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1、第六章 常用机构 机构是机械基础的重要内容，它将连 续的转动改变成执行元件所需要的其它运 动形式，如直线运动、间歇运动等。 常见的机构有平面四杆机构、凸轮机 构棘轮机构、槽轮机构等。 机器是由各种机构和传动组成的，掌 握机构的组成和特点，是了解和正确使用 机器的必备基础知识。 6-16-1构件、运动副与平面机构构件、运动副与平面机构 一、运动副 按接触状态分为点、线接触的高副；面接触 的低副。 低副又分为曲面接触的转动副；平面接触的 移动副。 6-16-1构件、运动副与平面机构构件、运动副与平面机构 6-16-1构件、运动副与平面机构构件、运动副与平面机构 6-16-1构件、运动副与平面机构构
2、件、运动副与平面机构 二、构件 构件可以是一个零件，更 多的是多个零件的组合体。构件 可分成 构件两端的运动副可 以是转动副、移动副或高副。 6-16-1构件、运动副与平面机构构件、运动副与平面机构 6-16-1构件、运动副与平面机构构件、运动副与平面机构 三、平面机构运动简图 只应用一些简单的苻号按一定的比例确定运动副 和构件的相对位置，表示机构各构件间的运动关系的图 形称平面机构运动简图。 6-16-1构件、运动副与平面机构构件、运动副与平面机构 画图的步骤是： 找出原动件传动构件执形构件机架确定运 动副的 类型选比例尺用直线或曲线连接运动副。 6-16-1构件、运动副与平面机构构件、运动
3、副与平面机构 例62： 1.电动机 2.小皮带轮 3.皮带 4.大皮带轮 5.轴 6.小 7.大齿轮 8.离合器 9.曲轴 10.制动器 11.连杆 12.滑块 13.机架 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 一、铰链四杆机构的型式 由铰链连接而成的四杆机构称为铰链四杆 机构。分固定不动的机架和两个与机架相连接 的连架杆；不与机架相连接的杆件为连杆。能 绕机架作整周转动的连架杆称为曲柄；只能绕 机架作某个角度范围内摆动的连架杆称为摇杆 。 铰链四杆机构分三种不同型式： 1.曲柄摇杆机构 两个连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构。 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 6-2 6-2
4、平面连杆机构平面连杆机构 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 2.双曲柄机构 两个连架杆都为曲柄的铰链四杆机构。如果 两个连架杆的长度相等，称为平行双双曲柄机 构。 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 3.双摇杆机构 两个连架杆都为摇杆的铰链四杆机构 。 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 二、铰链四杆机构类型的判定 将最短杆与其中最长杆的长度之和与其它两杆长 度之和比较判定： 1.最短杆与最长杆的长度之和小于其它两杆长度之 和，则机构可能存在曲柄。 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 此时，如果取最短杆的相邻杆为机架，则机 构为曲柄摇杆机构；如果取最短杆为机架，则 机
5、构为双曲柄机构；如果取最短杆的对边杆件 为机架，则机构为双摇杆机构。 2.最短杆与最长杆的长度之和大于其它两杆 长度之和，则机构不可能存在曲柄。此机构只 能为双摇杆机构。 例 62 图中各杆件长度 分别AB=800mm,BC= 1300mm,CD=1000mm, AD =1200mm,取各杆件 为机架，可得何种机构？ 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 三、含有一个移动副的四杆机构 1.曲柄滑块机构 把转动转化成移动，如冲压机。 2.摇杆滑块机构 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 3.曲柄摇块机构 4.导杆机构 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 四、 平面四杆机构的运动特
6、性 1.急回特性 从图6-28中分析，摇杆的行程往返一样，但曲柄 转过的圆心角不相等。曲柄作等角速运动，转过的圆 心角大，所需要的时间长；反之，所需要的时间短。 在相同的行程中，时间长的转动速度必然慢，反之必 然快，使摇杆出现快速返回，称为回程的急回特性。 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 2.压力角 如图629所示，C点的绝对速度与受力方向的压 力角为压力角，压力角与传动角互成90度，传动角的 大小由连杆和摇杆的夹角组成，在运动中容易观察， 所以常用传动角来控制压力角的大小。 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 3.死点 死点形成前提是在曲柄摇杆机构中，以摇杆作为 主动构件，当
7、摇杆在两极限位置，极位夹角成0或 180时，曲柄的力臂为0。此时无论施加多大的作用 力，曲柄都不可能转动，称之为死点位置。 6-2 6-2 平面连杆机构平面连杆机构 解决死点位置的方法 是加惯性轮，靠惯性的 作用冲过死点，或者采 用机构错位排列的方法 。可以利用死点作有用 的工作，如作夹具或飞 机起落架。 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 一、凸轮的组成与特点 1.组成 由凸轮、从动件和机架等三个构件组成。 2.特点 将凸轮连续匀速转动转变成从动件断续非匀速 的直线运动或摆动。 具有构件数少，结构紧凑的特点，但点、线接 触的压强大，不适于重载的工作条件。 二、凸轮机构的类型 1.按凸轮的形状和
8、从动件的端部结构分类： 盘形凸轮：如常见的补鞋机手摇轮为盘形双凸轮 。 移动凸轮：常用钥匙与锁心的弹子。 圆柱凸轮：如图所示。 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 2.按照从动件的形状分： 尖顶从动件 滚子从动件 平底从动 件 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 3.按照从动件的运动形式分 移动从动件 摆动从动件 二、凸轮机构的材料及结构 1.材料 凸轮 高副点线接触的压强大，要求耐磨损材 料，凸轮和滚子选45、40Cr，外轮廓淬火热处理。 从动杆 端部作淬火热处
9、理。 2.结构 凸轮按结构大小做成凸轮轴或凸轮与轴分别加 工，然后再用键或销连接起来。 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 三、凸轮机构 的运动分析 1.从动件的运动曲 线 从动件的位 移曲线与盘形凸 轮运动轮廓成一 一对应关系。如 图640所示。 2.盘形凸轮 几个参数 基圆半径，远 、近休止角，回 程角。 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 3.从动件的基本运动规律 常用有等速运动规律 ，如图641所示；等加等 减速运动规律，如图642 所示。主要研究各种运动规 律的加速度大小，因为加速 度与从动件的质量乘积是冲 击力，在从动件的质量一定 的条件下，加速度越大
10、，冲 击力也越大。 （1）等速运动规律 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 （2）等加速等减速运动规律 四、平面凸轮轮廓曲线的绘制 如图643所示，已知从动件的位移曲线，盘形凸 轮基圆半径，采用反转法的方法绘制。 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 步骤：先选比例尺；作基圆半径，把基圆半 径和位移曲线作相应的等分；按反转法把从动 件逆转；作相应的位移；所得到从动件尖端的 点用光滑曲线连接，即为盘形凸轮轮廓曲线。 6-3 6-3 凸轮机构凸轮机构 五、凸轮机构的传力特 性 压力角如图644 所示，从动件的压力 角大小影响到从动件的传 力特性，压力角越小，产 生有效分力越大，所以将 压力角控制在一定的
11、范围 内，如推程角小于30度。 6-4 6-4 间歇运动机构间歇运动机构 一、棘轮机构与运动特点 1.组成 棘轮机构 棘爪、棘轮、机架等三构件。 6-4 6-4 间歇运动机构间歇运动机构 6-4 6-4 间歇运动机构间歇运动机构 2.运动特点 （1）主动轮作连续的匀速转动，转化成间歇的断续 的运动。转角准确、有级调节，棘轮的转角比较小， 一般不大于45。 摩擦式 可无级调节转角，运动平稳。 外接式，尺寸大；内接式，结构紧凑。 （2）噪音、冲击、磨损铰大。不适用于高速。 （3）可用改变摇杆摆角或在棘轮上加遮板调节转角 。 （4）双向式棘爪调节棘轮转向。 6-4 6-4 间歇运动机构间歇运动机构 二、主要参数 1.棘轮齿数 z 2.棘轮齿距 P 3.棘轮模数 m 4.棘轮齿面倾角 三、棘轮机构的应用 6-4 6-4 间歇运动机构间歇运动机构 四、槽轮机构的结构和运动特点 1.结构 拨销、槽轮、机架三构件。 2.运动特点 槽轮作等角度的间歇转动。 。 6-4 6-4 间歇运动机构间歇运动机构 五、槽轮机构的主要参数 1.槽数k 1-5 2.圆销数 z 1-6 3.运动系数 6-4 6-4 间歇运动机构间歇运动机构 六、槽轮机构的应用
