第二章　常用机构

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1、第二章 常用机构.平面四连杆机构形式及条件.平面四杆机构的工作特性（一）教学要求.了解的组成；掌握运动副及机构运动简图.熟悉平面四杆机构的基本类型、应用及平面四杆机构的演化。.理解平面四杆机构的几个工作特性。（二）教学的重点与难点第二章 常用机构.机械的组成.机械 机械是能把能量转换成机械能，并利用机械能 完成某些工作的装置机 械机器和机构的统称一、机械.机械的组成机械是由原动机部分、传动装置部分、工作装置 和控制部分组成。 动力部分是机器动力的来源。 工作部分是直接完成机器工作任务的部分。 传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分 的中间环节。 控制部分:控制机器的开动和停止,改变运动

2、的速度和 方向等等二、机器、机构机器的特征： 1.机器是由许多构件组成；2.各构件之间有相对确定的运动；3.机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化机器的作用体现它的第三条基本特征上机构 机构是实现传递机械运动和动力或改变机械运动形式的构 件组合体。它只符合机器的前两个特征。“美女机器人”实例三、零件和构件零件是组成机器的最小制造单元，机器是由 若干个不同的零件组装而成的。分为专用零 件、通用零件。构件是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性 联接而成，也可以是单一的零件。若从运动的角 度来讲，可以认为机器是由若干个构件组装而成 的。例如：齿轮、传动链、传动带、蜗杆、蜗轮 、轴

3、、联轴器、离合器、制动器、滚动轴承 、滑动轴承、螺栓、键、花键、销；铆、焊 、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。2. 运动副及机构运动简图一、平面运动构件的自由度自由度：构件具有独立运动的数目。平面运动构件具有三个自由度，有三个独 立运动。约束：对独立运动的限制。二、运动副1、运动副：两构件间组成的可动联接（既保持直接接触，又能 产生一定的相对运动）。2、分类平面运动副：低副（面接触）高副（点、线接触）转动副移动副空间运动副：螺旋副、球面副低副 两构件以面接触而形成的运动副。 (1) 转动副：只允许两构件作相对转动。 (2) 移动副：只允许两构件作相对移动。转动副转动副移动副2. 运动副及机构运动

4、简图高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。齿轮副凸轮副2. 运动副及机构运动简图空间运动副螺旋副球面副2. 运动副及机构运动简图三、机构运动简图的概念 用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。四、绘制步骤 1、从原动件开始，按运动传递路线 ，分析各构件间的相对运动关系； 2、确定各运动副的类型、个数； 3、确定与运动有关的几何尺寸； 4、选择一个能充分表现各构件运动 情况的视图。 5、选定恰当的长度比例尺2. 运动副及机构运动简图五、运动副的表示转动副：移动副：平面高副：21122. 运动副及机构运动简图例题1 绘制如图所示的颚式破碎机主体机

5、构的运动简图2. 运动副及机构运动简图六平面机构的自由度1、自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称 为自由度,作平面运动的自由构件有三个自由度。2、机构自由度计算：机构相对于机架所具有的独立运动数目，称为机 构的自由度。计算公式：F=3n-2PL-PH其中：n：在一个机构中除机架以外的所有构件的数目。PL：低副数PH：高副数3、机构具有确定运动的条件：原动件数 F， 机构破坏原动件数 LAD+LCD则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。 L1+L2 L3+L4L1+L2 L3+L4结论：（1）在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大 于其余两杆长度之和时，则不论取

6、哪一个构件为机架，都 只能得到双摇杆机构。 （2）在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小 于或等于其余两杆长度之和时： 取最短构件为机架双曲柄机构取最短构件任一相邻构件为机架 曲柄摇杆机构取最短构件对面的构件为机架 双摇杆机构2.曲柄滑块机构有曲柄的条件： AC1E：b-aee=0, ba AC2E：a+be即曲柄滑块机构有曲柄的条件:ba+e.急回特性曲柄摇杆机构中，曲 柄AB为主动件，作匀速 回转运动，摇杆CD为从 动件作往复摆动。 C1D，C2D摇杆的 两个极限位置 摆角极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹的锐角称为极位夹角 。极位夹角当曲柄AB1位置顺时 针转到AB2

7、，摇杆由 左极限位置C1D摆到 右极限位置C2D，设 经历的时间为t1, C点的平均速度曲柄再由AB2位置回到AB1位置时,摇杆自C2D摆回到C1D，设经历的时间为t2， C点的平均速度t1t2所以v2v1。v1=C1C2/t1v2=C2C1/t2摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。 行程速度变化系数铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极 位夹角偏置曲柄滑块机构机构有急回特性0摆动导杆机构机构有急回特性0 =0无急回特征 0有急回特征 0有急回特征结论 ：牛头刨床机构急回特性的应用4.死点位置曲柄摇杆机构, 当CD为原动件时, 在曲柄与 连杆共线的位置出现传动 角等于0的情况,

8、 这 时无论连杆BC对曲柄AB的 作用力有多大, 都不能使 曲柄转动。机构的这种位 置称为死点位置。四杆机构中有无死点位置, 取决于从动件是否与连杆共线 。对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为原动件时，摇杆与连 杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为原动件时，曲柄 与连杆共线位置的位置为死点位置。死点位置的判断对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过死点 位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点 。工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。 缝纫机踏板机构 缝纫机就是借助 带轮的惯性使机构通 过死点位置。飞机起落架当机轮着陆时， BC杆和CD杆共线， 机构处于死点位置， 即使轮子上受到很大 的

9、力， 构件BC也不 会使CD杆转动(起落 架不会折回)，使飞机 着陆可靠。 飞机起落架动画展示钻床工件夹紧装置（动画展示）当工件被夹紧后, 机构处于死点位置, 无论工件的反力多大, 夹具也不会自行松脱。2.4 平面四杆机构的演化在平面连杆机构中，除了上述三种形式的 铰链四杆机构之外，在实际机器中还广泛采用 其他形式的四杆机构。这些四杆机构可认为是 通过改变某些构件的形状、改变构件的相对长 度、改变某些运动副的尺寸、或者选择不同的 构件作为机架等方法，由四杆机构的基本型式 演化而成的。 1.扩大转动副，使转动副变成移动副2）偏置曲柄滑块机构1）对心曲柄滑块机构曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄滑块

10、机构应用实例（一）小型刨床机构冲压机构 曲柄滑块机构应用实例（二）曲柄滑块机构的演化通过改变运动副的尺寸，对心曲柄滑块机构可以演 化成偏心轮机构。a、曲柄摇杆机构b、双曲柄机构c、曲柄摇杆机构d、双摇杆机构2.通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构（1）在铰链四杆机构中：.通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构当构件2做整周转动时，导杆4也做整周回转，该机构称为转动导杆机构；当构件2做整周转动时，导杆只能往复摆动，称为摆动导杆机构。 （1）取构件1为机架，可得到导杆机构 。曲柄滑块机构中：转动导杆机构摆动导杆机构简易刨床的主运动机构转动导杆机构的应用牛头刨床的主运动机构摆动导杆机构的应用曲

11、柄摇块机构当曲柄滑块机构中取构件2为机架时，可转化为曲柄 摇块机构。（2）摇块机构曲柄滑块机构自卸卡车翻斗机构曲柄摇块机构应用当曲柄滑块机构中取滑块3为机架时，即可转化为移动导杆机构。 （3）移动导杆机构应用： 手动压水机移动导杆机构曲柄滑块机构手动压水机构移动导杆机构应用2.5 凸轮机构和棘轮机构 棘轮机构-主动件的连续往复摆动转换为棘轮的单向间歇运动制动爪主动件 摇杆驱动棘爪棘轮弹簧齿式内棘轮机构一、齿式棘轮机构单动式齿式外棘轮机构总目录本章上页下页双动式可变向式结构简单，运动可靠; 主从动关 系可互换，动程可在较大范围内调 节，动停时间比可通过选择合适的 驱动机构实现。优点缺点动程只能有

12、级调节；有噪声、冲 击、磨损，不宜用于高速场合。齿式棘轮机构特点二、摩擦式棘轮机构传动平稳、无噪音，传递扭矩较大，动程可无级调节。优 点缺点摩擦式棘轮机构特点由于靠摩擦力传动，会出现打滑现象，一方面起到过 载保护，另一方面也使传动精度降低。 适用于低速轻载的场合。三 棘轮机构的应用凸轮式间歇运动机构运转可靠、转位精确、无需 专门的定位装置，但凸轮式间歇运动机构精度要求 较高、加工比较复杂、安装调整比较困难。凸轮式间歇运动机构在 轻工机械、冲压机械等高 速机械中常用作高速、高 精度的步进进给、分度转 位等机构。凸轮式间歇运动机构的特点应用四. 凸轮式间歇机构应用弧面凸轮式间歇运动机构总总 结结1

13、、铰链四杆机构的基本类型、应用2、铰链四杆机构的演化3、平面四杆机构的几个工作特性（1）曲柄存在的条件（2）压力角和传动角（3）急回特性（4）死点位置1、对于铰链四杆机构，当满足构件长度和条件时， 若取( D )为机架，将得到曲柄摇杆机构。 A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆 D.与最短杆相邻的构件 2、曲柄摇杆机构，当( D )时，机构处于死点位置。 A.曲柄为原动件、曲柄与机架共线 B.曲柄为原动件、曲柄与连杆共线 C.摇杆为原动件、曲柄与机架共线 D.摇杆为原动件、曲柄与连杆共线 3、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，(C )死点 位置。 A. 有一个 B. 没有 C. 有

14、两个 D. 有三个复习思考题4、 对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时， 若取( A )为机架，将得到双曲柄机构。 A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆 D. 与最短杆相邻的构件 5、曲柄摇杆机构，摇杆为原动件当( B )时，机构处 于极限位置。 A.曲柄与机架共线 B.曲柄与连杆共线 C.摇杆与机架共线 D.摇杆与连杆共线 6、对于铰链四杆机构，当从动件的行程速比系数(B ) 时，机构必有急回特性。 A.K0 B.K1 C.K1 D.K=17、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时 ，若取( B )为机架，将得到双摇杆机构。 A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆 D.与最短杆相邻的构件8.铰链四杆机构中， a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。(1) 以a杆为机架得(双曲柄)机构; (2) 以b杆为机架得(双摇杆)机构 (3) 以c杆为机架得(双摇杆)机构 (4) 以d杆为机架得(曲摇杆)机构9、连杆机构中的急回特性是什么含义？什么条件下机 构才具有急回特性？10、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄是否 一定是最短杆？ 11、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？12、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其 它平面四杆机构，有哪些具体途径？ 13、何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的 例子。