《建筑施工机械》第二章常用机构

第2章常用机构机械基础及建筑机械1

2.1机械的组成12.2运动副及机构运动简图22.3平面四连杆机构32.4曲柄滑块机构4常用机构目录2.5凸轮机构和棘轮结构521、

机器——执行机械运动，以变换和传递能量、物料和信息的装置2.1机械的组成什么是机械呢？

特点：1）是人为实物的组合体，由多个构件组成2）各构件之间具有相对确定的运动3）可以用来转换能量、完成有用功或处理信息机械——机器与机构的统称把能量转换成机械能，并用机械能完成某些工作的装置3§1－1本课程研究的对象和内容气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮9机器实例：内燃机功用：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器4

2、机构——只能实现运动和力的传递与变换的装置称为机构。一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。带传动机构链传动机构凸轮机构齿轮机构连杆机构53、机器和机构的区别：1）机构的作用是传递运动和实现不同形式运动的转化2）机器能作有用功，而机构不能。3）机构不能代替或减轻人类的劳动（而机器可以），仅能实现预期的机械运动。4）机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。6从运动的观点，构件为机械的最小运动单元体连杆4、构件——组成机器的各个相对运动的单元称为构件，构件是运动的基本单元。7§1－1本课程研究的对象和内容构件由零件组成；从机器制造的角度，它是一部机器的最小制造单元；拆卸后不可再拆的最小单元。5、零件8§1－1本课程研究的对象和内容6、部件：为完成同一使命而协同工作的许多零件的组合。如：滚动轴承、联轴器等。9拓展7、装配按机械设计时的要求，将零件和部件连接成机械产品的过程。10专用零部件：只在一定类型机器中使用的零件，如曲轴。通用零部件：各种机器中普遍使用的零部件，如齿轮、螺栓。标准件：制定了国家标准，并由专门工厂生产的零部件。如：滚动轴承、螺栓等。拓展11机器的组成：机器种类繁多，形状各异，但就其功能而言，机器是由五个部分组成。122.1.运动副运动副是两构件直接接触,而又能产生一定相对运动的联接。在机构中，每个构件都以一定方式和其他构件相互联接，这种可动联接不是铆接和焊接之类的刚性联接，它能使相互联接的两个构件之间存在着一定的相对运动。运动副及运动副代号2.2运动副及机构运动简图13运动副的分类及代号按两构件接触形式,可把运动副分为低副和高副。1.低副

两构件之间为面与面的接触，称为低副（因压强低）。低副具有两个约束。

低副可分为转动副和移动副。14（1）转动副如图2.2所示,两构件以圆柱面接触，形成两个约束，限制了沿x、y方向的两个移动，保留了一个绕A点的独立相对转动。转动副也称为铰链。图2.2转动副15（2）移动副如图2.3所示，两构件以棱柱面接触，只能沿某一直线轨道作相对运动，形成了两个约束,限制了沿y轴的移动和绕A点的转动,保留了一个沿x轴的移动。图2.3移动副162.高副两构件通过点或线接触，接触应力高，称为高副。如图2.4所示，高副具有一个约束，限制了沿两构件接触点法线n-n方向的移动，保留了一个沿接触点切线t-t方向的移动和绕A点的相对转动。图2.4高副2.1平面机构运动简图和自由度17在分析已有机构或设计新机构时，为了讨论机构运动时方便，略去构件的形态、组成、运动副的结构等与运动无关的内容，按统一规定，用最简单的符号和线条表示构件和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置，表示出机构各构件间相对运动关系的简图，称为机构运动简图。机构运动简图18机车车轮联动机构19平面连杆机构是由若干个刚性构件用平面低副联接所组成的平面机构,也称为平面低副机构。平面连杆机构类型很多，最基本的机构是平面四杆机构。2.3平面连杆机构20铰链四杆机构中四个构件都用转动副联接,是平面四杆机构的最基本的形式。平面四杆机构四杆机构的组成如图所示。固定不动的构件4称为机架；与机架相连的构件1、构件3称连架杆，其中能作整周回转的称曲柄，不能作整周回转的连架杆称摇杆；不与机架相联接，且一般情况下作平面复杂运动的构件称连杆。21平面四连杆机构22类型根据两连架杆运动形式不同（是否存在曲柄）,可分为三种类型,即：

曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构1.曲柄摇杆机构平面四连杆机构的两连架杆一个为曲柄，另一个为摇杆，称曲柄摇杆机构。23当以曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构能将整周的回转运动转换成往复摆动。当以摇杆为主动件时，曲柄摇杆机构可将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。例如缝纫机踏板机构。242.双曲柄机构平面四连杆机构的两连架杆都是曲柄时,称双曲柄机构。它能将主动曲柄的等速回转一周变为从动曲柄的变速回转一周。后面图所示为惯性筛分机构，构件1、2、3、6构成双曲柄机构。25惯性筛1，3—曲柄；2—连杆；4—拉杆；5—筛体；6—机架

当曲柄1等角速转动时，曲柄3作变角速转动。通过拉杆4使筛体5产生变速直线运动，利用筛体内物料在惯性作用下抖动而达到筛选物料的目的。26双曲柄机构273.双摇杆机构

平面四连杆机构的两连架杆都是摇杆时,称双摇杆机构。双摇杆机构能将主动摇杆的摆动转换成从动摇杆的摆动。后图所示为港口用鹤式起重机的起重机构,属双摇杆机构。当AB杆摆动时，CD杆也作摆动，此处用双摇杆机构，以使连杆CB上的E点及所吊重物作近似于水平的直线运动。28港口起重机29平面四连杆机构的几个基本问题

当平面四连杆机构各杆长度发生变化时,构件间相对运动的形式将发生变化,形成三种不同类型的平面四连杆机构。1三种基本型式的区分方法1）若有曲柄存在就必须满足最短杆长+最长杆长小于等于其余两杆之和，否则为双摇杆机构2）三种类型的组成规律以最短杆件相邻的任一杆件为静件时，为曲柄摇杆机构以最短杆件为静件时，为双曲柄机构以最短杆件相对的杆件为静件时机构为双摇杆机构30平面四连杆机构的几个基本问题

2若最短杆长+最长杆长大于其余两杆之和，则不论哪一杆件为静件都为为双摇杆机构3曲柄摇杆机构的急回特性和行程速比系数以摆动慢的行程为工作行程，摆动快的行程为空回行程，这就是曲柄摇杆机构的急回特性。急回特性可以用行程速比系数K表示K=v2/v1v1—工作行程摇杆上顶点的平均速度

v2—空回行程摇杆上顶点的平均速度31平面四连杆机构的演化32曲柄1转动时通过连杆2带动滑块3沿导路作往复直线运动，可视作由图

(a)的曲柄摇杆机构演化而来。

2.4曲柄滑块机构33曲柄回转一周，滑块往复一次。图(e)中滑块导路中心线mm′不与曲柄回转中心A在一条线上，有一偏心距e，称偏置式曲柄滑块机构。34应用：曲柄滑块机构用在冲床、剪床、钢筋切断机、空气压缩机中（将曲柄的转动转化为滑块的移动），或用于活塞式内燃机中（将滑块的移动转化为曲柄的转动）。351.偏心轮机构2.导杆机构在曲柄滑块机构中,四杆机构b所示,将机架改为杆1固定，当l1<l2时，杆2和杆4都能作整周回转，称转动导杆机构。当l1>l2时，机架1不是最短构件，导杆4只能绕A摆动，称摆动导杆机构。导杆4摆动并带动杆5和滑块6实现类似牛头刨床刨刀的往复运动。曲柄滑块机构的演化机构（拓展）36摆动导杆机构373.摇块机构和定块机构摇块机构也称摆动滑块机构,液压传动机器中应用该机构较多。图所示为自卸卡车的翻斗机构。卡车翻斗机构382.5凸轮机构设计机械时，当从动件的位移、速度和加速度必须按照预定的规律变化，尤其当原动件作连续转动而从动件作间歇运动时，用连杆机构难以实现，通常采用凸轮机构。39按一定规律设计的凸轮,能使从动件准确地重现其运动规律，在自动控制装置、自动机床、缝纫机、印刷机等机器中按预定的工作要求带动执行构件。2.凸轮机构的特点（1）设计凸轮轮廓,可使从动件得到任意的预期运动规律。（2）凸轮机构结构简单、紧凑，设计方便。（3）凸轮与从动件高副接触，比压大，易磨损，仅用于传递功率不大的场合。401.棘轮机构的工作原理如图2.28所示，棘轮机构主要由棘轮2、棘爪3、止退棘爪5及机架组成。棘轮2带有单向棘齿，棘爪3铰接于摇杆1上，当摇杆1逆时针摆动时，棘爪3嵌入棘轮2齿槽中，推动棘轮2转过一定角度；当摇杆1顺时针摆动时，棘爪3在棘爪2齿顶上滑过，棘轮不动。随摇杆1的往复摆动，棘轮2作单向间歇运动。止退棘爪5用于防止棘轮反转。棘轮的轮齿可做在轮的外缘上或内缘上。棘轮机构41棘轮常用的棘齿形状有锯齿形、矩形等，锯齿形齿适用于单方向驱动的棘轮机构，矩形齿适用于双方向驱动的棘轮机构。图2.28棘轮机构42