机械设计手册

第4篇 机构

第1章 机构分析的常用方法4－3

1 机构的自由度分析4－3

1.1 常用术语的概念4－3

1.2 机构的运动简图和机动示意图4－4

1.3 机构的自由度分析4－9

1.3.1 平面机构自由度分析4－9

1.3.2 单封闭环空间机构自由度的计算4－10

1.3.3 多闭环空间机构及开环机构的自由度的计算4－14

1.3.4 空间机构自由度计算例题4－14

1.4 平面机构的结构分析4－15

2 平面机构的运动分析4－17

2.1 机构的位置和构件上某点的轨迹分析4－18

2.2 机构的速度与加速度分析4－18

2.2.1 矢量图解法4－18

2.2.2 解析法4－24

2.2.3 瞬心法4－24

2.3 高副机构的运动分析4－29

2.3.1 用高副低代法求解4－29

2.3.2 用高副机构直接求解4－30

3 平面机构的受力分析4－32

3.1 杆组静定条件和构件惯性力的计算4－33

3.2 运动副中摩擦力的计算4－34

3.3 机构的受力分析4－35

3.3.1 图解计算法4－35

3.3.2 用速度杠杆法求平衡力Fp4－36

3.3.3 机构动态静力分析的解析法4－36

3.4 惯性力的平衡4－38

3.4.1 具有不规则形状的旋转构件平衡重力的确定4－39

3.4.2 平面机构的平衡4－39

4 单自由度机器的动力分析4－43

4.1 机器的运动过程和运动方程式4－43

4.2 机器运动方程的求解4－43

4.3 机器周期性速度波动的调节和飞轮设计4－43

4.3.1 机器主轴的平均角速度ωm与速度不均匀系数δ4－48

4.3.2 飞轮设计4－48

4.4 机械效率的计算4－50

第2章 基本机构的设计4－52

1 平面连杆机构4－52

1.1 四杆机构的结构型式4－52

1.2 按传动角设计四杆机构4－52

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4－53

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4－54

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4－55

1.2.4 根据最小传动角设计双曲柄机构4－55

1.3 按照输入杆与输出杆位置关系设计四杆机构4－56

1.3.1 几何法4－56

1.3.2 分析法4－60

1.3.3 实验法4－63

1.4 按照连杆位置及连杆点位置综合铰链四杆机构4－63

1.4.1 已知连杆三个位置综合铰链四杆机构4－63

1.4.2 已知连杆四个位置综合铰链四杆机构4－64

1.4.3 圆点曲线及圆心曲线4－65

1.4.4 已知连杆上点的位置综合铰链四杆机构4－65

1.4.5 轨迹综合4－67

1.4.6 相当机构及其应用4－70

1.4.7 直线运动机构4－70

2 瞬心线机构及互包络线机构4－71

2.1 瞬心线机构的工作特点及设计计算的一般原理4－71

2.2 非圆齿轮节线设计4－73

2.2.1 再现一个给定自变量的函数的非圆齿轮节线设计4－73

2.2.2 偏心圆齿轮与非圆齿轮共轭4－75

2.2.3 椭圆－卵形齿轮及卵形齿轮传动4－77

2.3 互包络线机构的工作特点4－79

2.4 互包络线机构的设计4－80

3 凸轮机构4－83

3.1 凸轮机构的术语及一般设计步骤4－83

3.2 凸轮机构的基本型式及封闭方式4－85

3.3 凸轮机构的压力角4－88

3.4 基圆半径Rb、圆柱凸轮最小半径Rmin和滚子半径Rr4－89

3.4.1 基圆半径Rb对凸轮机构的影响4－89

3.4.2 确定基圆半径Rb、Rmin的方法4－89

3.4.3 滚子半径Rr的确定4－92

3.5 从动件运动规律及其方程式4－93

3.5.1 从动件运动规律4－93

3.5.2 基本运动规律的参数曲线4－95

3.5.3 常用组合运动规律方程式应用4－97

3.6 滚子从动件凸轮工作轮廓的设计4－103

3.6.1 作图法4－103

3.6.2 解析法4－105

3.7 平底从动件盘形凸轮工作轮廓的设计4－111

3.8 圆弧凸轮工作轮廓的设计4－114

3.8.1 单圆弧凸轮(偏心轮)4－114

3.8.2 多圆弧凸轮4－114

3.9 凸轮及滚子结构、材料、强度、精度、表面粗糙度及工作图4－116

3.9.1 凸轮及滚子结构4－116

3.9.2 常用材料4－119

3.9.3 强度校核及许用应力4－119

3.9.4 凸轮精度及表面粗糙度4－120

3.9.5 凸轮工作图4－120

4 分度凸轮机构4－122

4.1 分度凸轮机构的性能及其运动参数4－122

4.2 弧面(滚子齿式)分度凸轮机构4－122

4.2.1 基本结构和工作原理4－122

4.2.2 弧面分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸4－124

4.2.3 弧面分度凸轮的工作曲面设计及其实例计算4－126

4.2.4 弧面分度凸轮机构的动力学计算4－129

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4－131

4.2.6 弧面分度凸轮机构的结构设计要点4－131

4.2.7 弧面分度凸轮机构的主要零部件图实例4－131

4.2.8 弧面凸轮分度箱4－133

4.3 圆柱分度凸轮机构4－135

4.3.1 工作原理和主要类型4－135

4.3.2 圆柱分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸4－135

4.3.3 圆柱分度凸轮的工作轮廓设计4－138

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4－138

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4－139

4.4 共轭(平行)分度凸轮机构4－140

4.4.1 基本结构和工作原理4－140

4.4.2 共轭分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸4－140

4.4.3 用作图法绘制凸轮的理论廓线和工作廓线4－144

4.4.4 共轭盘形分度凸轮机构凸轮廓线的解析法计算4－145

4.4.5 共轭(平行)凸轮分度箱4－147

5 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和针轮机构4－148

5.1 棘轮机构4－148

5.1.1 常用型式4－148

5.1.2 设计要点4－149

5.2 槽轮机构4－150

5.2.1 工作原理及型式4－150

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)4－152

5.2.3 槽轮机构的动力性能4－155

5.3 不完全齿轮机构4－156

5.3.1 基本型式与啮合特性4－156

5.3.2 设计参数的计算4－158

5.3.3 不完全齿轮机构的设计计算公式及工作图4－161

5.4 针轮机构4－163

5.4.1 针轮机构的主要类型和特点4－163

5.4.2 针轮机构的设计计算4－164

6 斜面机构与螺旋机构4－165

6.1 斜面机构的特性指标与计算公式4－165

6.2 螺旋机构4－167

6.2.1 螺旋机构的特性指标4－168

6.2.2 螺旋机构传动型式4－168

6.3 参数选择4－169

7 往复油(汽)缸机构的运动设计4－169

7.1 参数计算4－169

7.2 参数选择4－170

7.3 运动设计4－171

第3章 组合机构的分析与设计4－173

1 基本机构的主要组合型式4－173

2 凸轮连杆组合机构4－174

2.1 固定凸轮连杆组合机构4－174

2.2 转动凸轮连杆组合机构4－176

2.3 联动凸轮连杆组合机构4－179

3 齿轮连杆组合机构4－179

3.1 行星轮系与Ⅱ级杆组的组合机构4－179

3.2 四杆机构与周转轮系的组合机构4－182

3.3 五杆机构与齿轮机构的组合机构4－187

4 凸轮齿轮组合机构4－190

4.1 输出件实现周期性变速运动的凸轮齿轮组合机构4－190

4.2 实现轨迹要求的凸轮齿轮组合机构4－192

4.3 输出件实现周期性停歇的凸轮齿轮组合机构4－193

5 具有挠性件的组合机构4－194

5.1 同步带连杆组合机构4－194

5.2 差动式带、链连杆组合机构4－194

第4章 机构参考图例4－196

1 匀速转动机构4－196

1.1 定传动比匀速转动机构4－196

1.2 有级变速机构4－201

1.3 无级变速机构4－203

2 非匀速转动机构4－204

3 往复运动机构4－206

4 急回机构4－214

5 行程放大机构4－216

6 可调行程机构4－218

7 间歇运动机构4－221

8 超越止动及单向机构4－227

9 换向机构4－229

10 差动补偿机构4－232

11 气、液驱动机构4－235

12 增力及夹持机构4－239

13 实现预期轨迹的机构4－244

14 安全保险、制动装置4－250

15 定位联锁机构4－255

16 伸缩机构4－257

17 振动机构4－260

参考文献4－264

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