《机械基础》（机电专业）中职配套教学课件

机械基础项目概述项目一颚式破碎机运动简图的绘制颚式破碎机项目概述如图所示，颚式破碎机俗称鄂破，又名老虎口，是一种工程机械设备。颚式破碎机由动颚和静颚两块颚板组成破碎腔，模拟动物的两颚运动而完成物料破碎作业，广泛应用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化工等行业中各种矿石与大块物料的中等粒度破碎。常常通过绘制颚式破碎机的运动简图来分析其工作原理、运动特性及受力情况。项目一颚式破碎机运动简图的绘制项目目标通过本项目的学习，可以掌握机器的组成、分类以及平面机构运动简图相关知识；具备分析机器的结构和运动、绘制机构运动简图以及判断机构是否具有确定相对运动的能力。项目一颚式破碎机运动简图的绘制人类在生产活动中创造和发明了各种机械，机械是衡量社会生产力发展水平的重要标志。机器种类繁多，虽然它们的结构形式和用途各不相同，但从其组成、运动和功能角度看，却具有共同的特征。知识链接一、机器的组成知识链接单缸内燃机1.机器的基本概念

（1）零件的概念一、机器的组成1.机器的基本概念图所示为单缸内燃机的结构和工作原理图。工作时，汽缸体内燃烧的气体推动活塞做往复直线运动，通过连杆使曲轴做连续转动，从而使燃料燃烧释放的化学能和热能转换为曲轴的机械能。知识链接一、机器的组成1.机器的基本概念要装配出一台内燃机，首先要制造出如图1-3所示的汽缸体、活塞、销、连杆体、连杆瓦、连杆盖、螺栓、螺母、曲轴等，它们统称为零件。因此，零件是机器的最小单元，是机器的制造单元，是组成机器的不可拆卸的基本单元。知识链接组成单缸内燃机的零件一、机器的组成1.机器的基本概念机械中的零件按照功能和结构特点可分为通用零件和专用零件。如图所示，通用零件是各种机械中普遍使用的零件，如螺栓、螺母、齿轮、轴承等。如图1-5所示，专用零件是仅在某些专门机械中才用到的零件，如内燃机活塞、减速器箱体、汽轮机叶片等。知识链接一、机器的组成1.机器的基本概念知识链接通用零件专用零件一、机器的组成1.机器的基本概念（2）构件的概念机器中相互之间能做相对运动的部分称为构件，一个构件可以由一个或多个零件组成，构件是机器的运动单元。如单缸内燃机工作时其内部结构有四种不同形式的运动，我们就称单缸内燃机由汽缸体、活塞、连杆、曲轴四个构件组成。机构中，相对于地面固定不动的构件，称为机架。照外界给定运动规律运动的构件，称为主动件。动力输出的构件，称为从动件。如单缸内燃机中汽缸体是机架；活塞是主动件；曲轴是从动件。知识链接一、机器的组成1.机器的基本概念（3）机构的概念机器中具有确定相对运动的多构件的组合称为机构，其主要功用在于传递运动、动力或实现运动形式的转换。如图所示，单缸内燃机中的汽缸体、活塞、连杆、曲轴这四个构件组成了一个曲柄滑块机构，用来实现活塞、连杆、曲轴之间运动和动力的传递，同时将汽缸内活塞（滑块）的往复直线运动转换为曲轴(曲柄)的连续转动。知识链接一、机器的组成1.机器的基本概念（4）机器的概念单缸内燃机本身是一部机器，因为它符合机器应同时具备的以下三个特征：1）任何机器都是由许多构件组合而成的；2）各构件之间具有确定的相对运动；3）能够代替或减轻人类的劳动，完成有用的机械功或实现能量的转换。知识链接一、机器的组成1.机器的基本概念（4）机器的概念机器是由一个或几个机构组成的系统。机器与机构的区别在于功用的不同，机器的主要功用是利用机械能做功或实现能量的转换；机构的主要功用是传递运动和动力或转换运动形式。单缸内燃机就是由多构件组成的、能够将燃料燃烧释放的化学能和热能转换为机械能的机器。（5）机械的概念从运动观点看，机器和机构并无区别，工程上统称为机械。知识链接一、机器的组成2.机器的组成知识链接摇臂钻床一、机器的组成2.机器的组成机器的结构形式和用途各不相同，机器的功能需要多部分配合才能完成。图所示的摇臂钻床适用于在大型工件上进行单孔或多孔加工。可以看出，电动机、主轴箱、主轴、工作台、按钮、手轮在摇臂钻床中起着不同的作用。知识链接一、机器的组成2.机器的组成按照各部分实体的功能不同，一台完整的机器通常由以下四部分组成：（1）动力部分动力部分也称原动部分，是机器的动力来源。其作用是将其他形式的能量转换成机械能，以驱动机器其他各部分运动、工作。（2）执行部分执行部分也称工作部分，是机器中直接完成工作任务的部分，一般位于传动的终端。知识链接一、机器的组成2.机器的组成（3）传动部分传动部分是在动力部分和执行部分之间进行运动和动力的传递和转换的中间部分。传动部分可以实现减速、增速、调速，改变转矩以及运动形式等，从而满足工作机的各种要求。（4）操纵和控制部分操纵和控制部分可以显示和反映机器运行位置和状态，控制机器的正常运行和工作，常采用机械、电子、电气、光波等技术。知识链接一、机器的组成3.机械的分类机械按照用途不同可分为以下四种类型：（1）动力机械动力机械用来实现机械能与其他形式能量之间的转换，如电动机、内燃机、液压泵等。（2）加工机械加工机械用来改变物料的状态、性质、结构和形状等，如金属切削机床、粉碎机、压力机等。知识链接一、机器的组成3.机械的分类(3)运输机械运输机械用来改变人或物料的空间位置，如汽车、飞机、电梯等。(4)信息机械信息机械用来获取或处理各种信息，如复印机、打印机、照相机等。知识链接二、运动副及其分类1.运动副的概念两构件直接接触并能产生确定相对运动的活动连接称为运动副。机构就是由构件和构件连接时所形成的运动副组成的。如图所示，单缸内燃机中，汽缸体与活塞、活塞与连杆、连杆与曲轴、曲轴与轴承之间分别形成了运动副。知识链接二、运动副及其分类2.运动副的分类根据两构件形成运动副时的接触形式，运动副可分为低副和高副两大类。(1)低副两构件以面接触所形成的运动副称为低副。形成低副的两构件接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修；承受载荷时单位面积压力较低，因而低副承载能力大。但低副属于滑动摩擦，摩擦损失大，因而效率较低；且低副不能传递较复杂的运动。根据组成低副的两构件的相对运动形式，低副可分为转动副、移动副和螺旋副三种。知识链接二、运动副及其分类2.运动副的分类1）转动副组成运动副的两构件只能做相对转动，也称铰链，可分为两构件都可运动的活动转动副和只有一个构件可以运动的固定转动副两种，如图所示。知识链接转动副二、运动副及其分类2.运动副的分类2）移动副组成运动副的两构件只能做相对直线移动，也称滑块，可分为两构件都可运动的活动移动副和只有一个构件可以运动的固定移动副两种，如图所示。知识链接移动副二、运动副及其分类2.运动副的分类3）螺旋副组成运动副的两构件只能做相对螺旋运动，如图所示。知识链接螺旋副二、运动副及其分类2.运动副的分类(2)高副两构件以点或线接触所形成的运动副称为高副。形成高副的两构件接触面积小，在承受载荷时单位面积压力较大，构件易磨损，寿命短；制造维修困难；但高副能传递较复杂的运动。如图1-14所示，车轮与钢轨、凸轮与从动件以及齿轮啮合等均为高副。知识链接二、运动副及其分类2.运动副的分类(2)高副知识链接高副三、平面机构运动简图的绘制组成机构的各构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构称为平面机构。对平面机构进行分析，目的在于了解组成机构的各构件是如何工作的。此时，只需考虑与运动有关的构件的数目、运动副的数目、类型及相对位置，而无需考虑机构的真实外形和具体结构。知识链接三、平面机构运动简图的绘制1.平面机构运动简图的概念用线条表示构件，用简单符号表示运动副的类型，按一定比例及规定的简化画法表示各构件间相对位置及运动关系的工程图形，称为平面机构运动简图。利用平面机构运动简图可方便地分析机构的原理、运动特性及受力情况。只为了表示机构的结构及运动情况，而不严格按照比例绘制的简图，称为机构的示意图。知识链接三、平面机构运动简图的绘制2.构件及运动副的规定表示符号知识链接平面机构运动简图符号三、平面机构运动简图的绘制3.平面机构运动简图的绘制绘制平面机构运动简图的步骤如下：（1）分析机构运动，确定构件数目观察机构的运动传递情况，找出机架、主动件和从动件。从主动件开始，沿传动线路分析构件数目及各构件的相对运动情况，确定运动关系。单缸内燃机中，汽缸体、轴承是机架，活塞是主动件，连杆、曲轴是从动件。从活塞开始，机构的传动路线如下：活塞—连杆—曲轴，共由四个构件组成。知识链接三、平面机构运动简图的绘制3.平面机构运动简图的绘制（2）确定运动副的类型和数目分析构件间的连接关系，确定运动副的类型和数目。单缸内燃机中，构件汽缸体与活塞、活塞与连杆、连杆与曲轴、曲轴与轴承外圈之间形成了4个运动副。其中，汽缸体与活塞形成移动副，活塞与连杆、连杆与曲轴、曲轴与轴承形成转动副。（3）选择视图平面选取能够全面反映机构运动特征的平面作为视图平面。平面机构一般取构件的运动平面作为视图平面。知识链接三、平面机构运动简图的绘制3.平面机构运动简图的绘制（4）选择适当的比例尺μl，绘制机构运动简图选择适当的比例尺μl=实际长度(m)/图示长度(mm)。按照各运动副间的距离和相对位置，以规定的符号将各运动副表示出来。用直线或曲线将同一构件上的运动副连接起来，画出机构运动简图。图中各运动副标以大写英文字母，各构件标以阿拉伯数字，并将主动件的运动方向用箭头标明。单缸内燃机运动简图的绘制如图所示。知识链接三、平面机构运动简图的绘制3.平面机构运动简图的绘制知识链接单缸内燃机运动简图的绘制四、平面机构的自由度为了保证机构按照预期的结果进行工作，要求各构件以不同的方式连接形成运动副后，各构件间具有确定的相对运动。1.自由度构件的独立运动称为自由度。没有用运动副连接的，做平面运动的构件称为自由构件。如图1-16左所示，自由构件2在xOy平面上具有三个独立的运动，即沿x轴方向和y轴方向的两个移动以及在xOy平面上绕任意点的转动，即具有三个自由度。知识链接四、平面机构的自由度1.自由度知识链接自由构件与约束四、平面机构的自由度2.约束

当两构件连接形成运动副后，构件的独立运动受到限制。这种限制构件独立运动的作用称为约束。不同类型的运动副引入的约束数目是不同的。如图所示，转动副限制了构件2沿z轴方向和y轴方向的两个移动，只允许绕x轴转动，即转动副引入了两个约束，保留了一个自由度。移动副限制了构件2沿y轴方向的移动和绕z轴的转动，只允许沿x轴方向移动，即移动副引入了两个约束，保留了一个自由度。齿轮副与凸轮副中，构件2相对于构件1既可沿接触点A处切线t-t方向移动，又可绕接触点A转动，只是沿公法线n-n方向的运动被限制，即平面高副引入一个约束，保留了两个自由度。知识链接四、平面机构的自由度2.约束知识链接不同运动副引入的约束四、平面机构的自由度3.平面机构自由度的计算机构具有的独立运动数目称为机构的自由度。在平面机构中，每个活动构件有3个自由度。构件用运动副连接后引入了约束，并失去了自由度，一个低副失去两个自由度，一个高副失去一个自由度。平面机构自由度的计算公式为：F=3n-2PL-PH式中：n——活动构件数目；PL——低副数目；PH——高副数目。知识链接四、平面机构的自由度3.平面机构自由度的计算如单缸内燃机由活塞、连杆、曲轴3个活动构件、4个低副（其中1个移动副、3个转动副）、0个高副组成，其自由度为：F=3n-2PL-PH=3×3-2×4=1但是在计算平面机构自由度时，应注意复合铰链、局部自由度、虚约束三种特殊情况。知识链接四、平面机构的自由度3.平面机构自由度的计算（1）复合铰链三个或三个以上的构件共用同一转动轴线所构成的转动副，称为复合铰链。图1-18所示三个构件实际上构成了轴线重合的两个转动副，故转动副的数目为2个。以此类推，由m个构件在同一轴线上形成的复合铰链，转动副的数目应该是（m-1）个。知识链接复合铰链四、平面机构的自由度3.平面机构自由度的计算（2)局部自由度与机构整体运动无关的构件的独立运动，称为局部自由度。在计算机构自由度时，局部自由度应略去不计。知识链接局部自由度四、平面机构的自由度3.平面机构自由度的计算（2)局部自由度在图所示凸轮机构中，滚子绕其自身轴线的转动完全不影响从动件的运动，因而滚子转动的自由度属于局部自由度。在计算该机构的自由度时，应将滚子与从动件看成一个构件。该机构的自由度为：F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1局部自由度虽不影响机构的运动关系，但可以变滑动摩擦为滚动摩擦，从而减轻了由于高副接触而引起的摩擦和磨损。因此，在机械中常见具有局部自由度的结构，如滚动轴承、滚轮等。知识链接四、平面机构的自由度3.平面机构自由度的计算（3）虚约束机构中不产生独立限制作用的约束称为虚约束。在计算自由度时，应先去除虚约束。虚约束常在以下几种情况中发生： 1)两构件在连接点上的运动轨迹重合，则该运动副引入的约束为虚约束。 2)机构运动时，如果两构件上两点间的距离始终保持不变，将此两点用构件和运动副连接，则会引入虚约束。知识链接四、平面机构的自由度3.平面机构自由度的计算（3）虚约束 3)两个构件组成多个轴线重合的转动副；或两个构件组成多个移动方向一致的移动副时，只需考虑其中一处的约束，其余各处引入的约束均为虚约束。 4)机构中对运动不起作用的对称部分引入的约束为虚约束。虚约束虽不影响机构的运动，但可以增加机构的刚性，改善机构的受力情况，因此在机构设计中被广泛采用。但是虚约束对机构的几何条件要求较高，因此对机构的加工和装配都提出了较高的要求。知识链接四、平面机构的自由度4.机构具有确定运动的条件知识链接五杆机构衍架机构四、平面机构的自由度4.机构具有确定运动的条件机构是由构件和运动副组成的，机构要实现预期的运动，必须使其运动具有可能性和确定性。所示的由3个构件通过3个转动副连接而成的衍架机构就没有运动的可能性。图所示的五杆机构，若取构件1为主动件，当给定其转角φ1时，从动件2、3、4既可处在实线位置，也可处在虚线或其他的位置，即从动件的运动是不确定的；若同时给定构件1和4的位置参数φ1和φ2，则其余构件的位置就可以确定下来。知识链接四、平面机构的自由度4.机构具有确定运动的条件机构的自由度是机构具有的独立运动数目，如果通过1个主动件对此独立运动加以限制，则机构的运动就完全确定了。由此可见，机构具有确定运动的条件为：机构的主动件数目W等于机构的自由度数目F，即W=F＞0在分析机构或设计新机构时，一般可以通过计算机构的自由度来检验所作的运动简图是否满足具有确定运动的条件，以避免所设计的机构出现原理性错误。知识链接颚式破碎机运动简图的绘制项目工单：参照图所示颚式破碎机工作原理图，进行结构和运动分析，绘制机构的运动简图，并判断机构的运动是否确定。项目实施一、结构分析如图所示，颚式破碎机主机体机构由机架、偏心轴、动颚板和肘板四个构件组成。项目实施颚式破碎机结构分析二、运动分析颚式破碎机的主动件是偏心轴，工作构件是动颚板，其运动传动路线是：偏心轴→动颚板→肘板。项目实施三、机构运动简图的绘制颚式破碎机机构运动简图的绘制如图所示。项目实施颚式破碎机运动简图的绘制三、机构运动简图的绘制1.确定运动副的数目和类型该机构中，偏心轴与机架、偏心轴与动颚板、肘板与动颚板和肘板与机架分别组成运动副。其中，主动件偏心轴与机架组成转动副A，偏心轴与动颚板组成转动副B，肘板与动颚板组成转动副C，肘板与机架组成转动副D。项目实施三、机构运动简图的绘制2.选择视图平面该机构中各运动副的轴线互相平行，即所有的活动构件在同一平面内运动，所以选定构件的运动平面为视图平面。3.确定适当的比例按照各运动副间的距离和相对位置，以规定的符号将各运动副表示出来。用直线将同一构件上的运动副连接起来，画出机构运动简图。图中各运动副标以大写英文字母，各构件标以阿拉伯数字，并将主动件的运动方向用箭头标明。项目实施四、颚式破碎机机构自由度的计算颚式破碎机由偏心轴、动颚板和肘板3个活动构件、4个低副（4个转动副）、0个高副组成，其自由度为：F=3n-2PL-PH=3×3-2×4=1机构以偏心轴为主动件，机构的主动件数目W=1，等于机构的自由度数目F=1，所以，该机构具有确定的运动。项目实施思考题1、构件、机构、机器、机械之间的区别？2、机构自由度的计算公式？项目一颚式破碎机运动简图的绘制THANKYOU!机械基础项目概述如图所示，内燃机是汽车的动力来源，可以将燃料燃烧释放的化学能和热能转换为机械能。工作时，汽缸内部要进行进气、压缩、做功、排气等过程。这些过程是通过机器内部的平面连杆机构和凸轮机构来完成的。项目二单缸内燃机结构和运动分析单缸内燃机项目目标通过本项目的学习，可以掌握平面连杆机构、凸轮机构相关知识，具备对平面连杆机构、凸轮机构进行结构和运动分析的能力。项目二单缸内燃机结构和运动分析一、平面连杆机构知识链接1.平面连杆机构概述由若干个刚性构件用低副连接而成的，各个构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构称为平面连杆机构。（1）平面连杆机构的特点1)平面连杆机构中的构件可实现多种运动形式，如转动、摆动、移动、平面运动等。通过连杆机构进行运动形式转换，容易得到所需的运动形式。2）平面连杆机构中的运动副都是低副，组成运动副的两构件间接触面积大，单位面积上承受的压力小，不易磨损，便于润滑，可用于承受载荷较大的场合。一、平面连杆机构知识链接1.平面连杆机构概述3）运动副的接触面均为几何形状比较简单的圆柱面或平面，并可靠其自身的几何约束来保持接触，因而制造比较简单。4）由于平面连杆机构中有较多的构件和运动副，致使构件尺寸和运动副间隙的累计误差较大，机械效率较低。5）平面连杆机构中大部分构件或构件重心在运动过程中都做变速运动，因此产生的惯性力难以消除，故不宜用于高速的场合。一、平面连杆机构知识链接1.平面连杆机构概述（2）平面连杆机构的类型和应用 1）平面连杆机构的类型平面连杆机构通常根据所含的构件数目来分类，其中四杆机构不仅应用广泛，也是多杆机构的基础。平面四杆机构根据运动副的类型可分为所有运动副都是转动副的铰链四杆机构和含有移动副的四杆机构。一、平面连杆机构知识链接1.平面连杆机构概述 2）平面连杆机构的应用平面连杆机构被广泛用于各种机械设备、仪器仪表、操纵控制装置以及日常生活用具中的下述情况：①把主动件的转动转换为从动件的往复摆动或往复直线运动，也可做相反的运动转换。②把主动件的转动或摆动转换为与其运动规律相同或不同的转动或摆动。③在不直接与机架相连的构件上，不同点的轨迹是形状各异的曲线，称为连杆曲线，可以满足生产中所需的各种轨迹要求。一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构铰链四杆机构的组成一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构（1）铰链四杆机构的组成如图所示，铰链四杆机构由四个杆形构件和四个转动副组成。其中，固定不动的杆件称为机架；与机架相连的杆件称为连架杆；不直接与机架相连的杆件称为连杆。连架杆中，能做整周回转运动的连架杆称为曲柄；只能绕机架在小于360°的范围内做往复摆动的连架杆称为摇杆。一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构（2）铰链四杆机构的基本类型根据两个连架杆的运动形式不同，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。曲柄摇杆机构一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构 1）曲柄摇杆机构如图所示，在铰链四杆机构中，若两个连架杆中一个是曲柄，另一个是摇杆，该机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构可以方便地实现曲柄的整周回转运动与摇杆的往复摆动之间的转换。在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动经连杆转换为曲柄的连续整周回转运动，在生产中应用广泛。一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构

2）双曲柄机构如图所示，在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则该机构称为双曲柄机构。该机构主动曲柄等速回转一周，从动曲柄变速回转一周。在双曲柄机构中，常见的还有平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。如图所示，当两曲柄的长度相等且平行时（其他两杆也平行且长度相等)，称为平行双曲柄机构。平行双曲柄机构中两曲柄的旋转方向相同，角速度也相等。如图所示，如果双曲柄机构两曲柄长度相等但互不平行，则称为反向双曲柄机构。反向双曲柄两曲柄旋转方向相反，角速度也不相等。一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构一般双曲柄机构平行双曲柄机构反向双曲柄机构一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构 3）双摇杆机构如图所示，在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇杆，则该机构称为双摇杆机构。在双摇杆机构中，主动摇杆往复摆动时，通过连杆带动从动摇杆也做往复摆动。双摇杆机构一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构（3）铰链四杆机构类型的判定 1）铰链四杆机构曲柄存在的条件铰链四杆机构的三种基本形式的根本区别在于连架杆中是否有曲柄。而连架杆能否成为曲柄，与机构中各杆的长度关系和机架的位置有关。要使连架杆成为能做整周回转的曲柄，必须同时满足如下两个曲柄存在的条件。①最长杆与最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；②机架与两连架杆中必有一杆为最短杆。一、平面连杆机构知识链接2.铰链四杆机构（3）铰链四杆机构类型的判定 2）铰链四杆机构类型的判定判断铰链四杆机构的类型应按照以下两个步骤顺序进行：第一步，判断铰链四杆机构中是否存在曲柄。根据铰链四杆机构是否同时满足曲柄存在的两个条件来判断机构中是否存在曲柄。第二步，判断存在曲柄的铰链四杆机构的具体类型。如果以最短杆的邻边为机架，则机构为曲柄摇杆机构；如果以最短构件为机架，则机构为双曲柄机构。一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用除了铰链四杆机构的三种类型以外，人们还广泛使用其他形式的平面四杆机构，这些平面四杆机构是通过改变铰链四杆机构某些构件的形状、相对长度或选择不同构件作为机架等途径演化而来的。曲柄摇杆机构的演化——曲柄滑块机构一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用（1）曲柄滑块机构图（a）所示的曲柄摇杆机构中，若作一弧形槽，槽的曲率半径等于摇杆3的长度，把摇杆3改成弧形滑块，如图(b)所示，则将转动副改成了移动副。如果将弧形槽的半径增加到无穷大，则圆弧形槽变成了直槽,摇杆变成了滑块，曲柄摇杆机构就演化成了曲柄滑块机构，如图(c)所示。一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用根据滑块导路的中心线是否通过曲柄的回转中心，曲柄滑块机构可分为对心曲柄滑块机构（如图所示）和偏置曲柄滑块机构（如图所示）。图中e为曲柄回转中心A至滑块导路中心线的垂直距离，称为偏心距。对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用（2）导杆机构如图(a)所示，若将曲柄滑块机构中的构件1作为机架，就演化成导杆机构，如图（b）所示。其中杆4称为导杆，滑块3相对导杆滑动并一起绕A点转动或摆动。曲柄滑块机构的演化——导杆机构一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用根据导杆的运动形式，导杆机构可分转动导杆机构和摆动导杆机构。如图所示，当曲柄的长度大于机架的长度时，机架为最短杆，它的相邻杆曲柄与导杆均能绕机架做整周回转运动，故称为转动导杆机构。如图所示，当曲柄的长度小于机架长度时，机架不是最短杆，它的相邻构件导杆只能绕机架摆动，故称为摆动导杆机构。一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用转动导杆机构摆动导杆机构一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用（3）摇块机构如图（a）所示，若将曲柄滑块机构中的构件2作为机架，就演化成摇块机构，如图(b)所示。此机构中杆1做整周回转或往复摆动时，导杆4相对于滑块3移动，并一起绕C点摆动。这种机构常应用于摆缸式内燃机或液压驱动装置。曲柄滑块机构的演化——摇块机构一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用（4）定块机构如图(a)所示，若将曲柄滑块机构中的构件3作为机架，就演化成定块机构，如图(b)所示。当主动件杆1回转时，杆2绕C点摆动，杆4仅相对滑块做往复移动，滑块3固定不动。曲柄滑块机构的演化——定块机构一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用（5)偏心轮机构如图所示，在曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄较短时，往往用一个旋转中心和几何中心不重合的偏心轮代替曲柄，形成偏心轮机构。构件1为偏心轮，偏心距e（偏心轮的旋转中心A和几何中心B之间的距离）相当于曲柄的长度。一、平面连杆机构知识链接3.铰链四杆机构的演化及其应用（5)偏心轮机构偏心轮机构一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性平面连杆机构具有传递、变换运动和实现力的传递的功能，了解平面连杆机构的工作特性，对于正确选择平面连杆机构的类型具有重要的意义。（1）急回特性曲柄摇杆机构的急回特性一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性 1）极位和极位夹角在图所示的曲柄摇杆机构中，主动件曲柄AB以等角速度ω做顺时针回转，它每回转一周与连杆BC有两个共线的位置AB1和AB2。与此同时，从动件摇杆CD分别位于C1D和C2D左、右两个极限位置，简称极位。主动曲柄的两个位置AB1和AB2之间所夹的锐角称为极位夹角θ，从动件摇杆左、右两个极限位置C1D和C2D之间的夹角称为摇杆的最大摆角φ。一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性 2）急回特性将主动件曲柄AB顺时针回转一周分为两个过程。过程一，曲柄从AB1顺时针回转到AB2，所需时间为t1，转过角度为φ1；摇杆CD从C1D摆动到C2D，摆动角度为ψ，摇杆上C点的平均线速度为v1。过程二，曲柄AB继续从AB2顺时针回转到AB1，所需时间为t2，转过角度为φ2；摇杆CD从C2D摆回到C1D，摆动角度仍为ψ，摇杆上C点的平均线速度为v2。一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性 2）急回特性由图不难看出，φ1=180°+θ，φ2=180°-θ；t1=φ1ω，t2=φ2ω；v1=C1C2/t1，v2=C1C2/t2。因为φ1＞φ2，所以t1＞t2，v1＜v2，即当曲柄AB等速回转时，摇杆CD往复摆动的平均速度不相同。如果把摇杆由C1D摆动到C2D的过程当作从动件的工作行程，由C2D摆动到C1D的过程当作空回行程的话，则把从动件空回行程的平均速度v2大于工作行程的平均速度v1的性质称为机构的急回特性。一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性

3）急回特性系数K机构的急回特性程度用急回特性系数K(又称行程速度变化系数)来表示。急回特性系数K是空回行程速度v2与工作行程速度v1的比值，即K=v2/v1=(C1C2/t2)/(C1C2/t1)=t1/t2=(180°+θ)/(180°-θ)式中：K——急回特性系数；θ——极位夹角。急回特性系数K的大小与极位夹角θ有关，当θ=0°时，K=1，说明机构无急回特性；当θ＞0°时，总有K＞1，机构有急回特性，且θ愈大，机构的急回特性愈显著。当给定急回特性系数K后，机构的极位夹角θ可由下式确定：θ=180°(K-1)/(K+1)一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性 3）急回特性系数K图所示的摆动导杆机构，当主动曲柄AB转动到与导杆BC垂直的两个位置时，导杆摆动到左右两个极限位置，由于极位夹角θ不等于零，所以该机构具有急回特性。摆动导杆机构的急回特性一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性（2）压力角和传动角

1）压力角α压力角和传动角一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性

1）压力角α图所示曲柄摇杆机构中，曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件。连杆BC为二力杆，如果不计重力、惯性力和摩擦力等，连杆BC作用于从动摇杆CD上的力F必沿连杆的轴线作用于摇杆的C点上。将力F分解为沿C点线速度vc方向上的分力Ft和沿DC方向的分力Fr。其中Ft是推动摇杆摆动的有效分力，而Fr是对铰链的径向压力，只能增加摇杆摆动的摩擦阻力，是有害分力。一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性

1）压力角α把作用在从动件摇杆上C点的驱动力F与该点线速度vc之间所夹的锐角α称为压力角，用α表示。由图可见，Ft=Fcosα；Fr=Fsinα。显然，压力角α越大，有害分力Fr越大，有效分力Ft越小，也就是说压力角α的大小是机构传力性能的标志。一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性 2）传动角γ传动角是压力角α的余角，也就是连杆与摇杆两轴线之间所夹的锐角，即γ=90°-α。传动角γ越大，压力角α越小，有效分力Ft就越大，有害分力Fr越小，机构传力性能越好。在连杆机构中由于传动角γ便于观察，所以常用来检验机构的传力性能。一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性 3）最小传动角γmin机构在运动过程中压力角和传动角都在不断地变化，为保证机构有较好的传力性能，一般要求最小传动角γmin≥40°～50°。对于颚式破碎机、冲床等高速、重载的机器取γmin≥50°，对于小功率的控制机构和仪表，γmin可略小于40°。偏置曲柄滑块机构的最小传动角一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性（3）死点位置曲柄摇杆机构的死点位置对心曲柄滑块机构的死点位置一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性

1）死点位置如图所示，以摇杆为主动件的曲柄摇杆机构，在连杆BC与从动曲柄AB共线的两个位置之一时，连杆对从动曲柄的作用力通过其回转中心A，机构的传动角γ=0°，压力角α=90°，出现从动曲柄不能转动或转向不确定的现象，机构的这种位置称为死点位置。机构是否存在死点位置，取决于连杆是否与从动件共线。图所示的对心曲柄滑块机构，如果以滑块为主动件时，则连杆与从动曲柄有两个共线位置，因此该机构存在死点位置。当曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构均以曲柄为主动件时，两机构都不存在死点位置。一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性 2）死点位置的克服死点位置对于传动是不利的。为了消除死点位置的不良影响，使机构顺利通过死点位置而正常运转，可以通过对从动曲柄施加外力、加飞轮或利用构件自身重量以增大从动件的惯性作用以及采用机构错位排列的方法使机构顺利通过死点位置。一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性

2）死点位置的克服图所示的缝纫机踏板机构是以摇杆为主动件的曲柄摇杆机构，机构存在死点位置致使从动曲柄（曲轴）不转或出现倒转现象，曲轴上的大带轮能够起到飞轮的作用以增大其惯性，使机构顺利通过死点位置。图所示的蒸汽机车车轮联动机构，使两组机构的死点位置相互错开，靠位置差的作用使其通过各自的死点位置。死点位置的克服——加飞轮死点位置的克服——两组车轮的错位排列一、平面连杆机构知识链接4.平面连杆机构的工作特性

3）死点位置的应用同任何事物一样，死点位置既有它不利于传动的一面，也有它可利用的一面。图所示的飞机起落架，当机轮放下时，利用连杆BC与从动杆AB共线，机构处在死点位置使降落可靠。图所示夹具机构，工件被夹紧后，连杆BC与从动杆CD共线，机构处在死点位置，即使工件反力很大，夹具也不会自动松脱。死点位置的应用——起落架机构死点位置的应用——夹紧装置二、凸轮机构知识链接1.凸轮机构概述凸轮机构是机械工程中广泛应用的一种高副机构。它能把主动件简单的连续运动，转换为从动件按工作要求变化的复杂运动。（1）凸轮机构的组成如图所示，凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作为主动件做等速连续运动。凸轮机构的组成二、凸轮机构知识链接1.凸轮机构概述（2）凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多，不同类型的凸轮机构是由不同类型的凸轮、从动件及其接触形式组成。 1）按照凸轮的形状，可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮二、凸轮机构知识链接1.凸轮机构概述 2）按照从动件顶端的形状，可分为尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件。尖顶从动件滚子从动件平底从动件二、凸轮机构知识链接1.凸轮机构概述尖顶从动件的尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，从而实现任意预期的运动规律；但由于凸轮与从动件之间通过点或线接触，容易产生磨损，所以只适用于低速、传力小和动作灵敏的场合。滚子从动件的滚子与凸轮之间为滚动摩擦，磨损较小，可传递较大动力，应用较广。其缺点是凸轮上凹陷的轮廓未必能很好地与滚子接触，从而影响实现预期的运动规律。平底从动件的平底与凸轮之间易于形成油膜，利于润滑，适用于高速传动，且凸轮作用于从动件的力始终与平底垂直，传动效率高，常用于高速凸轮机构中。其缺点也是凸轮上凹陷的轮廓未必能很好地与平底接触。二、凸轮机构知识链接1.凸轮机构概述 3）按照从动件的运动形式，可分为对心移动从动件、偏置移动从动件、摆动从动件。对心移动从动件偏置移动从动件摆动从动件二、凸轮机构知识链接1.凸轮机构概述 4）按照锁合方式，可分为力锁合和形锁合。为保证凸轮机构的正常工作，必须使凸轮轮廓与从动件始终保持接触，这种作用称为锁合。力锁合是利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件和凸轮保持接触。形锁合是利用凸轮与从动件特殊的几何结构使两者保持接触。图2-44力锁合图2-44形锁合二、凸轮机构知识链接1.凸轮机构概述（3）凸轮机构的特点 1）从动件可准确地实现给定的运动规律。 2）结构简单、紧凑，易于设计。 3）可以高速启动，动作准确、可靠。 4）高副接触，不便润滑，容易磨损，为延长使用寿命，传递动力不宜过大。 5）凸轮轮廓曲线精度要求高，不易加工。 6）从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。二、凸轮机构知识链接1.凸轮机构概述（4）凸轮机构的应用凸轮机构常用于低速、轻载的场合，只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动。凸轮机构应用——自动车床走刀机构凸轮机构应用——靠模切削机构二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律凸轮机构能否按照预期的运动规律良好地工作，主要取决于凸轮的轮廓曲线。确定凸轮轮廓曲线的基本依据是生产实际中的工作要求。在一般情况下，凸轮机构工作时，凸轮做等速的回转运动，从动件做往复直线运动或摆动，凸轮轮廓曲线上各点向径大小是随凸轮的转角δ的变化而变化的。凸轮机构的工作过程二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律（1）凸轮机构的工作过程（a）所示尖顶对心移动从动件盘形凸轮机构中，凸轮的轮廓曲线是由AB、BC、CD、DA四段曲线组成的，其中BC、DA段曲线分别是以凸轮轴心O为圆心，以不同长度为半径的两段圆弧。凸轮轮廓曲线上，以凸轮轴心O为圆心，以凸轮轮廓的最小向径OA为半径所作的圆称为基圆，其半径r0称为基圆半径。凸轮以等角速度ω逆时针方向转动，起始位置是从动件的尖顶与基圆上开始上升的轮廓曲线A点接触，此时从动件的尖顶离凸轮轴心O最近。凸轮转动，向径增大，从动件按一定规律上升，到向径最大的B点与尖顶接触时，从动件被推到最远处，这一过程称为推程，与之对应的凸轮的转角δt称为推程角。二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律（1）凸轮机构的工作过程接着，凸轮BC段轮廓与从动件尖顶接触，从动件在最远处停止不动，这一过程称为远休止程，对应的凸轮转角称为远休止角δs。凸轮继续转动，从动件尖顶与向径逐渐变小的CD段轮廓接触，从动件返回，这一过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程角δh。当凸轮DA段轮廓与尖顶接触时，从动件在最近处停止不动，这一过程称为近休止程，对应的凸轮转角称为近休止角δs′。当凸轮继续回转时，从动件重复上述的上升—停止—下降—停止的运动循环。通常，推程是凸轮机构的工作行程，而回程则是凸轮机构的空回行程。从动件上升或下降的距离称为位移s，其中的最大距离称为行程h。表示从动件的位移s与凸轮转角δ关系的曲线称为位移曲线（s-δ曲线），如图（b）所示。二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律（2）从动件常用的运动规律从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a随凸轮转角δ（或时间t）的变化规律。不同的机器或同一机器的不同工作过程，因工作要求不同，故从动件的运动规律也是不同的。凸轮轮廓曲线的形状取决于从动件的运动规律。凸轮机构从动件常用的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律。二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律 1）等速运动规律从动件在推程或者回程的过程中速度为一常数的运动规律称为等速运动规律。设凸轮以等角速度ω逆时针转动，当凸轮转过推程角δt时，从动件等速上升行程h，其推程的运动方程为：s=h/δtδv=hω/δt=常数a=0二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律 1）等速运动规律图

（a）所示为等速运动规律推程的位移曲线，为一条经过原点的斜直线；图（b）为推程速度曲线，图（c）为推程加速度曲线。等速运动规律推程运动线图二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律 1）等速运动规律可以看出，从动件在运动开始和停止的瞬间，速度由0突变为v或由v突变为0，其加速度在理论上为+∞和-∞，因而产生的惯性力理论上也达到无穷大，由此产生的冲击称为刚性冲击。实际上，由于材料的弹性变形，加速度和惯性力都不会达到无穷大，但是刚性冲击仍对构件极为不利。因此，等速运动规律只适用于低速、轻载或特殊需要的凸轮机构中。二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律 2）等加速等减速运动规律从动件在一个推程或者回程的过程中，前半段做等加速运动，后半段做等减速运动，且加速度与减速度的绝对值相等的运动规律称为等加速等减速运动规律。设凸轮以等角速度ω逆时针转动，当凸轮转过δt/2时，从动件等加速上升h/2；当凸轮转过δt/2时，从动件等减速上升h/2。二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律 2）等加速等减速运动规律推程等加速段的运动方程为：s=2hδ2/δt2v=4hωδ/δt2a=4hω2/δt2=常数推程等减速段的运动方程为：s=h-2h(δt-δ)2/δt2v=4hω(δt-δ)/δt2a=-4hω2/δt2=常数二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律图（a）所示为等加速等减速运动规律推程位移曲线，为下凹和上凸的两段抛物线；图（b)所示为推程速度曲线，图(c)所示为加速度曲线。可以看出，从动件在推程的两端及中点，其加速度仍存在有限突变，因而产生的惯性力也为有限值，由此产生的冲击称为柔性冲击。因此，等加速等减速运动规律适用于中低速、轻载的凸轮机构中。等加等减速运动规律推程运动线图二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律 3)余弦加速度运动规律从动件上升或下降的加速度按余弦曲线变化的运动规律称为余弦加速度运动规律。设凸轮以等角速度ω逆时针转动，当凸轮转过推程角δt时，从动件以余弦加速度上升h，其推程的运动方程为：s=h[1-cos(πδ/δt)]/2v=πhωsin(πδ/δt)/2δta=π2hω2cos(πδ/δt)2δt2二、凸轮机构知识链接2.凸轮的轮廓曲线与从动件的运动规律从图可以看出，从动件做推程的起点和终点，从动件有停歇时才有柔性冲击，一般情况下只适用于中速、中载场合。如果从动件做无停歇的往复运动时，可得到连续的余弦曲线，运动中完全消除了柔性冲击，若在推程和回程中都采用这种运动规律，则可用于高速凸轮机构。余弦加速度运动规律推程运动线图项目实施单缸内燃机结构和运动分析项目工单：参照单缸内燃机工作原理图，进行结构和运动分析。一、结构分析项目实施如图所示，单缸内燃机利用由活塞、连杆、曲轴和气缸四个构件组成的曲柄滑块机构将燃料燃烧释放的化学能和热能转换为机械能；利用由凸轮、从动件和机架三个构件组成的凸轮机构完成进气和排气工作。单缸内燃机结构分析二、运动分析项目实施单缸内燃机的主动件是活塞，其运动传动路线是：活塞→连杆→曲轴→小齿轮→大齿轮→凸轮→从动件。思考题1、平面四连杆机构各数据计算公式？死角的利与弊？2、凸轮机构如何工作？各参数的计算公式？项目二单缸内燃机结构和运动分析THANKYOU!机械基础项目概述项目三蜂窝煤压制机结构和运动分析项目概述如图所示，冲压式蜂窝煤压制机是以前我国城镇蜂窝煤(通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔)生产厂家的主要生产设备。它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成型、脱模、扫屑、模筒转模、间歇运动以及输送六个动作来完成整个蜂窝煤冲压的工作过程。其中的间歇运动是靠间歇运动机构带动完成的。项目三蜂窝煤压制机结构和运动分析项目目标通过本项目的学习，可以掌握棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构等常用间歇运动机构的相关知识，具备对间歇运动机构进行结构和运动分析的能力。项目三蜂窝煤压制机结构和运动分析知识链接将主动件的连续运动转化为从动件周期性的时动、时停运动的机构称为间歇运动机构。常用的间歇运动机构有棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等，它们广泛应用于自动车床的进给机构、送料机构及刀架的转位机构等。一、棘轮机构知识链接1.棘轮机构的组成和工作原理如图所示，棘轮机构主要由摇杆、棘爪、棘轮、止动棘爪、弹簧和机架等构件组成。摇杆与棘轮的回转轴线重合，弹簧用来使止动棘爪和棘轮保持接触。当摇杆逆时针摆动时，摇杆带动棘爪推动棘轮转过一定的角度，此时止动棘爪在棘轮的齿背上滑过；当摇杆顺时针摆动时，止动棘爪嵌入棘轮齿内阻止棘轮顺时针转动，棘爪在棘轮的齿背上滑过。这样，在摇杆做连续往复摆动时，棘轮做单向的间歇转动。摇杆的摆动可由曲柄摇杆机构、凸轮机构等机构实现。一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用（1）棘轮机构的分类常用的棘轮机构按照工作原理分为啮合式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两种类型。按照结构特点分为外接式棘轮机构和内接式棘轮机构。 1）啮合式棘轮机构啮合式棘轮机构依靠棘爪和棘轮齿的啮合进行传动，棘轮转角只能实现有级调节。根据棘轮机构的运动情况，可分为单动式棘轮机构、双动式棘轮机构、单向式棘轮机构和双向式棘轮机构。一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用①单动式棘轮机构单动式棘轮机构如图所示，主动摇杆往复摆动一次，棘轮只能单向间歇转过某一角度。②双动式棘轮机构双动式棘轮机构如图所示，当主动摇杆往复摆动时，都能使棘轮沿同一方向转过某一角度。这种棘轮机构每次停歇的时间较短，棘轮每次的转角也较小。一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用②双动式棘轮机构双动式棘轮机构(a)直头棘爪(b)钩头棘爪一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用③双向式棘轮机构(a)棘爪翻转(b)棘爪提转双向式棘轮机构一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用③双向式棘轮机构图（a）所示为棘爪翻转双向式棘轮机构，它的棘轮齿形为对称矩形，棘爪可绕其轴线翻转。当棘爪在实线位置时，推动棘轮做逆时针方向间歇运动；当棘爪翻转到虚线位置时，将推动棘轮做顺时针方向间歇运动。图（b）所示为棘爪提转双向式棘轮机构，当棘爪在图示位置时，棘轮将做逆时针方向间歇运动；若将棘爪提起并绕其轴线旋转180°后放下，则能使棘轮做顺时针方向间歇运动；若将棘爪提起并绕其轴线旋转90°后，把棘爪放置在壳体的平台上，则棘爪和棘轮脱离，主动摇杆往复摆动时，棘轮静止不动。一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用④内接式棘轮机构图所示为自行车小链轮中的内接式棘轮机构。当自行车正常行驶时，链条带动后轮的链轮转动，棘轮和棘爪（或称千斤）啮合，通过棘爪带动后车轮转动，于是自行车向前行驶。在自行车行驶过程中如停止踏动脚蹬，则链轮和链条都不再转动，但后轮在惯性力的作用下，仍可带动棘爪转动，这时棘爪和棘轮产生相对滑动。这种从动件超越主动件转动的特性，称为棘轮机构的超越特性。内接式棘轮机构一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用 2）摩擦式棘轮机构图为外接摩擦式棘轮机构，它靠棘爪和棘轮的摩擦力传递动力，棘轮转角可做无极调节。这种棘轮机构在传动中很少产生噪声，但其接触表面容易发生滑动。为了增大摩擦力，一般将棘轮做成槽形，将棘爪嵌在棘轮槽内。摩擦式棘轮机构一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用（2）棘轮机构的特点及应用啮合式棘轮机构具有结构简单、制造方便以及运动可靠等优点，而且棘轮的转角可以根据需要进行有级调节。但主动件的摆角要大于棘轮转角，传递的动力较小，工作时有冲击和噪声，磨损快，精度低。适用于运动速度不高、传递动力不大的分度、计数、供料、制动等场合。摩擦式棘轮机构具有棘轮转角可无级调节，噪声小的优点。但接触表面间容易发生滑动，运动不可靠。适用于运动精度要求不高的各种机械实现进给或传递运动等场合。一、棘轮机构知识链接2.棘轮机构的分类和应用（2）棘轮机构的特点及应用棘轮机构多用于机床及自动机械的进给机构上。此外，如图3-7所示，棘轮扳手利用棘轮的单向运动特性，不用抬起扳手便可实现对连接件的拧紧。棘轮机构也常用作停止器和制动器，其中停止器广泛用于卷扬机、提升机以及运输机中，如图3-8所示。棘轮机构应用——棘轮扳手棘轮机构应用——提升机中的停止器一、棘轮机构知识链接3.棘轮转角的调节根据棘轮机构的使用要求，常常要求调节棘轮的转角，常用棘轮转角的调节方法有两种。（1）调节摇杆摆动角度的大小如图3-9所示，用曲柄摇杆机构带动棘轮做间歇运动的棘轮机构，可通过改变摇杆摆角的大小，从而控制棘轮的转角。图3-9改变摇杆摆角调节棘轮转角一、棘轮机构知识链接3.棘轮转角的调节（2）加遮板如图所示，在棘轮的外面罩一遮板(遮板不随棘轮一起转动)，使棘爪行程的一部分不与棘轮的齿接触，而是在遮板上滑过，通过改变遮板的位置来改变遮齿的多少即可改变棘轮转角的大小。加遮板调节棘轮转角一、棘轮机构知识链接4.棘轮机构材料及热处理棘轮和棘爪的材料应具有良好的耐磨性和冲击韧性，一般采用45钢或40Cr。棘轮淬硬到45～50HRC，棘爪淬硬到52～56HRC。若采用15Cr或20Cr，则渗碳0.8～1.2mm，淬至上述硬度。有时棘轮也可用青铜、轻合金及塑料制造，棘爪可用黄铜制造。二、槽轮机构知识链接1.槽轮机构的组成和工作原理槽轮机构二、槽轮机构知识链接1.槽轮机构的组成和工作原理如图所示，槽轮机构由带有圆销的主动拨盘、带有径向槽的从动槽轮以及机架组成。工作时，拨盘以等角速度ω做连续回转，当拨盘上的圆柱销没有进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁止弧面ef被拨盘上的外凸锁止弧面卡住，槽轮静止不动。当圆柱销进入槽轮的径向槽时，锁止弧面ef被松开，槽轮被圆柱销带动转动。当拨盘上的圆柱销离开径向槽时，下一个锁止弧面又被卡住，槽轮又静止不动。由此将主动件拨盘的连续转动转换为从动槽轮的间歇转动。二、槽轮机构知识链接2.槽轮机构的分类和应用(1)槽轮机构的分类槽轮机构根据啮合方式分为外啮合槽轮机构和内啮合槽轮机构。外啮合槽轮机构如图所示，拨盘与槽轮的转向相反；内啮合槽轮机构如图所示，拨盘与槽轮的转向相同。(a)单圆销内啮合槽轮机构(b)双圆销外啮合槽轮机构槽轮机构类型二、槽轮机构知识链接2.槽轮机构的分类和应用(1)槽轮机构的分类槽轮机构根据圆销数目分为单圆销槽轮机构、双圆销槽轮机构和多圆销槽轮机构。单圆销外啮合槽轮机构如图所示，拨盘转动一周，槽轮只做一次与拨盘转动方向相反的转动；双圆销外啮合槽轮机构如图所示，拨盘转动一周，槽轮能做两次与拨盘转动方向相反的转动。二、槽轮机构知识链接2.槽轮机构的分类和应用（2）槽轮机构的特点及应用槽轮机构结构简单、工作可靠、机械效率高、传动平稳，但制造与装配精度要求高且转角大小不能调节，同时因圆柱销突然进入与脱离径向槽时存在刚性冲击，所以不适用于高速场合。二、槽轮机构知识链接2.槽轮机构的分类和应用（2）槽轮机构的特点及应用槽轮机构应用比较广泛，图所示的电影放映机中的卷片机构就应用了槽轮机构。为了适应人眼的视觉暂留现象，要求胶片做间歇移动。槽轮上有四个径向槽，当拨盘每转动一周时，圆销将拨动槽轮转过90°，使胶片移过一幅画面，并停留短暂的时间。槽轮机构应用——电影放映机中的卷片机构二、槽轮机构知识链接3.槽轮机构材料及热处理槽轮常用45钢并经调质处理，也可用40Cr表面淬火或20Cr渗碳0.8～1.5mm，淬硬到56～62HRC。有时槽轮也采用HT200～HT350。拨盘常用45钢调质处理。圆销一般采用GCr15或20Cr渗碳处理。三、不完全齿轮机构知识链接1.不完全齿轮机构的组成和工作原理不完全齿轮机构如图所示，是由普通渐开线齿轮机构演化而成的间歇运动机构，主动轮为只有一个或几个齿的不完全齿轮，从动轮具有若干个与主动轮相啮合的轮齿及锁止弧，可将主动轮的连续转动转换为从动轮的间歇转动。停歇时从动轮上的锁止弧与主动轮上的锁止弧配合，保证了从动轮停歇在确定的位置上而不发生游动现象。不完全齿轮机构三、不完全齿轮机构知识链接2.不完全齿轮机构的特点和应用不完全齿轮机构结构简单、制造方便，从动轮的运动时间和静止时间的比例不受机构结构的限制。其主要缺点是当主动轮匀速转动时，从动轮在运动期间也保持匀速转动，但是在从动轮运动的起始和结束位置，会产生刚性冲击。因此它不适用于主动轮转速很高的场合，一般仅用于低速、轻载的场合，如计数器、电影放映机和某些具有特殊运动要求的专用机械中。蜂窝煤压制机结构和运动分析项目实施项目工单：参照图所示蜂窝煤压制机工作原理图，进行结构和运动分析。一、结构分析项目实施如图所示，蜂窝煤压制机利用带传动机构、圆柱齿轮机构、圆锥齿轮机构和由拨盘、槽轮和机架三个构件组成的槽轮机构完成了蜂窝煤冲压的工作过程。蜂窝煤压制机结构分析二、运动分析项目实施蜂窝煤压制机中槽轮机构的主动件是拨盘，拨盘带动槽轮做间歇运动。思考题1、棘轮机构的运动方式与调节？2、槽轮机构的分类方式与工作原理？项目三蜂窝煤压制机结构和运动分析THANKYOU!机械基础项目概述项目四台钻转速的调节台式钻床项目概述如图所示，台式钻床，亦称台钻，是用于加工小型工件上的直径在Φ16mm以下的各种小孔的金属切削机床。台钻工作时，电动机输出动力，通过塔式皮带轮变速将动力传递给主轴，主轴带动钻头旋转并移动，完成孔加工。项目四台钻转速的调节项目目标通过本项目的学习，可以掌握带传动相关知识，具备对机器中的带传动进行结构、运动分析及对带传动转速进行调节的能力。项目四台钻转速的调节知识链接在机械、交通运输、农业、轻纺业的许多机械设备上广泛地应用着各种带传动。一、带传动概述知识链接1.带传动的组成和工作原理如图所示，带传动一般是由主动带轮、从动带轮、张紧在两带轮上的传动带以及机架组成的。工作时，原动机驱动主动带轮转动，依靠带与带轮之间的摩擦力或啮合力，实现运动和动力的传递。带传动一、带传动概述知识链接2.带传动的类型根据工作原理不同，带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两种类型。（1）摩擦带传动如图所示，摩擦带传动是依靠带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力的。按照带横截面形状的不同可分为平带传动、V带（三角带）传动、多楔带传动和圆带传动四种类型。一、带传动概述知识链接摩擦带传动的类型2.带传动的类型（1）摩擦带传动(a)平带传动(b)三角带传动(c)多楔带传动(d)圆带传动一、带传动概述知识链接2.带传动的类型 1）平带传动(a)开口式(b)交叉式(c)半交叉式平带传动的结构形式一、带传动概述知识链接2.带传动的类型 1）平带传动平带传动如图(a)所示，平带的横截面为扁平矩形，主要用于两带轮轴线平行的传动，工作时带的内表面为工作面。如图所示，平带传动的结构形式主要有开口式、交叉式和半交叉式三种。开口式传动两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动两带轮转向相反，传动带容易磨损；半交叉式传动两带轮轴线空间交错。平带传动结构简单，易于制造和安装，成本较低，且平带比较薄，挠性好，适用于高速传动。平带传动常用于中心矩较大，传递功率在30kW以下、带速一般不超过30m／s、传动比i<5的场合。其传动效率通常为0.92～0.98。一、带传动概述知识链接2.带传动的类型 2）V带（三角带）传动V带传动如图(b)所示，V带的横截面形状为倒梯形，工作时，带的两侧面紧贴在带轮的梯形槽内，靠摩擦力来传递运动和动力。在相同的条件下，普通V带的传动能力约为平带传动的3倍，故V带传动能传递较大的载荷。V带传动适用于传递功率在40～75kW以下，带速在5～25m／s，传动比i≤7～15的场合。传动效率通常为0.90～0.96。一、带传动概述知识链接2.带传动的类型 3)多楔带传动多楔带传动如图(c)所示，多楔带是若干V带的组合，具有平带的柔软、V带摩擦力大的特点，比V带传动平稳，外廓尺寸小。主要用于传递功率较大且结构要求紧凑的场合，传动比i可达10，带速可达25m／s。一、带传动概述知识链接2.带传动的类型 4)圆带传动圆带传动如图(d)所示，圆带的截面形状为圆形，常用皮革或棉绳制成，其传动能力小，主要用于带速小于15m／s，i=0.5～3的小功率、低速、轻载的机械传动，如缝纫机、真空吸尘器等传动机构中。一、带传动概述知识链接2.带传动的类型（2）同步带传动同步带传动一、带传动概述知识链接2.带传动的类型（2）同步带传动同步带传动是常用的啮合带传动，如图所示，依靠带轮上的齿与带上的齿或孔啮合来传递运动和动力。工作时，带与带轮间为啮合传动，没有相对滑动，可保持主、从动轮线速度一致。同步带传动的平均传动比较准确，且传动比的范围较大（i=10～20）；带较薄，速度较高（可达40～80m/s）；强力层强度高，传递功率较大（可达200kW），传动效率也较高（0.96～0.98）。但同步带传动的制造和安装精度要求较高，成本高。一、带传动概述知识链接3.带传动的特点及应用(1)带传动的特点 1)传动带有弹性，能缓冲、吸振，传动平稳，噪音小。 2)摩擦带传动过载时带在带轮上打滑，可防止损坏其他零件，起到安全保护作用。 3)带传动适用于两轴中心距较大的场合。 4)结构简单，制造、安装和维护方便，成本低廉。 5)摩擦带传动带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率较低。 6)带传动的传动效率较低，外廓尺寸较大。寿命短，对轴和轴承的压力大，需经常更换。一、带传动概述知识链接3.带传动的特点及应用（2）带传动的应用场合一般情况下，摩擦带传动传递功率P≤100kW，带速v为5～25m／s，平均传动比i≤5，传动效率为0.94～0.97。同步带传动的带速v为40～50m／s，平均传动比i≤10，传递功率可达200kW，传动效率高达0.98～0.99。二、V带传动知识链接1.V带的结构和尺寸标准V带按照结构特点和用途不同分为普通V带、窄V带、宽V带、汽车V带和大楔角V带等，其中以普通V带和窄V带应用较广。窄V带如图4-6所示，是用合成纤维绳作抗拉体的新型V带。与普通V带相比，当高度相同时，窄V带的宽度约缩小1／3，而承载能力可提高1.5～2.5倍，适用于传递动力大而又要求传动装置结构紧凑的场合。窄V带二、V带传动知识链接1.V带的结构和尺寸标准（1）V带结构普通V带结构二、V带传动知识链接1.V带的结构和尺寸标准（1）V带结构标准V带都制成无接头的环形，其结构如图所示，由包布、顶胶、抗拉体(强力层)和底胶四层构成。包布层多由胶帆布制成，是V带的保护层。顶胶和底胶主要由橡胶组成，当传动带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩。抗拉体的结构形式有帘布结构(由几层胶帘布组成)和线绳结构(由一排胶线绳组成)两种，用于承受基本的拉力。帘布结构V带制造方便，抗拉强度高，型号齐全，但柔韧性和抗弯强度不如线绳结构好，适用于载荷较大的传动。线绳结构V带比较柔软，抗拉强度较低，适用于高速、轻载、带轮直径较小的场合。二、V带传动知识链接1.V带的结构和尺寸标准（2）V带尺寸标准V带(基准宽度制)的截面尺寸(摘自GB／T11544—1997)mm二、V带传动知识链接1.V带的结构和尺寸标准（2）V带尺寸标准V带在规定张紧力作用下绕在带轮上时长度不变的一层称为中性层，沿中性层形成的面称为节面。节面的宽度称为节宽bp，V带中性层的周线长度称为基准长度Ld。V带(基准宽度制)的基准长度Ld系列见表。V带(基准宽度制)的基准长度Ld系列(GB／T13575.1—1992)（mm）二、V带传动知识链接1.V带的结构和尺寸标准（3）V带的标记普通V带和窄V带的标记由带型、基准长度和标准号组成。V带的标记示例如下：二、V带传动知识链接2.V带轮带传动一般安装在传动系统的高速级，故带轮的转速较高。要求带轮重量轻，有足够的强度，质量分布均匀，结构工艺性好，制造方便。带传动属于摩擦传动，因此带轮梯形槽的工作表面应有适当的表面粗糙度。二、V带传动知识链接2.V带轮（1）带轮的材料带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料，其中灰铸铁应用最为广泛。当带速v≤25m／s时，带轮材料常采用HT150；v=25～30m／s时，带轮材料常采用HT200；v＞35m／s时，带轮材料常采用铸钢、锻钢或钢板冲压后焊接。传递功率较小时，带轮的材料可采用铝合金或工程塑料。二、V带传动知识链接2.V带轮（2）V带轮的基准直径V带轮的基准直径系列mm二、V带传动知识链接2.V带轮（3）V带轮的结构如图所示，V带轮的结构一般由轮缘、轮毂、轮辐三部分组成。带轮的结构二、V带传动知识链接2.V带轮 1）轮缘V带轮(基准宽度制)的轮槽尺寸(摘自GB／T13575.1-1992)(mm)二、V带传动知识链接2.V带轮 1）轮缘从表中可以看出，带轮的梯形轮槽的槽角有32°、34°、36°和38°四种，它们都小于传动带两侧面的夹角40°。这是因为传动带在带轮轮槽中弯曲时，它的截面形状也会发生变化，宽边由于受拉而变窄，窄边由于受压而变宽，使得传动带两侧面的夹角变小。为了使传动带的工作侧面与轮槽的两侧面贴合紧密，因此将轮槽的槽角做得稍小一些。 2）轮毂轮毂是带轮上与轴配合的部分。二、V带传动知识链接2.V带轮 3）轮辐带轮结构形式二、V带传动知识链接2.V带轮 3）轮辐轮辐是带轮上连接轮毂与轮缘的部分。如图所示，根据带轮直径的不同，V带轮按照轮辐结构不同分为实心式、腹板式、孔板式和轮辐式四种结构形式。当带轮基准直径dd≤(2.5~3)d0时，可采用实心式带轮；当dd≤300mm时，可采用腹板式带轮；尺寸较大的腹板轮，为了便于加工、安装和减轻重量，常在腹板上均匀分布4～8个直径大小一样的圆孔，制成孔板式带轮；当dd＞300mm时，可采用轮辐式带轮，辐条的截面常做成椭圆形；为了减少带轮回转时的空气阻力，椭圆形截面的长轴应在带轮的回转平面内。二、V带传动知识链接3.V带传动工作情况分析（1）带传动受力分析带传动工作情况分析二、V带传动知识