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第19篇 机构3

第1章 机构分析的常用方法3

1 机构的自由度分析3

1.1 常用术语的概念3

1.2 机构的运动简图和机动示意图4

1.3 机构的自由度分析11

1.3.1 平面机构自由度分析11

1.3.2 单封闭环空间机构自由度的计算11

1.3.3 多闭环空间机构自由度的计算16

1.3.4 空间机构自由度计算例题16

2 平面机构的运动分析18

2.1 机构的位置和构件上某点的轨迹分析18

2.2 机构的速度与加速度分析18

2.2.1 矢量图解法18

2.2.2 解析法23

2.2.3 瞬心法23

2.3 高副机构的运动分析27

2.3.1 用高副低代法求解27

2.3.2 用高副机构直接求解27

3 平面机构的受力分析30

3.1 构件惯性力的计算31

3.2 运动副中摩擦力的计算32

3.3 机构的受力分析34

3.3.1 图解计算法34

3.3.2 用速度杠杆法求平衡力Fp36

3.3.3 机构动态静力分析的解析法36

3.4 惯性力的平衡38

3.4.1 具有不规则形状的旋转构件平衡重力的确定39

3.4.2 平面机构的平衡40

4 单自由度机器的动力分析43

4.1 机器的运动过程和运动方程式43

4.2 机器运动方程的求解43

4.3 机器周期性速度波动的调节和飞轮设计43

4.3.1 机器主轴的平均角速度ωm与速度不均匀系数δ49

4.3.2 飞轮设计49

4.4 机械效率的计算53

第2章 基本机构的设计55

1 平面连杆机构55

1.1 四杆机构的结构形式55

1.2 按传动角设计四杆机构55

1.2.1 按最小传动角具有最大值的条件设计曲柄摇杆机构56

1.2.2 按最小传动角设计行程速比系数k=1（ψ12=180°）的曲柄摇杆机构58

1.2.3 按最小传动角具有最大值的条件设计偏置曲柄-滑块机构58

1.2.4 根据最小传动角设计双曲柄机构60

1.3 按照输入杆与输出杆位置关系设计四杆机构60

1.3.1 几何法60

1.3.2 分析法64

1.3.3 实验法67

1.4 按照连杆位置及连杆点位置综合铰链四杆机构68

1.4.1 已知连杆三个位置综合铰链四杆机构68

1.4.2 已知连杆四个位置综合铰链四杆机构69

1.4.3 圆点曲线及圆心曲线69

1.4.4 已知连杆上点的位置综合铰链四杆机构70

1.4.5 轨迹综合71

1.4.6 相当机构及其应用74

1.4.7 直线运动机构75

2 瞬心线机构及互包络线机构75

2.1 瞬心线机构的工作特点及设计计算的一般原理75

2.2 非圆齿轮节线设计78

2.2.1 再现一个给定自变量的函数的非圆齿轮节线设计78

2.2.2 偏心圆齿轮与非圆齿轮共轭81

2.2.3 椭圆-卵形齿轮及卵形齿轮传动82

2.3 互包络线机构的工作特点84

2.4 互包络线机构的设计85

3 凸轮机构89

3.1 凸轮机构的术语及一般设计步骤89

3.2 凸轮机构的基本型式及封闭方式91

3.3 凸轮机构的压力角94

3.4 基圆半径Rb、圆柱凸轮最小半径Rmin和滚子半径Rr95

3.4.1 基圆半径Rb对凸轮机构的影响95

3.4.2 确定基圆半径Rb、Rmin的方法95

3.4.3 滚子半径Rr的确定98

3.5 从动件运动规律及其方程式99

3.5.1 从动件运动规律99

3.5.2 基本运动规律的参数曲线101

3.5.3 常用组合运动规律方程式应用103

3.6 滚子从动件凸轮工作轮廓的设计109

3.6.1 作图法109

3.6.2 解析法111

3.7 平底从动件盘形凸轮工作轮廓的设计116

3.8 圆弧凸轮工作轮廓的设计120

3.8.1 单圆弧凸轮（偏心轮）120

3.8.2 多圆弧凸轮120

3.9 凸轮及滚子结构、材料、强度、精度、表面粗糙度及工作图122

3.9.1 凸轮及滚子结构122

3.9.2 常用材料125

3.9.3 强度校核及许用应力125

3.9.4 凸轮精度及表面粗糙度126

3.9.5 凸轮工作图126

4 分度凸轮机构128

4.1 分度凸轮机构的性能及其运动参数128

4.2 弧面（滚子齿式）分度凸轮机构128

4.2.1 基本结构和工作原理128

4.2.2 弧面分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸130

4.2.3 弧面分度凸轮的工作曲面设计及其实例计算132

4.2.4 弧面分度凸轮机构的动力学计算135

4.2.5 弧面分度凸轮机构主要零件的材料、热处理与技术要求137

4.2.6 弧面分度凸轮机构的结构设计要点137

4.2.7 弧面分度凸轮机构的主要零部件图实例137

4.2.8 弧面凸轮分度箱139

4.3 圆柱分度凸轮机构141

4.3.1 工作原理和主要类型141

4.3.2 圆柱分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸141

4.3.3 圆柱分度凸轮的工作轮廓设计144

4.3.4 圆柱分度凸轮机构主要零件的材料、技术要求及结构设计要点144

4.3.5 圆柱分度凸轮轮廓曲面展开为平面矩形时的设计计算145

4.4 共轭（平行）分度凸轮机构146

4.4.1 基本结构和工作原理146

4.4.2 共轭分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸146

4.4.3 用作图法绘制凸轮的理论廓线和工作廓线150

4.4.4 共轭盘形分度凸轮机构凸轮廓线的解析法计算151

4.4.5 共轭（平行）凸轮分度箱154

5 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和针轮机构155

5.1 棘轮机构155

5.1.1 常用型式155

5.1.2 设计要点156

5.2 槽轮机构157

5.2.1 工作原理及型式157

5.2.2 槽轮机构的几何尺寸和主要运动参数的计算（均布径向槽）159

5.2.3 槽轮机构的动力性能162

5.3 不完全齿轮机构163

5.3.1 基本型式与啮合特性163

5.3.2 设计参数的计算165

5.3.3 不完全齿轮机构的设计计算公式及工作图168

5.4 针轮机构172

5.4.1 针轮机构的主要类型和特点172

5.4.2 针轮机构的设计计算172

6 斜面机构与螺旋机构174

6.1 斜面机构的特性指标与计算公式174

6.2 螺旋机构176

6.2.1 螺旋机构的特性指标176

6.2.2 螺旋机构传动型式177

6.3 参数选择178

7 往复油（汽）缸机构的运动设计178

7.1 参数计算178

7.2 参数选择179

7.3 运动设计180

第3章 组合机构的分析与设计182

1 基本机构的主要组合型式182

2 凸轮-连杆组合机构183

2.1 固定凸轮-连杆组合机构183

2.2 转动凸轮-连杆组合机构185

2.3 联动凸轮-连杆组合机构187

3 齿轮-连杆组合机构188

3.1 行星轮系与Ⅱ级杆组的组合机构188

3.2 四杆机构与周转轮系的组合机构192

3.3 五杆机构与齿轮机构的组合机构198

4 凸轮-齿轮组合机构201

4.1 输出件实现周期性变速运动的凸轮-齿轮组合机构201

4.2 实现轨迹要求的凸轮-齿轮组合机构202

4.3 输出件实现周期性停歇的凸轮-齿轮组合机构203

5 具有挠性件的组合机构204

5.1 同步带-连杆组合机构204

5.2 差动式带、链-连杆组合机构205

第4章 机构参考图例206

1 匀速转动机构206

1.1 定传动比匀速转动机构206

1.2 有级变速机构210

1.3 无级变速机构212

2 非匀速转动机构214

3 往复运动机构216

4 急回机构223

5 行程放大机构225

6 可调行程机构228

7 间歇运动机构231

8 超越止动及单向机构237

9 换向机构239

10 差动补偿机构241

11 气、液驱动机构245

12 增力及夹持机构248

13 实现预期轨迹的机构253

14 安全保险、制动装置260

15 定位联锁机构264

16 伸缩机构267

17 振动机构270

参考文献272