第7章 常用机构

1、中等职业技术学校规划教材机械基础主编 林振琨 雷凤琼制作 林振琨第7章 常用机构7.1平面连杆机构 7.2 凸轮机构 7.3 间歇运动机构 7.1 平面连杆机构 了解常用机构的形式 掌握四杆机构的组成、工作原理、基本性质及其演化 能判断四杆机构的类型 了解急回特性原理、死点产生的原因及应用7.1.1 铰链四杆机构的基本类型和应用铰链四杆机构的基本类型和应用1组成图中固定不动的构件AD是机架；与机架相连的构件AB、CD称为连架杆；不与机架直接相连的构件BC称为连杆。连架杆按其运动特征可分为曲柄和摇杆两种。曲柄与机架用转动副相连且能绕该转动副轴线作整周回转的连架杆。摇杆与机架用转动副相连但只能绕该

2、转动副轴线作摆动的连架杆。图7-2 铰链四杆机构的组成2. 铰链四杆机构的基本类型 铰链四杆机构一般分为三种基本类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构 表7-1 曲柄摇杆机构的工作原理表7-2 曲柄摇杆机构的应用表7-4 双曲柄机构的应用表7-5 平行四边形机构和反四边形机构表7-5 平行四边形机构和反四边形机构平行四边形机构中运动不确定的问题 产生现象 平行双曲柄机构在运动过程中，当主动曲柄AB转动到AB1位置时，从动曲柄转到DC1位置，此时，从动曲柄CD与连杆BC共线，造成从动曲杆CD运动的不确定现象，即：CD可能顺时针转，也可能逆时针转而变成反向双曲柄机构 解决方案 加惯性轮 利用惯

3、性维持从动曲柄转向不变 增设辅助构件，如：车轮联动装置 采用多组机构错列，如：车轮错列装置 （3）双摇杆机构 1）工作原理（见表7-7）7.1.2 平面连杆机构的演化 1、曲柄滑块机构 （1）演化方式：转动副转化为移动副（2）应用 曲柄滑块机构在各种机械中的应用是很广泛的，如表7-8所示。2、导杆机构（1）定义：导杆机构中与另一运动构件组成移动副的构件。导杆机构连架杆中，至少有一个构件为导杆的平面四杆机构。（2）演化：曲柄摇块机构中，取不同的构件为机架时，会得到不同的四杆机构。（见表7-9）7.1.3 四杆机构的基本性质1.曲柄存在的条件曲柄是能作整周回转运动的连架杆，只有这种能作整周回转运动

4、的构件，才能用电动机等连续转动的装置来带动。所以，曲柄是机构中的关键构件。而曲柄是否存在，则取决于机构中各杆的长度关系。实物演示和理论分析都证明，连架杆成为曲柄，必须满足下列条件：条件一：最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之条件一：最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和；和；条件二：连架杆与机架中必有一个为最短杆。条件二：连架杆与机架中必有一个为最短杆。上述两条件必须同时满足，否则机构中无曲柄存在。若已经满足了上述必要条件，即：最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。如果最短杆位置不同，则得到不同的四杆机构类型。（见表7-10）2.急回运动特性在图7-4所示

5、的曲柄摇杆机构中，当主动曲柄1位于B1A时，从动摇杆3位于右极限位置C1D。当曲柄1以等角速度1逆时针转过角1到位置B2A，而摇杆3则由右极限位置C1D摆至左极限位置C2D（称为工作行程），设所需时间为t1，C点的平均速度为v1；当曲柄继续转过角2而回到位置B1A时，摇杆3则由左极限位置C2D 摆回到右极限位置C1D（称为空载行程），设所需时间为t2，C点的平均速度为v2。由图不难看出，12，所以t1 t2。又因为摇杆3的C点从C1到C2和C2返回C1的摆角 相同，而所用的时间却不相同，即V2V1。由此说明：曲柄1虽然作等速转动，但摇杆3空载行程的平均速度却大于工作行程的平均速度，这种性质成为

6、机构的急回特性。 图7-4 曲柄摇杆机构的急回特性3死点位置 在图7-5所示的曲柄摇杆机构中，设摇杆 CD 为主动件，则当机构处于图示的两个虚线位置之一时，连杆与曲柄在一条直线上，这时主动件CD 通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心。因该力对A点的力矩为零，所以将不能使构件AB转动，而出现“顶死”现象。机构的这种位置称为死点位置。7.2 凸轮机构 7.2.1 凸轮机构的组成 凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。它广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中，常采用凸轮机构 图7-7 内燃机配气凸轮机构7.2

7、.2 凸轮机构的类型和分类方法类型和分类方法 表7-11 凸轮机构的分类 2按照从动件的形状分类（见表7-12） 表7-12 凸轮机构的分类（按从动件的形状分）3按照从动件的运动形式分类按照从动件的运动形式分类 按照从动件的运动形式分为移动从动件和摆动从动件凸轮机构。（见表7-13）4按照凸轮与从动件接触的方法（见表按照凸轮与从动件接触的方法（见表7-14）凸轮机构的特点 优点: 结构简单、紧凑，占据空间较小；具有多用性和灵活性，从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线的形状。对于几乎任意要求的从动件的运动规律，都可以毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。 缺点: 凸轮轮廓线与从动件之间是点或线接触的高副，易于磨损，故多用于传力不大的场合。7.2.3 从动件常用运动规律从动件常用运动规律 1.凸轮机构的工作过程和基本参数凸轮机构的工作过程和基本参数 （1）工作过程）工作过程 （2）基本参数：）基本参数： 基圆 基圆半径 推程 升距 停程 回程7.3 间歇运动机构间歇运动机构 主要任务： 了解棘轮机构、槽轮机构的工作原理 清楚棘轮机构、槽轮机构的运动特点、应用情况 清楚棘轮机构、槽轮机构的应用情况7.3.1 棘轮机构棘轮机构 1.组成和工作原理（见表组成和工作原理（见表7-18）2.棘轮机构的类型和特点棘轮机