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1、机 械 传 动,李辉,机械基础,机械基础,机械基础,机械机构机器(概论),机械 是机构和机器的总称。 机构 是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。(如常见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等等) 机器 是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、物料和信息.(构成：原动件传动部分执行部分),机械基础,构件运动的单元(独立运动单元体) 零件制造的单元 (独立制造单元体) 构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件组成。,通用 零件,传动件：齿轮、蜗杆、带、链,联接件：螺栓、键、花键,支承件：轴、轴承,机械零件,专用零件：水轮机叶片、活塞、曲轴,飞机螺
2、旋桨,其它：联轴器、弹簧、机架,机械基础,运动副,1）运动副定义 机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因此，构件的连接既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动，这种直接接触的活动连接称为运动副。 2） 运动副的分类 （1）按两个构件运动关系分为平面运动副和空间运动副 （2）按其接触形式分：高副点线接触的运动副 低副面接触的运动副。 （3）按其相对运动形式分 转动副（回转副或铰链）移动副、螺旋副、球面副。,机械基础,运动副的分类：,低副两构件通过面接触而构成的运动副称为。 根据低副两构件间的相对运动形式：,转动副（两构件间只可相对转动）,移动副（两构件间只可相对移动）,低副,机械基础,
3、运动副的分类：,高副两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。,机械基础,一、平面机构的组成（常用机构）,机 架： 机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不动。 原动件： 按给定已知运动规律独立运动的构件。 从动件： 机构中其余活动构件。其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的结构和构件的尺寸。,机械基础,机械基础,2、构件符号：,表1-2,机械基础,机构的类型,机构常分为平面机构和空间机构两类，其中平面机构应用最为广泛,机械基础,1.1、平面连杆机构,定义： 若干构件通过低副（转动副或移动副）联接所组成的机构称作连杆机构。 连杆机构中各构件的相对运动是平面运动还是空间运动，连杆机构又可以分为
4、 平面连杆机构和空间连杆机构。 平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。,机械基础,2.1 平面四杆机构的类型及应用 在此机构中，AD固定不动， 称为机架；AB、CD两构件 与机架组成转动副，称为 连架杆；BC称为连杆。在 连架杆中，能作整周回转的 构件称为曲柄，而只能在一 定角度范围内摆动的构件称为 摇杆。,机械基础,二、平面四杆（铰链）机构的类型及用,机 架： 机构的固定构件； 连 杆： 不直接与机架连接的构件； 连架杆： 与机架用转动副相连接的构件； 连架杆可分为： 曲柄：能绕机架作整周转动的连架杆； 摇杆：只能绕机架作
5、小于360的某一角度摆动的连架杆。,机械基础,在铰链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动，可将铰链四杆机构分为：,一、曲柄摇杆机构 二、双曲柄机构 三、双摇杆机构,机械基础,2.1铰链四杆机构基本类型,机械基础,2.1.1曲柄摇杆机构,两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。,曲柄1为原动件，作匀速转动；摇杆3为从动件， 作变速往复摆动。,机械基础,雷达天线俯仰机构,机械基础,可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的运动转换。,可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。,汽车车窗雨刷机构,缝纫机,机械基础,2.1.2双曲柄机构,两个连架杆均为曲柄的铰链四杆机
6、构称为双曲柄机构。,双曲柄机构,机械基础,机械基础,惯性筛工作机构,从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，提高了工作性能。,2.1.3双摇杆机构,两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。,双摇杆机构,机械基础,机械基础,起重机吊臂结构,ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下，随着机构的运动连杆BC的外伸端点E获得近似直线的水平运动（EE），使吊重Q能作水平移动，大大节省了移动吊重所需要的功率。,1、曲柄1为原动件，作等角速转动；从动件曲柄3也以相同角速度转动。,2.1.4特例
7、：平行双曲柄机构，其相对两杆平行且相等。,2、当四个铰链中心处于同一直线上时，将出现运动不确定状态。,为了消除这种运动不确定状态,可在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构。,机械基础,机车驱动轮联动机构,机械基础,飞机起落架机构,2.1.5死点位置：（主动件条件）,在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下: 当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时，过铰链中心A的力，对A点不产生力矩，不能使曲柄转动，机构的这种位置称为死点位置 。,机械基础,机械基础, 机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠惯性 冲过死点。,缝纫机踏板机构, 利用死点实例,工件夹紧机构,2.2铰链四杆机构的演
8、化,曲柄滑块机构,曲柄导杆机构,曲柄摇块机构,铰链四杆机构的演化,移动导杆机构,机械基础,根据机构中有无曲柄和有几个曲柄，铰链四杆机构又有三种基本形式：,摇杆长,转动副D, , 直线, 滑块,摇杆3, 移动副,曲柄滑块机构,当曲柄摇杆机构中的摇杆为无限长时，即为曲柄滑块机构。具有一个移动副和三个转动副。,机械基础,2.2.1曲柄滑块机构,机械基础,曲柄滑块机构的应用内燃机,曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,e 称为偏距,e0，偏置曲柄滑块机构 e = 0，对心曲柄滑块机构,偏置曲柄滑块机构,机械基础,A,e,慢行程,2.2.1（1）曲柄滑块机构的行程,C1、C2：曲柄与连杆两次共线时，滑块移动的
9、两个极限位置。曲柄滑块机构同样具有急回特性。 两个极限位置之间的距离，称为机构的行程H。,主动件：曲柄或滑块,机械基础,（2）对心式曲柄滑块机构的死点位置：,机构停在死点位置，不能起动。 解决办法：运转时，靠惯性冲过死点。,机械基础,2.2.2曲柄导杆机构,应用实例：回转式油泵（转动导杆机构） 牛头刨床的主体机构（摆动导杆机构）,取曲柄滑块机构的原连架杆2为机架而得到的，原连杆3为主动件，若l3 l2，导杆1作整周运动，称为转动导杆机构；若l3 l2，导杆1作往复摆动，称为摆动导杆机构。,机械基础,2.2.3曲柄摇块机构,举例：自卸卡车车箱的举升机构,机械基础,取曲柄滑块机构中的原连杆3为机架
10、而得到的。当原曲柄2为原动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰链中心摆动，故称该机构为曲柄摇块机构或称为摆动滑块机构。,手摇唧筒,取曲柄滑块机构中的原滑块4为机架而得到的。当原曲柄2转动时，导杆1可在固定滑块4中往复移动，故该机构称为移动导杆机构（或定块机构）。,2.2.4移动导杆机构,机械基础,应用实例：手压抽水机、抽油泵等。,偏心轮,单冲压片机的上冲运动机构,机械基础,偏心轮,在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中心B不与转动中心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称为偏心轮机构。,机械基础,凸轮机构,凸轮机构
11、是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力，是一种常见的高副机构，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。,机械基础,凸轮机构,凸轮机构主要是由凸轮、从动件和机架所组成当凸轮运动时，通过其轮廓或凹槽与从动件接触，使从动件实现预期的运动规律。 凸轮机构是一种常见的高副机构。它结构简单紧凑，能够实现各种复杂的运动要求，广泛应用于各种机械和自控装置中。,机械基础,凸轮机构的要求,凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，当它运动时通过其上的曲线轮廓与从动件的高副相接触，使从动件获得预期的运动 凸轮机构是由凸轮、从动件和机架这三个基本构件所组成的一个高副机构。,机械
12、基础,凸轮的类型,按凸轮的形状分类 盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应用最为广泛 移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动 圆柱凸轮：空间凸轮机构,机械基础,凸轮的类型,按从动件的形状分类 尖端从动件 曲面从动件 滚子从动件 平底从动件,机械基础,尖端从动件,尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。,机械基础,曲面从动件,也称为摆动从动件,机械基础,滚子从动件,凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用于传递较大的动力。,机械基础,平底从动件,从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。但与之相
13、配合的凸轮轮廓须全部外凸。,机械基础,凸轮结构的特点,只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，是这种机构的最大优点 结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计 高副接触，易磨损，多用于传力不大的场合,机械基础,间歇运动机构,机械中尤其是自动机械中，常要求某些执行构件实现周期性时动时停的间歇运动。 将主动件的连续运动转化为从动件有停歇的周期性运动的机构。 这样可对正在生产中产品在不同工位上同时实现不同的加工或其它的操作，当被加工的产品依次经过所有工位后，也就完成了几个相应工序的工作,机械基础,棘轮机构,间歇运动,槽轮机构,不完全齿轮,机械基础,间歇运动的型式,运动形式上分为间歇转位运动（
14、分度运动）和直线间歇进给运动 运动过程上分为周期性运动和非周期性运动 常用的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、星轮机构、曲柄导杆机构等；此外还有气动、液动步进机构和机电一体化的机构,机械基础,间歇运动的要求,停歇位置准确可靠 换位迅速平稳 调节性能好 定位精度可长期保持，结构简单紧凑，制造工艺好,机械基础,棘轮机构,它由主动摆杆、棘爪、棘轮、止回棘爪和机架组成。,机械基础,棘轮机构,主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。 当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。 当主动件逆时针方向转
15、动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。,机械基础,棘轮机构的类型,按结构分类：轮齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构。 按啮合方式分类：外啮合棘轮机构、内啮合棘轮机构。 按运动形式分类：单向间歇转动棘轮机构、单向间歇移动棘轮机构、双动式棘轮机构、双向式棘轮机构。,机械基础,外啮合轮齿式棘轮机构,机械基础,内啮合轮齿式棘轮机构,机械基础,端齿式棘轮结构,机械基础,滚子摩擦式棘轮机构,机械基础,槽轮机构,由具有圆柱销的主动销轮，具有直槽的从动槽轮及机架组成。主动销轮作顺时针等速连续转动，当
16、圆销未进入径向槽时，槽轮因其内凹的锁止弧被销轮外凸的锁止弧锁住而静止； 当圆销开始进入径向槽时，两锁止弧脱开，槽轮在圆销的驱动下逆时针转动；当圆销开始脱离径向槽时，槽轮因另一锁止弧又被锁住而静止，从而实现从动槽轮的单向间歇转动。,机械基础,槽轮机构的类型,外槽轮机构 内槽轮机构,机械基础,槽轮机构的类型,外槽轮机构,内槽轮机构,主动销轮作顺时针等速连续转动,机械基础,槽轮机构的特点和应用,槽轮机构的特点: 槽轮机构能准确控制转角、工作可靠、机械效率高，与棘轮机构相比，工作平稳性较好，但其槽轮机构动程不可调节、转角不可太小，销轮和槽轮的主从动关系不能互换、起停有冲击。槽轮机构的结构要比棘轮机构复杂，加工精度要求较高，因此制造成本上升。 槽轮机构的应用： 槽轮机构一般应用于转速不高和要求间歇转动的机械当中，如自动机械、轻工机械或仪器仪表等。,机械基础,自动灌装机,机械基础,工作原理,当主动轮的有齿部
