机械基础第四章_常用机构.

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1、第一章第一章 工程材料工程材料 第二章第二章 铸造、锻压与焊接铸造、锻压与焊接 第三章第三章 机械传动概述机械传动概述 第四章 常用机构 第五章第五章 常用机械传动装置常用机械传动装置 第六章第六章 常用机械零件常用机械零件 第七章第七章 机械传动系统及其分析计算机械传动系统及其分析计算 第八章第八章 液压传动概述液压传动概述 第九章第九章 液压元件液压元件 第十章第十章 第十一章第十一章 典型液压系统典型液压系统 机机机机 械械械械 基基基基 础础础础 液压基本回路及液压系统液压基本回路及液压系统 1 1 第四章 常用机构 4.1 平面四杆机构 4.2 凸轮机构 4.3 螺旋机构 4.4 间

2、歇运动机构 2 2 一、概述 n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和传递动力 。 4.1 平面四杆机构 3 3 一、概述 n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和传递动力 。 n因构件形状多呈杆状并做平面运动 ，所以称为平面四杆机构。 4.1 平面四杆机构 4 4 n平面四杆机构的特点 1.优点: n杆状构件可以传递较远距离的动作 n低副可以承受很大的载荷 n曲线形式的多样性 n运动形式的多样性 2.缺点：产生惯性力，设计较困难 4.1 平面四杆机构 5 5 二、平面四杆机构的基本型式及演

3、化 n平面四杆机构的基本型式： 铰链四杆机构 中杆件的名称 曲柄曲柄 摇杆摇杆 连杆连杆 机架机架 连架杆连架杆 4.1 平面四杆机构 6 6 n平面四杆机构的演化方式： 取不同构件为机架 （运动的可逆性） n曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构 含有一个移动副的四杆机构 n曲柄滑块机构 含有两个移动副的四杆机构 n椭圆规，正弦机构 4.1 平面四杆机构 7 7 n平面四杆机构的应用实例： 翻转机构 夹具机构 搅拌机构 自动送料机构 4.1 平面四杆机构 8 8 三、平面四杆机构的工作特性 4.1 平面四杆机构 n运动特性 1. 曲柄存在条件 2. 急回特性 n动力特性 1. 压力角、传动角

4、2. 死点 9 9 1、铰链四杆机构中曲柄存在条件 n最短杆和最长杆之和小于或等于其 它两杆之和 n连架杆和机架中必有一杆是最短杆 （一）、运动特性 v曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构 1010 n推论: n以最短杆为机架，该机构是双曲柄机 构； n以最短杆的两个邻边为机架，得到两 个不同曲柄摇杆机构； n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，该机构是 双摇杆机构。 （一）、运动特性 1111 判断曲柄存在与否 及机构类型的流程图及机构类型的流程图 1212 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，而回程速度 快，称急回特性急回特性。 v

5、通常用行程速比系数行程速比系数K K 表示。 K =V回 / V工作 1 （一）、运动特性 1313 2、急回特性 v极位：从动件所能达到的极限位置。 v极位夹角：从动件在两个极限位置时， 主动件两位置所夹之锐角，用表示。 （一）、运动特性 v行程速比系数与极位夹角的关系 K=（180+ ）/（180- ） 1414 2、急回特性 1515 2、急回特性 牛头刨床 1616 1、压力角 、传动角 n压力角 : 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。 n传动角 : 压力角的余角，可以 衡量机构的传动质量。 （二）、动力特性 1717 压力角： =190 传动角： =

6、710 （二）、动力特性 1818 讨论： n传动角越大，对机构工作越有利 ； n设计时，应使 min（ =400 ） ； n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处出现的传 动角中，必有一处为最小传动角。 （二）、动力特性 曲柄滑块机构 1919 2、死点 n从动件在传动角为零的位置为机构的死点； n在分析死点位置时，要首先搞清楚哪个是主 动件； n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）、动力特性 曲柄滑块机构 2020 2、死点 v死点的避免 n机构错位排列 n加飞轮,利用惯性 通过死点 v死点的利用 n飞机起落架 n夹具

7、（二）、动力特性 2121 四、平面四杆机构的其它常用型式 n在实际机器中，由于具体要求不同，平面 四杆机构的外形和构造也各不相同。 4.1 平面四杆机构 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 2222 4.1 平面四杆机构 2323 4.1 平面四杆机构 2424 =00 4.1 平面四杆机构 2525 4.1 平面四杆机构 2626 4.1 平面四杆机构 2727 飞剪飞剪 4.1 平面四杆机构 2828 雨刮器雨刮器 4.1 平面四杆机构 2929 夹紧机构夹紧机构 4.1 平面四杆机构 3030 平行四边形平行四边形 4.1 平面

8、四杆机构 3131 搅拌机搅拌机破碎机破碎机 4.1 平面四杆机构 3232 惯性筛惯性筛 第四章 常用机构 4.1 平面四杆机构 4.2 凸轮机构 4.3 螺旋机构 4.4 间歇运动机构 3333 先看几个凸轮机构的演示 4.2 凸轮机构 1 1，2 2，3 3，4 4，5 5 3434 一 、凸轮机构的应用和特点 n凸轮机构是一种常用的高副机构， 广泛用于各种机械传动机械传动和自动控制装自动控制装 置置，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 凸轮机构 3535 一 、凸轮机构的应用和特点 n凸轮机构的优点： 4.2 凸轮机构 3636 只要

9、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。 一 、凸轮机构的应用和特点 n凸轮机构的缺点： 由于凸轮轮廓表面与从动件之间为点 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 凸轮机构 3737 二 、凸轮机构的类型 n凸轮的（形状）类型： 盘形凸轮盘形凸轮 移动凸轮移动凸轮 圆柱凸轮圆柱凸轮 4.2 凸轮机构 3838 二 、凸轮机构的类型 n从动件的（形状）类型： 尖顶从动件尖顶从动件 滚子从动件滚子从动件 平底从动件平底从动件 4.2 凸轮机构 3939 4.2 凸轮机构 4040 三 、从动件的常用运动规律

10、 n基本概念： v凸轮的基圆：在凸轮机构中,以凸轮轮 廓的最小向径 rb为半径所作的圆。 v行程（升距）：从动件上升的最大距 离h。 4.2 凸轮机构 4141 基本概念： 4242 三 、从动件的常用运动规律 n基本概念： 近休止角：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。 4343 三 、从动件的常用运动规律 n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 (简谐运动规律 ) 4.正弦加速度运动规律 (摆线运动规律 ) 4.2 凸轮机构 44

11、44 4545 4646 4747 4848 从动件常用运动规律的选择原则 三 、从动件的常用运动规律 4949 四、用图解法设计凸轮轮廓 反转法原理 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） 5050 反转法原理 5151 四、用图解法设计凸轮轮廓 例如：已知从动件的运动规律为 从动件在推程中以余弦加速度上升推程中以余弦加速度上升，在 回程中以等加速等减速下降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）（推程角） （远休止角）（

12、远休止角） （回程角）（回程角） （近休止角）（近休止角） 5252 四、用图解法设计凸轮轮廓 解：根据公式计算位移曲线各点的数值 余弦加速度运动规律，从动件的位移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，等加速等减速运动规律，从动件的位移从动件的位移 5353 四、用图解法设计凸轮轮廓 根据所计算的数值画凸轮轮廓 5454 五、凸轮机构的应用 5555 凸轮轮廓与气门的运动规律 气门开启点 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 五、凸轮机构的应用 5757 等径凸轮等径凸轮 5858 H用CAM （ HP3) H用CAM （ HP4)

13、 五、凸轮机构的应用 5959 车床靠模机构车床靠模机构 第四章 常用机构 4.1 平面四杆机构 4.2 凸轮机构 4.3 螺旋机构 4.4 间歇运动机构 6060 一 、螺旋机构的应用和特点 n螺旋机构可以用来把回转运动回转运动变为 直线移动直线移动，例如： 螺杆传动 4.3 螺旋机构 6161 一 、螺旋机构的应用和特点 n螺旋机构的主要特点 v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，并且工作平稳，易于自锁； v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 螺旋机构 6262 二 、螺旋机构的螺纹及其运动形式 n螺纹

14、4.3 螺旋机构 v三角形螺纹主要用于联接； v梯形和锯齿螺纹主要用于传动； v螺旋线数n单线、双线、三线和多线； v螺距P和导程Ph关系Ph=nP ； v螺纹的升角与自锁。 6363 二 、螺旋机构的螺纹及其运动形式 n螺旋机构的形式 4.3 螺旋机构 v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 6464 二 、螺旋机构的螺纹及其运动形式 n螺旋机构的形式 4.3 螺旋机构 v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）

15、，如应力试验机观察镜调整装置 6565 二 、螺旋机构的螺纹及其运动形式 n螺旋机构的形式 4.3 螺旋机构 v双螺旋机构 差动螺旋机构差动螺旋机构：两螺旋副中螺纹旋向相同旋向相同 L=(PL=(Ph1 h1-P -Ph2 h2) z ) 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。 6666 二 、螺旋机构的螺纹及其运动形式 4.3 螺旋机构 差动螺旋机构常用于精密仪器设备中的 分度、测量机构。 复式螺旋机构复式螺旋机构：两螺旋副中螺纹旋向相反旋向相反 L=(PL=(Ph1 h1+P +Ph2 h2)z )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。 6767 三 、滚珠螺旋机构 4.3 螺旋机构 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。 6868 三 、滚珠螺旋机构 4.3 螺旋机构 6969 三 、滚珠螺旋机构 4.3 螺旋机构 1.螺母 2.丝杆 3.滚珠 4.滚珠循环装置 7070 7171 第四章 常用机构 4.1