有布满整个圆周， 而只有1个或几个轮齿，其余部分为外凸 锁止弧。其从动轮2可以是普通齿轮，也 可由数个轮齿和内凹锁止弧相间布置。 主动轮1连续转动，当轮齿相啮合时，带 动从动轮2转动；当轮齿退出啮合时，锁 止弧锁止定位，从而实现从动轮的间歇 运动。
常见旋转机构
常见旋转机构旋转机构是一种常见的机械结构，能够将输入的旋转运动转化为输出的旋转运动。
它广泛应用于机械、工程、自动化等领域，在各种机械设备和系统中都有重要作用。
下面将介绍一些常见的旋转机构。
1.齿轮传动：齿轮传动是最常见的旋转机构之一。
它通过齿轮之间的啮合，将输入轴的旋转运动转化为输出轴的旋转运动。
根据齿轮的不同形式和排列方式，可以实现不同的传动比，从而满足不同的工作要求。
常见的齿轮传动包括平行轴齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动等。
2.带传动：带传动是一种基于带子的旋转机构。
它通过带子的张紧和摩擦力来传递转矩和旋转运动。
常见的带传动包括平行带传动、交叉带传动等。
带传动适用于距离较远、转速较低、转矩较小的传动场合。
3.链传动：链传动是一种使用链环连接两个或多个齿轮的旋转机构。
它可以通过链环的张紧来传递转矩和旋转运动。
链传动具有传动效率高、传动比稳定等优点，在工业生产中得到广泛应用。
4.曲柄摇杆机构：曲柄摇杆机构由曲柄、连杆和摇杆组成，常用于将旋转运动转换为直线运动或摇摆运动。
曲柄摇杆机构具有简单、紧凑的结构，适用于需要实现直线运动或摇摆运动的场合。
5.省力摇杆机构：省力摇杆机构是一种特殊的旋转机构，通过合理设计，能够减小输入力所产生的输出力的大小。
它常用于一些需要较大力量的场合，如挖掘机、起重机等。
6.平行四杆机构：平行四杆机构由四个长度相等的杆件组成，其连接方式形成一个平行四边形。
它可以将旋转运动转换为直线运动或者将直线运动转换为旋转运动。
平行四杆机构结构简单，传动可靠，在自动化装置中广泛应用。
7.凸轮摆线机构：凸轮摆线机构是一种借助凸轮和摆线机构实现的旋转机构。
它通过凸轮轮廓的特殊设计，能够将旋转运动转换为摆线运动。
凸轮摆线机构常用于一些需要实现复杂的运动轨迹的场合，如工业机械、汽车发动机等。
8.行星齿轮传动：行星齿轮传动是一种特殊的齿轮传动，由太阳轮、行星轮和内齿圈组成。
太阳轮为输入轴，内齿圈为输出轴。
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。
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。
机械设计中的曲柄连杆机构设计
机械设计中的曲柄连杆机构设计1. 概述在机械设计中，曲柄连杆机构是常用的传动机构之一。
它由曲柄和连杆组成，常用于转动运动转换为往复运动的转换装置。
本文将针对曲柄连杆机构的设计进行讨论和探究。
2. 曲柄连杆机构的基本原理曲柄连杆机构基于几何原理，通过曲柄的旋转将往复运动转化为旋转运动或者将旋转运动转化为往复运动。
其基本组成部分包括曲柄、连杆和活塞。
曲柄是一个旋转的轴，连杆通过连接曲柄和活塞来实现往复运动。
3. 曲柄连杆机构设计的要点在进行曲柄连杆机构设计时，有几个重要的要点需要考虑：3.1 运动要求首先需要明确机构所承载的运动要求。
例如，机构所需的往复运动频率、行程大小、运动轨迹的形状等。
这些要求将直接影响到曲柄连杆机构的设计参数。
3.2 曲柄结构设计曲柄的结构设计需要考虑曲柄的强度和刚度。
曲柄的形状和长度会直接影响到机构的运动特性。
一般情况下，曲柄的结构设计会采用一定的经验公式或者有限元分析等方法来确定。
3.3 连杆设计连杆的设计也是曲柄连杆机构中的重要环节。
连杆的长度、剖面形状和材料选择都需要进行合理的设计。
连杆的设计需要满足强度和刚度要求，同时还需要考虑质量和制造难度等因素。
3.4 活塞设计活塞在曲柄连杆机构中起到连接曲柄和连杆的作用，其设计也需要考虑密封性能和轻质化要求。
活塞的几何形状和材料选择都会对机构的性能产生影响。
4. 曲柄连杆机构设计的优化在进行曲柄连杆机构设计时，可以利用一些优化方法来提高机构的性能。
比如遗传算法、神经网络等可以用来寻找最优的设计参数组合。
优化设计可以使曲柄连杆机构在满足运动要求的同时，具备更好的性能指标，如减小能耗、提高传动效率等。
5. 曲柄连杆机构设计的案例分析为了更好地理解曲柄连杆机构设计的实际应用，下面以某某机械设备中的曲柄连杆机构设计为例进行分析。
包括对设计要求的分析、曲柄连杆机构参数的计算和优化等。
6. 结论曲柄连杆机构作为一种常用的传动机构，在机械设计中具有广泛的应用。
机械设计-螺旋机构简介(直接上传)
✓ 静压螺旋传动
靠外部的高压油在丝杠和螺母螺纹面之间形成一层足够厚的油膜来承载，因此摩擦 磨损特别小，传动效率极高，能长期保持传动精度，常用于数控和伺服系统等高要求的 设备之中。
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小结
1.螺旋机构的组成及特点 2.螺纹的形成和分类 3.螺旋机构的类型及应用
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螺旋传动机构
二、螺纹的形成和分类
1、螺纹的形成
将底边长等于πd2的直角三角形绕在一直径为 d2的圆柱体上，并使其底边与圆柱体 重 合 ， 则其斜边 ac 在圆柱体表面形成空间曲线，这条曲线称为螺旋线。
2、螺纹的主要参数
➢ 大径 d ➢ 小径 dl ➢ 中径d 2 ➢ 螺距P ➢ 导程 l ➢ 螺纹升角ψ ➢ 牙型角α
圆柱螺纹
圆锥螺纹
管螺纹
三、螺旋机构的类型及应用
✓ 滑动螺旋传动
螺杆位移的台式虎钳
螺杆固定不动，螺 母回转并作直线移 动
螺旋压力机
车床丝杠传动
双螺旋机构
微调差动螺旋
千分尺的微调机构
图5-26 台钳定心夹紧机构
✓ 滚动螺旋传动
当螺杆或螺母转动时，滚动体在螺杆与螺母间的螺纹滚道内滚动， 使螺杆和螺母间为滚动摩擦，从而提高传动效率和传动精度。
3.螺纹的类型 1）按螺纹的旋向和线数分
a)单线右旋
b)双线左旋
根据螺旋线的线数：单线、双线和多线
按螺纹的旋向：左旋、右旋
c)三线右旋
2）按螺纹的牙型分
矩形螺纹
30º
15º
30º
3º
三角形螺纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
3）按回转体的内外表面分
螺杆
内螺纹
螺母
外螺纹
4）按螺旋作用分
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。