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机构组合与创新设计


常用基本型
(一)连杆机构的基本型
1. 曲柄摇杆机构 2. 双曲柄机构
3. 双摇杆机构
4. 曲柄滑块机构
5. 曲柄摇块机构
6. 转 动 导 杆 机 构
7. 摆 动 导 杆 机 构
8. 移 动 导 杆 机 构 (定块机构)
9.
10.








11.




常用基本型
(二)齿轮类机构的基本型
(四)转动到间隙转动的运动特性分析
槽轮机构、不完全齿轮机构、分度凸轮机构都能实 现等速转动到间歇转动的运动要求。
(五)摆动到连续转动的运动特性分析
曲柄摇杆机构、摆动导杆机构中的摇杆和摆杆为 主动件时,可实现曲柄的连续转动。这种运动变换过 程中,要注意克服机构运动中的死点位置。
(六)移动到连续转动的运动特性分析
(一)转动到转动的运动特性分析
1. 齿轮机构
用于速度或方向的运动变换,即可实现减速也可增速 传动。结构紧凑,运转平稳,传动比大,机械效率高,使 用寿命长,可靠性好。是最常用的转动到转动的速度变换 机构。特别是组成各种轮系后,其应用更加广泛。
2. 带传动机构
常用于两转动轴中心距较大时的运动速度的变换,
曲柄滑块机构 齿轮齿条机构 不自锁的螺旋传动机构
§3-2 基本机构及其组合的概念
机构是机器中执行机械运动的主体装置,机构的 类型与复杂程度与机器的性能、成本、制造工艺、使 用寿命、工作可靠性等有密切关系。因此机构的设计 在机械设计的全过程中占有极其重要的地位。工程中 的实用机械,很少由一个简单的基本机构组成,大都 由若干个基本机构通过各种连接方法组合而成的一个 机构系统组成。
从动构件组:F=0
再拆成更简单的F=0的杆组
◆定义:把机构中最后不能再拆的自由度为零的构件
组称为机构的基本杆组。
◆ 基本杆组的分类
对于全低副的杆组: n个构件、pl个低副
3n 2 pl 0
n
2 3
pl
杆组应该满足的条件条件:
n和pl为整数 n=2,4,6…
3
Pl
n 2
运动副数
构件数
n 2, Pl 3
§3-1 基本机构及其运动特性
一、基本机构的概念
本章把连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间 歇运动机构等结构最简单且不能再进行分割的闭 链机构称为基本机构,或称为机构的基本型。
工程中,基本机构虽然有着广泛的应用,但 由基本机构组合在一起而形成的机构系统的应用 更为广泛。
基本机构是创新设计机构系统的基础。
常用的机构组合方法有: 利用机构的组成原理,不 断连接各类杆组,得到复杂机构系统; 按照串联/并联/ 叠加/封闭等规则组合基本机构,得到复杂机构系统。
简单机械的示意图
复杂的机械装置
/平压模切机
§3-3 机构组成原理与机构创新设计
一、机构组成原理
1 基本杆组的定义
机架+原动件:F=1
机构具有确定运动的条件: 自由度数=原动件数
1. 圆柱齿轮机构
2.圆锥齿轮机构
3. 蜗杆机构
用于垂直不相交轴之间的等速转动 到等速转动的运动变换,实现机构的大 速比减速传动。
一般情况下蜗杆传动机构具有自锁性。
常用基本型
(三)凸轮类机构的基本型
1. 直动从动 件盘形凸轮 机构
3. 直动从动 件圆柱凸轮 机构
2.摆动从动件 盘形凸轮机构
4.摆动从 动件圆柱 凸轮机构
即可实现减速也可增速传动。运转平稳,传动比较大,
但传动比不准确,过载时发生打滑。是最常用的大中心
距时转动到转动的速度变换机构。
3. 链传动机构
常用于两转动轴中心距较大时的运动速度的变换,即
可实现减速也可增速传动。传动比较大,压轴力较小,但
瞬时传动比不准确,不适合在高速场合应用。也是在低速
时最常用的大中心距转动到转动的速度变换机构。
4. 摩擦轮机构
用于速度或方向的运动变换,即可实现 减速也可增速传动。结构紧凑简单,运转平
稳,但传动比不准确,只能在小功率且传动
比要求不是很准确的场合应用。
5. 双曲柄机构与转动导杆机构
利用主动件等速转动、从动件的不等速 转动的特点实现特殊工作要求。
6. 双转块机构
主动转块与从动转块同速转动,但它们
摆动导杆机构也能实现摆杆的往复摆动, 其运动特点与曲柄摇杆机构相似,但其结构 紧凑,故在工程中的应用广泛。
3. 曲柄摇块机构 与上述机构的运动特点相似,但作往复摆
动的是块状构件,用在特定的工作环境中。
4. 摆动从动件凸轮机构
摆动从动件凸轮机构的特点是从动件的运动规律具有多样 性。按给定的摆动规律设计凸轮后,既可实现该运动要求。
(三)转动到往复移动的运动特性分析
曲柄滑块机构、正弦机构、移动导杆机构、齿 轮齿条机构、直动从动件凸轮机构、螺旋传动机构 均可实现转动到往复移动的运动变换。它们的运动 变换相同,但运动特性却存在很大的差别。
其中,曲柄滑块机构、正弦机构、移动导杆机 构中的移动构件作往复变速移动;直动从动件凸轮 机构中的移动杆的运动规律可实现运动特性的多样 化;齿轮齿条机构和螺旋传动机构可实现移动件的 等速运动。
常用基本型
(四)间歇运动机构的基本型
1. (外)棘轮机构
2. 槽轮机构
1.(内)棘轮机构
槽轮机构是把连续等速 转动转化为间歇转动的常用 机构。主动转臂转动一周, 从动槽轮可以转过的角度可 由槽轮的结构和转臂的个数 确定。
3. 不完全齿轮机构
4. 凸轮间歇运动机构
圆 柱 凸 轮 间 歇 运 动 机 构
的转动轴线平行。可用于轴线不重合且要求
平行传动的场合。
7. 万向机构
单万向机构的输入与输出速度不相等, 采用双万向机构可实现同速输出,双万向机构 常用于汽车发动机到后桥之间的传动轴。
(二)转动到往复摆动的运动特性分析
1. 曲柄摇杆机构 2. 摆动导杆机构
曲柄摇杆机构中的曲柄等速转动可实 现摇杆的往复摆动,其摆动角度大小与各 构件尺寸有关,往复摆动速度的差异与行 程速比系数有关。
蜗杆凸轮间歇运动机构
常用基本型
(五)其它常用机构的基本型
1. 螺旋机构
2. (双)万向 机构
常用基本型
(六)挠性传动机构的基本型
主、从动件之间靠挠性构件连接起来,常称为挠 性传动机构。典型的挠性传动机构有带传动机构、链 传动机构和绳索传动机构。
二、基本机构的运动特点分析
由于完成相同运动变换的机构类 型往往不止一种,因此必须充分 了解它们的运动与动力特性,才 能更好地选择基本机构的类型。
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