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1、第三章 机械运动形态与控制,机械的主要特征就是要有运动的变换和运动的传递。,第一节 机械运动形态与变换,定轴转动(含摆动和间歇转动) 运动部件的基本运动形式 往复移动 平面运动 机构：广义机构，能实现各种不同的运动形态,一、连续转动到连续转动的运动变换与实现机构,外啮合 内啮合 圆锥齿轮 蜗轮蜗杆 齿轮系机构,渐开线 摆线 圆弧线,渐开线轮系 摆线针轮 楔波传动轮系 活齿传动轮系,1齿轮传动机构：,3瞬心线机构：实现连续的、周期性的、变速传动输出 （1）椭圆型瞬心线机构 图3-4a,平行轴圆柱摩擦轮 类型 圆锥摩擦轮 图3-3 垂直轴圆柱摩擦轮,为轮1的转角，e为椭圆的偏心率,2摩擦轮传动机构
2、：传递的力较小，主要应用于仪器中传递运动。,图3-1 齿轮传动机构,图3-2 齿轮系机构,图3-3 摩擦轮传动机构,2）四叶卵型线轮传动 图3-4b,瞬心线机构可以靠摩擦传递运动和动力，也可在瞬心线上制成轮齿,4连杆机构：图3-5 双曲柄机构：变传动比，急回运动特征 平行四边形机构：定传动比，运动不确定，虚约束 转动导杆机构：急回运动特征 双转块机构：AB=AB=AC，i12=2,5带传动机构 图3-6,6链传动机构,图3-4 瞬心线机构,图3-5 实现连续转动的连杆机构,图3-6 带传动机构示意图,7绳索传动机构：不能传递较大的载荷，图3-7,图3-7 为绳索传动示意图,8液力传动，液力藕合
3、器 图3-8a 9钢丝软轴传动机构 图3-8b,图3-8 液力藕合器与钢丝软轴示意图,10万向联轴器：空间连杆机构，图3-9 单万向联轴器,双万向联轴器：等速传动,变速传动,图3-9 万向联轴器示意图,二、连续转动到步进转动的运动变换与实现机构 1棘轮机构 2槽轮机构 3不完全齿轮机构 4分度凸轮机构 图3-10 三、连续转动到往复摆动的运动变换与实现机构，图3-11 曲柄摇杆机构，曲柄摇块机构，摆动导杆机构 摆动从动件凸轮机构 四、连续转动到往复直线移动的运动变换与实现机构 曲柄滑块机构、正弦机构、直动从动件凸轮机构、带或链传动机构、齿轮齿条机构、螺旋传动机构及一些组合机构、摩擦滚轮送料机构
4、 图3-12,图3-10 步进机构示意图,图3-11 转动到摆动变换的机构示意图,五、直线移动转换为直线移动的运动变换与实现 液压机构，斜面机构，具有二个移动副的连杆机构 移动凸轮机构，直线电机，弹簧机构,图3-13 直线移动转换为直线移动的变换机构,六、直线移动转换为定轴转动或往复摆动的运动变换与实现机构 曲柄滑块，齿轮齿条，摆臂移动凸轮，螺旋组合机构,图3-14 直动到摆动的运动变换机构,第二节 机、电、液机构组合的运动及控制,一、机、液机构组合的运动形态 液压缸与连杆机构系统的组合 1机、液机构组合的基本型 a. 单出杆固定缸； b. 双出杆固定缸； c. 摆缸,2机、液机构组合的常见运
5、动形式 液压传动容易实现顺序动作、换向动作、速度调节、压力调节和压力保持等多种复杂的要求，且易于实现自动控制 所以机、液一体化的机械正在迅速发展。 （1）固定液压缸式机构,（2）摆动式液压缸机构,图3-15 机、液机构组合的基本型,图3-16 单出杆固定缸机构的直接应用 图a) 实现夹紧工作的原理图 图b) 送料工作原理图 单出杆固定缸和连杆机构组合的实例,图3-17 固定缸式机构应用举例 图a) 为驱动机器人升降工作示意图 图b) 机械手夹持机构,图b) 机械手夹持机构,图3-18 摆动式液压缸机构示意图,图a) 控制机械臂俯仰 图b) 飞机起落架（空间机构）,图3-19液压挖掘机,图3-2
6、2 电磁机构,3机、液机构的控制系统,机、液机构，一般，液压元件 动力元件，控制元件 控制方法：手动、机动和微机控制。 （1）手动控制：换向阀，流量阀 （2）机动控制：档块实现换向 （3）微机控制：由于液压阀心的动作可由电磁力来完成，以通电与断电的方式来控制阀心的动作，给实施微机控制提供了很大的方便。,图3-20 手动换向阀,二、电磁机构： 电,磁,机械运动 图3-32,（正）电磁机构：开关机构，电磁振动机构 反电磁机构：磁电式位移传感器或速度传感器,三、机电组合机构 机、电一体，集自动控制、智能、机械运动为一体的柔性机械系统 典型代表：计算机外设（打印机、传真机、绘图机）,微机,接口,输出通
7、道,电磁阀,图3-21 微机控制框图,图3-23针式打印机机构示意图,图3-24为打印机控制原理图,图3-25为机械系统微机控制框图,总之，机电机构组合中的运动形态由机构的结构来实现，而机械的运动参数（位置、位移、速度、加速度等）和各执行机构的运动协调关系是靠微机系统（微机、接口电路、各种电子元件组成的硬件及软件）来实现的。,进行创新设计机电组合机械时，根据工艺动作要求设计出机械系统，必须同时充分考虑到控制元件的选择以及控制方法的确定。,机械系统、微机系统以及传感系统要作为一体来考虑，力求机械系统的简化，更好地发挥软件的优势，以降低机器的成本。,第三节 机械运动与控制,一、机械运动的换向与控制
8、 1旋转运动的换向与控制（正、反转控制） （1）改变电机转向 （2）限位开关换向,限位开关：机械式，光电式，磁开关 对液压传动，通过限位开关控制电磁换向阀线圈的通电与断电，改变液流的方向而达到旋转油缸换向的目的。 （3）介轮换向,（4）棘轮换向 改变棘爪的棘齿方向,（5）摩擦轮换向 （6）自身换向机械：曲柄摇杆，摆动凸轮,图3-26 三相交流异步电动机的换向控制电路图,图3-27 利用限位开关控制电机的换向的原理图,图3-28 介轮换向示意图,图3-29 棘轮换向示意图,图3-30 摩擦轮换向,图3-31 自身换向机构示例,2直线移动的换向与控制 （1）改变电机转向来实现往复的直线移动 丝杆传
9、动，电动大门 图3-32 直线电机 （2）液压换向：控制换向阀 图3-33改变液流方向实现油缸 的往复运动。软件定时 （3）自身换向机构 曲柄滑块机构、正弦机构、双滑块机构、直线凸轮机构等,二、机械运动的调速与控制 减速器，变速器 （1）调速电机：目标，低速大扭矩 直流电机调速 中小功率已商品化 交流电机调速 （2）齿轮减速器,普通齿轮减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器,图3-32 电动大门示意图,图3-33 液压换向控制原理图,图3-34 工作台换向示意图,图3-35 自身移动换向机构,（4）变速器： 有级变速器： 图3-37 无级变速器： 摩擦传动 功率20KW 链式 连杆脉动,（3）其它减速装置：带传动、链传动、摩擦传动,图3-36 减速器示意图,图3-37 齿轮变速器简图 表中L为离合器，Z为制动器。“+”号表示接合状态，“-”为松开状态,图3-38 无级变速器示意图,表3-1 T38坦克行星变速器,三、机械运动的离合与控制 实现原动机与执行机构的离合 手动的 操作方式 电磁的 图3-39 电液的 液压的,四、机械运动的制动与控制 缩短机械的停车时间 种类：机械式、电磁式、液压制动器、液力制动器、气动制动器,图3-40 机械式制动器,图3-41 电磁与气动制动器,
