第4篇機(jī)構(gòu)

第1章機(jī)構(gòu)分析的常用方法4-3

1機(jī)構(gòu)的自由度分析4-3

1.1常用術(shù)語(yǔ)的概念4-3

1.2機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和機(jī)動(dòng)示意圖4-4

1.3機(jī)構(gòu)的自由度分析4-9

1.3.1平面機(jī)構(gòu)自由度分析4-9

1.3.2單封閉環(huán)空間機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算4-10

1.3.3多閉環(huán)空間機(jī)構(gòu)及開(kāi)環(huán)機(jī)構(gòu)的自由度的計(jì)算4-14

1.3.4空間機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算例題4-14

1.4平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析4-15

2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4-17

2.1機(jī)構(gòu)的位置和構(gòu)件上某點(diǎn)的軌跡分析4-18

2.2機(jī)構(gòu)的速度與加速度分析4-18

2.2.1矢量圖解法4-18

2.2.2解析法4-24

2.2.3瞬心法4-24

2.3高副機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4-29

2.3.1用高副低代法求解4-29

2.3.2用高副機(jī)構(gòu)直接求解4-30

3平面機(jī)構(gòu)的受力分析4-32

3.1桿組靜定條件和構(gòu)件慣性力的計(jì)算4-33

3.2運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的計(jì)算4-34

3.3機(jī)構(gòu)的受力分析4-35

3.3.1圖解計(jì)算法4-35

3.3.2用速度杠桿法求平衡力Fp4-36

3.3.3機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析的解析法4-36

3.4慣性力的平衡4-38

3.4.1具有不規(guī)則形狀的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件平衡重力的確定4-39

3.4.2平面機(jī)構(gòu)的平衡4-39

4單自由度機(jī)器的動(dòng)力分析4-43

4.1機(jī)器的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)方程式4-43

4.2機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程的求解4-43

4.3機(jī)器周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)和飛輪設(shè)計(jì)4-43

4.3.1機(jī)器主軸的平均角速度m與速度不均勻系數(shù)4-48

4.3.2飛輪設(shè)計(jì)4-48

4.4機(jī)械效率的計(jì)算4-50

第2章基本機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4-52

1平面連桿機(jī)構(gòu)4-52

1.1四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式4-52

1.2按傳動(dòng)角設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)4-52

1.2.1按最小傳動(dòng)角具有最大值的條件設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)4-53

1.2.2按最小傳動(dòng)角設(shè)計(jì)行程速比系數(shù)k=1（12=180）的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)4-54

1.2.3按最小傳動(dòng)角具有最大值的條件設(shè)計(jì)偏置曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)4-55

1.2.4根據(jù)最小傳動(dòng)角設(shè)計(jì)雙曲柄機(jī)構(gòu)4-55

1.3按照輸入桿與輸出桿位置關(guān)系設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)4-56

1.3.1幾何法4-56

1.3.2分析法4-60

1.3.3實(shí)驗(yàn)法4-63

1.4按照連桿位置及連桿點(diǎn)位置綜合鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)4-63

1.4.1已知連桿三個(gè)位置綜合鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)4-63

1.4.2已知連桿四個(gè)位置綜合鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)4-64

1.4.3圓點(diǎn)曲線及圓心曲線4-65

1.4.4已知連桿上點(diǎn)的位置綜合鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)4-65

1.4.5軌跡綜合4-67

1.4.6相當(dāng)機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用4-70

1.4.7直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4-70

2瞬心線機(jī)構(gòu)及互包絡(luò)線機(jī)構(gòu)4-71

2.1瞬心線機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的一般原理4-71

2.2非圓齒輪節(jié)線設(shè)計(jì)4-73

2.2.1再現(xiàn)一個(gè)給定自變量的函數(shù)的非圓齒輪節(jié)線設(shè)計(jì)4-73

2.2.2偏心圓齒輪與非圓齒輪共軛4-75

2.2.3橢圓-卵形齒輪及卵形齒輪傳動(dòng)4-77

2.3互包絡(luò)線機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)4-79

2.4互包絡(luò)線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4-80

3凸輪機(jī)構(gòu)4-83

3.1凸輪機(jī)構(gòu)的術(shù)語(yǔ)及一般設(shè)計(jì)步驟4-83

3.2凸輪機(jī)構(gòu)的基本型式及封閉方式4-85

3.3凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角4-88

3.4基圓半徑Rb，圓柱凸輪最小半徑Rmin和滾子半徑Rr4-89

3.4.1基圓半徑Rb對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的影響4-89

3.4.2確定基圓半徑Rb，Rmin的方法4-89

3.4.3滾子半徑Rr的確定4-92

3.5從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其方程式4-93

3.5.1從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律4-93

3.5.2基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的參數(shù)曲線4-95

3.5.3常用組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程式應(yīng)用4-97

3.6滾子從動(dòng)件凸輪工作輪廓的設(shè)計(jì)4-103

3.6.1作圖法4-103

3.6.2解析法4-105

3.7平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪工作輪廓的設(shè)計(jì)4-111

3.8圓弧凸輪工作輪廓的設(shè)計(jì)4-114

3.8.1單圓弧凸輪（偏心輪）4-114

3.8.2多圓弧凸輪4-114

3.9凸輪及滾子結(jié)構(gòu)，材料，強(qiáng)度，精度，表面粗糙度及工作圖4-116

3.9.1凸輪及滾子結(jié)構(gòu)4-116

3.9.2常用材料4-119

3.9.3強(qiáng)度校核及許用應(yīng)力4-119

3.9.4凸輪精度及表面粗糙度4-120

3.9.5凸輪工作圖4-120

4分度凸輪機(jī)構(gòu)4-122

4.1分度凸輪機(jī)構(gòu)的性能及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)4-122

4.2弧面（滾子齒式）分度凸輪機(jī)構(gòu)4-122

4.2.1基本結(jié)構(gòu)和工作原理4-122

4.2.2弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何尺寸4-124

4.2.3弧面分度凸輪的工作曲面設(shè)計(jì)及其實(shí)例計(jì)算4-126

4.2.4弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算4-129

4.2.5弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)主要零件的材料，熱處理與技術(shù)要求4-131

4.2.6弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)4-131

4.2.7弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要零部件圖實(shí)例4-131

4.2.8弧面凸輪分度箱4-133

4.3圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)4-135

4.3.1工作原理和主要類(lèi)型4-135

4.3.2圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何尺寸4-135

4.3.3圓柱分度凸輪的工作輪廓設(shè)計(jì)4-138

4.3.4圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)主要零件的材料，技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)4-138

4.3.5圓柱分度凸輪輪廓曲面展開(kāi)為平面矩形時(shí)的設(shè)計(jì)計(jì)算4-139

4.4共軛（平行）分度凸輪機(jī)構(gòu)4-140

4.4.1基本結(jié)構(gòu)和工作原理4-140

4.4.2共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何尺寸4-140

4.4.3用作圖法繪制凸輪的理論廓線和工作廓線4-144

4.4.4共軛盤(pán)形分度凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線的解析法計(jì)算4-145

4.4.5共軛（平行）凸輪分度箱4-147

5棘輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)，不完全齒輪機(jī)構(gòu)和針輪機(jī)構(gòu)4-148

5.1棘輪機(jī)構(gòu)4-148

5.1.1常用形式4-148

5.1.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)4-149

5.2槽輪機(jī)構(gòu)4-150

5.2.1工作原理及形式4-150

5.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸和主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算（均布徑向槽）4-152

5.2.3槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能4-155

5.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)4-156

5.3.1基本形式與嚙合特性4-156

5.3.2設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算4-158

5.3.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式及工作圖4-161

5.4針輪機(jī)構(gòu)4-163

5.4.1針輪機(jī)構(gòu)的主要類(lèi)型和特點(diǎn)4-163

5.4.2針輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算4-164

6斜面機(jī)構(gòu)與螺旋機(jī)構(gòu)4-165

6.1斜面機(jī)構(gòu)的特性指標(biāo)與計(jì)算公式4-165

6.2螺旋機(jī)構(gòu)4-167

6.2.1螺旋機(jī)構(gòu)的特性指標(biāo)4-168

6.2.2螺旋機(jī)構(gòu)傳動(dòng)型式4-168

6.3參數(shù)選擇4-169

7往復(fù)油（汽）缸機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4-169

7.1參數(shù)計(jì)算4-169

7.2參數(shù)選擇4-170

7.3運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4-171

第3章組合機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)4-173

1基本機(jī)構(gòu)的主要組合型式4-173

2凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)4-174

2.1固定凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)4-174

2.2轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)4-176

2.3聯(lián)動(dòng)凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)4-179

3齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)4-179

3.1行星輪系與Ⅱ級(jí)桿組的組合機(jī)構(gòu)4-179

3.2四桿機(jī)構(gòu)與周轉(zhuǎn)輪系的組合機(jī)構(gòu)4-182

3.3五桿機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)4-187

4凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)4-190

4.1輸出件實(shí)現(xiàn)周期性變速運(yùn)動(dòng)的凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)4-190

4.2實(shí)現(xiàn)軌跡要求的凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)4-192

4.3輸出件實(shí)現(xiàn)周期性停歇的凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)4-193

5具有撓性件的組合機(jī)構(gòu)4-194

5.1同步帶連桿組合機(jī)構(gòu)4-194

5.2差動(dòng)式帶，鏈連桿組合機(jī)構(gòu)4-194

第4章機(jī)構(gòu)參考圖例4-196

1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4-196

1.1定傳動(dòng)比勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4-196

1.2有級(jí)變速機(jī)構(gòu)4-201

1.3無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)4-203

2非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4-204

3往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4-206

4急回機(jī)構(gòu)4-214

5行程放大機(jī)構(gòu)4-216

6可調(diào)行程機(jī)構(gòu)4-218

7間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4-221

8超越止動(dòng)及單向機(jī)構(gòu)4-227

9換向機(jī)構(gòu)4-229

10差動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)4-232

11氣，液驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4-235

12增力及夾持機(jī)構(gòu)4-239

13實(shí)現(xiàn)預(yù)期軌跡的機(jī)構(gòu)4-244

14安全保險(xiǎn)，制動(dòng)裝置4-250

15定位聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)4-255

16伸縮機(jī)構(gòu)4-257

17振動(dòng)機(jī)構(gòu)4-260

參考文獻(xiàn)4-264

第5篇機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第1章機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念5-3

1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，應(yīng)滿(mǎn)足的要求和基本條件5-3

2機(jī)械零件的自由度分析滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-4

2.1機(jī)械零件的自由度5-4

2.2自由度分析在支承件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5-5

2.3自由度分析在連接件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5-6

2.4運(yùn)用自由度方法設(shè)計(jì)有綜合運(yùn)動(dòng)方式的組合結(jié)構(gòu)5-7

3機(jī)械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的技巧5-9

3.1利用形態(tài)變換的方法制定結(jié)構(gòu)方案5-9

3.2由機(jī)械結(jié)構(gòu)中的相互關(guān)系變換制定結(jié)構(gòu)方案5-10

3.3結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)實(shí)例5-11

4結(jié)構(gòu)方案的選擇和評(píng)價(jià)5-13

4.1評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)5-13

4.2機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)5-14

4.3改變功能原理設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)5-16

4.4采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法尋求最優(yōu)方案5-16

第2章提高強(qiáng)度，剛度和延長(zhǎng)疲勞壽命的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-19

1機(jī)械結(jié)構(gòu)合理受力準(zhǔn)則5-19

2提高靜強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-22

2.1增大截面系數(shù)W或Wk5-22

2.2采用空心軸提高強(qiáng)度或剛度5-22

2.3用拉壓代替彎曲5-23

2.4避免懸臂梁伸出過(guò)長(zhǎng)5-24

2.5等強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-24

2.6彈性強(qiáng)化和塑性強(qiáng)化準(zhǔn)則5-25

3提高疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-25

3.1降低應(yīng)力集中準(zhǔn)則5-26

3.2改善表面狀況準(zhǔn)則5-29

3.3采用表面處理提高疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則5-30

3.4降低應(yīng)力幅準(zhǔn)則5-30

4提高接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-31

4.1加大接觸部分的綜合曲率半徑5-31

4.2以面接觸代替點(diǎn)線接觸5-31

4.3合理采用材料和熱處理5-32

4.4提高抗沖擊強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-33

5提高剛度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-35

5.1選擇彈性模量較高的材料5-35

5.2用拉，壓代替彎曲的準(zhǔn)則5-35

5.3合理布置支持準(zhǔn)則5-37

5.4合理確定肋的形狀和尺寸5-37

5.5用預(yù)變形提高剛度減小工作變形準(zhǔn)則5-38

5.6提高機(jī)械零件接觸面的接觸剛度準(zhǔn)則5-39

第3章提高耐磨性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-40

1降低摩擦面壓強(qiáng)準(zhǔn)則5-40

1.1降低摩擦面壓強(qiáng)的途徑5-40

1.2避免局部劇烈磨損準(zhǔn)則5-40

1.3自動(dòng)調(diào)節(jié)與補(bǔ)償準(zhǔn)則5-41

2局部更換易損零件準(zhǔn)則5-41

3潤(rùn)滑設(shè)計(jì)降低磨損準(zhǔn)則5-42

第4章提高抗腐蝕性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5-43

1常見(jiàn)的腐蝕分類(lèi)5-43

2在腐蝕工作條件下材料的選用5-43

2.1大氣腐蝕5-43

2.2淡水中的腐蝕率5-44

2.3海水中的腐蝕率5-44

3提高抗腐蝕能力的機(jī)械結(jié)構(gòu)5-44

4用覆蓋保護(hù)層減輕或避免腐蝕5-47

第5章提高精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-48

1阿貝（Abbe）原則被測(cè)尺寸與讀數(shù)尺共線準(zhǔn)則5-48

2誤差補(bǔ)償準(zhǔn)則5-49

3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)誤差傳遞準(zhǔn)則5-51

4誤差均化原理采用多點(diǎn)接觸提高精度準(zhǔn)則5-52

5誤差合理配制準(zhǔn)則5-53

6消除空回準(zhǔn)則5-54

7選擇適當(dāng)?shù)牟牧蠝?zhǔn)則5-55

第6章符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)準(zhǔn)則5-56

1基于人體形態(tài)學(xué)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-56

1.1工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人類(lèi)工效學(xué)原則5-56

1.2我國(guó)人體尺寸（GB/T 100001988）5-56

1.2.1我國(guó)各區(qū)人體尺寸數(shù)據(jù)特點(diǎn)5-56

1.2.2人體主要尺寸5-56

1.3在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體尺寸百分位數(shù)的選擇（GB/T 129851991）5-58

1.4用于機(jī)械安全的人類(lèi)工效學(xué)設(shè)計(jì)5-59

1.4.1全身進(jìn)入機(jī)械的開(kāi)口尺寸確定原則5-59

1.4.2人體局部進(jìn)入機(jī)械的開(kāi)口尺寸確定5-60

1.5人體尺寸（摘自GB/T 18717.32002）5-62

1.5.1工作空間人體尺寸（GB/T 135671992）5-63

1.5.2坐姿人體尺寸5-64

1.5.3跪姿，俯臥姿，爬姿人體尺寸5-65

1.5.4使用人體尺寸數(shù)據(jù)注意事項(xiàng)5-66

1.6人體模板設(shè)計(jì)5-66

1.6.1二維坐姿人體模板功能設(shè)計(jì)要求（GB/T 147791993）5-66

1.6.2四個(gè)身高等級(jí)的模板尺寸5-68

2工作崗位尺寸設(shè)計(jì)（摘自GB/T 147761991）5-71

2.1在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)工作崗位尺寸的人類(lèi)工效學(xué)設(shè)計(jì)原則及其數(shù)值5-71

2.2術(shù)語(yǔ)和符號(hào)5-71

2.3工作崗位尺寸5-72

2.3.1與作業(yè)無(wú)關(guān)的工作崗位尺寸5-72

2.3.2與作業(yè)有關(guān)的工作崗位尺寸5-72

2.4坐姿工作崗位和坐立姿交替工作崗位尺寸設(shè)計(jì)舉例5-74

3工作座椅工效學(xué)設(shè)計(jì)（摘自GB/T 147741993）5-76

3.1工作座椅的基本要求5-76

3.2工作座椅的主要參數(shù)5-77

4操縱器的工效學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（摘自GB/T 147751993）5-78

4.1操縱器的操縱依托支點(diǎn)要求5-82

4.2體力搬運(yùn)質(zhì)量限值（GB/T 123301990）5-83

5基于人體感覺(jué)器官要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-83

5.1滿(mǎn)足視覺(jué)要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-83

5.2滿(mǎn)足聽(tīng)覺(jué)要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-85

5.3滿(mǎn)足觸覺(jué)要求的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-86

6按美學(xué)造型要求的人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-86

第7章避免或減少對(duì)人損害的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-88

1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全準(zhǔn)則5-88

1.1人機(jī)隔離準(zhǔn)則5-88

1.2避免人體各部位擠壓的最小間距（摘自GB/T 12665.31997）5-90

1.3避免誤操作造成傷害準(zhǔn)則5-91

1.4安全標(biāo)志與警告類(lèi)標(biāo)志5-91

2減小機(jī)械噪聲的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-92

2.1噪聲的限制值5-92

2.2減小噪聲的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5-93

2.3減小機(jī)械零件噪聲的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5-94

第8章綠色設(shè)計(jì)5-95

1綠色設(shè)計(jì)及產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)常用關(guān)鍵技術(shù)5-95

2綠色設(shè)計(jì)的材料選擇5-95

3拆卸回收，快速方便，零件完好率高的產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)5-96

4節(jié)能的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)5-97

5綠色設(shè)計(jì)舉例5-97

6具有創(chuàng)新的兩例5-98

6.1新型非零變位錐齒輪傳動(dòng)5-98

6.2擺動(dòng)活齒減速帶輪5-100