常用机构PPT2

1、机械制图机械制图机械基础本章学习目标了解平面运动副及其分类。了解平面运动副及其分类。掌握平面连杆机构的基本类型、特点和应用掌握平面连杆机构的基本类型、特点和应用 。能判定铰链四杆机构的类型能判定铰链四杆机构的类型。 了解含有一个移动副的四杆机构的特点和应用。了解含有一个移动副的四杆机构的特点和应用。 *了解平面四杆机构的急回运动特性、压力角和了解平面四杆机构的急回运动特性、压力角和死点位置。死点位置。第五章 常用机构5.1 运动副及平面机构运动简图运动副及平面机构运动简图 思考下列图形的运动形式，观察滑块与机架，两齿轮思考下列图形的运动形式，观察滑块与机架，两齿轮的接触形式有什么不同？的接触形

2、式有什么不同？ 运动副：将两个构件组成的既具有一定约束又运动副：将两个构件组成的既具有一定约束又具有一定相对运动的联接。具有一定相对运动的联接。 两构件组成的运动副，是通过点、线或面接触两构件组成的运动副，是通过点、线或面接触来实现的。来实现的。 按照接触方式不同，通常把运动副分为低副按照接触方式不同，通常把运动副分为低副（如曲柄滑块机构）和高副（齿轮副）两类（如曲柄滑块机构）和高副（齿轮副）两类 。 5.1.1 运动副及其分类 通过面接触而构成的运动副称为低副。通过面接触而构成的运动副称为低副。移动副移动副转动副转动副低副低副高副高副 通过点或线接触而构成的运动副称为高副 。凸轮副（点接触）

3、齿轮副 （线接触）其它运动副其它运动副 球面副球面副 螺旋副螺旋副12球球碗螺母螺杆21 注意注意： 把构件运动副的两构件之间的相对运动把构件运动副的两构件之间的相对运动为平面运动的运动副称为平面运动副为平面运动的运动副称为平面运动副（如移动副、（如移动副、凸轮副等都为平面运动凸轮副等都为平面运动副）。副）。 两构件之间的相对运动为空间运动的运两构件之间的相对运动为空间运动的运动副称为空间运动副（如球面副、螺旋动副称为空间运动副（如球面副、螺旋副为空间运动副）副为空间运动副）5.1.2 平面机构运动简图 研究机械的运动（例如研究机器上各点的位移、研究机械的运动（例如研究机器上各点的位移、轨迹、

4、速度和加速度）时，如果使用实物结构轨迹、速度和加速度）时，如果使用实物结构图，不仅绘制繁琐，而且由于图形复杂使分析图，不仅绘制繁琐，而且由于图形复杂使分析不便。为了使问题简化，有必要去掉那些与运不便。为了使问题简化，有必要去掉那些与运动无关的因素（如构件的形状、组成构件的零动无关的因素（如构件的形状、组成构件的零件数目、运动副的具体构造等），仅用简单线件数目、运动副的具体构造等），仅用简单线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例画条和符号表示构件和运动副，并按一定比例画出各运动副的位置，这种说明机构中各构件间出各运动副的位置，这种说明机构中各构件间相对运动关系的简单图形，称为机构运动简图。相对

5、运动关系的简单图形，称为机构运动简图。 绘制运动简图的步骤绘制运动简图的步骤1.研究机构的运动原理2.确定运动副的种类3.测量出运动副间的相对位置4.选择视图与比例，用规定符号绘制 例：绘制内燃机的机构运动简图。例：绘制内燃机的机构运动简图。 分析：分析：此内燃机由齿轮机构、凸轮机构和四杆此内燃机由齿轮机构、凸轮机构和四杆机构构成，共有四个转动副、三个移动副、一机构构成，共有四个转动副、三个移动副、一个齿轮副和两个凸轮高副个齿轮副和两个凸轮高副 。 步骤：步骤： 选择视图平面。选择视图平面。 选择比例尺，并根据选择比例尺，并根据机构运动尺寸定出各运机构运动尺寸定出各运动副间的相对位置。动副间的

6、相对位置。 画出各运动副和机构画出各运动副和机构符号，并画出各构件。符号，并画出各构件。 完成必要的标注完成必要的标注 内燃机的运动简图内燃机的运动简图1曲轴；曲轴；2连连杆；杆；3活塞；活塞；4缸体；缸体；5阀杆；阀杆；6凸轮；凸轮；7，8齿轮齿轮5.2 铰链四杆机构 平面连杆机构是由若干个刚性构件通过转动副平面连杆机构是由若干个刚性构件通过转动副或移动副联接而成的机构，也称平面低副机构，或移动副联接而成的机构，也称平面低副机构，组成平面连杆机构各构件的相对运动均在同一组成平面连杆机构各构件的相对运动均在同一平面或相互平行的平面内。平面或相互平行的平面内。 主要内容： 铰链四杆机构的基本形式

7、铰链四杆机构的基本形式 铰链四杆机构的演化形式铰链四杆机构的演化形式5.2.1 铰链四杆机构的基本形式 构件间全部用转动副相连接的平面四杆机构，构件间全部用转动副相连接的平面四杆机构，称为铰链四杆机构。称为铰链四杆机构。 铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式。铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式。机架：机构中固定不动的构件，例如杆AD。连架杆：与机架相连的构件，例如杆AB和CD。连杆：不与机架直接相连的构件，例如杆BC。曲柄：连架杆中，能作整周回转的杆件称为曲柄。摇杆：连架杆中，只能作往复摆动的杆件称为摇杆。四杆机构各部分名称四杆机构各部分名称： 根据连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构为：根据连

8、架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构为： 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 铰链四杆机构中，若两个连架杆一个为曲柄，铰链四杆机构中，若两个连架杆一个为曲柄，一个为摇杆，则四杆机构称为曲柄摇杆机构。一个为摇杆，则四杆机构称为曲柄摇杆机构。 例例1：物料搅拌机构物料搅拌机构 食品设备中的物料搅拌机构，当曲柄旋转时，食品设备中的物料搅拌机构，当曲柄旋转时，带动连杆上带动连杆上搅拌杆搅拌杆实现物料搅拌操作。实现物料搅拌操作。 例例2：牛头刨床的横向进给机构：牛头刨床的横向进给机构 机构工作时，右侧小齿轮带机构工作时，右侧小齿轮带动相当于曲柄的大齿轮

9、转动，动相当于曲柄的大齿轮转动，然后通过连杆带动带有棘爪然后通过连杆带动带有棘爪的摇杆作往复摆动，从而带的摇杆作往复摆动，从而带动棘轮连同丝杠作单向间歇动棘轮连同丝杠作单向间歇运动。运动。 所以牛头刨车的横向进给机所以牛头刨车的横向进给机构是由曲柄摇杆机构与棘轮构是由曲柄摇杆机构与棘轮机构串联构成的。机构串联构成的。双曲柄机构双曲柄机构 铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则四杆机构称为双曲柄机构。四杆机构称为双曲柄机构。 例例1：惯性振动筛：惯性振动筛 当主动曲柄转动时，通过连杆、从动曲柄和连当主动曲柄转动时，通过连杆、从动曲柄和连杆，带动滑块做水平

10、往复移动。该机构由双曲杆，带动滑块做水平往复移动。该机构由双曲柄机构添加一个连杆和滑块组成。柄机构添加一个连杆和滑块组成。例例2 2：机车车轮联动机构：机车车轮联动机构 机构中的机构中的ABCDABCD就是一就是一个正平行四边形机构，个正平行四边形机构，主动曲柄主动曲柄ABAB与从动曲与从动曲柄柄CDCD作同速同向转动，作同速同向转动，连杆连杆BCBC则作平移运动。则作平移运动。 思考思考：取消杆：取消杆EFEF，对，对两车轮的运动是否有两车轮的运动是否有影响。影响。 双摇杆机构双摇杆机构 铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇杆，则铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇杆，则四杆机构称为双摇杆机构四

11、杆机构称为双摇杆机构 例例1：ABCDABCD为一双摇杆机构，为一双摇杆机构， 当主动摇杆当主动摇杆ABAB摆动时，摆动时， 从动摇杆从动摇杆CDCD也随着摆动，也随着摆动， 从而使连杆延长线上的从而使连杆延长线上的 重物悬挂点重物悬挂点E E做平面运动做平面运动。 例例2：ABCDABCD构成一个双摇杆构成一个双摇杆机构。摇杆机构。摇杆ABAB摆动，带动摇摆动，带动摇杆杆CDCD摆动，使飞机轮子放下。摆动，使飞机轮子放下。 注意：注意：此时此时ABAB与与BCBC连线，主连线，主动件动件ABAB通过连杆作用于从动通过连杆作用于从动件件CDCD上的力恰好通过其回转上的力恰好通过其回转中心，出现

12、了不能使构件中心，出现了不能使构件CDCD转动的转动的“顶死顶死”现象，机构现象，机构的这种位置称为死点。这时的这种位置称为死点。这时无论飞机施加在无论飞机施加在ABAB上的力有上的力有多大，都不能使多大，都不能使BCBC转动，保转动，保证飞机正常的着陆。证飞机正常的着陆。铰链四杆机构存在曲柄的条件铰链四杆机构存在曲柄的条件 1.1.最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其他两杆最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其他两杆长度之和；长度之和；2.2.连架杆和机架中必有一个是最短杆连架杆和机架中必有一个是最短杆。铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆

13、的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机曲柄摇杆机构构；取最短杆为机架时，得；取最短杆为机架时，得双曲柄机构双曲柄机构；取与最短杆相对的杆为；取与最短杆相对的杆为机架时，得机架时，得双摇杆机构双摇杆机构。铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇双摇杆机构杆机构。推论：推论：5.2.2 铰链四杆机构的演化形式1、改变构件的形状和运动尺寸改变

14、构件的形状和运动尺寸具有曲线导轨的曲柄滑块机构具有曲线导轨的曲柄滑块机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 2、改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸偏心轮机构偏心轮机构 偏心轮机构的应用偏心轮机构的应用鄂式破碎机鄂式破碎机 ：3、选用不同的构件为机架选用不同的构件为机架 曲柄滑块机构中，当将曲柄滑块机构中，当将曲柄曲柄ABAB改为机架时，改为机架时， 就演化为就演化为导杆机构导杆机构 曲柄滑块机构中，当将曲柄滑块机构中，当将连杆连杆BCBC改为机架时，改为机架时， 就演化为就演化为曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构中，当将曲柄滑块机构中，当将滑块滑块C改为机架时，改为机架时， 就演化为就演化为直动滑块

15、机构直动滑块机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构直动滑块机构直动滑块机构1. 机构极位：机构极位：121DCDC221DCDC 2. 急回特性：急回特性：1t2t摇杆摇杆C点平均速度点平均速度2v1vC2空回行程空回行程B1CC1工作行程工作行程BB2AD1212演示演示（空回行程的平均速度大于空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度的这种工作行程的平均速度的这种性质）性质）曲柄回转一周，与连杆两次共曲柄回转一周，与连杆两次共线，此时摇杆分别处于两极限线，此时摇杆分别处于两极限位置，称为机构极位。位置，称为机构极位。曲柄等速转动情况下，摇杆往曲柄等速转动情况下，

16、摇杆往复摆动的平均速度一快一慢，复摆动的平均速度一快一慢，机构的这种运动性质称为急回机构的这种运动性质称为急回特性。特性。K=12=180+180-二、急回特性系数二、急回特性系数KK=从动件空回行程平均速度从动件空回行程平均速度从动件工件行程平均速度从动件工件行程平均速度=V空空V工工C2空回行程空回行程B1CC1工作行程工作行程BB2AD12分析分析=180K-1K+1摇杆位于两极限位置时，摇杆位于两极限位置时，曲柄曲柄所夹的锐角。所夹的锐角。（定义）定义）？极位夹角极位夹角？由由K=180+180-得得的大小？的大小？=180K-1K+1空回行程空回行程B1CC1工作行程工作行程BB2A

17、D12分析关系：分析关系：K=180+180-观察观察？=0，k=?，表示？，表示？k=1，无急回特性无急回特性？0，k=?，表示？，表示？K1，有急回特性有急回特性？，k如何变化，表示？如何变化，表示？k ，急回特性愈显著，急回特性愈显著三、机构急回特性的作用三、机构急回特性的作用实现变速要求，节省空回时间，实现变速要求，节省空回时间，提高工作效率提高工作效率作用作用（二）压力角和传动角（二）压力角和传动角 1.压力角压力角2.传动角传动角：BC是二力杆是二力杆,驱动驱动 力力F 沿沿BC方向方向 作用在从动件上的驱动力作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝与该力作用点绝对速度对速度VC之间

18、所夹的之间所夹的锐角锐角。 连杆与从动杆所夹锐角连杆与从动杆所夹锐角 有效力有效力Fsin 40有效力有效力Fcos （方便）传动角（方便）传动角 = 90 (的余角的余角)BCA压力角压力角VCFVC沿导轨沿导轨(CD)FVCABCD 分析分析压力角压力角（ ）：）：从动件受力作用点的速度方位线与力从动件受力作用点的速度方位线与力 的作用线所的作用线所 夹的锐角。夹的锐角。传动角传动角（ ）： =90 压力角越小压力角越小(即传动角越大即传动角越大)，有用的分力越大。，有用的分力越大。 所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数。所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数。（三）（三） 死点

19、位置死点位置 从动件与连杆共线从动件与连杆共线卡死卡死 当摇杆为主动件当摇杆为主动件, 而曲柄而曲柄AB与与连杆连杆BC共线时共线时(摇杆摇杆CD处于极位处于极位) CD(主主)通过连通过连杆加于曲柄的驱动力杆加于曲柄的驱动力F正好通过曲柄的转动中心正好通过曲柄的转动中心A 不能产生使曲柄转动的力矩。不能产生使曲柄转动的力矩。图图2-4曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构图图2-25 机构运动卡死机构运动卡死 机构运动不确定机构运动不确定存在死点条件存在死点条件： 有极限位置（从动件与连杆共线）有极限位置（从动件与连杆共线）措施措施曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构摇杆主动摇杆主动死点死点死点死点 飞轮飞轮 自身惯

20、性自身惯性 =0( =90) 小结小结平平面面四四杆杆机机构构铰链四杆机构铰链四杆机构 ( (全转动副全转动副) )含有移动副含有移动副的平面四杆的平面四杆机构机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 曲柄导杆机构曲柄导杆机构 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 移动导杆机构移动导杆机构 5.3 凸轮机构端面凸轮圆柱凸轮槽沟凸轮（ ）b（ ）a（ ）c 主要内容：主要内容： 认识凸轮机构认识凸轮机构 凸轮机构的类型凸轮机构的类型 凸轮的材料凸轮的材料 凸轮的结构凸轮的结构 凸轮机构的应用凸轮机构的应用 认识凸轮机构认识凸轮机构 凸轮机构是通过凸

21、轮与从动件之间的直接接触来传递凸轮机构是通过凸轮与从动件之间的直接接触来传递运动和动力的，是一种常用的高副机构，在机械中应运动和动力的，是一种常用的高副机构，在机械中应用也很广泛用也很广泛 例：观察下图汽车配气机构例：观察下图汽车配气机构就是利用凸轮来控制气门就是利用凸轮来控制气门的启闭的启闭 凸轮机构的组成：凸轮机构由凸轮1、从动件2和机架3三个基本构件及锁合装置组成，是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动，而从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。凸轮机构的优点：只要适当地设计凸轮轮廓，就可以使从动件实现预期的运动规律，结构简单、紧凑

22、，易于设计。凸轮机构的缺点：凸轮与从动件是高副接触，易磨损，制造困难，适用于传力不大的控制机构。 123e凸轮机构的类型凸轮机构的类型 按按凸轮的形状分类凸轮的形状分类盘形凸轮机构移动凸轮机构盘形凸轮机构移动凸轮机构盘形凸轮盘形凸轮移动凸轮移动凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮 按推杆的形状分类按推杆的形状分类尖顶移动从动杆盘形尖顶移动从动杆盘形凸轮机构凸轮机构 滚子移动从动杆盘滚子移动从动杆盘形凸轮机构形凸轮机构 平底移动从动杆盘形平底移动从动杆盘形凸轮机构凸轮机构 根据推杆的运动形式的不同：有作往复直线运根据推杆的运动形式的不同：有作往复直线运动的直动推杆和作往复摆动的摆动推杆动的直动推杆和作往复摆动的

23、摆动推杆 尖顶移动从动杆盘形尖顶移动从动杆盘形凸轮机构凸轮机构 尖顶摆动从动杆盘形尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构凸轮机构 按照凸轮与推杆保持接触的方式分类力封闭的凸轮机构：凸轮机构：其利用推杆的重力、弹簧力其利用推杆的重力、弹簧力来使推杆与凸轮保持接触来使推杆与凸轮保持接触。几何封闭的凸轮机构：几何封闭的凸轮机构：其利用凸轮或推杆的特殊其利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆保持接触。几何结构使凸轮与推杆保持接触。 力封闭的凸轮机构力封闭的凸轮机构几何封闭的凸轮机构几何封闭的凸轮机构凸轮机构的材料凸轮机构的材料凸轮机构的应用凸轮机构的应用 内燃机中的排气阀与内燃机中的排气阀与进气阀就是靠凸轮来进

24、气阀就是靠凸轮来控制的控制的 5.4 间隙运动机构 在各种自动和半自动机械中，需要把主动件的在各种自动和半自动机械中，需要把主动件的连续运动变为从动件的周期性运动和停歇，实连续运动变为从动件的周期性运动和停歇，实现这种间隙运动的机构称为间隙运动机构。现这种间隙运动的机构称为间隙运动机构。 主要内容：主要内容： 棘轮机构棘轮机构 槽轮机构槽轮机构棘轮机构棘轮机构 棘轮机构的组成：棘轮机构的组成：主要由棘轮、棘爪、止回棘爪和摇杆组成 外接棘轮机构外接棘轮机构 内接棘轮机构内接棘轮机构 工作原理：工作原理：棘轮用键联接在机构的传动轴上，而主动杆则空套棘轮用键联接在机构的传动轴上，而主动杆则空套在主传

25、动轴上，驱动棘爪与主动杆用转动副相联接。在主传动轴上，驱动棘爪与主动杆用转动副相联接。当主动杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪借助弹簧或当主动杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪借助弹簧或自重插入棘轮齿槽内，使棘轮转过一定角度自重插入棘轮齿槽内，使棘轮转过一定角度 。1.1.当主动杆顺时针方向摆动时，制动棘爪阻止棘轮顺当主动杆顺时针方向摆动时，制动棘爪阻止棘轮顺时针转动，驱动棘轮在棘爪齿背上滑过，而棘轮静时针转动，驱动棘轮在棘爪齿背上滑过，而棘轮静止不动，从而使主动杆作连续的往复摆动，而棘轮止不动，从而使主动杆作连续的往复摆动，而棘轮作单向间歇转动。作单向间歇转动。 棘轮机构的类型：棘轮机构的类型： 单向间

26、歇传动棘轮机构：单向间歇传动棘轮机构：当主动摇杆往复摆动当主动摇杆往复摆动一次时，棘轮只能单向地间歇转过一个角度。一次时，棘轮只能单向地间歇转过一个角度。 双动式棘轮机构：双动式棘轮机构：棘轮机构装有两个主动棘爪，棘轮机构装有两个主动棘爪，当主动摇杆往复摆动一次时，两个主动棘爪分别拨当主动摇杆往复摆动一次时，两个主动棘爪分别拨动棘轮沿同一方向作两次间歇运动。动棘轮沿同一方向作两次间歇运动。 例例1：如图所示外接棘轮机构为单向间歇传动：如图所示外接棘轮机构为单向间歇传动棘轮机构棘轮机构 例例2：如图所示为可变向的单向棘轮机构：如图所示为可变向的单向棘轮机构 把棘轮轮齿制成方形，当棘爪处于实线位置时，把棘轮轮齿制成方形，当棘爪处于实线位置时，随着棘爪的摆动，棘轮逆时针间歇转动；当棘随着棘爪的摆动，棘轮逆时针间歇转动；当棘爪处于虚线位置时，随着棘爪的摆动，棘轮顺爪处于虚线位置时，随着棘爪的摆动，棘轮顺时针间隙转动。时针间隙转动。ABB 例例3：若要使摇杆来回摆动时都使棘轮向同一方：若要使摇杆来回摆动时都使棘轮向同一方向转动，则可采用下图所示的双动式棘轮机构向转动，则可采用下图所示的双动式棘轮机构 此种机构的棘爪可制成钩头的或直推的。此种机构的棘爪可制成钩头的或直推的。钩头式双动棘轮机构钩头式双动棘轮机构直推式双动棘轮机构直推式双动棘轮