机械基础第四章-常用机构

第一章工程(gōngchéng)材料第二章铸造(zhùzào)、锻压与焊接第三章机械传动概述第四章常用机构第五章常用机械传动装置第六章常用机械零件第七章机械传动系统及其分析计算第八章液压传动概述第九章液压元件第十章第十一章典型液压系统机机械械基基础础液压基本回路及液压系统1精品资料第四章常用(chánɡyònɡ)机构§4.1平面四杆机构§4.2凸轮(tūlún)机构§4.3螺旋机构§4.4间歇运动机构2精品资料一、概述平面四杆机构是由一些刚性杆件用铰链和滑道等连接而成的机构，在生产中用来实现运动的变换(biànhuàn)和传递动力。§4.1平面(píngmiàn)四杆机构3精品资料一、概述平面(píngmiàn)四杆机构是由一些刚性杆件用铰链和滑道等连接而成的机构，在生产中用来实现运动的变换和传递动力。因构件形状多呈杆状并做平面(píngmiàn)运动，所以称为平面(píngmiàn)四杆机构。§4.1平面(píngmiàn)四杆机构4精品资料平面四杆机构(jīgòu)的特点1.优点:杆状构件可以传递较远距离的动作低副可以承受很大的载荷曲线形式的多样性运动形式的多样性2.缺点：产生惯性力，设计较困难§4.1平面(píngmiàn)四杆机构5精品资料二、平面(píngmiàn)四杆机构的基本型式及演化平面(píngmiàn)四杆机构的基本型式：铰链四杆机构中杆件的名称曲柄摇杆连杆机架连架杆§4.1平面(píngmiàn)四杆机构6精品资料平面四杆机构(jīgòu)的演化方式：取不同构件为机架（运动的可逆性）曲柄摇杆机构(jīgòu)，双曲柄机构(jīgòu)，双摇杆机构(jīgòu)含有一个移动副的四杆机构(jīgòu)曲柄滑块机构(jīgòu)含有两个移动副的四杆机构(jīgòu)椭圆规，正弦机构(jīgòu)4.1平面(píngmiàn)四杆机构7精品资料平面四杆机构的应用实例：翻转机构夹具机构搅拌(jiǎobàn)机构自动送料机构§4.1平面(píngmiàn)四杆机构8精品资料三、平面(píngmiàn)四杆机构的工作特性§4.1平面(píngmiàn)四杆机构运动特性1.曲柄存在条件2.急回特性动力特性1.压力角、传动角2.死点9精品资料1、铰链四杆机构中曲柄(qūbǐng)存在条件最短杆和最长杆之和小于或等于其它两杆之和连架杆和机架中必有一杆是最短杆（一）、运动(yùndòng)特性曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构10精品资料推论:以最短杆为机架，该机构(jīgòu)是双曲柄机构(jīgòu)；以最短杆的两个邻边为机架，得到两个不同曲柄摇杆机构(jīgòu)；以最短杆的对边为机架，或最短杆和最长杆之和大于其它两杆之和，该机构(jīgòu)是双摇杆机构(jīgòu)。（一）、运动(yùndòng)特性11精品资料判断曲柄(qūbǐng)存在与否

—及机构类型的流程图12精品资料2、急回特性连杆机构中，主动件等速回转，从动件的工作行程速度慢，而回程(huíchéng)速度快，称急回特性。通常用行程速比系数K表示。K=V回/V工作≥1（一）、运动(yùndòng)特性13精品资料2、急回特性极位：从动件所能达到的极限位置。极位夹角(jiājiǎo)：从动件在两个极限位置时，主动件两位置所夹之锐角，用θ表示。（一）、运动(yùndòng)特性行程速比系数与极位夹角的关系K=（180º+θ）/（180º-θ）14精品资料2、急回特性15精品资料2、急回特性牛头刨床(niútóupáochuánɡ)16精品资料1、压力角α、传动角γ压力角α:在不计摩擦的情况下,从动件受力方向与力作用点速度方向所夹的锐角。传动角γ:压力角的余角，可以(kěyǐ)衡量机构的传动质量。（二）、动力(dònglì)特性17精品资料压力(yālì)角：α=190传动角：γ=710（二）、动力(dònglì)特性18精品资料讨论：传动角γ越大，对机构工作越有利；设计时，应使γγmin（=400）；铰链四杆机构中，曲柄与机架拉直共线和重叠共线的两位置(wèizhi)处出现的传动角中，必有一处为最小传动角。（二）、动力(dònglì)特性曲柄滑块机构19精品资料2、死点从动件在传动角为零的位置为机构的死点；在分析死点位置时，要首先搞清楚哪个(nǎge)是主动件；死点是机构在运动过程中所处的特殊位置，它与自由度为0不同,与机构的自锁也不同。（二）、动力(dònglì)特性曲柄滑块机构20精品资料2、死点死点的避免机构(jīgòu)错位排列加飞轮,利用惯性通过死点死点的利用飞机起落架夹具（二）、动力(dònglì)特性21精品资料四、平面四杆机构(jīgòu)的其它常用型式在实际机器中，由于具体要求不同，平面四杆机构(jīgòu)的外形和构造也各不相同。§4.1平面(píngmiàn)四杆机构曲柄滑块机构转动导杆机构摆动导杆机构曲柄摇块机构插床主运动机构牛头刨床滑枕运动机构22精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构23精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构24=00精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构25精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构26精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构27飞剪精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构28雨刮器精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构29夹紧(jiājǐn)机构精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构30平行四边形精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构31搅拌机破碎机精品资料§4.1平面(píngmiàn)四杆机构32惯性(guànxìng)筛精品资料第四章常用(chánɡyònɡ)机构§4.1平面四杆机构§4.2凸轮机构§4.3螺旋(luóxuán)机构§4.4间歇运动机构33精品资料先看几个凸轮(tūlún)机构的演示§4.2凸轮(tūlún)机构1，2，3，4，534精品资料一、凸轮(tūlún)机构的应用和特点凸轮(tūlún)机构是一种常用的高副机构，广泛用于各种机械传动和自动控制装置，例如：内燃机配气机构、铸造用造型机、自动车床进给机构和缝纫机跳线机构等等。§4.2凸轮(tūlún)机构35精品资料一、凸轮机构(jīgòu)的应用和特点凸轮机构(jīgòu)的优点：§4.2凸轮(tūlún)机构36只要适当的设计凸轮轮廓曲线，就可以使从动件获得任意预期运动规律，且机构比较简单、紧凑。精品资料一、凸轮机构的应用和特点凸轮机构的缺点：由于凸轮轮廓表面(biǎomiàn)与从动件之间为点或线接触，故易磨损；凸轮轮廓加工比较困难；因此，通常用于传力不大的场合。§4.2凸轮(tūlún)机构37精品资料二、凸轮(tūlún)机构的类型凸轮(tūlún)的（形状）类型：盘形凸轮(tūlún)移动凸轮(tūlún)圆柱凸轮(tūlún)§4.2凸轮(tūlún)机构38精品资料二、凸轮机构(jīgòu)的类型从动件的（形状）类型：尖顶从动件滚子从动件平底从动件§4.2凸轮(tūlún)机构39精品资料§4.2凸轮(tūlún)机构40精品资料三、从动件的常用运动规律基本概念：凸轮(tūlún)的基圆：在凸轮(tūlún)机构中,以凸轮(tūlún)轮廓的最小向径rb为半径所作的圆。行程（升距）：从动件上升的最大距离h。§4.2凸轮(tūlún)机构41精品资料基本概念：42精品资料三、从动件的常用运动规律基本概念：近休止(xiūzhǐ)角：从动件将在距轴心最近的位置静止不动，与此对应的凸轮转角。§4.2凸轮(tūlún)机构远休止角：从动件将在距轴心最远的位置静止不动，与此对应的凸轮转角。43精品资料三、从动件的常用运动规律从动件常用运动规律：1.等速运动规律2.等加速等减速运动规律3.余弦加速度运动规律(简谐运动(jiǎnxiéyùndònɡ)规律)4.正弦加速度运动规律(摆线运动规律)§4.2凸轮(tūlún)机构44精品资料45精品资料46精品资料47精品资料48精品资料从动件常用运动规律的选择(xuǎnzé)原则三、从动件的常用运动(yùndòng)规律49精品资料四、用图解法设计(shèjì)凸轮轮廓反转法原理(yuánlǐ)直动从动件盘形凸轮轮廓设计

（以尖底从动件盘形凸轮机构为例）50精品资料反转(fǎnzhuǎn)法原理51精品资料四、用图解法设计凸轮(tūlún)轮廓例如：已知从动件的运动(yùndòng)规律为从动件在推程中以余弦加速度上升，在回程中以等加速等减速下降，行程h=30mm。设凸轮的基圆半径为80mm。试用图解法绘制从动件的位移曲线，并设计尖底从动件盘形凸轮轮廓。（要求推程和回程运动角各分为8等份）（推程角）（远休止角）（回程角）（近休止角）52精品资料四、用图解法设计(shèjì)凸轮轮廓解：根据公式计算位移(wèiyí)曲线各点的数值余弦加速度运动规律，从动件的位移

等加速等减速运动规律，从动件的位移53精品资料四、用图解法设计凸轮(tūlún)轮廓根据所计算的数值画凸轮(tūlún)轮廓54精品资料五、凸轮机构(jīgòu)的应用55精品资料凸轮轮廓(lúnkuò)与气门的运动规律气门(qìmén)开启点消除气门间隙阶段气门升程最大时刻气门关闭点出现气门间隙阶段缓冲结束点精品资料五、凸轮(tūlún)机构的应用57等径凸轮(tūlún)精品资料58４H用CAM（HP3)６H用CAM（HP4)精品资料五、凸轮(tūlún)机构的应用59车床(chēchuáng)靠模机构精品资料第四章常用(chánɡyònɡ)机构§4.1平面四杆机构§4.2凸轮机构§4.3螺旋(luóxuán)机构§4.4间歇运动机构60精品资料一、螺旋机构的应用和特点螺旋机构可以用来把回转运动变为直线移动(yídòng)，例如：螺杆传动§4.3螺旋(luóxuán)机构61精品资料一、螺旋机构的应用和特点螺旋机构的主要特点优点：结构简单，制造方便，能将较小的回转力矩变成较大的轴向力，能达到较高的传动精度(jīnɡdù)，并且工作平稳，易于自锁；缺点：摩擦损失大，传动效率低，因此一般不用来传递大的功率。§4.3螺旋(luóxuán)机构62精品资料二、螺旋(luóxuán)机构的螺纹及其运动形式螺纹§4.3螺旋(luóxuán)机构三角形螺纹—主要用于联接；梯形和锯齿螺纹—主要用于传动；螺旋线数n—单线、双线、三线和多线；螺距P和导程Ph关系—Ph=nP；螺纹的升角与自锁。63精品资料二、螺旋机构(jīgòu)的螺纹及其运动形式螺旋机构(jīgòu)的形式§4.3螺旋(luóxuán)机构单螺旋机构螺杆原位转动，螺母作直线运动

螺杆转动（1），如机床工作台螺杆不动，螺母转动并作直线运动

螺杆转动（2），如螺旋千斤顶64精品资料二、螺旋(luóxuán)机构的螺纹及其运动形式螺旋(luóxuán)机构的形式§4.3螺旋(luóxuán)机构单螺旋机构螺母不动，螺杆转动并作直线运动

螺杆转动（3），如台虎钳、压力机螺母原位转动，螺杆作直线运动

螺杆转动（4），如应力试验机观察镜调整装置65精品资料二、螺旋(luóxuán)机构的螺纹及其运动形式螺旋(luóxuán)机构的形式§4.3螺旋(luóxuán)机构双螺旋机构差动螺旋机构：两螺旋副中螺纹旋向相同

L=(Ph1-Ph2)z

式中：L—可动螺母1相对机架移动的距离；Ph1—螺母1的导程，mm；Ph2—螺母2的导程，mm；z—螺杆转过的圈数。66精品资料二、螺旋(luóxuán)机构的螺纹及其运动形式§4.3螺旋(luóxuán)机构

差动螺旋机构常用于精密仪器设备中的分度、测量机构。复式螺旋机构：两螺旋副中螺纹旋向相反

L=(Ph1+Ph2)z

复式螺旋机构常用于快速调整或移动两构件相对位置的场合，如铣床快动夹具。67精品资料三、滚珠(gǔnzhū)螺旋机构§4.3螺旋(luóxuán)机构由于普通螺旋机构齿面之间存在相对滑动摩擦，所以传动效率低。为了提高效率、减轻磨损，可采用以滚动摩擦代替滑动摩擦的滚珠螺旋机构。滚珠螺旋机构的特点：摩擦阻力小，传动效率高，运动稳定，动作灵敏；但结构复杂，尺寸大，制造技术要求高。68精品资料三、滚珠(gǔnzhū)螺旋机构§4.3螺旋(luóxuán)机构69精品资料三、滚珠螺旋(luóxuán)机构§4.3螺旋(luóxuán)机构1.螺母2.丝杆3.滚珠4.滚珠循环装置70精品资料71精品资料第四章常用(chánɡyònɡ)机构§4.1平面四杆机构(jīgòu)§4.2凸轮机构(jīgòu)§4.3螺旋机构(jīgòu)§4.4间歇运动机构(jīgòu)72精品资料§4.4间歇运动(yùndòng)机构当需要从动件产生周期性的运动和停顿时，可以(kěyǐ)应用间歇运动机构。常见的有：棘轮机构 槽轮机构73精品资料§4.4间歇(jiànxiē)运动机构一、棘轮(jílún)机构:主动件为摇杆做往复摆动，从动件棘轮(jílún)做单向间歇转动。棘轮(jílún)机构74精品资料一、棘轮机构:优点：结构简单，便于调整转动角度。缺点：有较大冲击和噪音(zàoyīn)，转动精度较差。§4.4间歇(jiànxiē)运动机构75精品资料二、槽轮机构：主动件拨盘以等角速