機械設計動畫匯總

1、兩構件相成轉動副（滾動摩擦）兩構件相成轉動副（滾動摩擦） 如果在構件1、2中間引入中間元件，如滾動軸承，如果再采用半徑小于鋼球的半徑的一組鋼球代替滾動軸承的保持架，則構件1、2以及所有鋼球之間都是滾動摩擦，磨損將會進一步減小.帶傳動帶傳動1 帶傳動一般是靠帶輪與帶接觸面間的摩擦力所產生的轉矩來傳遞運動和動力的，要使帶傳動能夠正常工作，帶必須受有足夠大的張緊力，以使帶與帶輪之間有足夠大的摩擦力。螺旋機構螺旋機構 最簡單的螺旋機構是由螺母、螺桿和機架組成的。螺旋機構可以將轉動轉變成移動，或將移動轉變成轉動，具有結構簡單、工作平穩(wěn)、可產生較大的軸向力等優(yōu)點。圖示為在機電一體化產品中經常應用的螺旋機構

2、，在螺桿和螺母中間加入滾珠，可以減少螺桿與螺母之間的磨損，提高機構的傳動效率兩構件形成轉動副（滾動軸承）兩構件形成轉動副（滾動軸承） 如果在構件1、2中間引入中間元件-鋼球3，使構件1、2和鋼球3形成滾動，則將滑動摩擦轉變?yōu)闈L動摩擦，可以大大減小構件的磨損，其中保持架4的作用是將鋼球3均勻隔開，它與鋼球3之間仍然是滑動摩擦。差動輪系差動輪系 自由度F=2的周轉輪系為差動輪系，差動輪系通常用于運動的合成、分解。最典型的應用是汽車的差速器行星輪系（多行星輪）行星輪系（多行星輪） 多個行星輪實際上是利用虛約束來減小每個行星輪的受力。一般行星輪應均勻布置，以滿足機構的平衡條件。同時，設計時應滿足傳動比

3、條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件。槽輪機構槽輪機構 當撥盤勻速連續(xù)轉動時，通過圓銷與槽輪上的槽接觸使槽輪轉動；圓銷脫離槽以后，槽輪便停止運動，此時圓盤上的鎖止弧阻止槽輪因慣性而運動。棘輪機構棘輪機構 搖桿往復擺動，使棘爪推動棘輪逆時針方向間歇運動，并靠止動爪防止棘輪反轉，彈簧用來保證止動爪能夠正常工作。不完全齒輪機構不完全齒輪機構 當主動輪的齒與從動輪的齒嚙合時將推動從動輪轉動，而當主動輪齒與從動輪齒脫離嚙合時，從動輪將停止轉動。兩輪輪緣備有鎖止弧，可以防止從動輪的游動，起到定位作用。范成（有根切） 在齒輪的范成法加工中將可能會出現(xiàn)根切現(xiàn)象-刀具的頂部切入被加工齒輪的根部，從而將齒根部已加工

4、好的漸開線切掉了一部分。根切現(xiàn)象的出現(xiàn)會產生降低齒輪的齒根強度等一系列對齒輪傳動十分不利的影響。，連桿機構（急回作用） 當曲柄作單向勻速轉動時，搖桿往、復擺動的平均速度不同。機構的這個特性稱為機構的急回運動特性。在工程中，將機構的工作行程安排在搖桿平均速度較低的行程，而將機構的空回行程安排在搖桿平均速度較高的行程，可以達到提高生產率的目的。極位夾角越大，機構的急回運動特性越明顯。極位夾角為零，機構無急回特性。凸輪機構（圓柱）凸輪機構（圓柱） 圓柱凸輪機構屬于空間凸輪機構，可以看成為將盤形凸輪的轉動中心移到無窮遠，使凸輪變?yōu)橐苿油馆?，再將移動凸輪的輪廓曲線纏繞在一個圓柱面上而得到的。連桿機構應用

5、（縫紉機）連桿機構應用（縫紉機） 為曲柄搖桿機構，腳踏板是搖桿，為主動件。在機構的運動過程中存在死點位置，是利用帶輪的慣性沖過死點位置的。連桿機構應用（沖床）連桿機構應用（沖床） 該機構為一個六桿機構，為轉動導桿機構（屬于四桿機構）和一個二級基本桿組串聯(lián)而成。連桿機構的應用（插床） 該機構實際上是由一個雙曲柄機構和一個二級基本桿組串聯(lián)而成的機構。連桿機構設計（三個位置）連桿機構設計（三個位置）設計的基本原理是：在鉸鏈四桿機構中，動鉸鏈點B、C既是連桿上的點，同時，又是連架桿上的點，其軌跡為分別以固定鉸點A和D為圓心，相應連架桿桿長為半徑的圓弧，故稱點B和C為圓點，而點A和D為圓心點。由此得到作

6、圖方法是：作B1B2連線的中垂線b12，再作B2B3連線的中垂b23，則b12和b13的交點即為圓心點A的位置。同樣，作C1C2連線的中垂線c12和C2C3連線的中垂線c23，c12和c23的交點即為圓心點D的位置。連桿機構設計（急回）連桿機構設計（急回） 設計的目的是確定機構中各個構件的桿長。畫出搖桿兩個極限位置的機構圖，可以發(fā)現(xiàn)在鉸鏈點C的極限位置C1和C2已知的情況下，問題的關鍵在于確定固定鉸鏈點A的位置。進一步分析可知，點A,、C1和C2確定了一個圓，對應弧C1C2的圓周角是極位夾角。利用點C1和C2、極位夾角就可以畫出這個圓。鉸鏈點A應當在此圓上。連桿機構設（函數(shù)發(fā)生） 參照實現(xiàn)連桿

7、精確位置問題的求解方法，可以將連架桿CD作為參考系-“機架”，此時，連架桿AB轉化為“連桿”，連桿BC和機架AD轉化為“連架桿”。此方法的主要原理是機械運動相對不變原理。連桿機構的應用（攪拌機） 機構屬于鉸鏈曲柄搖桿機構，設計時需要連桿曲線的形狀與器皿的形狀一致或相近。連桿機構（連桿曲線） 一般連桿機構連桿上的點的軌跡（簡稱連桿曲線）是比較復雜的，有的連桿曲線像逗號，有的像“”字，有的像香蕉。圖示機構利用連桿曲線實現(xiàn)了機構輸出運動的間歇運動。連桿機構的應用（爐門） 機構為鉸鏈四桿機構。用連桿作為爐門，設計時，要求爐門實現(xiàn)平面一般運動。連桿機構（機架取不同構件） 根據(jù)機械運動相對運動不變原理，即

8、：取不同的構件為機架構件之間的相對運動保持不變，在機構運動分析和設計中，可以通過改變機構的機架得到新的機構或簡化分析、設計問題。連桿機構（傳動角） 連桿機構的傳動角為連桿與機構運動輸出構件之間所夾的銳角，在機構的運動過程中一般是會發(fā)生變化的。注意最小傳動角發(fā)生時機構的位置。連桿機構（擺動導桿） 擺動導桿中注意導桿為往復擺動運動簡圖（鄂式破碎機） 鄂式破碎機中包括了許多零部件，其中有許多與機構的運動無關，并且各個構件的結構形狀也與機構的運動無關。這些與運動無關的部分在機構的運動簡圖中都可以不反映出來。運動副（移動、轉動） 圖示為移動副和轉動副，均屬于平面運動副，每一個運動副都提供了兩個運動約束，

9、它們也因所允許的運動而得名。移動副和轉動副是工程中最常見的運動副。運動副（螺旋） 螺旋副屬于空間運動副，允許一個獨立運動，為V級副。螺旋副在工程中有很多應用，可以實現(xiàn)轉動和移動之間的運動變換。兩個螺旋副可以組成差動螺旋機構或復式螺旋機構。運動副（高副） 高副通常是有點、線接觸所形成的運動副。凸輪機構、齒輪機構中都有高副。平面高副可以提供一個運動約束（即：兩構件沿接觸點的法線方向不能運動）。連桿機構（曲柄存在） 在連桿機構中，與機架相連接的構件為連架桿，如果兩者之間的運動副為轉動副，而且相對機架可以轉整周（360），則稱該連架桿為曲柄，否則，稱為搖桿。對于一個閉鏈機構，機構中是否存在曲柄與機構中

10、各個構件的運動幾何尺寸有關。圖示為曲柄搖桿機構，其中轉動副A、B為周轉副，轉動副C、D為擺轉副。連桿機構的應用（油泵） 機構是由四個相同的雙曲柄機構組成的。利用翼板與泵體內壁之間容積的變化實現(xiàn)泵的功能。凸輪機構（主回） 主回凸輪機構中，主凸輪推動從動件完成正行程的運動，而回凸輪推動從動件完成反行程的運動。盡管克服的等徑和等寬凸輪機構的缺點，但是使得凸輪機構的結構變得復雜、制造精度要求較高。凸輪機構（平底直動） 平底從動件凸輪機構中，通常從動件的平底與其運動的導路方向成直角，凸輪機構的壓力角為90，所以，機構的受力狀況比較好。在凸輪機構的基本尺寸設計中，凸輪的基圓半徑的選擇只要保證不會出現(xiàn)失真現(xiàn)

11、象就可以了。凸輪機構（等寬） 圖示凸輪機構利用凸輪廓線任意兩條平行切線的距離保持不變來實現(xiàn)凸輪與從動件高副之間的閉合。缺點是凸輪廓線的設計必須滿足廓線任意兩條平行切線距離不變的條件。凸輪機構（等徑） 圖示凸輪機構利用兩個滾子中心的距離保持不變來實現(xiàn)凸輪與從動件高副之間的閉合。缺點是凸輪廓線的設計必須滿足兩個滾子中心的距離不變的條件。凸輪機構（擺動滾子） 圖示凸輪機構從動件與凸輪之間加入滾子（有一個局部自由度），可以減小磨損，機構的全稱為擺動滾子從動件盤形凸輪機構。凸輪機構（凹槽） 圖示凸輪機構利用凹槽實現(xiàn)凸輪與從動件高副之間的閉合。凸輪齒輪組合 此為凸輪齒輪組合組合機構，凸輪為圓柱凸輪，凸輪機

12、構為空間凸輪機構，凸輪轉動軸線在齒條的移動平面之中。連桿機構應用（唧筒） 機構是屬于帶有一個移動副的四桿機構，由于滑塊為機架，所以，又稱為定塊機構。連桿機構應用（正弦） 機構屬于帶有兩個移動副的四桿機構，曲柄的轉角和往復上下移動的滑塊位移之間可以實現(xiàn)嚴格的正弦函數(shù)關系。凸輪輪廓線變尖 滾子從動件凸輪廓線出現(xiàn)變尖將使凸輪迅速磨損，而不能準確實現(xiàn)預期的從動件運動規(guī)律，這種情況的發(fā)生主要是由于凸輪的基圓半徑和滾子半徑的選擇不當而造成的?？梢酝ㄟ^增大凸輪的基圓半徑和減小滾子半徑等措施解決凸輪廓線變尖的問題。連桿機構的應用（洗衣機） 機構是一個六桿機構。由一個曲柄搖桿機構和一個級桿組組成。輸出洗衣機缸體

13、的往復擺動。連桿機構應用（橢圓儀） 屬于帶有兩個移動副的四桿機構，兩個連架桿均為滑塊。可以證明連桿中點的軌跡為圓，而其他點的軌跡均為橢圓。連桿機構（曲柄搖桿） 機構屬于鉸鏈四桿機構，兩個連架桿一個為曲柄，一個為搖桿，稱為曲柄搖桿機構。連桿機構（曲柄滑塊） 機構屬于帶有一個移動副的四桿機構，兩個連架桿一個為曲柄，一個為滑塊，稱為曲柄滑塊機構。連桿機構應用（起落架） 機構為鉸鏈四桿機構，當飛機要在跑道上滑行時，放下起落架，并使機構處于死點位置。連桿機構應用（破碎機） 機構為曲柄搖桿機構，搖桿作為壓碎石塊的顎板。連桿機構應用（牛頭刨） 機構為六桿機構，由擺動導桿機構和級桿組組成，由于擺動導桿機構的極

14、位夾角不為零，所以，機構具有急回作用，可以提高時間利用率和生產效率。連桿機構應用（轉向架） 在一般的汽車中，兩個前輪為轉向輪。轉向輪的控制由方向盤帶動一個雙搖桿機構來完成。電動機的工作原理 在電動機中，由于轉子與電機的固定部分（定子）之間形成了轉動副，則纏繞在轉子上的導線受到的電磁力對于轉動副的轉動中心線形成電磁轉矩，使得轉子轉動，電動機的輸出運動為轉動，這類電動機稱為旋轉電動機，簡稱旋轉電機。液壓驅動裝置的工作原理 液壓傳動所用的液體通常稱為工作介質，目前常用的工作介質有石油基油液和合成油液。這些油液具有易于流動，而且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的。根據(jù)物理學中的帕斯卡原理，液體在受到壓力之后，其內部的壓

15、強可以向各個方向傳遞。圖示的液壓千斤頂就是一個最簡單的液壓傳動系統(tǒng)氣動氣動是將壓縮空氣的壓力勢能轉換成機械能的驅動裝置。氣動與液壓傳動有不少類似之處，也要有氣源設備、執(zhí)行構件以及控制、輔助元件等。但是，氣動的工作介質是空氣，而空氣是可以壓縮的，其密度、壓力、溫度以及體積是會發(fā)生變化的，具有較復雜的熱力學性能。圖示為葉片式氣馬達的工作原理圖。當壓縮空氣由A孔輸入時，壓縮空氣在轉子上形成對轉子轉動中心的轉動力矩，使轉子轉動，輸出機械能；然后，氣體經定子上的孔C排出，剩余殘氣由孔B排出，若要改變轉向，只需使壓縮空氣由孔B進入即可。壓電驅動器壓電材料是一種受力便產生應變，同時在材料的表面出現(xiàn)與外力成比

16、例的電荷的材料。常用的壓電材料有壓電晶體（如石英，鈮酸鋰）、壓電陶瓷（如鈦酸鋇，鋯鈦酸鉛）和壓電半導體（如硫化鋅，氧化鋅）。圖示為并聯(lián)型雙壓電型驅動器基本結構，兩壓電材料之間夾著的金屬彈性板作為中心電極。當驅動元件被加上電源時，一層壓電材料伸長，另一層收縮，發(fā)生與施加電源相應的彎曲變形。壓電驅動器（串聯(lián)）壓電材料是一種受力便產生應變，同時在材料的表面出現(xiàn)與外力成比例的電荷的材料。常用的壓電材料有壓電晶體（如石英，鈮酸鋰）、壓電陶瓷（如鈦酸鋇，鋯鈦酸鉛）和壓電半導體（如硫化鋅，氧化鋅）。圖示為串聯(lián)型壓電驅動器基本結構，兩壓電材料之間夾著的金屬彈性板作為中心電極。當驅動元件被加上電源時，一層壓電材

17、料伸長，另一層收縮，發(fā)生與施加電源相應的彎曲變形。靠?？刂拼藶榈湫偷臋C械控制方式。要用刀具4在工件上加工出某種曲線形狀，首先，制作一個模子3，模子具有與所要加工的曲線相同的形狀。刀具的控制機構由滑塊1、探頭2組成。探頭2在彈簧的閉合作用下始終壓在模子3上，探頭2與刀具4固接在一起。當滑塊1沿水平方向的移動時，便可以使刀具不僅隨之水平運動，而且還有在探頭2作用下沿垂直方向的移動。當需要加工另外一種曲線時，需要更換上相應的模子。挖掘機 在機構的工作過程中，要求鏟斗在其工作空間內實現(xiàn)挖掘、抬起、傾倒等各種各樣的位置。鏟斗作平面一般運動，有三個自由度。圖中機構采用的機構恰好是一個三個自由度的機構（不包

18、括轉盤轉動的自由度）。動瞬心線和定瞬心線連桿2與機架4的速度瞬心為點P。速度瞬心點P在機架4的軌跡是一個以點O為圓心、AB為半徑的圓S4，這是因為根據(jù)機構的幾何尺寸和速度瞬心點P的位置可知：無論連桿2運動到什么位置，速度瞬心點P到點O的距離都是AB。而速度瞬心點P在連桿2上的軌跡為以AB為直徑，并通過點O的圓S2，因為點A、B、P始終為直角三角形，其斜邊為AB。我們把速度瞬心點在機架上的軌跡稱為定瞬心線，速度瞬心點在活動構件上的軌跡稱為動瞬心線。鏈傳動 鏈傳動是靠鏈條與鏈輪上的齒相嚙合來傳遞運動和動力的，鏈條的功能和結構組成是非常有意思的。形狀記憶合金驅動器形狀記憶合金制成的零件一旦記憶了某種

19、形狀，即使是使它發(fā)生了變形，但當被加熱到適當?shù)臏囟葧r，它又可以恢復到原來所記憶的形狀。常用的形狀記憶合金有Ni-Ti合金和Cu-Zn-Al合金。圖中，將形狀記憶合金線圈1與一般的壓縮彈簧2對置，加熱左側形狀記憶合金線圈1，使其恢復記憶的形狀而壓迫彈簧2，導桿向右移動；反之，降低左側溫度，形狀記憶合金線圈1變軟，并受到彈簧的壓縮，導桿向左移動。加熱的方式有直接通電加熱、熱流體加熱以及激光加熱等。圓錐齒輪傳動 圓錐齒輪的輪齒是分布在一個截錐體上的，主要用于傳遞兩相交軸之間的運動。斜齒圓柱齒輪傳動 斜齒輪傳動可以通過改變分度圓螺旋角來滿足中心距的要求，這一點比直齒輪通過齒輪的變位來滿足中心距的要求具

20、有一定的優(yōu)越性。斜齒輪傳動的重合度比直齒輪傳動的重合度大，所以，它傳動更平穩(wěn)，承載能力更高，適合于高速重載場合。但與此同時，也會使斜齒輪傳動時輪齒受到的軸向力的增大，給軸承等零部件的設計帶來一些麻煩。斜齒輪法向 斜齒輪的法面n-n是指過分度圓上點C垂直于斜齒輪分度圓螺旋線的平面。輪齒在法面上的齒形與刀具是一致的。由于刀具的參數(shù)為標準值，所以，斜齒輪法面上的基本參數(shù)為標準值。齒形與斜齒輪法面齒形相近的直齒圓柱齒輪稱為斜齒輪的當量齒輪。蝸桿蝸輪傳動 蝸桿蝸輪機構用于傳遞交錯角為90的兩交錯軸之間的運動。蝸桿的螺旋角比較大，升角比較小，并且其分度圓的直徑也比較小，以致于螺旋線在分度圓柱面上可以纏繞一

21、周以上；而蝸輪可以看作一個斜齒輪。設計時，如果蝸桿的升角小于當量摩擦角，則可以發(fā)生反行程自鎖現(xiàn)象，即蝸輪不能帶動蝸桿運動。這是蝸桿蝸輪傳動通常應用于起重裝置中的原因之一。齒輪齒條傳動 齒條的齒廓是直線。直線也是一種特殊的漸開線。齒輪齒條傳動可以實現(xiàn)轉動與直動之間的相互轉換。漸開線的形成 齒輪漸開線的形成方法是：當發(fā)生直線KB在基圓上作純滾動時，其上任一點K所走過的軌跡AK便是該圓的一條漸開線。漸開線的所有性質來自于它的形成方法。斜面機構 斜面機構是最簡單的低副機構，可以用作壓榨機等。在設計時通常要求反行程自鎖。螺紋 三角形螺紋由其牙形為三角形而得名。在相同得材料和受力得情況下，三角形螺紋的當量

22、摩擦角比矩形螺紋大，傳動效率低，而且更容易發(fā)生自鎖現(xiàn)象，所以，三角形螺紋通常用于聯(lián)結。凸輪失真 滾子從動件凸輪廓線出現(xiàn)失真將不能準確實現(xiàn)預期的從動件運動規(guī)律，這種情況的發(fā)生主要是由于凸輪的基圓半徑和滾子半徑的選擇不當而造成的?？梢酝ㄟ^增大凸輪的基圓半徑和減小滾子半徑等措施解決失真問題。凸輪輪廓曲線作圖 凸輪廓線的設計方法有圖解法和解析法之分，但是，兩種方法的基本原理大致是相同的，都是利用“反轉”，即：給整個機構加一個與凸輪轉向相反的運動，使凸輪固定，機架以-轉動，從動件隨機架一起轉動，同時相對機架按照設計的運動規(guī)律運動。在此過程中，從動件尖底的軌跡就是凸輪的輪廓曲線。圓錐齒輪背錐 理論上，直齒

23、圓錐齒輪的齒廓曲線應當是球面漸開線。但是，球面曲線無法在平面上展開，這給圓錐齒輪的制造和測量帶來了許多不便。通常用球面漸開線在背錐上投影得到的齒形作為圓錐齒輪的實際齒廓。所謂圓錐齒輪的背錐就是在齒輪的分度圓處與球面漸開線所在的球面相切的圓錐。行星輪系 自由度F=1的周轉輪系為行星輪系。在周轉輪系中，有一個太陽輪固定不動，則輪系為行星輪系。行星輪系通常直接用作變速器。有許多新型傳動裝置是由行星輪系演化而來得。螺紋（矩形） 矩形螺紋由其牙形為矩形而得名。在相同得材料和受力得情況下，矩形螺紋的摩擦角比三角形螺紋小，傳動效率高，所以，矩形螺紋通常用于傳動。直齒圓柱齒輪傳動 外嚙合齒輪傳動由兩個外齒輪組成。外齒輪傳動中兩個齒輪的轉向相反。直齒圓柱齒輪傳動（內） 內嚙合齒輪傳動由一個外齒輪和一個內齒輪組成。內齒輪的主要特點是齒頂圓最小，齒廓內凹。內齒輪傳動兩個齒輪的轉向相同。直齒輪嚙合1在齒輪嚙合過程中，嚙合點的軌跡被稱為嚙合線。由漸開線的性質可知：漸開線外嚙合圓柱齒輪傳動的嚙合線為兩基圓的內公切線。