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目录 1

前言 1

基础专题与构型方法 1

第1章　机构的识别和构型基础专题 1

1.1 机构要素 3

1.1.1　构件 3

1.1.2　运动副 5

1.2.1　机构有确定运动的条件 10

1.2　怎样判定机构能动性 10

1.2.2　作图定位法确定机构自由度 11

【示例1-1】作图法定机构自由度 11

1.2.3　单闭环平面机构自由度计算 11

【示例1-2】用公式计算机构自由度 11

1.2.4　应用机构自由度计算公式的注意事项 11

【示例1-3】有复合铰链时的机构自由度计算 12

【示例1-4】有局部自由度时的机构自由度计算 12

【示例1-5】用观察法判断虚约束的机构自由度计算 12

【示例1-8】对特定几何关系判断虚约束的机构自由度计算 13

【示例1-6】判断对称结构虚约束的机构自由度计算 13

【示例1-7】瞬心法判断虚约束的机构自由度计算 13

【示例1-9】有公共约束的机构自由度计算 14

1.2.5　多闭环平面机构自由度计算 14

【示例1-10】有虚约束且各环公共约束数相同的机构自由度计算 14

【示例1-11】各环公共约束数相同的机构自由度计算 14

【示例1-12】各环公共约束数不同的机构自由度计算 15

1.2.6　单闭环空间机构自由度计算公式 15

【示例1-13】空间机构的自由度计算 15

【示例1-15】空间开链机构的自由度计算 16

1.3.1　机构的图示方法 16

1.3　怎样绘制机构运动简图 16

1.2.7　多闭环空间机构自由度计算 16

1.2.8　开链机构的自由度计算 16

【示例1-14】各环公共约束数不同的空间机构自由度计算 16

1.3.2　机构运动简图绘制 18

【示例1-16】低副简摆颚式破碎机运动简图绘制 18

1.3.3　机构运动简图识别 20

【示例1-17】有滚滑副的小型压力机运动简图绘制 20

【示例1-18】可变导程螺旋送进机构的轴测简图绘制 20

1.3.4　机构运动简图的作用 23

1.4　机构按“功能”分类 24

1.4.1　按从动件输出运动形态表达的功能 25

1.4.2　按输入—输出运动形态变换表达的功能 25

1.4.3　按从动件输出运动特性表达的功能 25

1.4.4　按作业方式（特定的用途）表达的功能 25

1.5　机构按“构造”分类 36

1.5.1　平面连杆机构 36

1.5.2　空间连杆机构 38

1.5.3　凸轮机构 38

1.5.4　齿轮机构 41

1.5.5　非圆齿轮机构 42

1.5.6　螺旋机构 43

1.5.7　棘轮机构 43

1.5.8　槽轮机构 44

1.5.10　摩擦轮和瞬心线机构 45

1.5.9　不完全齿轮机构 45

1.5.11　挠性件机构 48

1.5.12　弹性件机构（包括谐波机构） 48

1.5.13　液（气）动机构 50

1.5.14　电气机构 51

1.5.15　其他广义机构 52

1.5.16　组合机构 52

1.6.1　按机构“构件数”分类 54

1.6　机构按“结构”分类 54

1.6.2　按机构“杆组”级别分类 55

1.7　机构按“组成”分类 57

1.7.1　基本机构 57

1.7.2　变异机构 57

1.7.3　组合机构 57

构型方法 57

1.8　怎样认识基本机构 58

1.8.1　单自由度闭链铰链四杆机构 58

1.8.2　单自由度闭链三构件凸轮机构 65

1.8.3　闭链三构件齿轮机构 69

1.9.1　机构倒置 73

1.9　怎样变异机构 73

1.9.2　运动副位置变化 75

1.9.3　简单运动副元素形状变化 76

1.9.4　运动副的合成和分解 77

1.9.5　机构运动特性保持不变的机构变异 79

1.9.6　增加辅助构件 81

1.9.7　与实现运动有关的构件形状改变 82

【示例1-19】实现主动件一周内停、动时间各半周的变异机构（变异过程和结果） 83

1.9.8　变异过程示例 83

1.10　怎样组合机构 85

1.10.1　怎样认识组合机构 85

1.10.2　机构串接组合 85

1.10.3　机构并接组合 86

1.10.4　机构回接组合 88

1.10.5　机构叠接组合 89

1.10.6　机构时序组合及机构运动循环图 90

1.10.7　机构组合的大致顺序和方法 91

【示例1-20】实现主动件一周内停、动时间各半的组合机构（组合过程和结果） 92

1.11　怎样构思机构类型 93

1.11.1　机构功能的运动化 93

【示例1-21】“成衣机”的功能运动化 98

1.11.2　根据功能要求按“类比法”构型 99

【示例1-22】设计卷纸在连续送进时裁成定长纸张的机构（作业操作功能） 99

【示例1-23】设计主动件连续转动、从动件作单向间歇运动的机构（运动形态变换功能） 99

1.11.3 从“运动副合理配置”出发构型 100

【示例1-24】全低副型平面六杆夹压机构方案构思 102

【示例1-25】含一个滚滑副的平面五杆机构方案构思 105

1.11.4　按“变异—组合法”构型 105

【示例1-26】干粉料压片机的夹压机构构型 106

1.11.5　按“变异—组合”与“运动副合理配置”的交互法构型 110

【示例1-27】普通窗户启闭机构构型 110

附录：机构简图的图示符号 116

第2章　匀速连续转动机构导引 125

2.1　定速比“平行轴间”连杆机构 125

2.2　定速比“平行轴间”定轴轮系机构 129

2.3　定速比“平行轴间”行星和差动机构 132

2.4　定速比“平行轴间”弹性件（谐波）机构 140

2.5　定速比“平行轴间”挠性件机构 145

2.6　“相交（错）轴间”定速比机构 147

2.7　有级变速机构 152

2.8　无级变速机构 157

第3章　非匀速连续转动机构导引 177

3.1　平面连杆机构 177

3.2　空间连杆机构 182

3.3　瞬心线机构 186

3.4　挠性件机构 193

3.5　凸轮及其组合机构 194

3.6　齿轮及其组合机构 198

第4章　往复移动机构导引 205

4.1　平面四杆机构 205

4.2　平面多杆机构 207

4.3　凸轮机构 212

4.4　齿轮机构 217

4.5　楔块和螺旋机构 219

4.6　挠性件机构 222

4.7　液（气）机构 225

4.8　凸轮-连杆机构 227

4.9　齿轮-连杆机构 228

4.10　齿轮-凸轮机构 234

4.11　机构系统 236

第5章　往复摆动机构导引 240

5.1　平面四杆机构 240

5.2　平面多杆机构 243

5.3　空间连杆机构 248

5.4 凸轮机构 250

5.5　齿轮机构 253

5.6　螺旋机构 255

5.7　挠性件机构 256

5.8　齿轮-连杆组合机构 259

5.9 凸轮-连杆组合机构 260

5.10　其他组合机构 263

6.1　棘轮机构 265

第6章　间歇转动机构导引 265

6.2　以棘轮为主的组合机构 270

6.3　槽轮及其组合机构 274

6.4　凸轮及其组合机构 281

6.5　针轮机构 286

6.6　齿轮和不完全齿轮机构 288

6.7　利用轨迹实现有停歇的转动机构 292

第7章　往复运动中有停歇、停顿或局部逆转的机构导引 295

7.1 往复摆动双侧停歇机构 295

7.2　往复摆动单侧停歇机构 299

7.3　往复移动双侧停歇机构 303

7.4　往复移动单侧停歇机构 306

7.5　运动行程中有停歇（顿）的往复运动机构 310

第8章　点轨迹机构导引 317

8.1 一般轨迹基本机构 317

8.2　一般轨迹组合机构 320

8.3　圆（弧）轨迹机构 327

8.4　近似和精确直线机构 329

8.5 方形和“D”形轨迹机构 335

8.6　缩放仪和仿形仪机构 338

8.7　复演瞬心线及其转迹线的机构 341

8.8　轨迹反演机构 344

第9章　实现复合运动和运动合成的机构导引 346

9.1　沿直线（或近似直线）平移的机构 346

9.2　沿曲线轨迹平移机构 351

9.3　平面复合运动机构 356

9.4　空间复合运动机构 369

9.5　运动合成机构 377

第10章　补调性机构导引 387

10.1 补偿与均衡机构 387

10.2　行程可调机构 395

10.3 相位等可调机构 406

第11章　方向性和防护性机构导引 410

11.1 单向机构 410

11.2　换向机构 413

11.3　离合机构 417

11.4　制动机构 420

11.5　自动停车机构 428

11.6　过载保护机构 431

第12章　移位性操作机构导引 438

12.1　定位机构 438

12.2　锁止机构 445

12.3　夹压（紧）机构 451

12.4　电气开关机构 459

第13章　生产性作业操作机构导引 467

13.1　供料机构 468

13.2　整列和选别机构 479

13.3　搬运机构 486

13.4　装配和包装机构 493

13.5　远心顺应机构 500

13.6　抓取机构 504

13.7　手臂和手腕机构 515

13.8　行走机构 520

14.1 （锻、冲）压（剪、裁）切机构 528

第14章　特殊功用机构导引 528

14.2　包馅机构 537

14.3　泵机构 539

14.4　秤机构 547

14.5　振动机构 549

14.6　其他物理效应机构 567

第15章　常用机构运动分析和尺度确定的简化计算示例 567

15.1 平面连杆机构运动分析 579

导引 579

15.1.1　速度瞬心求速度（图解法） 579

导引 579

【示例15-1】瞬心法作速度分析 579

15.1.2　相对运动向量图解法 580

导引 580

【示例15-2】相对运动向量法作运动分析 580

15.1.3 平面四杆机构解析法 580

导引 580

【示例15-4】双曲柄机构 581

【示例15-3】曲柄摇杆机构 581

【示例15-5】双摇杆机构 582

【示例15-6】曲柄滑块机构 583

【示例15-7】曲柄摆动导杆机构 584

【示例15-8】曲柄转动导杆机构 584

【示例15-9】正弦机构 584

【示例15-10】正切机构 585

【示例15-11】双转块机构 585

导引 586

【示例15-13】铰链四杆机构轨迹（图解法） 586

【示例15-12】画椭圆机构 586

15.2　平面连杆机构运动轨迹 586

【示例15-14】铰链四杆机构轨迹（解析法） 587

【示例15-15】曲柄滑块机构（解析法） 587

【示例15-16】双转块机构（解析法） 587

【示例15-17】椭圆机构（解析法） 588

【示例15-18】给定连杆两位置确定铰链四杆机构尺度 589

导引 589

15.3.1　图解法 589

15.3　给定连杆位置或两连架杆对应位置或连杆轨迹确定铰链四杆机构尺度 589

【示例15-19】给定连杆三位置确定铰链四杆机构尺度 590

【示例15-20】给定连杆四位置确定铰链四杆机构尺度 590

【示例15-21】给定连杆五位置确定铰链四杆机构尺度 591

【示例15-22】给定两连架杆对应位置或对应角位移确定铰链四杆机构尺度 592

【示例15-23】给定急回系数和摇杆摆角确定曲柄摇杆机构尺度 592

【示例15-24】给定连杆上点的轨迹设计铰链四杆机构 593

导引 594

15.3.2　解析法 594

【示例15-25】给定连杆五位置设计铰链四杆机构的解析法 595

【示例15-26】给定连杆四位置设计铰链四杆机构的解析法 596

【示例15-27】给定连杆三位置设计铰链四杆机构的解析法 597

【示例15-28】给定连杆轨迹和连架杆对应位置设计铰链四杆机构的解析法 597

【示例15-29】给定两连架杆对应角位移设计铰链四杆机构的解析法 598

【示例15-30】给定轨迹设计铰链四杆机构的解析法 599

15.4　摆缸机构尺度确定 599

导引 599

【示例15-31】汽车吊摆缸机构参数计算 600

【示例15-33】摆缸机构的图解确定 601

15.5　凸轮机构尺度确定 601

导引 601

【示例15-32】摆动导板送料辊的驱动机构—摆缸机构参数计算 601

【示例15-34】给定从动件位移规律确定盘形凸轮廓线的图解法 602

【示例15-35】给定轨迹要求确定凸轮廓线的图解法 602

15.6　棘轮机构结构尺寸和齿廓画法 603

导引 603

【示例15-36】齿式棘轮机构 603

【示例15-37】摩擦式棘轮机构 606

15.7　槽轮机构结构尺寸和运动参数确定 607

导引 607

【示例15-38】单滚子外槽轮机构 608

15.8　不完全针轮机构结构尺寸和运动参数确定 609

导引 609

15.9　不完全齿轮机构结构尺寸和运动参数确定 616

导引 616

【示例15-39】外接不完全针轮机构 616

【示例15-40】外接不完全齿轮机构 621

15.10　齿轮-连杆组合机构尺度确定 621

导引 621

15.10.1　齿轮-对心曲柄滑块组合机构 622

【示例15-41】带有瞬时停歇的步进运动的机构 622

【示例15-42】带有逆向转动的步进运动的机构 623

【示例15-43】带有瞬时停歇的步进运动的机构 624

【示例15-44】带有逆向转动的步进运动的机构 624

15.10.2　齿轮-曲柄摇杆组合机构 624

15.10.3　齿轮-曲柄转动导杆组合机构 627

【示例15-45】带有瞬时停歇的步进运动的机构 627

【示例15-46】带有逆向转动的步进运动的机构 627

15.10.4　齿条-转动导杆组合机构（导杆为主动件） 629

【示例15-47】带有瞬时停歇的步进运动的机构 630

【示例15-48】带有逆向转动的步进运动的机构 630

15.10.5　齿条-曲柄摆动导杆组合机构（曲柄为主动件） 632

【示例15-49】从动轮正反摆动行程时间相同的机构 632

参考文献 634