机械基础—常用机构.

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1、机 械 基 础,中等职业教育国家规划教材,第三篇 常用机构与传动,机械基础第五章 常用机构,第五章 常用机构,第一节 平面连杆机构,机械基础第五章 常用机构,简介：,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,连杆机构是由若干构件，通过低副联接而成的机构。根据各杆作用面可分为：平面连杆机构和空间连杆机构。四杆机构是最常见的平面连杆机构。,用途：,1、实现运动形式的转换。,2、实现一定的动作。,3、实现一定的轨迹。,面接触，承载能力高、耐磨损；易于制造和获得较高的精度。但效率低，会产生较大的运动误差。,特点：,连杆机构应用,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,连杆,连架杆,曲柄,摇杆 (摆杆),机架

2、,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,平面四杆机构组成,只有一个曲柄,有两个曲柄,没有曲柄,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,平面四杆机构类型：,双摇杆机构,双曲柄机构,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,应用实例：,平行四边形机构,反平行四边形机构,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,应用实例：,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,曲柄存在条件,设 AB 为曲柄, 且 ad .,由 BCD :,b+cf 、,b+f c 、,c+f b,以fmax = a + d ， fmin = d a 代入并整理得：,b+c a+d b+d a+c c+d a+b,ab ac ad,（以曲柄摇

3、杆机构为例）,曲柄存在的条件： (1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。 (2)最短杆是连架杆或机架。,并可得:,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,曲柄存在条件,（以曲柄摇杆机构为例）,推论1： 当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时 最短杆是连架杆之一曲柄摇杆机构 最短杆是机架 双曲柄机构 最短杆是连杆 双摇杆机构 推论2： 当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时 双摇杆机构,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,四杆机构的演化及应用,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,四杆机构的演化及应用,1.扩大回转副,演化方法,1、

4、扩大回转副 2、改变更杆件长度用移动副取代回转副 3、变更机架等,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,四杆机构的演化及应用,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,四杆机构的演化及应用,3.变换机架,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,四杆机构的演化及应用,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构 (直动滑杆机构),AB AC 回转导杆机构,AB AC 摆动导杆机构,几种机构动画,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,压力角与传动角,压力角,a,从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角。(不考虑摩擦),传动角,g =

5、d,g = 1800 - d,压力角的余角。(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角),工程上要求：rminr,压力角越大，对传动越不利。,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,死点,连杆与从动件共线的位置（ =0）为死点位置。,应用,连杆式快速夹具,飞机起落架,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,急回特性,从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的急回特性。,极位夹角0,对应从动杆的两个极限位置, 主动件两相应位置所夹锐角称极位夹角。,第二节 凸轮机构,机械基础第五章 常用机构,凸轮动画：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,简介：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,应用,配气机构,靠模机构,进刀机

6、构,凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置所组成的高副机构。当凸轮连续转动时，通过其曲线轮廓与从动件之间的高副接触，推动从动件，使其按所预定的规律进行往复运动。,分类：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,按凸轮的形状分：,按从动杆运动形式分:,按从动杆形状分：,盘形、移动、圆柱,移动（直动）、摆动,尖顶、滚子、平底,特点：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,优点：结构简单，适当设计凸轮的轮廓曲线，可以使推杆得到各种预期的运动规律。 缺点：凸轮轮廓加工困难，凸轮与推杆之间为点或线的接触，磨损大，多用于传递动力不大的场合。,运动过程分析：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,常用运动规律：,机械

7、基础第五章 第二节 凸轮机构,（一）. 等速运动规律,推程运动方程：,推程运动线图,在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起 刚性冲击。,从动件的速度为常数的运动规律称为等速运动规律。,常用运动规律：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,（二）. 等加速等减速运动规律,推程运动方程：,从动件在前半行程中作等加速运动，在后半行程中作等减速运动，而且加速度的绝对值相等的运动规律。,在起始和终止点速度有突变，但数值有限，引起 柔性冲击。,常用运动规律：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,（三）、简谐运动规律,简谐运动规律是当动点在一圆周上作匀速运动时，由该点在此圆的

8、直径上的投影所构成的运动。,推程运动方程：,在起始和终止点速度有突变，但数值有限，引起柔性冲击。,常用运动规律：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,（四）、摆线运动规律,当一个滚圆在一直线上作纯滚动时，滚圆上一点所走过的轨迹。,推程运动方程：,推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变，因而将不产生冲击，适用于高速凸轮机构。,反转法原理：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,假想给整个机构加一公共角速度-w,则凸轮相对静止不动，而推杆一方面随导轨以-w绕凸轮轴心转动，另一方面又沿导轨作预期的往复移动。推杆尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。,对心尖顶盘形凸轮设计：,机械基础第五章 第二

9、节 凸轮机构,例: 已知 R0、H、w 的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角:,对心尖顶盘形凸轮设计：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,1、作位移曲线。 2、将位移曲线的推程角 、回程角 分别若干等份。 3、以O为圆心， 为半径作基圆。 4、BO开始按- 方向取 、 、 和 ，并将各阶段的凸轮转角分别等分，得到一系列径向线。 5、径向线上自基圆开始量取与位移相等的点。 6、将各点连成光滑的曲线即为所求。,作图步骤（对心尖顶从动件）：,S,d,0,3600,1800,2100,3000,H,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,w,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,滚子从动件设

10、计：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,1) 将滚子中心看作尖顶，然后按尖顶推杆凸轮廓线的设计方法确定滚子中心的轨迹，称其为凸轮的理论廓线；,2)以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径rr为半径，作一系列圆； 3) 再作此圆族的包络线，即为凸轮工作廓线（实际廓线）。,平底从动件设计：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,1) 将平底与推杆导路与推杆的交点A视为推杆尖顶, 然后确定出点A在反转中各位置1、2、。 2) 过1、2、 作一系列代表推杆平底的直线； 3) 作出该直线族的包络线，即为凸轮的实际轮廓曲线。,凸轮压力角：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,1、压力角： 指推杆沿凸轮廓线接触点的法线

11、方向与推杆速度方向之间所夹的锐角。,压力角a,凸轮所受的压力可分解为：,有效分力,有害分力,凸轮压力角：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,2. 许用压力角a,推程时： 对于直动推杆取a300 对于摆动推杆a350450回程时： 通常取700800,amaxa,基圆半径确定：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,r b(0.81)ds,由图分析可知：,其中：r b基圆半径； 凸轮角速度； v2从动件上A点的速度； s从动件位移； 压力角；,经验公式：,式中：ds凸轮轴直径；,第三节 间歇运动机构,机械基础第五章 常用机构,简介：,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,机构的主动件作连续运动时。从

12、动件能产生“动作-停止-动作”的运动，我们把这类机构称为间歇运动机构。,应用：间歇机构以多种用途广泛应用在各类机械上，常被作为分度、夹持、进给、装配、包装、运输等机构中的一个重要组成部分，尤其在自动机上应用较多。 分类：间歇机构按其运动变换形式的不同分为间歇转动、摆动和移动机构；按工作原理不同分类：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构等。 凸轮也可成为一种间歇运动机构。,（一）、棘轮机构动画,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,（一）、棘轮机构：,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,棘轮机构的特点：,结构简单、制造方便； 转角可调、转向可变； 运动可靠； 有冲击，平稳性差； 会产生噪声和齿顶

13、磨损； 转角不宜过大； 只能有级变化。,应用：棘轮机构常用于低速轻载、要求转角不太大或需要经常改变转角的场合。,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,1、工作原理及组成：,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,齿式棘轮机构,摩擦式棘轮机构,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,内啮式,棘条式,外啮式,单 动 式 棘 轮 机 构,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,双 动 式 棘 轮 机 构,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,可 变 向 棘 轮 机 构,

14、（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,偏心楔块式棘轮机构,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,滚子楔紧式棘轮机构,（二）槽轮机构动画：,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,（二）槽轮机构简介：,槽轮机构的特点：,结构简单，工作可靠； 运动较棘轮机构平稳； 转变转角较为困难； 不宜用于高速。,应用：多用于低速且不需要经常调整转角的分度装置中。,电影机的送片机构,六角车床刀架转位机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,（二）槽轮机构简介：,槽轮机构的组成及工作原理：,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,（三）不完全齿轮机构动画,

15、机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,（三）不完全齿轮机构简介：,不完全齿轮机构的特点：,结构简单，制造方便，从动轮的运动时间和静止时间的比例可不受机构结构的限制。但由于齿轮传动为定传动比运动，所以从动轮从静止到转动或从转动到静止时，速度有突变，冲击较大，所以一般只用于低速或轻载场合。,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,（三）不完全齿轮机构简介：,不完全齿轮机构的工作原理：,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,主动轮一般为只有一个或几个齿的不完全齿轮，从动轮可以是普通的完整齿轮，也可以是一个不完全齿轮。这样当主动轮的有齿部分作用时，从动轮随主动轮转动，当主动轮无齿部分作用时，从动轮应停止不动，因而当主动轮作连续回转运动时，从动轮可以得到间歇运动。为了防止从动轮在停止期间的运动，一般在齿轮上装有锁止弧。,第四节 螺 旋 机 构,机械基础第五章 常用机构,简介：,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,螺旋机构的特点：,螺旋机构结构简单、制造方便、运动准确、能获得很大的降速比和力的增益，工作平稳、无噪音，合理选择螺纹导程角可具有自锁功能，但效率较低，实现往复运动要靠主动件改变转动方向。螺旋机构主要应用于传递运动和动力、转变运动形式、调整机构尺寸、微调与测量等场合。,简介：,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,螺旋机构的组成：,螺旋机构由螺杆、螺母和