中职《机械基础》(二版)模块六--常用机构云天课件

1、机械基础（第二版）P.139全国中职机械类统编教材（高教版）栾学钢等主编模块六 机构与运动 机械的动力部分以电动机和内燃机居多，输出的运动形式通常都是连续的转动。经过机械传动，一般以降低运动速度获得较大的转矩、改变运动方向为目的。而机械地执行部分多采用机构进行运动形式的转换，以满足机械各种工作任务的需要。 在绪论中已经学习了运动副的类型与机构的结构，初步了解了机构运动简图的绘制方法，在此基础上本模块先来了解构件的运动特征与机构的运动功能，然后集中介绍机械执行部分最常见的平面连杆机构、凸轮机构和间歇运动机构。 需要指出的是，本模块设计的各种机构，实际工作时必须限制在密闭的箱体或者有防护网罩的空间

2、内运转，以防止操作人员身体接触或者旋转零部件松脱伤人。导语模块六 机构与运动P.139 P.139平面四杆机构运动形式与变换凸轮机构其它机构构件的运动特征铰链四杆机构的形式铰链四杆机构类型的判定含有一个移动副的四杆机构平面四杆机构的基本特性凸轮机构的类型凸轮机构的材料、结构及传力特性凸轮机构的运动分析平面凸轮轮廓曲线的绘制棘轮机构槽轮机构螺旋机构机构与运动思维导图典型机构运动类型运动路径速度特征模块六 机构与运动构件的运动功能输入构件运动输出软件运动齿轮机构（模块七） （1）能识别机构运动副的类型 （2）熟悉平面四杆机构基本类型特点应用，能判定铰链四杆机构的类型 （3）认识凸轮机构的组成分类应

3、用 （4）认识间歇运动机构的组成分类应用考纲要求模块六 机构与运动P.139机器定义：机器是人工实物组合、各部分之间有确定的运动关系、能实现功能转换。P.3 机器的组成：机器机构构件零件。 零件：是最基本的制造单元。专用零件和通用零件。 构件：机器中最小的运动单元。可由若干个零件组成。 机构：由若干构件组成独立的运动体系。 机器：是一个完整设备的总成通称， “机器”是由若干“机构”组成的。 机械：是机器和机构的总称。曲柄滑块机构 连杆构件 连杆零件 复习（一） 机器的组成复习（二） 运动副 运动副：两个构件之间的可动联接称为运动副，以实现两构件的联接并实现确定的相对运动。运动副有低副和高副之分

4、。 平面运动副：两个构件之间的相对运动为平面运动时构成平面运动副，以区别空间运动副。P.4 1. 低副：两构件之间通过面与面接触而组成的运动副称为低副。 低副包括：转动副、移动副、螺旋副。 低副特点：由于低副是面接触，在承受载荷时压强较低，便于润滑，不易磨损，但传动效率较低。 2. 高副：两构件以点或线的形式相接触而组成的运动副称为高副。 如：滚动副、齿轮副、凸轮副等等。 高副特点：高副是以点或线接触，易实现复杂的传动。其接触部分压强较高。 在机构中，每个构件的平面运动都可以用运动类型、运动路径和速度特性这三个特征进行描述。 （1）运动类型 构件可以进行转动、移动、摆动等。 （2）运动路径 构

5、件可以沿X、Y、Z轴方向或者其他方向运动。如运动路径同沿X轴，则表示，各构件运动轴线重合或平行；运动路径分别沿X轴和Y轴，则表示各构件运动轴线相互垂直；运动路径为其他方向，则表示构件沿某一曲线运动。 （3）速度特性 构件的速度特性按速度方向可以分为单项运动和双向运动，按速度的特持续性可以分为连续运动和间歇运动，按照速率的变化特性可以分为匀速运动和变速运动。 P.1406.1 运动形式与转换 一、构件的运动特征 为了便于分析，可以采用特定的符号表示上述构件的运动特性，常见的运动形式与描述符号，见表61。P.1406.1 运动形式与转换 一、构件的运动特征 根据对平面运动的描述，可以对机构的各个构

6、件，尤其是输入构件和输出构件的运动转换关系时行描述，称之为机构的运动功能。 P.1406.1 运动形式与转换 二、机构的运动功能单折叠伞机构含一个移动副的四杆机构XYZ 实现某一运动转换的机构形式有很多种，要根据每种机构的特点和具体的应用情况加以分析比较，择优而定。 平面连杆机构：组成机构的所有构件都在同一平面或平行平面内运动，且构件之间均为低副连接。机械机构平面（连杆）机构：最常见，平面四杆机构空间机构P.1436.2 平面四杆机构 典型平面四杆机构 ：铰链四杆机构、曲柄滑块机构。空间四杆机构平面四杆机构铰链四杆机构曲柄滑块机构 铰链四杆机构的组成 1个机架：相对于机构静止。 2个连架杆 曲

7、柄：能作整周转动。 摇杆：只能往复摆动。 1个连杆：平面运动（又移又转）。P.1436.2 平面四杆机构 一、铰链四杆机构的形式铰链 铰链四杆机构的类型 三种基本形式（按曲柄数量）(1) 曲柄摇杆机构(2) 双曲柄机构。(3) 双摇杆机构。一个曲柄二个曲柄无曲柄P.1436.2 平面四杆机构 一、铰链四杆机构的形式 1. 曲柄摇杆机构 两个连架杆中，具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。P.1436.2 平面四杆机构 一、铰链四杆机构的形式曲柄摇杆机构雷达摇动机构 雨刮器驱动机构之一 揉面机构曲柄摇杆机构的应用 1. 曲柄摇杆机构P.1436.2 平面四杆机构 一、铰链四杆机构的形式曲柄摇杆机

8、构的应用油田采油机缝纫机踏板机构惯性筛机构双曲柄机构 2. 双曲柄机构 两个连架杆中，具有两个曲柄(无摇杆)的铰链四杆机构。P.1436.2 平面四杆机构 一、铰链四杆机构的形式双曲柄机构的应用插床驱动机构车门启闭机构 （反向） 2. 双曲柄机构平行 反向P.1446.2 平面四杆机构 一、铰链四杆机构的形式 等长双曲柄机构（平行、反向）等长双曲柄机构的应用火车头驱动轮组 （平行）路灯检修升降车 了 （平行）双摇杆机构 3. 双摇杆机构 两个连架杆中，具有两个摇杆(无曲柄)的铰链四杆机构。P.1446.2 平面四杆机构 一、铰链四杆机构的形式港口吊车汽车转向机构电风扇摇头机构 1.铰链四杆机构

9、中曲柄存在的条件 条件1：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，此条件称为“杆长之和条件”，缩称：“短+长另两杆长之和”。 条件2：连架杆或机架中最少有一根是最短杆。1根曲柄2根曲柄P.1456.2 平面四杆机构 二、铰链四杆机构类型的判定双摇杆机构曲柄摇杆机构 2.铰链四杆机构基本类型的判别准则“短+长另两杆长之和”， “短+长另两杆长之和”以最短杆之相邻杆作机架，得曲柄摇杆机构（1个曲柄）P.1456.2 平面四杆机构 二、铰链四杆机构类型的判定无论何杆作机架，都是 双摇杆机构 （0个曲柄）以最短杆作机架，得双曲柄机构 （2个曲柄）以最短杆之相对杆作机架， 得双摇杆机构 （0个

10、曲柄）双曲柄机构 铰链四杆机构的演化 : 改变铰链四杆机构的某些结构，可以演化为其它常见的连杆机构。 1.曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的演化形式。P.1456.2 平面四杆机构 三、含有一个移动副的四杆机构 1.曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是由曲柄、连杆、滑块、机架组成。有对心与偏置两类。 P.1466.2 平面四杆机构 三、含有一个移动副的四杆机构对心曲柄滑块机构（H = 2L）偏置曲柄滑块机构H 1, 或极位夹角 0 。 压力角和传动角都是在不断的变化，为保证机构有足够的传动能力，在设计时应控制传动角的大小，一般取最小传动角： 2压力角和传动角 压力角： 从动件上受力点的驱动力F

11、的方向与这点运动方向V之间所夹的锐角，用 表示。 传动角：压力角的余角称为，用 表示。P.1486.2 平面四杆机构 *四、平面四杆机构的基本特性 3死点位置 当四杆机构以摇杆(或滑块)为主动件、曲柄为从动件，在机构处于压力角 的位置时，曲柄不能动作的位置。 P.1486.2 平面四杆机构 *四、平面四杆机构的基本特性 死点位置有两个，位于连杆与曲柄两次共线时的位置。 注意: 机构以摇杆(或滑块)为主动件, 以曲柄为从动件时, 一定会有死点位置, 且是成对出现. 2死点位置 死点的害处： 影响机构平稳性，特别是启动性能。 死点的解决办法：利用惯性、采用多组错列。P.1486.2 平面四杆机构

12、*四、平面四杆机构的基本特性单缸柴油机装飞轮多组错列 2死点位置 死点的用处：用于锁定机构。P.1486.2 平面四杆机构 *四、平面四杆机构的基本特性机床夹具飞机起落架 3)当以最短杆之相对杆BC作机架时，机构成为双摇杆机构。例：铰链四杆机构如图所示：当分别选用不同的杆作为机架时，得到什么机构？任务实施 1) 当以最短杆的相邻杆AB或CD作机架时，机构成为曲柄摇杆机构； 杆长关系: 20 + 55 50+30 2) 当以最短杆AD作机架时，机构成为双曲柄机构；6.2 平面四杆机构P.148 解： 凸轮机构的组成： 凸轮机构的应用：P.1496.3 凸轮机构 一、凸轮机构的类型单缸内燃机气门机

13、构多缸内燃机凸轮轴凸轮机构气门摇臂组 由凸轮（主动件）、从动件和机架三个基本构件组成。 1.按凸轮的形状分 (1)盘形凸轮(2)移动凸轮(3)圆柱凸轮2.按从动件的型式分(1)尖顶从动件。(2)滚子从动件。(3)平底从动件。 3.按从动件的运动形式分 移动（直线移动）和摆动 4.按凸轮与从动件锁合（返回）方式分 重力、弹簧、凹槽等等。P.1496.3 凸轮机构 一、凸轮机构的类型1.凸轮和滚子的材料 凸轮和滚子要求耐磨，用45、20Cr、40Cr等。2.凸轮机构的结构盘状、凸轮轴。P.1516.3 凸轮机构 *二、凸轮机构的材料、结构及传力特性多缸内燃机凸轮轴盘形凸轮结构压力角 ：从动件受力方

14、向和运动方向的夹角。推程压力角（ 30）、回程压力角 80 凸轮机械压力角与基圆半径的关系 ： 基圆半径越小，凸轮机构结构紧凑，但压力角就变大，机构受力差。 基圆半径越大，凸轮机构结构变大，而压力角就变小，机构受力好。P.1516.3 凸轮机构 五、凸轮机构的传力特性 从动件的运动曲线 从动件的运动规律，指从动件的位移s、速度v、加速度a 随时间t（转角）变化的规律，可以用从动件的运动曲线来表达。P.1526.3 凸轮机构 三、凸轮机构运动分析 对于盘形凸轮:基圆：以凸轮轮廓的最小向径r0为半径所绘制的圆。推程：从动件由最低处上升到最高处的过程。升程：推程中从动件所走过的距离（从动件的最大位移

15、），用h表示。推程运动角：与推程对应的凸轮转角tP.1526.3 凸轮机构 三、凸轮机构运动分析 对于盘形凸轮: 远休止角：与从动件停留在最高处对应的凸轮转角s）。 回程：从动件由最高处下降到最低处的过程。 回程运动角：与回程对应的凸轮转角h。 近休止角：与从动件停留在最低处对应的凸轮转角s。P.1526.3 凸轮机构 三、凸轮机构运动分析 从动件的基本运动规律 1. 等速运动规律 从动件推程或回程的运动速度为常数的运动规律，称为等速运动规律。 2. 等加速等减速运动规律 从动件在一个行程h中，前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。P.1536.3

16、凸轮机构 三、凸轮机构运动分析拓展等速运动规律运动线图等加速等减速运动规律线图 图解法绘制凸轮轮廓曲线的原理是“反转法”，即在整个凸轮机构（凸轮、从动件、机架）上加一个与凸轮角速度大小相等、方向相反的角速度（w），于是凸轮静止不动。P.1556.3 凸轮机构 四、平面凸轮轮廓曲线的绘制 设计步骤 （1） 选取适当比例尺作位移线图 （2）作基圆取分点 （3）画轮廓曲线P.1556.3 凸轮机构 四、平面凸轮轮廓曲线的绘制 例:已知对心盘形凸轮的推杆运动规律如下表所示, 试绘制该凸轮轮廓曲线.P.1556.3 凸轮机构 四、平面凸轮轮廓曲线的绘制从动件运动规律线图尖底接触凸轮轮廓曲线滚子接触凸轮轮

17、廓曲线 6.4 其它机构 间歇机构能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的周期性运动或停歇。 P.156 螺旋机构由螺旋副构成，能在旋转运动与直线运动之间互换的机构。 6.4 其它机构 一、棘轮机构P.156 1. 结构与类型 组成：摇杆、棘爪、棘轮、止回棘爪。 类别：按原理，分为啮啮式、摩擦式； 按结构，分为外接式、内接式。 2. 特点与应用 特点：棘轮机构结构简单，制造方便，转角便于调节；但在可靠性与精确控制方面不如槽轮机构。 典型应用：牛头刨床间歇进给机构。P.156 3. 转角与转向的调节 转角调节：棘轮机构大多可通过调节摆杆转角或加遮板进行调节。 转向调节：采用双向棘爪，可以使对称

18、齿形的棘轮改变间歇运动转向。转向调节6.4 其它机构 一、棘轮机构 4. 主要参数 棘轮齿数、棘轮齿距、棘轮模数、棘轮齿面倾角。P.135P.1436.4 其它机构 一、棘轮机构 1. 结构与类型 组成：拨盘、槽轮、机架 类别：外啮合、内啮合 结构：单圆销外啮合槽轮机构 P.1596.4 其它机构 二、槽轮机构单圆销外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构 2. 主要参数 槽数和圆销数。 1. 特点与应用P.1596.4 其它机构 二、槽轮机构 特点：槽轮机构结构简单、制造方便、工作可靠，转位迅速准确。 应用：如传统胶片电影放映机的卷片机构、车床刀架转位机构、送料机构等。送料机构电影机卷片机构回转刀架 螺

19、旋机构的组成：螺杆、螺母及支架组成，螺杆与螺母形成螺旋副。 主要作用：旋转运动转变成直线运动，同时传递运动与动力，因此也称为螺旋传动机构。P.1606.4 其它机构 三、螺旋机构螺旋压力机 1. 结构与类型 螺旋机构根据用途不同，可分为以下三类。 （1）传力螺旋； 它以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，用以克服工件阻力。 最典型的是螺母（螺杆）固定，螺杆（螺母）转动并移动。歇性工作，每次的工作时间较短，工作速度也不高，通常具有自锁能力。P.1606.4 其它机构 三、螺旋机构传导螺旋机床丝杠传动 1. 结构与类型 （2）传导螺旋 （3）调整螺旋 差动螺旋微调机构螺纹测微尺 它以

20、传递运动为主，有时也承受较大的轴向力，如机床进给机构的螺旋机构等。传导螺旋常需在较长的时间内连续工作，工作速度较高，要求具有较高的传动精度。 它用以调整、固定零件的相对位置，如机床、仪器及测试装置中的微调机构螺旋，常做成差动螺旋。调整螺旋不经常转动，一般在空载下调整，要求有较高的调整精密度。P.1616.4 其它机构 三、螺旋机构 2. 运动分析 （1）单螺旋机构 单螺旋机构 如图所示，A为转动副，B为螺旋副，导程为Ph，C为移动副。当螺杆转过角度 时，螺母的位移为 螺杆、螺母和机架之间只组成一对螺旋副的机构称为单螺旋机构。 设螺杆按图示方向转动，若螺旋副B的螺纹为右旋，则螺母向右移动；反之，

21、若螺旋副B的螺纹为左旋，则螺母向左移动。螺旋千斤顶P.1626.4 其它机构 三、螺旋机构 2. 运动分析 （2）双螺旋机构 双螺旋机构 如图所示，A螺旋副，导程为PhA，B为螺旋副，导程为PhB，C为移动副。 螺杆与螺母、螺杆与机架之间组成两对螺旋副的机构称为双螺旋机构。 若两螺旋副旋向相反时，机构为复式螺旋机构，当螺杆转过角度 时，螺母的位移为 若两螺旋副旋向相同时，机构为差动螺旋机构，当螺杆转过角度 时，螺母的位移为P.1626.4 其它机构 三、螺旋机构 例：某镗床采用差动螺旋使镗刀微量移动。已知 ，试求调整手柄转过1转时，镗刀的移动距离。 任务实施 解：镗刀的移动距离L 若调整插手柄只转过1，则镗刀移动： 利用差动螺旋的微动调节功能，常用于精密切削机床、仪器和工具中。P.1626.4 其它机构 三、螺旋机构 3. 螺旋副的摩擦性质 滑动螺旋 是最常用的螺旋，其特点是结构简单、工作平稳，容易反向自锁，但摩擦阻力大，定位精度差，易磨损，效率低。广泛用于传动精度和传动效率不高的场合。 根据摩擦性质不同，螺旋副可分为滑动螺旋、滚动螺旋和静压螺旋。 滚动螺旋 是螺旋副中填充滚珠，其特点是摩擦小运动灵活，无自锁，传动精度高，价格贵。按滚珠的循环方式，可分为外循环和内循环两类：内循环滚动螺旋 滚动螺旋