機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 課件全套 胡孟謙 01機(jī)械設(shè)計概論 -14機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》

課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計概論第二章平面機(jī)構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計第一章機(jī)械設(shè)計概述【教學(xué)內(nèi)容】1-1機(jī)械設(shè)計簡介

1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介

1-3機(jī)械零件常用材料及選擇【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解機(jī)械在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用；2.重點了解機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械和構(gòu)件、零件、部件等概念；3.了解本課程的內(nèi)容、性質(zhì)及任務(wù)；4.了解設(shè)計機(jī)器的基本要求及程序?！局R點】1.機(jī)械設(shè)計的作用；2.機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件與零件的概念；機(jī)器的組成及其特征；3.機(jī)械設(shè)計的基本要求與一般程序4.本課程的研究對象內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)一、機(jī)械設(shè)計的作用和意義機(jī)械廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活，從最早的杠桿、斜面等最簡單的機(jī)械到起重機(jī)、汽車、飛機(jī)、各種機(jī)床設(shè)備、縫紉機(jī)、機(jī)器人、計算機(jī)、現(xiàn)代航天器等。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇一、機(jī)械設(shè)計的作用和意義

人們在生產(chǎn)和生活中為了節(jié)省時間，提高效率，不斷改進(jìn)所使用的工具，從而創(chuàng)造了機(jī)械并形成了相關(guān)技術(shù)和理論。純機(jī)械系統(tǒng)機(jī)電一體化的機(jī)械設(shè)備智能化的裝備1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、機(jī)械的基本概念1.機(jī)械在工程上，通常以“機(jī)械”一詞作為機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。如：機(jī)床、變速器等。按功能分類：動力機(jī)械、物料搬運機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按產(chǎn)業(yè)分類：農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械等；按工作原理分類：熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。變速器機(jī)床1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、機(jī)械的基本概念本課程研究的對象是機(jī)械。機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱。2.機(jī)器在生產(chǎn)實踐和日常生活中，廣泛地使用著各種機(jī)器，如自行車、拖拉機(jī)、汽車、起重機(jī)、機(jī)床等。機(jī)器的種類繁多，用途千差萬別，但都有著共同的特性。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、機(jī)械的基本概念2.機(jī)器機(jī)器的作用是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功，用以減輕或代替人的勞動。常見的機(jī)器：自行車、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床、汽車、火車、發(fā)電機(jī)、洗衣機(jī)等。氣缸體活塞2連桿5凸輪7頂桿8齒輪9排氣閥進(jìn)氣閥1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇機(jī)器的組成機(jī)器由若干機(jī)構(gòu)組成。最簡單的機(jī)器只包含一個機(jī)構(gòu)，如電動機(jī)。如內(nèi)燃機(jī)可視為下列三種機(jī)構(gòu)的組合：①曲柄滑動機(jī)構(gòu)，由活塞2、連桿3、曲柄4及機(jī)架組成，其作用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動；②齒輪機(jī)構(gòu)，由齒輪5、6和機(jī)架構(gòu)成其作用是改變轉(zhuǎn)速的大小和方向；③凸輪機(jī)構(gòu)，由凸輪7、推桿8和機(jī)架組成作用是將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為推桿的往復(fù)運動。1-缸筒2-活塞3-連桿4-曲柄5、6-齒輪7-凸輪8-推桿

圖1-1單缸內(nèi)燃機(jī)1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇機(jī)器的特征機(jī)器可用來傳遞運動和變換運動形式，并具備以下三個特征：①人為的實物組合；②組成機(jī)器的各實物之間具有確定的相對運動；③能實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。3.機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是具有確定運動的構(gòu)件組合。機(jī)構(gòu)在機(jī)器中的作用是傳遞運動和力，實現(xiàn)運動形式和速度的變化。如單缸內(nèi)燃機(jī)中的機(jī)構(gòu)有：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇氣缸體活塞2連桿5凸輪7頂桿8齒輪9排氣閥進(jìn)氣閥例如單缸內(nèi)燃機(jī)（動畫）1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（活塞、連桿、曲柄、氣缸）2.齒輪機(jī)構(gòu)（齒輪、機(jī)架）3.凸輪機(jī)構(gòu)（凸輪、推桿、氣缸組成）二、機(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇3.構(gòu)件——組成機(jī)構(gòu)的各個相對運動部分，是機(jī)構(gòu)的基本運動單元。它可以是單一的零件，或者幾個零件聯(lián)接而成的運動單元。構(gòu)件可以定義為由若干零件組成但無相對運動的剛性聯(lián)接。如圖1-1中的內(nèi)燃機(jī)連桿、齒輪-凸輪軸。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇4.零件零件是制造的基本單元。多個零件剛性組合：連桿單一零件：曲軸二、機(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、運動特性、結(jié)構(gòu)特點、使用維護(hù)以及標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。機(jī)械中經(jīng)常使用的機(jī)構(gòu)稱為常用機(jī)構(gòu)，如平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和間歇運動機(jī)構(gòu)等。

機(jī)械中普遍使用的零件稱為通用零件，如齒輪、軸、螺釘和彈簧等。只在某一類型機(jī)械中使用的零件稱為專用零件，如汽輪機(jī)的葉片、內(nèi)燃機(jī)的活塞等。

通用零件專用零件二、機(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇通用零件可以按照零件的作用分成以下類型：傳動類零件

——例如齒輪、帶、鏈等；聯(lián)接類零件——例如螺釘、螺柱、螺栓、鍵、銷等；二、機(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇通用零件可以按照零件的作用分成以下類型：軸類零件

——主要包括軸、軸承以及軸上的聯(lián)軸器、離合器等；其它類零件

——例如彈簧等。二、機(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇三、機(jī)械設(shè)計的基本方法和基本程序（1）內(nèi)插式設(shè)計。內(nèi)插式設(shè)計是指在現(xiàn)有兩個不同設(shè)計參數(shù)的設(shè)計方案之間所做的設(shè)計。（2）外推式設(shè)計。外推式設(shè)計是指設(shè)計參數(shù)超出設(shè)計范圍時所做的設(shè)計。（3）開發(fā)性設(shè)計。開發(fā)性設(shè)計是指為了開發(fā)具有新功能的新機(jī)器，應(yīng)用新原理、新技術(shù)所做的設(shè)計。1.機(jī)械設(shè)計的方法（1）明確設(shè)計任務(wù)。（2）方案設(shè)計。（3）技術(shù)設(shè)計。（4）試制評價，定型投產(chǎn)。2.機(jī)械設(shè)計的基本程序1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇四、機(jī)械設(shè)計的基本要求經(jīng)濟(jì)性要求功能要求社會性要求可靠性要求安全性要求標(biāo)準(zhǔn)化要求1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇一、課程的內(nèi)容通用零部件掌握設(shè)計理論計算，像軸的強(qiáng)度核算；遵循國標(biāo)選件，依規(guī)范確定標(biāo)準(zhǔn)件；考慮工況選合適零部件；掌握使用維護(hù)，如軸承安裝與潤滑要點。常用機(jī)構(gòu)理解其工作原理，如凸輪機(jī)構(gòu)運動轉(zhuǎn)換；把握運動特性，例如機(jī)構(gòu)自由度分析；熟知結(jié)構(gòu)特色，涵蓋構(gòu)件與運動副類型。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、課程的性質(zhì)知識綜合：融合多學(xué)科知識，如高等數(shù)學(xué)等，用于機(jī)構(gòu)與零部件設(shè)計。課程特性：具科學(xué)性，理論嚴(yán)謹(jǐn)；綜合性，跨多學(xué)科；實踐性，聯(lián)系實際應(yīng)用。專業(yè)地位：在相關(guān)專業(yè)教學(xué)中極為重要，是培養(yǎng)機(jī)械類工程師的關(guān)鍵必修課程，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識與從事機(jī)械設(shè)計、管理等工作筑牢根基。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇三、課程的任務(wù)（1）掌握機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運動特性，初步具有分析和設(shè)計常用機(jī)構(gòu)的能力。對機(jī)械動力學(xué)的某些基本知識有所了解。（2）掌握通用機(jī)械零、部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計計算和維護(hù)等基本知識，并初步具有設(shè)計機(jī)械傳動裝置的能力。（3）具有運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力。（4）獲得本學(xué)科實驗技能的初步訓(xùn)練。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇一、機(jī)械零件常用材料黑色金屬：碳鋼與合金鋼應(yīng)用廣，依受力選碳素、優(yōu)質(zhì)碳素或合金結(jié)構(gòu)鋼并可熱處理；鑄鋼造重載復(fù)雜件，灰鑄鐵成本低造復(fù)雜件，球墨鑄鐵強(qiáng)度高用于沖擊件，可鍛鑄鐵適用于特殊尺寸形狀要求。有色金屬：銅合金耐蝕減摩，鋁合金密度小切削好，鈦合金性能優(yōu)應(yīng)用廣。非金屬材料：橡膠彈性大絕緣好，塑料易成型，分熱固性與熱塑性。復(fù)合材料：多種材料組合，纖維復(fù)合材料用途廣。

1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、材料的選擇原則使用要求：依零件載荷、尺寸限制、重要程度選材料，強(qiáng)度受限選高強(qiáng)度材，接觸強(qiáng)度主導(dǎo)選表面強(qiáng)化材，依摩擦、高溫、腐蝕環(huán)境選對應(yīng)材料。工藝要求：形狀復(fù)雜大尺寸件選鑄造或焊接，考慮焊接性、批量，鍛件依批量選模鍛或自由鍛，關(guān)注材料可加工性與熱處理性能。經(jīng)濟(jì)性要求：滿足使用下選價廉、利用率高、易維護(hù)、供應(yīng)好的材料，特殊部位用貴材，其余部位選普通材以降成本。

1-1機(jī)設(shè)設(shè)計簡介1-2機(jī)械設(shè)計課程簡介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見！《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》

主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社2024年11月

機(jī)構(gòu)是具有確定運動的構(gòu)件組合。機(jī)構(gòu)的功用主要是轉(zhuǎn)換運動形式、改變運動速度。如將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動，將勻速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為有規(guī)律的變速旋轉(zhuǎn)運動等。

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握平面機(jī)構(gòu)的分析方法；能夠繪制簡單機(jī)械的機(jī)構(gòu)運動簡圖；對平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析和自由度的計算，能夠判斷平面機(jī)構(gòu)是否具有確定運動。

【知識點】

1.運動副及分類

2.平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖

3.約束與自由基度、平面機(jī)構(gòu)自由度計算

4.平面機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件第二章平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度第二章平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度第一節(jié)運動副及其分類第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)自由度第一節(jié)運動副及其分類

機(jī)械一般由若干常用機(jī)構(gòu)組成。構(gòu)件之間是靠運動副進(jìn)行聯(lián)接。平面機(jī)構(gòu)是研究所有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。

平面機(jī)構(gòu)：組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機(jī)構(gòu)?？臻g機(jī)構(gòu)：組成機(jī)構(gòu)的某些構(gòu)件的運動是非平行平面的空間運動。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度一、運動副的概念

機(jī)構(gòu)是若干個具有確定運動構(gòu)件的組合，組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件都不是自由構(gòu)件，而是以一定的方式與其他構(gòu)件組成連接。如圖2-1所示。構(gòu)件AB與構(gòu)件BC既相互連接，又可以相對轉(zhuǎn)動。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度

四桿機(jī)構(gòu)運動副：使兩個構(gòu)件之間直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接。例如，自行車車輪與軸的連接，變速器中的齒輪嚙合等，都構(gòu)成運動副。二、運動副分類

平面機(jī)構(gòu)中構(gòu)成運動副的各構(gòu)件的運動均為平面運動。所以稱該運動副為平面運動副。兩構(gòu)件組成運動副時，兩構(gòu)件之間通過點、線、面實現(xiàn)接觸；

按運動副的接觸特性平面運動副可分為低副和高副。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度1.低副

兩構(gòu)件通過面接觸組成的運動副稱為低副。

低副分為轉(zhuǎn)動副和移動副。

a）轉(zhuǎn)動副

b）轉(zhuǎn)動副

c）移動副

平面低副（1）轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副（又稱回轉(zhuǎn)副），是兩構(gòu)件只能作相對轉(zhuǎn)動的運動副。

轉(zhuǎn)動副常用符號（2）移動副

移動副是兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對移動的運動副

移動副常用符號2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度2.高副

兩構(gòu)件之間通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。

車輪與鋼軌、凸輪與從動件、輪齒嚙合等均分別組成了高副。

常用兩構(gòu)件直接接觸處的輪廓表示。a）滾動副b）凸輪副c）齒輪副

凸輪副齒輪副空間運動副：螺旋副、球面副2-3平面機(jī)構(gòu)自由度2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖螺旋副球面副高副符號第二章平面機(jī)構(gòu)運動簡圖及自由度第一節(jié)運動副及其分類第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)自由度一、機(jī)構(gòu)的運動簡圖的概念機(jī)構(gòu)運動簡圖：用規(guī)定的線條和符號表示構(gòu)件和運動副，并按一定的比例確定運動副的相對位置及與運動有關(guān)的尺寸，表達(dá)各構(gòu)件間相對運動關(guān)系的簡單圖形。機(jī)構(gòu)示意圖：只定性地表示機(jī)構(gòu)的組成及運動原理而不嚴(yán)格按比例繪制的機(jī)構(gòu)運動簡圖。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖二、機(jī)構(gòu)的運動簡圖的繪制1.構(gòu)件的分類構(gòu)件分為三類：機(jī)架、原動件和從動件。機(jī)架（或稱固定件）：機(jī)構(gòu)中支承活動構(gòu)件的構(gòu)件。原動件（或稱主定件）：機(jī)構(gòu)中作用有驅(qū)動力或已知運動規(guī)律的構(gòu)件。從動件：機(jī)構(gòu)中除原動件以外的所有活動構(gòu)件。2.構(gòu)件的簡化畫法運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度2-1運動副及其分類a）b）c）d）

e）f）g）h）3.機(jī)構(gòu)運動簡圖的一般繪制步驟（1）機(jī)構(gòu)的構(gòu)造與運動分析①首先分析該機(jī)構(gòu)的實際構(gòu)造和運動情況，②找機(jī)構(gòu)中的主動件（輸入構(gòu)件）及從動件；③然后從主動件（輸入構(gòu)件）開始，順著運動傳遞路線，仔細(xì)分析各構(gòu)件之間的相對運動情況；④確定組成該機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)、運動副數(shù)及性質(zhì)。⑤按一定的比例及特定的構(gòu)件和運動副符號，正確繪制出機(jī)構(gòu)運動簡圖。注意：繪制時應(yīng)撇開與運動無關(guān)的構(gòu)件的復(fù)雜外形和運動副的具體構(gòu)造。同時應(yīng)注意，選擇恰當(dāng)?shù)脑瓌蛹恢眠M(jìn)行繪制，避免構(gòu)件相互重疊或交叉。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度（2）繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖的步驟1）分析機(jī)構(gòu)組成，觀察相對運動，確定機(jī)構(gòu)的機(jī)架、原動件和從動件；2）確定所有的構(gòu)件（數(shù)目與形狀），運動副（數(shù)目和類型）；3）選擇合理的視圖平面和原動件位置，以便充分反映機(jī)構(gòu)的運動關(guān)系；4）確定比例尺；5）按各運動副間的位置與距離，用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖。（從原動件開始畫）2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度表2-1構(gòu)件和運動副的簡圖符號（摘自GB/T4460—2013）2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度例2-1繪內(nèi)燃機(jī)活塞連桿機(jī)構(gòu)（壓縮行程）的運動簡圖2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度解：1）分析機(jī)構(gòu)組成?；钊B桿機(jī)構(gòu)由氣缸（機(jī)架）1、活塞2、連桿3和曲軸4組成2）確定所有的構(gòu)件和運動副。氣缸（機(jī)架）、活塞、連桿和曲軸共四個構(gòu)件組成。運動副共4個3）選擇合理的視圖平面和原動件位置。選擇機(jī)構(gòu)的運動平面作為運動簡圖的視圖平面4）根據(jù)機(jī)構(gòu)實際尺寸及圖樣大小確定比例尺。5）確定位置與距離，繪制簡圖。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度一、平面機(jī)構(gòu)的自由度計算

構(gòu)件的自由度是構(gòu)件獨立運動的數(shù)目。任何一個做平面運動的構(gòu)件有三個獨立的運動。如圖構(gòu)件M可沿x軸或y軸方向移動，以及繞任一垂直于xOy平面的軸線A的轉(zhuǎn)動。自由構(gòu)件的自由度第三節(jié)

平面機(jī)構(gòu)自由度2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度

兩構(gòu)件組成運動副后，就限制了兩構(gòu)件間的相對運動，這種對于相對運動的限制稱為約束。兩構(gòu)件組成運動副時構(gòu)件上參與接觸的點、線、面稱為運動副元素(1)當(dāng)兩構(gòu)件組成平面轉(zhuǎn)動副時，兩構(gòu)件間只有一個獨立的相對轉(zhuǎn)動；(2)當(dāng)兩構(gòu)件組成平面移動副時，兩構(gòu)件間只有一個獨立的相對移動。注意：平面機(jī)構(gòu)中的低副引入兩個約束，僅保留一個自由度。

如圖所示，高副中兩構(gòu)件沿公法線n-n方向的移動受到約束，而兩構(gòu)件沿接觸點的切線t-t方向進(jìn)行移動和繞接觸點進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

注意：平面機(jī)構(gòu)中的高副引入一個約束，保留了兩個自由度。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度

機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對于機(jī)架所具有的獨立運動的數(shù)目。平面機(jī)構(gòu)自由度與組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目、運動副的數(shù)目及運動副的性質(zhì)有關(guān)。構(gòu)件的自由度總數(shù)：3n（平面機(jī)構(gòu)中包含有n個可動構(gòu)件,機(jī)架為參考坐標(biāo)系，相對固定而不計）若機(jī)構(gòu)中有PL個低副和PH個高副。則所有運動副引入的約束數(shù)為2PL+PH。機(jī)構(gòu)的自由度的計算公式為F＝3n-2PL-PH【中國學(xué)者創(chuàng)建統(tǒng)一的機(jī)構(gòu)自由度分析原理】燕山大學(xué)黃真教授功創(chuàng)建的統(tǒng)一的機(jī)構(gòu)自由度分析原理解決了困擾世界150年的難題，首創(chuàng)基于環(huán)路數(shù)學(xué)的拓?fù)淅碚摵蜋C(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)化圖庫等成果突破了當(dāng)今機(jī)構(gòu)學(xué)上的許多世界瓶頸問題。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度

例1-1試計算內(nèi)燃機(jī)活塞連桿機(jī)構(gòu)的自由度。圖2-11內(nèi)燃機(jī)主體機(jī)構(gòu)解：機(jī)構(gòu)有3個可動構(gòu)件，即n=3；有4個低副，PL=4，（1個移動副、3個轉(zhuǎn)動副），沒有高副，PH=0。機(jī)構(gòu)的自由度為：F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=12-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度二、平面機(jī)構(gòu)自由度計算的注意事項

1.復(fù)合鉸鏈：由兩個以上構(gòu)件組成兩個及以上共軸線的轉(zhuǎn)動副

構(gòu)件在A處構(gòu)成的復(fù)合鉸鏈。圖2-12復(fù)合鉸鏈三構(gòu)件共組成兩個共軸線轉(zhuǎn)動副。當(dāng)有k個構(gòu)件在同一處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈時，就構(gòu)成k-1個共線轉(zhuǎn)動副。例2-3計算圖2-13所示搖篩機(jī)構(gòu)的自由度。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度圖2-13搖篩機(jī)構(gòu)解：

機(jī)構(gòu)在A、B、D、E、F處各有一個轉(zhuǎn)動副。C處為復(fù)合鉸鏈，故

n=5，PL=7，PH=0。

機(jī)構(gòu)的自由度為

F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=12.局部自由度：與機(jī)構(gòu)運動無關(guān)的自由度在計算機(jī)構(gòu)自由度時，局部自由度應(yīng)略去不計（將滾子3與從動件2看作一個構(gòu)件）。

解：該機(jī)構(gòu)中n=2，PL=2，PH=l機(jī)構(gòu)自由度為：F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1

局部自由度雖然不影響機(jī)構(gòu)的運動關(guān)系，但可以減少高副在接觸處的摩擦和磨損。因此，在機(jī)構(gòu)中常用到具有局部自由度的結(jié)構(gòu)。如滾動軸承、滾輪等。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度3.虛約束：在一些特殊情況下，有些約束所起的限制作用是重復(fù)的，這種不起獨立限制作用的約束平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)在下列情況：

1.兩構(gòu)件間有多個具有相同作用的運動副：(1）兩構(gòu)件間有多個在同一軸線上的轉(zhuǎn)動副。(2）兩構(gòu)件構(gòu)成多個導(dǎo)路互相平行或重合的移動副。(3）兩構(gòu)件組成多處接觸點公法線重合的高副2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度2.兩構(gòu)件上連接點的運動軌跡互相重合。3.機(jī)構(gòu)中具有對運動不起限制作用的對稱部分。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)的自由度必須大于零，才能保證除機(jī)架之外的其它構(gòu)件能夠運動。(1)機(jī)構(gòu)的自由度為零，所有構(gòu)件均不能運動，因此不能構(gòu)成機(jī)構(gòu)。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度三、機(jī)構(gòu)具有確定運動的條件(3)如果原動件數(shù)大于自由度數(shù)，則機(jī)構(gòu)中最薄弱的構(gòu)建或運動服可能被破壞。(2)如果原動件數(shù)小于自由度數(shù)，則機(jī)構(gòu)就會出現(xiàn)運動不確定的現(xiàn)象。2-1運動副及其分類2-2平面機(jī)構(gòu)的運動簡圖2-3平面機(jī)構(gòu)自由度作業(yè)

計算圖2-25所示各機(jī)構(gòu)的自由由度，并說明哪處是復(fù)合鉸鏈、哪處是局部自由度、哪處是虛約束。a）推土機(jī)的推土結(jié)構(gòu)b）沖壓機(jī)構(gòu)c）鋸木機(jī)構(gòu)d）縫紉機(jī)的送布機(jī)構(gòu)e）壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)f）行星齒輪機(jī)構(gòu)

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見！《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計概論第二章平面機(jī)構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計【學(xué)習(xí)目標(biāo)】通過本章的學(xué)習(xí)，掌握平面機(jī)構(gòu)的基本類型；特性及其工作原理，掌握用作圖法設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)的原理及方法。【知識點】1.平面四桿機(jī)構(gòu)基本形式2.平面機(jī)構(gòu)的演化形式3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件4.平面四桿機(jī)構(gòu)的運動特性與傳力特性第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)概述第二節(jié)平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征一、平面連桿機(jī)構(gòu)定義平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件通過低副聯(lián)接，且所有構(gòu)件在相互平行平面內(nèi)運動的機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)常以其所含的構(gòu)件（桿）數(shù)來命名。如：由四個構(gòu)件通過低副連接而成的平面連桿機(jī)構(gòu)，則稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。3-1平面連桿機(jī)構(gòu)概述二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點1.運動副為移動副或轉(zhuǎn)動副，承載能力較大，便于潤滑，耐磨損。2.結(jié)構(gòu)較簡單，工作可靠，制造成本低。3.可通過改變桿件的長度改變從動件的運動規(guī)律，實現(xiàn)多種運動形式的改變。4.機(jī)構(gòu)的運動副較多，低副的間隙無法消除，并形成運動誤差積累，影響運動精度。5.因機(jī)構(gòu)運動時產(chǎn)生的動不平衡難以避免，不適于高速運動場合。3-1平面連桿機(jī)構(gòu)概述三、平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)常應(yīng)用于機(jī)床、動力機(jī)械、工程機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械和紡織機(jī)械中。如：牛頭刨床中的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，活塞式發(fā)動機(jī)和空氣壓縮機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，包裝機(jī)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。3-1平面連桿機(jī)構(gòu)概述【中國空間站機(jī)械臂】——由中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院（簡稱航天科技集團(tuán)五院）研制，是我國目前智能程度最高、規(guī)模與技術(shù)難度最大、系統(tǒng)最復(fù)雜的空間智能制造系統(tǒng)，空間站機(jī)械臂由核心艙機(jī)械臂（大臂）和“問天”實驗艙機(jī)械臂（小臂）組成。3-1平面連桿機(jī)構(gòu)概述平面四桿機(jī)構(gòu)可分為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和滑塊四桿機(jī)構(gòu)。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，滑塊四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式。第二節(jié)

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件間連接都是轉(zhuǎn)動副的平面四桿機(jī)構(gòu)。4-機(jī)架，1、3-連架桿，曲柄-2根據(jù)梁連架桿運動形式的不同，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)共有三種基本型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。1234ABCD圖3-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個連架桿中一桿為曲柄另一個為搖桿，則稱之為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。雷達(dá)天線俯仰角的調(diào)整機(jī)構(gòu)。也可利用連桿的復(fù)雜運動實現(xiàn)所需的運動軌跡。攪拌器機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化砂輪機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2.雙曲柄機(jī)構(gòu)兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。慣性篩機(jī)構(gòu)

(a)慣性篩機(jī)構(gòu)平行雙曲柄機(jī)構(gòu)（或平行四邊形機(jī)構(gòu)）：雙曲柄機(jī)構(gòu)中相對的兩構(gòu)件長度分別相等。

(b）雙曲柄機(jī)構(gòu)3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化機(jī)構(gòu)的運動特點：兩曲柄的轉(zhuǎn)動方向相同且角速度相等，而連桿做平動。

(b）機(jī)車驅(qū)動輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)或反平行四邊形機(jī)構(gòu)：兩曲柄的轉(zhuǎn)向相反且角速度不等。(c）攝影車座斗機(jī)構(gòu)3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化運動不確定：在正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)中，當(dāng)各構(gòu)件共線時，可能出現(xiàn)從動曲柄與主動曲柄轉(zhuǎn)向相反的現(xiàn)象，而成為反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。解決措施：可采用輔助曲柄或錯列機(jī)構(gòu)等措施解決，如：機(jī)車聯(lián)動機(jī)構(gòu)中采用三個區(qū)柄的目的就是為了防止其反轉(zhuǎn)。應(yīng)用：在平行雙曲柄機(jī)構(gòu)中，無論以哪個構(gòu)件為機(jī)架都是雙曲柄機(jī)構(gòu)。但如果選取較短構(gòu)件為機(jī)架，則兩曲柄的轉(zhuǎn)動方向始終相同。反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化a）反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)

b）車門啟閉機(jī)構(gòu)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。通常情況下，兩搖桿的擺角不等，常用于操縱機(jī)構(gòu)、儀表機(jī)構(gòu)等。具體應(yīng)用1：輪式車輛的前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)兩搖AB、CD桿長度相等，又稱為等腰梯形機(jī)構(gòu)。3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化具體應(yīng)用2：鶴式起重機(jī)，其變幅機(jī)構(gòu)ABCD采用雙搖桿機(jī)構(gòu)。3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)概述第二節(jié)平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征二、四桿機(jī)構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在實際的工程應(yīng)用中，常演化為其他型式的四桿機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)等。1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中一個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動副演化為移動副。圖3-6曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演變3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化具體應(yīng)用：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、自動送料裝置、沖床等機(jī)械。圖3-7曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化（2）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中二個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副

對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)→雙滑道機(jī)構(gòu)→正弦機(jī)構(gòu)（直線滑道機(jī)構(gòu)）（a）對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（b）雙滑塊機(jī)構(gòu)（c）正弦機(jī)構(gòu)圖3-8曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化為正弦機(jī)構(gòu)3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化

將圖3-9a曲柄滑2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)塊機(jī)構(gòu)中的機(jī)架AC變更為AB，則該機(jī)構(gòu)演化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。（b）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)兩種形式。導(dǎo)桿：對滑塊起導(dǎo)向作用圖3-9曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（a）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖3-11導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化具體應(yīng)用：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳力性能較好，常用于插床、牛頭刨床和送料裝置等。3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化3.搖塊機(jī)構(gòu)具體應(yīng)用：該機(jī)構(gòu)常用于搖擺式氣、液壓驅(qū)動裝置，如：自動貨車翻斗機(jī)構(gòu)。

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

搖塊機(jī)構(gòu)

（b）自卸貨車翻斗機(jī)構(gòu)3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化4.定塊機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

定塊機(jī)構(gòu)具體應(yīng)用：該機(jī)構(gòu)常用于手動抽油機(jī)和手搖抽水泵。（b）手搖式抽水泵運動簡圖

（c）手搖式抽水泵3-2平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)概述第二節(jié)平面四面機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征第三節(jié)平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特性3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征整轉(zhuǎn)副：機(jī)構(gòu)中能使被連接的兩個構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動360°的轉(zhuǎn)動副稱為整轉(zhuǎn)副。整轉(zhuǎn)副的存在是曲柄存在的必要條件。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式的區(qū)別：在于機(jī)構(gòu)中有無曲柄和有幾個曲柄。一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件1.整轉(zhuǎn)副存在的條件——長度條件最長桿長度：Lmax，最短桿長度：Lmin，其余兩桿的長度：L'、L″構(gòu)件能做整轉(zhuǎn)副的條件為：Lmax+L_min≤L'+L″。如果Lmax+Lmin＞L'+L″，則機(jī)構(gòu)不存在整轉(zhuǎn)副。3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征2.曲柄存在的條件（1）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和Lmax+Lmin≤L'+L″（2）連架桿好機(jī)架中必有一桿為最短桿。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，由以上推理可知：AB為曲柄、BC為連桿、CD為搖桿、AD為機(jī)架。3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別方法（1）當(dāng)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和（Lmax+Lmin≤L'+L″）時：①若最短桿的相鄰桿為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；②若最短桿為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；③若最短桿的對邊桿為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。（2）當(dāng)最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和（Lmax+Lmin>L'+L″）時，則無論取何桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別方法解：（1）由于Lmax+Lmin=50+20<L'+L″=30+45，所以最短桿兩端的兩個轉(zhuǎn)動副A、D能整轉(zhuǎn)，而B、C則不能整轉(zhuǎn)。（2）以AB桿或CD桿（最短桿AD的鄰桿）為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；以BC桿（最短桿AD的對邊桿）為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)；以CD桿桿最短桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。例3-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD的各桿長度如圖3-15所示（設(shè)長度單位為mm）（1）試判斷四個轉(zhuǎn)動副中，哪些能整轉(zhuǎn)？哪些不能整轉(zhuǎn)？（2）說明機(jī)構(gòu)分別以AB、BC、CD、和AD各桿為機(jī)架時，屬于哪種機(jī)構(gòu)？3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征

二、平面四桿機(jī)構(gòu)的運動特性1.極位、極位夾角、擺角極位：當(dāng)曲柄為主動件時，從動件在做往復(fù)擺動或往復(fù)移動時的兩個極限位置。極位夾角：搖桿存在兩個極限位置時，此兩處曲柄之間所夾的銳角θ最大擺角：導(dǎo)桿對應(yīng)兩個極位間的夾角

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征

急回特性：從動件空回行程速度比工作行程速度快。行程速比系數(shù)K：回程平均速度與進(jìn)程平均速度之比

極位夾角θ的計算公式為

極位夾角θ表示了急回程度的大小，θ越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回程度越強(qiáng)，極位夾角θ一般取k=1.1~1.3；

對于對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，因θ=0，所以機(jī)構(gòu)無急回特性。3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征2.急回特性1.壓力角和傳動角壓力角α：機(jī)構(gòu)從動件上受力點的速度方向與該作用力方向之間所夾的銳角。作用：判斷機(jī)構(gòu)傳動性能的優(yōu)劣。傳動角γ：壓力角α的余角作用：判斷機(jī)構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征三、平面四桿機(jī)構(gòu)的傳力特性

在機(jī)構(gòu)運轉(zhuǎn)時，壓力角和傳動角是隨機(jī)構(gòu)的位置而變化的。最小傳動角γmin的選擇：對于一般工作機(jī)構(gòu)，通常取γmin≥40°；對于顎式破碎機(jī)、沖床等大功率機(jī)械，可取γmin≥50°；對于小功率的控制機(jī)構(gòu)和儀表，γmin可略小于40°。

止點位置（或稱死點位置）：平面連桿機(jī)構(gòu)在壓力角α=90°、傳動角γ＝0°的位置。當(dāng)機(jī)構(gòu)處于止點位置時，會出現(xiàn)“卡死”或運動不確定（即工作件在該位置可能向反方向轉(zhuǎn)動）的情況。對于具有極位的四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動件做往復(fù)運動時，機(jī)構(gòu)具有兩個止點位置。

對于傳動機(jī)構(gòu)而言，存在止點位置是不利的。3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征2.止點位置

采取措施：一、利用從動件的慣性順利地通過死點位置，如縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)中的大帶輪就相當(dāng)于飛輪，利用慣性通過止點?？p紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征

二、采用錯位排列地方式順利地通過止點位置

V型發(fā)動機(jī)多個活塞連桿機(jī)構(gòu)止點位置相互錯開，可使曲軸順利通過止點位置，保證了發(fā)動機(jī)的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。

圖3-20錯位排列的多缸發(fā)動機(jī)3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征

在摩擦的作用下，無論驅(qū)動力（或驅(qū)動力矩）多大都不能使原來不動的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運動的現(xiàn)象稱為自鎖。具體應(yīng)用：鉆床夾具夾緊工件時處于死點位置，工件的反作用力再大也不能使夾具松開，若要松開夾具就在手柄上施加壓力P。飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)，在機(jī)輪放下時處于止點位置，以便承受著陸時的巨大沖擊。3-3平面四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件和基本特征3.自鎖現(xiàn)象

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見！《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》

主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社

課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計概論第二章平面機(jī)構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計

第四章凸輪機(jī)構(gòu)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握凸輪、棘輪和槽輪的類型、結(jié)構(gòu)；能夠根據(jù)輪廓曲線按照從動件的運規(guī)律設(shè)計出來；著重研究盤狀凸輪輪廓曲線繪制的基本方法和凸輪設(shè)計中的相關(guān)問題?！局R點】

1.凸輪機(jī)構(gòu)的組成、分類及特點。2.從動件常用的運動規(guī)律。3.圖解法繪制凸輪輪廓的基本方法。4.設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題。一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動件和機(jī)架三個基本構(gòu)件組成。4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)具體應(yīng)用1.內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)控制進(jìn)（排）氣門的打開和關(guān)閉

內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

2.自動機(jī)床：凸輪機(jī)構(gòu)控制刀架運動的。凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于自動化和半自動化機(jī)械中

自動機(jī)床上控制刀架運動的凸輪機(jī)構(gòu)1-1凸輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)3、應(yīng)用小結(jié)：

1.凸輪一般作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動，從動件可作連續(xù)或間歇的往復(fù)運動或擺動。2.凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于自動化和半自動化機(jī)械中。3.凸輪輪廓與從動件間為點、線接觸而易磨損，所以不宜承受重載或沖擊載荷。1-1凸輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)【古代秦弩凸顯中華智慧】——弩源于弓，威力又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于弓。弩機(jī)機(jī)身內(nèi)的零件：望山（瞄準(zhǔn)器）、懸刀（扳機(jī)）、鉤心和鍵（銷軸）。

秦弩待機(jī)狀態(tài)擊發(fā)狀態(tài)弩機(jī)1-1凸輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的特點

優(yōu)點：凸輪輪廓曲線使從動件實現(xiàn)各種預(yù)期的運動規(guī)律。其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，應(yīng)用廣泛。缺點：凸輪與從動件間為高副接觸，易磨損，多用于傳遞動力不大的自動機(jī)械、儀表、控制機(jī)構(gòu)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類1-1凸輪結(jié)構(gòu)的概述4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類

⒈按凸輪的形狀分類

1.盤形凸輪——基本型式特點：盤形凸輪構(gòu)件的結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用也較廣泛，但推桿的行程不能太大。1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)特點：移動凸輪可視為轉(zhuǎn)軸在無窮遠(yuǎn)處的盤形凸輪。凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類2.移動凸輪3.圓柱凸輪特點：利用圓柱凸輪可使推桿得到較大的行程。4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

第二節(jié)

凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律一、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程二、從動件的運動規(guī)律

2-2從動件的運動規(guī)律對心直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，角速度ω凸輪的基圓與基圓半徑rb行程h：從動件在最低位置和最高位置之間的位移一、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

2-2從動件的運動規(guī)律

4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

二、從動件的運動規(guī)律

1.等速運動規(guī)律2.等加速等減速運動規(guī)律3.簡諧運動規(guī)律4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

1.等速運動規(guī)律——從動件的運動速度為定值。從動件的運動方程為：等速運動規(guī)律的位移、速度和加速度的運動線圖。4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

2.等加速等減速運動規(guī)律——前半程為等加速運動，后半程為等減速運動運動特點：運動起點、中點和終點的加速度存在突變，產(chǎn)生有限的柔性沖擊，適于中速、中載。4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

前半程（0≤δ≤δ0/2）等加速運動方程為：后半程（δ0/2≤δ≤δ0）等減速運動方程為：4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

3.簡諧運動規(guī)律——質(zhì)點做勻速圓周運動時，它在該圓直徑上投影所形成的運動。從動件的加速度按余弦曲線變化，故又稱余弦加速度運動規(guī)律。運動方程為：從動件的加速度按余弦曲線變化，故又稱余弦加速度運動規(guī)律。4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)第四節(jié)

凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)常用材料及熱處理二、凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)三、凸輪工作圖

一、凸輪機(jī)構(gòu)常用材料及熱處理凸輪機(jī)構(gòu)屬于高副機(jī)構(gòu)，凸輪與從動件接觸應(yīng)力大，相對滑動時產(chǎn)生嚴(yán)重磨損；凸輪機(jī)構(gòu)零件：表面硬度高，心部韌性好4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)a）凸輪軸b）鍵連接c）圓錐銷聯(lián)接d）彈性開口錐套螺母聯(lián)接4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)凸輪基圓較?。和馆嗇S（凸輪與軸為一個整體）

凸輪基圓較大：凸輪用套裝結(jié)構(gòu)（凸輪開孔套在軸上）。

滾子從動件從動件的滾子：圓柱體（圖a、b）、滾動軸承（圖c）。連接方式：螺栓連接（圖a）、銷軸連接（圖b、c）。4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)三、凸輪工作圖（1）標(biāo)注凸輪的向徑值（2）凸輪的加工精度：凸輪工作輪廓的向徑公差、表面粗糙度和基準(zhǔn)孔公差帶4-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

（2）凸輪的加工精度：凸輪工作輪廓的向徑公差、表面粗糙度和基準(zhǔn)孔公差帶凸輪的公差和表面粗糙度

凸輪精度公差等級或極限偏差/mm表面粗糙度Ra/μm向徑/mm基準(zhǔn)孔凸輪槽寬凸輪工作廓面凸輪槽壁低±0.2~0.5H8，H9H8，H93.23.2一般±0.1~0.3H8，H7H81.6~3.21.6~3.2較高±0.05~0.1H7H8（H7）0.81.6高±0.01~0.05H7，H6H70.2~0.40.4~0.84-1凸輪機(jī)構(gòu)概述4-2凸輪機(jī)構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機(jī)構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》

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機(jī)械工業(yè)出版社【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握螺旋傳動、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪和不完全齒輪棘輪、槽輪和不完全齒輪工作原理、類型和應(yīng)用?！局R點】1.螺旋機(jī)構(gòu)、棘輪和槽輪機(jī)構(gòu)的組成、分類及特點。2.棘輪、槽輪和不完全齒輪工作原理和應(yīng)用。第五章其他常用機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)一、螺旋傳動的結(jié)構(gòu)、類型與特點機(jī)構(gòu)組成：螺桿、螺母和機(jī)架主要功能：將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動，并同時傳遞運動和動力。螺旋機(jī)構(gòu)分類：1.按用途和受力情況分類：傳遞運動、傳遞動力和用于調(diào)整機(jī)構(gòu)；2.按摩擦性質(zhì)分類：滑動螺旋機(jī)構(gòu)、滾動螺旋機(jī)構(gòu)和靜壓螺旋機(jī)構(gòu)。螺旋機(jī)構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、工作連續(xù)平穩(wěn)、傳動比大、承載能力強(qiáng)、傳遞運動準(zhǔn)確、易實現(xiàn)自鎖等優(yōu)點，故應(yīng)用廣泛螺旋機(jī)構(gòu)缺點：摩擦損耗大、傳動效率低。【“工程機(jī)械之王”——盾構(gòu)機(jī)】——盾構(gòu)機(jī)，即使用盾構(gòu)法的全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，是當(dāng)前主流的隧道施工機(jī)械，多用于地鐵和高鐵建設(shè)，被譽為“工程機(jī)械化之王”。

第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)圖5-1硬巖掘進(jìn)機(jī)“中鐵859號”第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)1.滑動螺旋機(jī)構(gòu)按螺桿上螺旋副的數(shù)目分為：單螺旋機(jī)構(gòu)和雙螺旋機(jī)構(gòu)兩種。（1）單螺旋機(jī)構(gòu)

：

1個螺桿、1個螺母第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)（2）雙螺旋機(jī)構(gòu)：兩個螺母、螺桿有兩段不同螺紋分類：差動螺旋機(jī)構(gòu)、復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)1）差動螺旋機(jī)構(gòu)差動螺旋機(jī)構(gòu)中兩螺旋副的螺紋旋向相同，螺桿為主動件轉(zhuǎn)動，螺母1固定，螺母2只能移動不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過φ角時，移動螺母相對機(jī)架的位移為s當(dāng)兩處螺紋的導(dǎo)程Ph1和Ph2相差很小時，位移s可以很小。差動螺旋機(jī)構(gòu)應(yīng)用于各種微動裝置中，如測微器、分度機(jī)構(gòu)、精密機(jī)械進(jìn)給機(jī)構(gòu)及精密加工力具等。第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)1-螺桿2、2'-螺母3-機(jī)架2）復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)

復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)中的螺母能產(chǎn)生很大的位移，可應(yīng)用于需快速移動或調(diào)整的裝置中，故也稱為倍速機(jī)構(gòu)或增速機(jī)構(gòu)。實際應(yīng)用中，如要求兩構(gòu)件同步移動，只需使Ph1=Ph2即可。

臺鉗定心夾緊機(jī)構(gòu)（倍速機(jī)構(gòu)，螺母A和螺母B的旋向相反）第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)工作過程：當(dāng)轉(zhuǎn)動螺桿，臺鉗的左右兩個鉗口同時向中間移動，夾緊工件；當(dāng)反向旋轉(zhuǎn)螺桿時，兩個鉗口同時向中間外移動，工件取下。2.滾動螺旋機(jī)構(gòu)在螺桿和螺母的螺旋面上制出弧形螺旋槽，在螺旋副間形成滾道，并放人鋼球，成為滾動摩擦式的螺旋機(jī)構(gòu)，稱為滾動螺旋機(jī)構(gòu)。第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)工作過程：

當(dāng)轉(zhuǎn)動螺桿，臺鉗的左右兩個鉗口同時向中間移動，夾緊工件；

當(dāng)反向旋轉(zhuǎn)螺桿時，兩個鉗口同時向中間外移動，工件取下。

二、螺旋傳動機(jī)構(gòu)的傳動效率和自鎖

在一定工作范圍內(nèi)，螺紋升角?越大，傳動效率η越高；摩擦角ρ_v越大（即當(dāng)量摩擦系數(shù)f_v大），傳動效率η越低。因此，對傳動用螺旋機(jī)構(gòu)，螺紋牙形的選擇直接影響其傳動效率，一般常用矩形、梯形螺紋。1.傳動效率——螺旋機(jī)構(gòu)的傳動效率η為螺母轉(zhuǎn)動一周的有效功與輸入功之比。2.自鎖條件

螺紋副被擰緊后，如不加反向外力矩。則不論軸向載荷多大，也不會自動松開，此現(xiàn)象稱為螺旋副的自鎖性能。

5-1螺旋機(jī)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)一，棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪、棘爪、搖桿和機(jī)架組成。在搖桿做往復(fù)擺動，棘輪做單向的間歇轉(zhuǎn)動。

通常鋸齒形齒的棘輪用于單向轉(zhuǎn)動的棘輪機(jī)構(gòu)，棘爪隨搖桿連續(xù)地往復(fù)擺動時，棘輪只作單向的間歇運動。

外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)5-2棘輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第二節(jié)

棘輪機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪、棘爪、搖桿和機(jī)架組成。在搖桿做往復(fù)擺動，棘輪做單向的間歇轉(zhuǎn)動。二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)分類：齒式棘輪機(jī)構(gòu)

摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。1.齒式棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)有外嚙合式和內(nèi)嚙合式。外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的棘齒在棘輪的外緣，內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的棘齒在棘輪的內(nèi)緣。第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)

內(nèi)嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)

外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)分類：齒式棘輪機(jī)構(gòu)

摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。1.齒式棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)根據(jù)運動方式還可分為單動式、雙動式和可變向式三種棘輪機(jī)構(gòu)。單動式棘輪機(jī)構(gòu)中的棘輪只作單向的間歇運動；雙動式棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪往復(fù)擺動一次，棘輪沿同一方向間歇轉(zhuǎn)動兩次。棘輪齒形：鋸齒形和矩形。第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)雙動棘爪棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動棘爪棘輪機(jī)構(gòu)

牛頭刨床中工作臺橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)（矩形齒棘輪機(jī)構(gòu)）2.摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)——通過棘爪與棘輪之間的摩擦力來實現(xiàn)傳動。特點：工作時噪聲較少，接觸面間容易發(fā)生滑動。分類：外摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)、滾子式內(nèi)摩擦棘輪機(jī)構(gòu)外摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)組成：棘爪1、棘輪2和止回棘爪3。滾子式內(nèi)摩擦棘輪機(jī)構(gòu)組成：外套1、星輪2和滾子3。第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)外摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

滾子式內(nèi)摩擦棘輪機(jī)構(gòu)三、棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)整方法1.調(diào)節(jié)曲柄長度

通過改變曲柄長度，可調(diào)節(jié)搖桿的最大擺角ψ的大小，從而改變棘輪轉(zhuǎn)角。2.調(diào)節(jié)覆蓋罩角度

在搖桿擺角ψ不變的前提下，調(diào)節(jié)覆蓋罩的角度，改變棘輪上被遮擋的部分，使棘爪在每次擺動過程中撥動的棘齒齒數(shù)發(fā)生變化，因此棘輪轉(zhuǎn)角也隨之變化。

3.用雙動棘爪調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角

雙動式棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪往復(fù)擺動一次，兩個棘爪交替推動棘輪沿同一方向間歇轉(zhuǎn)動兩次。

如提起其中一個棘爪使其不工作，則棘輪隨棘爪的每次往復(fù)擺動只轉(zhuǎn)動一次。第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)一、槽輪機(jī)構(gòu)組成與分類槽輪機(jī)構(gòu)也屬于間歇運動機(jī)構(gòu)，由槽輪、撥盤和機(jī)架組成。平面槽輪機(jī)構(gòu)有兩種型式：外槽輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)雙圓柱銷外槽輪機(jī)構(gòu)5-3槽輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)外槽輪機(jī)構(gòu)

槽輪轉(zhuǎn)動的次數(shù)取決于主動銷數(shù)量k槽輪每一次轉(zhuǎn)動所轉(zhuǎn)過的角度2π/z（z為槽數(shù)），如果k=2，即為雙圓柱銷外槽輪機(jī)構(gòu)，撥盤轉(zhuǎn)動一周。槽輪將反向轉(zhuǎn)動兩次。第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)二、槽輪機(jī)構(gòu)的特點及應(yīng)用1.特點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，轉(zhuǎn)動的角度準(zhǔn)確可控。2.應(yīng)用：電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)、自動傳送鏈裝置第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)1.電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)，撥盤1使槽輪2轉(zhuǎn)動一次便卷過一張底片，此過射燈不發(fā)光。

2.當(dāng)槽輪停轉(zhuǎn)時，射燈發(fā)光照射底片，銀幕上即出現(xiàn)該底片的投影。

3.斷續(xù)出現(xiàn)的投影，在觀眾看來都是連續(xù)的動作，這是利用了人“視覺暫留”的生理特點。自動傳送鏈裝置第五章其他常用機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪結(jié)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)

第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)一、不完全齒輪機(jī)構(gòu)工作原理不完全齒輪機(jī)構(gòu)：主動輪齒數(shù)較少，從動齒輪是完整齒輪或齒條，或為不完全齒輪。運動原理：主動輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，從動輪間歇轉(zhuǎn)動。類型：外嚙合式、內(nèi)嚙合式、齒輪齒條式等

。5-4不完全齒輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)外嚙合式內(nèi)嚙合式齒輪齒條式二、不完全齒輪機(jī)構(gòu)特點及應(yīng)用1.特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，從動輪的運動時間和靜止時間的比例可不受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制。2.分類：外嚙合式、內(nèi)嚙合式和齒輪齒條式等3.應(yīng)用：低速或輕載場合，如多工位間歇轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)、間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)和計數(shù)機(jī)構(gòu)等

由于齒輪傳動為定傳動比運動，所以從動齒輪在啟停瞬間，速度有突變，沖擊較大，所以一般只用于低速或輕載場合，如多工位間歇轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)、間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)和計數(shù)機(jī)構(gòu)等。5-4不完全齒輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第二節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)第三節(jié)槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)不完全齒輪機(jī)構(gòu)

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見！《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》

主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計概論第二章平面機(jī)構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計第六章齒輪傳動第一節(jié)齒輪傳動概述第二節(jié)漸開線的形成原理、基本性質(zhì)和參數(shù)方程第三節(jié)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸第四節(jié)漸開線齒輪的嚙合傳動

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪一、齒輪傳動的類型與特點

齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動。備注：齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動。齒輪傳動的類型很多。按齒輪軸線的相互位置關(guān)系和齒輪形狀，齒輪傳動可分為圖6-1所示的各種類型。第一節(jié)齒輪傳動概述

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪二、齒輪傳動的特點及工作要求1.齒輪傳動特點：（1）傳遞動力大、效率高；（2）壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高；（3）能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運動。（4）制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高；（5）不宜作遠(yuǎn)距離傳動。2.工作要求備注：在生產(chǎn)實踐中，齒輪傳動機(jī)構(gòu)一般要滿足傳動平穩(wěn)、準(zhǔn)確性和承載能力等方面的工作要求。（1）傳動平穩(wěn)性：傳動中保持瞬時傳動比不變，沖擊要小、振動及噪音盡量小等；（2）承載能力：尺寸小、重量輕，輪齒的強(qiáng)度要高、耐磨性好及壽命長等。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪被稱為世界上最早的計程車，是我國古代對齒輪系運用的典范。備注：它的計程功能是由齒輪系完成的：將兩個齒數(shù)相同的齒輪中間嵌入一個中輪，車便能按同一速度和同一方向運轉(zhuǎn)，整個齒輪系與車輪同行同止。車上還有一套減速齒輪系，始終與車輪同時轉(zhuǎn)動，其最末一只齒輪軸在車行1里時，中平輪剛好回轉(zhuǎn)一周，經(jīng)機(jī)械系統(tǒng)作用，車上的撥子就撥動下一層木人擊鼓一次；車行10里時，其上的撥子就撥動上一層木人擊鐲一次，其原理與今天汽車中的里程表相同?，F(xiàn)代里程表的發(fā)明人是18世紀(jì)的美國人本杰明?富蘭克林，比記里鼓車晚了1600多年?！臼澜缟献钤绲挠嫵誊嚒俊浝锕能?/p>

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪第二節(jié)漸開線的形成原理、基本性質(zhì)和參數(shù)方程

圖6-2漸開線的形成備注：如圖6-2所示，當(dāng)直線在一圓上做純滾動時，直線上任意的一點K的軌跡稱為該圓的漸開線。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪二、漸開線的性質(zhì)（1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長（2）發(fā)生線是漸開線在任意點的法線且與基圓相切。備注：由圖6-2可知，形成漸開線時，發(fā)生線上的K點在各瞬時的速度方向必然與發(fā)生線相垂直，而發(fā)生線上K點的瞬時速度方向，即漸開線上K點的切線t-t的方向。所以發(fā)生線必然垂直于切線t-t，即發(fā)生線就是漸開線在K點的法線。又由于發(fā)生線在各個位置與基圓相切，因此，漸開線上任意一點的法線必與基圓相切。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪（4）漸開線形狀取決于基圓的大小?；鶊A越小，漸開線越彎曲；基圓越大，漸開線越平直；基圓無窮大時，其漸開線為直線，即為漸開線齒條的齒廓。（5）基圓內(nèi)無漸開線。圖6-3基圓直徑大小與漸開線形狀

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪第三節(jié)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸一、齒輪各部分名稱、符號和幾何尺寸計算a）外（嚙合）齒輪

b）內(nèi)（嚙合）齒輪圖6-4漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪圖6-5模數(shù)與輪齒齒形的關(guān)系

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪表6-1標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列（摘自GB/T1357-2008）（摘自GB/T1357-2008）（單位：mm）

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪二、內(nèi)嚙合齒輪與齒條1.內(nèi)嚙合齒輪齒廓形狀特點：（1）內(nèi)齒輪的齒廓是內(nèi)凹的漸開線，其齒厚相當(dāng)于外齒輪的齒槽寬，而齒槽寬相當(dāng)于外齒輪的齒厚。（2）內(nèi)齒輪的齒頂圓在分度圓之內(nèi)，而齒根圓在分度圓之外，其齒根圓比齒頂圓大。（3）齒輪的齒頂齒廓均為漸開線時，其齒頂圓必須大于基圓。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒內(nèi)齒輪的幾何尺寸計算公式

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪2.齒條齒條齒廓形狀特點：（1）齒條齒廓是直線，齒廓上各點的法線相互平行，齒廓上各點的壓力角等于齒形角，為標(biāo)準(zhǔn)值。（2）齒條可視為齒數(shù)無窮多的齒輪，分度線、齒頂線、齒根線標(biāo)準(zhǔn)直齒齒條的幾何尺寸計算公式參見上表。圖6-6齒條各部分名稱與符號

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪三、常用測量參數(shù)

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪圖6-7齒輪公法線長度

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪2.弦齒厚和弦齒高備注：在用卡尺測量齒厚，為保證卡尺測量卡腳與齒面在分度圓處接觸，要用垂直游標(biāo)控制分度圓弦齒高的數(shù)值。a）b）圖6-8分度圓弦齒厚和弦齒高

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪分度圓弦齒厚弦齒高的計算公式為

弦齒厚和弦齒高的值可以在機(jī)械設(shè)計手冊中直接查到。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒條齒廓與齒輪齒廓相切時，兩切點間的距離線段長度即為固定弦齒厚，用表示。固定弦至齒輪齒頂圓的垂直距離稱為固定弦齒高，用表示，如圖6-9所示。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪固定弦齒厚弦齒高的計算公式為

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪圖6-9固定弦齒厚弦齒高

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪第四節(jié)漸開線齒輪的嚙合傳動

機(jī)械傳動中的齒輪傳動是通過一對齒輪的輪齒交替嚙合而實現(xiàn)的，我們需要了解一對齒輪的嚙合傳動情況。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪

圖6-10齒輪齒廓嚙合

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪二、漸開線齒廓嚙合特性1.漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律，能保證定比傳動

漸開線齒廓在K點嚙合時，過K點的齒廓公法線n-n必為兩齒輪基圓的內(nèi)公切線。由于兩齒輪基圓大小及安裝位置固定不變，其同側(cè)內(nèi)公切線只有一條，所以該公切線（即齒廓公法線n-n）與兩必過兩輪軸心連線于P點，即漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律，能保證定比傳動。

漸開線齒廓的定比傳動特性

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪2.漸開線齒廓具有中心距可分性

一對嚙合齒輪制造完成后，其基圓半徑固定不變，所以，即使由于安裝誤差或磨損導(dǎo)致中心距發(fā)生變化，由式（6-2）可知傳動比仍能保持恒定不變，這一特性稱為漸開線齒輪中心距的可分性。該特性給漸開線齒輪的制造和安裝帶來很大方便。3.漸開線齒廓傳遞的壓力方向不變

漸開線齒廓間傳力的方向總是沿著兩齒廓接觸點（即嚙合點）的公法線方向。而由漸開線的性質(zhì)可知，過齒廓任一嚙合點作的公法線必與兩基圓相切，即為兩基圓的內(nèi)公切線n-n。當(dāng)兩輪基圓一定、中心距一定時，兩基圓的內(nèi)公切線n-n，方向是一定的。因此，兩漸開線齒廓無論其嚙合點在何處，其傳遞的壓力方向始終不變，這一特性使得齒輪傳動較平穩(wěn)。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪三、漸開線齒輪傳動嚙合過程主動輪1順時針方向轉(zhuǎn)動，推動從動輪2作逆時針方向轉(zhuǎn)動。1.輪齒的起始嚙合點K是從動輪齒頂圓與嚙合線的交點B2，這時主動輪的齒根與從動輪的齒頂接觸，兩輪齒進(jìn)入嚙合，稱B2點為起始嚙合點。2.兩齒廓的嚙合點將沿著嚙合線向左下方移動，直至主動輪的齒頂圓與嚙合線的交點B1；主動輪的齒頂與從動輪的齒根即將脫離接觸，兩輪齒結(jié)束嚙合，故稱B1點為終止嚙合點。3.線段為嚙合點的實際軌跡，稱為實際嚙合線段。4.線段是理論上最長的嚙合線段，稱為理論嚙合線段。5.漸開線齒輪傳動中的齒廓間正壓力方向不變。

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪a）b）

c）

一對漸開線齒輪的嚙合傳動過程

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪四、漸開線齒輪正確嚙合條件一對漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。漸開線齒輪正確嚙合條件

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪重合度越大，則同時參與嚙合的輪齒越多，傳動平穩(wěn)性越好，齒輪的承載能力越大。重合度的計算公式：

式中：“+”號用于外嚙合，“-”號用于內(nèi)嚙合。重合度大小與模數(shù)m無關(guān)，只與齒數(shù)z1、z2大小有關(guān)。在實際應(yīng)用中，需滿足ε≥[ε]，[ε]稱為許用重合度，其推薦值見表6-3。表6-3許用重合度[ε]推薦值

6-1齒輪傳動概述6-2漸開線的形成6-3直齒圓柱齒輪6-4漸開線齒輪六、中心距及嚙合角

一對標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時，其分度圓與節(jié)圓重合。

漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的外嚙合時，兩齒輪的分度圓相切，其中心距a等于兩齒輪分度圓半徑之和。外嚙合齒輪傳動的中心距和嚙合角

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見！《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計概論第二章平面機(jī)構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒