机械基础 教学最好的PPT 第二章_常用机构

1、机械基础2-1 机械的组成机械的组成一、机械一、机械 ： 机械是把能量（如热能、电能等）转换为机械能，并利机械是把能量（如热能、电能等）转换为机械能，并利用机械能完成某些工作的装置。用机械能完成某些工作的装置。 机械组成：原动机、传动装置、工作装置、操纵控制装机械组成：原动机、传动装置、工作装置、操纵控制装置、机架置、机架1、原动机、原动机 把其他形式能转化为机械能的机器。如电动机、内燃机把其他形式能转化为机械能的机器。如电动机、内燃机2、传动装置、传动装置 起传递动力和运动的作用。如带传动、齿轮传动起传递动力和运动的作用。如带传动、齿轮传动3、工作装置、工作装置 直接完成工作的部件。如卷扬机

2、的卷筒、起重钩、砼搅拌直接完成工作的部件。如卷扬机的卷筒、起重钩、砼搅拌机的滚筒机的滚筒机械基础二、机器二、机器 ： 人们用来生产劳动的工具，具有如下三个基本特征人们用来生产劳动的工具，具有如下三个基本特征1、机器是由许多构件所组成、机器是由许多构件所组成 2、各构件之间有相对确定的运动、各构件之间有相对确定的运动3、机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之、机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化。间的转化。机器的作用体现在它的第三条基本特征上。机器的作用体现在它的第三条基本特征上。三、机构三、机构 机构是具有机器的前两条基本特征的组合体。机构的作用机构是具有机器

3、的前两条基本特征的组合体。机构的作用是传递运动和实现不同形式的运动的转化，这就是它与机器是传递运动和实现不同形式的运动的转化，这就是它与机器的不同之处。的不同之处。 如曲柄滑块机构可以把转动转换为如曲柄滑块机构可以把转动转换为直线移动也可以把直线运动转化为转动。直线移动也可以把直线运动转化为转动。机械基础四、机械零件及部件四、机械零件及部件 机械零件是组成构件的元件，又称为零件。而构件是运机械零件是组成构件的元件，又称为零件。而构件是运动的单元，零件是制造的单元。动的单元，零件是制造的单元。 部件是为了完成同一工作任务而协调工作的若干个机械部件是为了完成同一工作任务而协调工作的若干个机械零件的

4、组合体。如滚动轴承、离合器、联轴器等。零件的组合体。如滚动轴承、离合器、联轴器等。机械基础 两构件直接接触并能相互产生相对运动而组成的活动联接称为运动副。注意：三个条件缺一不可：1）两个构件；2）直接接触；3）有相对运动。一、运动副2-1 运动副及机构运动简图运动副及机构运动简图对运动副的理解要把握以下三：（）运动副是一种联接；（）运动副由两个构件组成；（）组成运动副的两个构件之间有相对运动机械基础二、运动副的分类组成机构的运动副的类型决定机构的运动形式。运动副有多种类型，对运动副进行正确的分类，在机构设计和综合中是非常重要的。、根据运动副所引入的约束数分类见表2-1机械基础表2-1 常用运动

5、副及其简图名称图 形简图符号副级自由度名称图 形简图符号副级自由度球面高副I5圆柱套筒副IV2柱面高副II4转动副V1球面低副III3移动副V1球销副IV2螺旋副V1机械基础、根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类球面高副柱面高副运动副元素以点或线接触的运动副称为高副机械基础运动副元素以面接触的运动副称为低副。球面低副移动副转动副机械基础、根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类空间运动副球销副螺旋副圆柱套筒副机械基础平面运动副移动副转动副机械基础 为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的

6、组成和传动情况。这样绘制出能够准确表达机构运动特性的简明图形就称为机构运动简图。 只是为了表明机构的运动状态或各构件的相互关系，也可以不按比例来绘制运动简图，通常把这样的简图称为机构示意图。机械基础常用机构构件、运动副代表符号机械基础1. 在绘制机构运动简图时，首先确定机构的原动件和执行件，两者之间为传动部份，由此确定出组成机构的所有构件，然后确定构件间运动副的类型。2. 为将机构运动简图表示清楚，恰当地选择投影面。一般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影面，必要时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面，然后展开到同一平面上。总之，绘制机构运动简图要以正确、简单、清晰为原则。3.

7、 选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可绘制出机构的运动简图。机械基础机械基础绘制十字滑块联轴节的运动简图机械基础2-3 平面四杆机构一、平面四杆机构的基本型式一、平面四杆机构的基本型式（1）基本概念41234-机架1、3-连架杆曲柄（整周转）摇杆（摆动）一定范围内摆动2-连杆转动副A转动副B整转副构件1、4可作整周相对转动构件1、2可作整周相对转动转动副C转动副D摆动副构件2、3不能作整周相对转动构件3、4不能作整周相对转动机械基础（2）基本型式）基本型式铰链四杆机构根据两铰链四杆

8、机构根据两连架杆连架杆的运动形式的不同，可分为三种形式：的运动形式的不同，可分为三种形式： 铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式，它的特点是全部运动副铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式，它的特点是全部运动副都为转动副。都为转动副。（a）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构：（两连架杆中，一为曲柄，一为摇杆两连架杆中，一为曲柄，一为摇杆）应用举例：1、用在鄂式碎矿机的机构中 2、雷达天线的俯仰机构 3、缝纫机踏板机构 ABCD12341机械基础（b）双双曲柄机构曲柄机构：（两连架杆中，全为曲柄两连架杆中，全为曲柄）特点是：原动曲柄连续转动，从动曲柄连续转动应用：惯性筛的四杆机构特例：平行四边形机构平行四边

9、形机构特点：两曲柄可以相同的角速度同向转动，而连杆平动。应用 在机车车轮的联动机构，摄影平台的 升降机构。4123ABCD特例：反平行四边形机构平行四边形机构特点：两曲柄角速度转动方向相反，且角速度不等。应用在：汽车车门的开关机构ABCD1234机械基础（c）双双摇杆机构摇杆机构：（两连架杆中，全为摇杆两连架杆中，全为摇杆）二、平面四连杆机构的几个基本问题二、平面四连杆机构的几个基本问题1、平面四连杆机构的三种基本形式的区分方法 以曲柄摇杆机构为例进行分析，铰链四杆机构中某个转动副为以曲柄摇杆机构为例进行分析，铰链四杆机构中某个转动副为整转副与谁是机架无关，取决与构件间的相对运动关系，该运动整

10、转副与谁是机架无关，取决与构件间的相对运动关系，该运动关系，取决与关系，取决与各构件的相对长度关系各构件的相对长度关系BACDABCDabcd机械基础ABCDABCDABCD其中LAB=a，LBC=b，LCD=c，LAD=d为了能达到两个极限位置，必须满足下式cadbbadccbda)()(（1）（2）（3）（1）+（2）得ba （1）+（3）得ca （2）+（3）得da 分析得：（1）a是最短杆 （2）四杆中最短杆加上最长杆之和小于等于其它两杆之和后者称为杆长和定理机械基础结论：铰链四杆机构有整转副的条件是：结论：铰链四杆机构有整转副的条件是： （1）必须满足杆长和定理）必须满足杆长和定理

11、（2）最短杆带的转动副就是整转副）最短杆带的转动副就是整转副 结论：铰链四杆机构有曲柄的条件是：结论：铰链四杆机构有曲柄的条件是： （1）必须满足杆长和定理）必须满足杆长和定理 （2）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 推广结论：推广结论： a、当四杆机构不符合杆长和定理时，四个转动副全部为摆动副，为双摇杆机构 b、 当符合杆杆长和定理，最短杆带的是整转副 （1）以最短杆为机架：双曲柄机构 （2）以最短杆为连架杆：曲柄摇杆机构 （3）以最短杆为连杆：双摇杆机构 c、四杆中两杆等长，且最短： （1）若其它两杆不等长，则不满足杆长和定理，为双摇杆机构 （2）其它两杆相等

12、，且最短杆是相对的：为平行四边形机构 （3）其它两杆相等，且最短杆相邻，则有三个整转副机械基础平面四杆机构的型式演化 低副机构具有运动可逆性，即无论采用哪一个构件为机架，机构各构件的相对运动不变。但选取不同构件为机架时，却可得到不同型式的机构。这种采用不同构件为机架的演变方式为机构的倒置。D曲柄摇杆机构ABC1234双曲柄机构ABCD1234曲柄摇杆机构ABCD1234双摇杆机构ABCD1234ABC1234曲柄滑块机构ABC1234转动导杆机构ABC1234曲柄摇块机构ABC1234移动导杆机构机械基础二、曲柄摇杆机构的急回特性和行程速比系数二、曲柄摇杆机构的急回特性和行程速比系数）（从动件

13、慢行程平均速度从动件快行程平均速度1K1.机构的急回特性，为反映急回的程度机构的急回特性，为反映急回的程度极限位置极限位置：在曲柄AB转动一周过程中，有两次与连杆共线， 这时摇杆CD处于极限位置。 极位夹角极位夹角：当摇杆处于极限位置，曲柄与连杆两次共线时之 间的夹角为 极位夹角，值与机构尺寸有关。ABCDC1B1C2B2112机械基础BACDC1C2B1B21122、行程速比系数、行程速比系数1匀速，顺时针方向，C.W1.慢行程：（工作行程） 曲柄 AB1 到 AB2， 摇杆 DC1 到 DC2 1180慢t2.快行程：（工作行程） 曲柄 AB2 到 AB1， 摇杆 DC2 到 DC1 11

14、80快t 从动件正反行程的位移量相同，所用时间不同，因此正反行程的平均速度也就不等，这种现象称为机构的急回。1180180180180112121慢快慢快tcctccVVK)0(机械基础18011KK曲柄摇杆机构分为以下三种型式：曲柄摇杆机构分为以下三种型式：22222121)1(0)1(cbdattCCDAKADCADC构件的尺寸关系为：的同侧，直线，位于、特征为：曲柄转向相同且摇杆慢行程与方向与，型：BACDC1C2B1B2112机械基础22222121)1(0)2(cbdattCCDAKADCADC构件的尺寸关系为：的异侧，直线，位于、特征为：曲柄转向相反且摇杆慢行程与方向与，型：222

15、221)1(0)3(cbdaKADCADC构件的尺寸关系为：摇杆无急回特性，型：平面机构具有急回特性的条件是：平面机构具有急回特性的条件是：1）原动件等角速度整周转动；）原动件等角速度整周转动；2）输出件具有正、反行程的往复运动；）输出件具有正、反行程的往复运动；3）极位夹角）极位夹角 0机械基础 三、机构的死点三、机构的死点 当不计构件的重力、惯性力和运动副中摩擦阻力的条件下，当机构处于=90。的位置时，由于F1=Fcos90。，因此无论给机构主动件上的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置B1C1C2B2AD12341、概念机械基础四杆机构是否存在死点：四杆机

16、构是否存在死点：连杆能否运动至与转动从动件（摇杆或曲柄）共线或移动连杆能否运动至与转动从动件（摇杆或曲柄）共线或移动从动件移动导路垂直。从动件移动导路垂直。曲柄摇杆机构曲柄原动件无死点位置摇杆为原动件，机构存在死点位置当摇杆处于极限位置，机构出现死点位置曲柄滑块机构曲柄原动件无死点位置滑块为原动件，有死点位置当连杆与曲柄共线时，机构出现死点位置双摇杆机构总存在死点位置，当连杆与从动件共线时出现摆动导杆机构曲柄原动件无死点位置摆杆为原动件，有死点位置当摆杆处于极限位置时，机构出现死点位置2、死点的克服、死点的克服对于连续运转的机构来说，如果存在死点位置，传动不利，必须避免机构在死点位置启动，同时

17、在运行过程中，顺利地通过死点，并按预期的方向运动。方法：1、输出曲柄上安装飞轮，借助飞轮的惯性，使机构闯过死点 2、多个相同机构驱动同一曲柄，但这多个相同机构相位相互 错开，从而使各机构的死点位置不同以渡过死点。机械基础QBPDCA3、死点的利用、死点的利用钻床工件夹紧机构ABCDE飞机起落架机构机械基础一、曲柄滑块机构一、曲柄滑块机构曲柄滑块机构由曲柄摇杆机构演化而成即转动副变成移动副A1BCD234ABCD1234ABCD12341234eABC123滑块机构2-4 曲柄滑块机构及其演化机构机械基础二、曲柄滑块机构演化机构 1、偏心轮机构ABC1234曲柄滑块机构 偏心轮机构可视为用偏心轮

18、代替曲柄滑块机构中的曲柄演化得到机械基础2、曲柄滑块机构的其他演化机构 低副机构具有运动可逆性，即无论采用哪一个构件为机架，机构各构件的相对运动不变。但选取不同构件为机架时，却可得到不同型式的机构。这种采用不同构件为机架的演变方式为机构的倒置。ABC1234曲柄滑块机构D曲柄摇杆机构ABC1234双曲柄机构ABCD1234曲柄摇杆机构ABCD1234双摇杆机构ABCD1234ABC1234转动导杆机构（导杆机构）ABC1234曲柄摇块机构（摆动滑块）ABC1234移动导杆机构（固定滑块）机械基础牛头刨床机构应用实例导杆机构的应用摆动滑块机构的应用固定滑块机构的应用手摇唧筒机构自卸货车翻斗机构机

19、械基础一、凸轮机构一、凸轮机构2-5 凸轮机构和棘轮机构1、凸轮机构的构成与其功能组成：凸轮、从动件和机架功能：从动件按预定的运动规律运动2、凸轮机构的分类按凸轮机构的凸轮形状分类（1）盘形凸轮：（2）移动凸轮：（3）圆柱凸轮：机械基础按从动件的形状分类（1）尖底从动件：（2）滚子从动件：（3）平底从动件：（4）曲底从动件：按凸轮与从动件维持高副接触的方式来分（1）力封闭方式：（2）形封闭方式：按从动件的运动形式来分（1）直动从动件凸轮机构：（2）摆动从动件凸轮机构：对心偏心机械基础凸轮机构的基本名词术语（1）基圆 半径为 r0 （2）推程（3）回程（4）行程 hSDCBAS位移线图位移线图r

20、0在一个运动循环内：在一个运动循环内：+ S + S=360（5）推程运动角 =BOB(AOB1)BB1C1（7）回程运动角 （6）远休止角 S=BOC(B1OC1)（8）近休止角 S机械基础3.凸轮的优缺点凸轮机构的优点： 只须设计适当的凸轮轮廓，便可以使从动件得到预期的运动规律，而且结构简单、紧凑、设计方便。凸轮机构的缺点： 凸轮与从动件之间为点或线接触，易于磨损，凸轮轮廓加工比较困难，凸轮轮廓加工比较困难，费用较高费用较高。机械基础二、棘轮机构主动摆杆驱动棘爪棘轮止动棘爪1、棘轮机构的基本结构和工作原理、棘轮机构的基本结构和工作原理棘轮不动棘轮运动机械基础2、棘轮机构的类型、棘轮机构的类型常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类单向式棘轮机构单向式棘轮机构双向式棘轮机构双向式棘轮机构轮轮齿齿式式棘棘轮轮机机构构摩摩擦擦式式棘棘轮轮机机构构棘棘轮轮机机构构偏心楔块式棘轮机构偏心楔块式棘轮机构滚子楔紧式棘轮机构滚子楔紧式棘轮机构单动式棘轮机构单动式棘轮机构双动式棘轮机构双动式棘轮机构机械基础单动式棘轮机构单动式棘轮机构外外啮啮式式机械基础内内啮啮式式机械基础双动式棘轮机构双动式棘轮机构机械基础双向式棘轮机构双向式棘轮机构机械基础双向式棘轮机构双向式棘轮机构机械基础双向式棘轮机构双向式棘轮机构机