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第4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9

1.3.1 平面机构自由度分析9

1.3.2 单封闭环空间机构自由度的计算10

1.3.3 多闭环空间机构及开环机构的自由度的计算14

1.3.4 空间机构自由度计算例题14

1.4 平面机构的结构分析15

2 平面机构的运动分析17

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24

2.2.3 瞬心法24

2.3 高副机构的运动分析29

2.3.1 用高副低代法求解29

2.3.2 用高副机构直接求解30

3 平面机构的受力分析32

3.1 杆组静定条件和构件惯性力的计算33

3.2 运动副中摩擦力的计算34

3.3 机构的受力分析35

3.3.1 图解计算法35

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39

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δ48

4.3.2 飞轮设计48

4.4 机械效率的计算50

第2章 基本机构的设计52

1 平面连杆机构52

1.1 四杆机构的结构型式52

1.2 按传动角设计四杆机构52

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53

1.2.2 按最小传动角设计行程速比系数K＝1（φ12＝180°）的曲柄摇杆机构54

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55

1.2.4 根据最小传动角设计双曲柄机构55

1.3 按照输入杆与输出杆位置关系设计四杆机构56

1.3.1 几何法56

1.3.2 分析法60

1.3.3 实验法63

1.4 按照连杆位置及连杆点位置综合铰链四杆机构63

1.4.1 已知连杆三个位置综合铰链四杆机构63

1.4.2 已知连杆四个位置综合铰链四杆机构64

1.4.3 圆点曲线及圆心曲线65

1.4.4 已知连杆上点的位置综合铰链四杆机构65

1.4.5 轨迹综合67

1.4.6 相当机构及其应用70

1.4.7 直线运动机构70

2 瞬心线机构及互包络线机构71

2.1 瞬心线机构的工作特点及设计计算的一般原理71

2.2 非圆齿轮节线设计73

2.2.1 再现一个给定自变量的函数的非圆齿轮节线设计73

2.2.2 偏心圆齿轮与非圆齿轮共轭75

2.2.3 椭圆-卵形齿轮及卵形齿轮传动77

2.3 互包络线机构的工作特点79

2.4 互包络线机构的设计80

3 凸轮机构83

3.1 凸轮机构的术语及一般设计步骤83

3.2 凸轮机构的基本型式及封闭方式85

3.3 凸轮机构的压力角88

3.4 基圆半径Rb、圆柱凸轮最小半径Rmin和滚子半径Rr89

3.4.1 基圆半径Rb对凸轮机构的影响89

3.4.2 确定基圆半径Rb、Rmin的方法89

3.4.3 滚子半径Rr的确定92

3.5 从动件运动规律及其方程式93

3.5.1 从动件运动规律93

3.5.2 基本运动规律的参数曲线95

3.5.3 常用组合运动规律方程式应用97

3.6 滚子从动件凸轮工作轮廓的设计103

3.6.1 作图法103

3.6.2 解析法105

3.7 平底从动件盘形凸轮工作轮廓的设计111

3.8 圆弧凸轮工作轮廓的设计114

3.8.1 单圆弧凸轮（偏心轮）114

3.8.2 多圆弧凸轮114

3.9 凸轮及滚子结构、材料、强度、精度、表面粗糙度及工作图116

3.9.1 凸轮及滚子结构116

3.9.2 常用材料119

3.9.3 强度校核及许用应力119

3.9.4 凸轮精度及表面粗糙度120

3.9.5 凸轮工作图120

4 分度凸轮机构122

4.1 分度凸轮机构的性能及其运动参数122

4.2 弧面（滚子齿式）分度凸轮机构122

4.2.1 基本结构和工作原理122

4.2.2 弧面分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸124

4.2.3 弧面分度凸轮的工作曲面设计及其实例计算126

4.2.4 弧面分度凸轮机构的动力学计算129

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131

4.2.6 弧面分度凸轮机构的结构设计要点131

4.2.7 弧面分度凸轮机构的主要零部件图实例131

4.2.8 弧面凸轮分度箱133

4.3 圆柱分度凸轮机构135

4.3.1 工作原理和主要类型135

4.3.2 圆柱分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸135

4.3.3 圆柱分度凸轮的工作轮廓设计138

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138

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139

4.4 共轭（平行）分度凸轮机构140

4.4.1 基本结构和工作原理140

4.4.2 共轭分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸140

4.4.3 用作图法绘制凸轮的理论廓线和工作廓线144

4.4.4 共轭盘形分度凸轮机构凸轮廓线的解析法计算145

4.4.5 共轭（平行）凸轮分度箱147

5 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和针轮机构148

5.1 棘轮机构148

5.1.1 常用型式148

5.1.2 设计要点149

5.2 槽轮机构150

5.2.1 工作原理及型式150

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）152

5.2.3 槽轮机构的动力性能155

5.3 不完全齿轮机构156

5.3.1 基本型式与啮合特性156

5.3.2 设计参数的计算158

5.3.3 不完全齿轮机构的设计计算公式及工作图161

5.4 针轮机构163

5.4.1 针轮机构的主要类型和特点163

5.4.2 针轮机构的设计计算164

6 斜面机构与螺旋机构165

6.1 斜面机构的特性指标与计算公式165

6.2 螺旋机构167

6.2.1 螺旋机构的特性指标168

6.2.2 螺旋机构传动型式168

6.3 参数选择169

7 往复油（汽）缸机构的运动设计169

7.1 参数计算169

7.2 参数选择170

7.3 运动设计171

第3章 组合机构的分析与设计173

1 基本机构的主要组合型式173

2 凸轮-连杆组合机构174

2.1 固定凸轮-连杆组合机构174

2.2 转动凸轮-连杆组合机构176

2.3 联动凸轮-连杆组合机构179

3 齿轮-连杆组合机构179

3.1 行星轮系与Ⅱ级杆组的组合机构179

3.2 四杆机构与周转轮系的组合机构182

3.3 五杆机构与齿轮机构的组合机构187

4 凸轮-齿轮组合机构190

4.1 输出件实现周期性变速运动的凸轮-齿轮组合机构190

4.2 实现轨迹要求的凸轮-齿轮组合机构192

4.3 输出件实现周期性停歇的凸轮-齿轮组合机构193

5 具有挠性件的组合机构194

5.1 同步带-连杆组合机构194

5.2 差动式带、链-连杆组合机构194

第4章 机构参考图例196

1 匀速转动机构196

1.1 定传动比匀速转动机构196

1.2 有级变速机构201

1.3 无级变速机构203

2 非匀速转动机构204

3 往复运动机构206

4 急回机构214

5 行程放大机构216

6 可调行程机构218

7 间歇运动机构221

8 超越止动及单向机构227

9 换向机构229

10 差动补偿机构232

11 气、液驱动机构235

12 增力及夹持机构239

13 实现预期轨迹的机构244

14 安全保险、制动装置250

15 定位联锁机构255

16 伸缩机构257

17 振动机构260

参考文献264