机械基础——第二节常用四杆机构;第三节凸轮机构

1、一、一、填空题填空题 （1 1）在铰链四杆机构中，与机架用转动副相连接的杆）在铰链四杆机构中，与机架用转动副相连接的杆 称为称为 。 (2) (2) 铰链四杆机构基本类型有铰链四杆机构基本类型有 、 以及以及 三种。三种。 （3 3）曲柄摇杆机构运动特是：）曲柄摇杆机构运动特是： 双曲柄机构运动特性是：双曲柄机构运动特性是： 。 双摇杆机构运动特性是：双摇杆机构运动特性是： 。 （4 4）平行四边形机构属于）平行四边形机构属于 机构，当曲柄与连机构，当曲柄与连 杆共线时，会出现杆共线时，会出现 。 两个连架杆都可整周转动两个连架杆都可整周转动 双摇杆机构双摇杆机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双

2、曲柄机构双曲柄机构 连架杆连架杆 一个连架杆可整周转动，另一连架杆只能在一定范围内摆动。一个连架杆可整周转动，另一连架杆只能在一定范围内摆动。 两个连架杆都只能在一定范围内摆动两个连架杆都只能在一定范围内摆动 双曲柄双曲柄 运动不确定现象运动不确定现象 复习题复习题 一、一、 填空题填空题 (5) (5) 铰链四杆机构曲柄存在的条件是：铰链四杆机构曲柄存在的条件是： 1 1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；）连架杆和机架中必有一杆是最短杆； 2 2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两 杆长度之和。（称为杆长条件）杆长度之和。（称为杆长条件） 复习题复

3、习题 二、二、 选择题选择题 (1) (1) 平面连杆机构是由平面连杆机构是由 组成的机构。组成的机构。 (A) (A) 高副；高副； (B) (B) 高副和低副；高副和低副； (C) (C) 转动副；转动副； (D) (D) 低副。低副。 (2) (2) 平面连杆机构，构件的最少数量是平面连杆机构，构件的最少数量是 。 (A) (A) 二件；二件； (B) (B) 三件；三件； (C) (C) 四件；四件； (D) (D) 五件。五件。 (3) (3) 汽车刮雨器机构属于汽车刮雨器机构属于 。 （A A）曲柄摇杆机构；）曲柄摇杆机构； (B) (B) 双曲柄机构；双曲柄机构； (C) (C)

4、 双摇杆机构双摇杆机构 （4 4） 缝纫机踏板机构属于缝纫机踏板机构属于 。 （A A）曲柄摇杆机构；）曲柄摇杆机构； (B) (B) 双曲柄机构；双曲柄机构； (C) (C) 双摇杆机构。双摇杆机构。 （5 5） 公共汽车门启闭机构属于公共汽车门启闭机构属于 。 （A A）曲柄摇杆机构；）曲柄摇杆机构； (B) (B) 双曲柄机构；双曲柄机构； (C) (C) 双摇杆机构。双摇杆机构。 （6 6） 起重机变幅机构属于起重机变幅机构属于 。 （A A）曲柄摇杆机构；）曲柄摇杆机构； (B) (B) 双曲柄机构；双曲柄机构； (C) (C) 双摇杆机构。双摇杆机构。 复习题复习题 D C A A

5、 B C 判断铰链四杆机构的类型：判断铰链四杆机构的类型： 双曲柄机构双曲柄机构 复习题复习题 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 复习题复习题 判断铰链四杆机构的类型：判断铰链四杆机构的类型： 双摇杆机构双摇杆机构 复习题复习题 判断铰链四杆机构的类型：判断铰链四杆机构的类型： 双摇杆机构双摇杆机构 复习题复习题 判断铰链四杆机构的类型：判断铰链四杆机构的类型： 转动副转动副 移动副（滑块四杆机构）；移动副（滑块四杆机构）； 选取不同构件作为机架；选取不同构件作为机架； 演化方法：演化方法： 改变构件的长度；改变构件的长度； 三、铰链四杆机构的演化机构三、铰链四杆机构的演化机构 扩大转动副。扩大转动副

6、。 （一）曲柄滑块机构（一）曲柄滑块机构( (由曲柄、连杆、滑块和机架组成）由曲柄、连杆、滑块和机架组成） 可以看成由曲柄摇杆机构演化而来，一个转动副转化为移动副。可以看成由曲柄摇杆机构演化而来，一个转动副转化为移动副。 曲柄滑块机构类型：曲柄滑块机构类型： 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 曲柄存在条件：曲柄存在条件： 对心曲柄滑块机构：对心曲柄滑块机构：L L1 1LL2 2 行程行程S=2LS=2L1 1 偏置曲柄滑块机构：偏置曲柄滑块机构：L L1 1+eL+eL2 2 偏置曲柄滑块机构具有急回特性偏置曲柄滑块机构具有急回特性 双滑块机构双滑块机构 双

7、滑块机构双滑块机构 在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动 副副B B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄ABAB就演化成几何中心就演化成几何中心B B与与 转动中心转动中心A A不重合的圆盘，该圆盘称为不重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮偏心轮，含有偏心轮的机构，含有偏心轮的机构 称为称为偏心轮机构偏心轮机构。 （二）（二） 偏心轮机构偏心轮机构( (由偏心轮、连杆、滑块和机架组成）由偏心轮、连杆、滑块和机架组成） 偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，且易于安装整偏心轮机构结构简单，偏心轮轴

8、颈的强度和刚度大，且易于安装整 体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。 颚颚 式式 破破 碎碎 机机 1 1、演化过程、演化过程 曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。 （三）（三） 导杆机构导杆机构 2 2、导杆机构导杆机构类型类型 转动导杆机构转动导杆机构 区别：当曲柄长度大于机架长度时为转动导杆机构；区别：当曲柄长度大于机架长度时为转动导杆机构； 当曲柄长度小于机架长度时为摆动导杆机构。当曲柄长度小于机架长度时为摆动导杆机构。 摆动导杆机构摆

9、动导杆机构 3 3、应用、应用 牛头刨床机构牛头刨床机构 简易刨床简易刨床 （四）摇块机构和定块机构（四）摇块机构和定块机构 摇块机构：摇块机构：曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时， 就演化成摇块机构。就演化成摇块机构。 摇块机构摇块机构应用应用 泵 摇摇 块块 机机 构构 应应 用用 定块机构：定块机构：曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时， 就演化成定块机构。就演化成定块机构。 应用应用 定块机构定块机构 手动抽水机手动抽水机 曲柄摇曲柄摇 杆机构杆机构 曲柄滑曲柄滑 块机构块机构 对心对心 偏置偏置 曲柄滑曲柄滑 块机

10、构块机构 导杆机构导杆机构以曲柄为机架以曲柄为机架 以连杆为机架以连杆为机架 以滑块为机架以滑块为机架 曲柄滑曲柄滑 块机构块机构 偏心轮机构偏心轮机构 曲柄摇曲柄摇 杆机构杆机构 摇块机构摇块机构 曲柄滑曲柄滑 块机构块机构 定块机构定块机构 曲柄滑曲柄滑 块机构块机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 偏心轮机构偏心轮机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构以曲柄为机架以曲柄为机架 曲柄滑块机构曲柄滑块机构摇块机构摇块机构以连杆为机架以连杆为机架 曲

11、柄滑块机构曲柄滑块机构定块机构定块机构 以滑块为机架以滑块为机架 a a：曲柄滑块机构：曲柄滑块机构 b b：导杆机构：导杆机构c c：摇块机构：摇块机构d d：定块机构：定块机构 当要求某些机械的从动件按照预定的运动规当要求某些机械的从动件按照预定的运动规 律变化，采用凸轮机构可精确地实现所要求的运律变化，采用凸轮机构可精确地实现所要求的运 动，如内燃机配气机构。如果采用平面连杆机构，动，如内燃机配气机构。如果采用平面连杆机构， 一般只能近似地实现预定的运动规律，难以满足一般只能近似地实现预定的运动规律，难以满足 要求，而且设计较为困难和复杂。要求，而且设计较为困难和复杂。 第三节第三节 凸

12、轮机构凸轮机构 内燃机动画内燃机动画 一、发动机配气机构的工作过程一、发动机配气机构的工作过程 进气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气混合物进入气缸。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽油与空气混合物被压缩。把机械能转化成 内能。 做功冲程：压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温 高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。四个冲程中只有做功冲程对外做功，其 他三个冲程都是靠做功冲程的惯性完成的。把内能转化成机械能。 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 内燃机的机构主要包括连杆机构、齿轮机

13、构、凸轮机构。 一、发动机配气机构的工作过程一、发动机配气机构的工作过程 按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火 次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使次序的要求，定时开启和关闭气缸的进、排气门，使 新鲜可燃混合气得以及时进入气缸，废气得以及时从新鲜可燃混合气得以及时进入气缸，废气得以及时从 气缸排出。气缸排出。 一、发动机配气机构的工作过程一、发动机配气机构的工作过程 配气机构的功用：配气机构的功用： 通过凸轮机构实现通过凸轮机构实现 配气机构的布置型式配气机构的布置型式 目前国产的目前国产的 汽车发动机汽车发动机 都采用气门都采用气门

14、顶置式配气顶置式配气 机构。机构。 进排气门阻进排气门阻 力较大，发力较大，发 动机的动力动机的动力 性和高速性性和高速性 均较差，逐均较差，逐 渐被淘汰。渐被淘汰。 气门顶置气门顶置气门侧置气门侧置 根据气门安装位置不同，分 气门侧置式配气机构 气门顶置式配气机构 凸轮轴的布置型式凸轮轴的布置型式 内燃机配气机构 1 1、应用：、应用： 当从动件的位移、当从动件的位移、 速度、加速度必须速度、加速度必须 严格按照预定规律严格按照预定规律 变化时，常用凸轮变化时，常用凸轮 机构。机构。 凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力，是凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力，是

15、 一种常见的高副机构，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，一种常见的高副机构，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线， 就可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。就可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。 二、凸轮机构的组成及特点二、凸轮机构的组成及特点 2 2、组成：、组成： 凸轮凸轮 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触。一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触。 从动件：平动，摆动从动件：平动，摆动 机架机架 3 3、特点：、特点： 优点：优点：1)1)能够实现精确而复杂的运动规律；能够实现精确而复杂的运动规律； 2)2)设计较简单。设计较简单。 缺点：缺点：1)1)承载能力

16、低，主要用于控制机构；承载能力低，主要用于控制机构； 2)2)凸轮轮廓加工困难。凸轮轮廓加工困难。 送料机构送料机构 4 4、实例、实例 内内 燃燃 机机 配配 气气 机机 构构 5 5、作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动、作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动 （一（一) )按凸轮形状分类按凸轮形状分类 (1)(1)盘形凸轮盘形凸轮 (2)(2) 移动凸轮移动凸轮 三、凸轮机构的分类：三、凸轮机构的分类： (3)(3)、圆柱凸轮、圆柱凸轮 （二（二) )、按从动件的形式分、按从动件的形式分 尖顶式从动件凸轮机构尖顶式从动件凸轮机构 滚子式从动件滚子式从动件凸轮机构凸轮

17、机构 平底式从动件平底式从动件凸轮机构凸轮机构 1 1、尖顶式从动件、尖顶式从动件 优点：优点：从动件构造最简单，从动件构造最简单， 可实现复杂的运动规律。可实现复杂的运动规律。 缺点：缺点：尖顶易磨损。尖顶易磨损。 用途：用途：用于低速、轻载场合。用于低速、轻载场合。 2 2、滚子式从动件、滚子式从动件 优点：优点：阻力、磨损均较小。阻力、磨损均较小。 用途：用途：较大载荷较大载荷。 (3)(3)、平底式从动件、平底式从动件 优点：优点：可形成油膜，传动效可形成油膜，传动效 率较高，传力性能较好。率较高，传力性能较好。 缺点：缺点：不能应用在有内凹轮不能应用在有内凹轮 廓的凸轮机构廓的凸轮机

18、构 用途：用途：常用于高速凸轮机构。常用于高速凸轮机构。 （三）按从动件的运动形式分（三）按从动件的运动形式分 直动从动件凸轮机构直动从动件凸轮机构 摆动从动件摆动从动件凸轮机构凸轮机构 直动从动件直动从动件 偏置直动从动件偏置直动从动件 对心直动从动件对心直动从动件 偏置直动从动件偏置直动从动件 对心直动从动件对心直动从动件 摆动从动件摆动从动件 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 偏心轮机构偏心轮机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构以曲柄滑块机构中的曲柄以曲柄滑块机构中的曲柄1为机架为机架 曲柄滑块机构曲柄滑块机构摇块机构摇块机构以曲柄滑块机构中的连杆以曲柄滑块机构中的连杆2为机架为机架 曲柄滑块机构曲柄滑块机构定块机构定块机构以曲柄滑块机构中的滑块以