《机械工程学第4版 教学课件 ppt 作者 丁树模 主编 第01章 常用机构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程学第4版 教学课件 ppt 作者 丁树模 主编 第01章 常用机构（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 常用机构,常用机构的基本功用是变换运动形式，例如，将回转运动变换为往复直线运动，将匀速转动变换为非匀速转动或间歇性运动等。,第一节 基 本 概 念 一、零件、构件、部件（见图-、图-） 任何机器都是由零件组成的。所谓零件，是指机器中每一个最基本的制造单元体。 在机器中，由一个或几个零件所构成的运动单元体，称为构件。 所谓部件，是指机器中由若干零件所组成的装配单元体 。部件中的各零件之间不一定具有刚性联系。,图1-1 单缸内燃机 1气缸体 2活塞 3进气阀 4排气阀 5推杆 6凸轮 7连杆 8曲轴 9大齿轮 10小齿轮,图1-2 连杆 1连杆体 2连杆头 3螺母 4螺栓,二、机器、机构、
2、机械 机器具有以下特征： （1）它是由许多构件经人工组合而成的； （2）构件之间具有确定的相对运动； （3）用来代替人的劳动去转换产生机械能或完成有用的机械功。 具有机器前两个特征的多构件组合体，称为机构。机构能实现一定规律的运动。 当一个或几个机构的组合能代替人的劳动来转换机械能，或完成有用的机械功时，就成为机器。 机器和机构一般总称为机械。,三、运动副 使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。 用销轴与圆孔构成的联接，称为转动副；用滑块与滑道构成的联接，称为移动副；二齿轮间用齿廓构成的联接称为齿轮副；凸轮和推杆（从动杆）之间的联接称为凸轮副。,第二节 平面连杆机构 一、铰链
3、四杆机构 图-所示为铰链四杆机构在破碎机中的应用。 如用四个具有等效运动规律的杆件代替图-中相应的构件，则可绘出如图-所示的四杆机构图，其中、分别为四个铰链。铰链的结构和简化画法如图-所示。,图1-3 破碎机的破碎机构,图1-4 铰链四杆机构,图1-5 铰链的结构和简化画法 a）外观 b）组成 c）简化画法,分析研究机构的运动时，用规定符号（见附表）画出能表达其运动特性的简化图形，称为机构运动简图。 图-所示为铰链四杆机构运动简图。,图1-6 四杆机构运动简图,四杆机构的基本型式有以下三种： 曲柄摇杆机构 在四杆机构中，如果一个臂为曲柄，另一个臂为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。 曲柄摇杆机构
4、的应用实例见图-、图-、图-、图-10。,图1-7 缝纫机的驱动机构 a）外观 b）驱动机构简图,图1-9 搅拌机的搅拌机构,图1-10 牛头刨床的进给机构 a）机床外观 b）进给机构简图,分析曲柄摇杆机构须注意以下两个特点（见图-）： （）具有急回特性 （）存在死点位置,图1-8 摇杆的最大摆角和死点位置,图1-11 双曲柄机构,双曲柄机构 在四杆机构中，如果两臂均为曲柄，则此机构称为双曲柄机构。 在双曲柄机构中，两曲柄可分别为主动件，如图1-11所示。 双曲柄机构应用实例见图-12、图-13、图-14。,图1-12 惯性筛,图1-13 平行双曲柄机构和反向双曲柄机构 a）平行双曲柄机构 b
5、）反向双曲柄机构,图1-14 机车主动轮联动装置 a）结构示意 b）机构简图,双摇杆机构 在四杆机构中，如果两个臂均为摇杆，则此机构称为双摇杆机构，如图-15所示。 双摇杆机构的应用实例见图-16、图-17。,图1-15 双摇杆机构,图1-16 造型机翻台机构,图1-17 港口起重机 a）结构示意 b）机构简图,四杆机构基本形式的判别（见表-）： 在四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和时，一般可以有以下三种情况： 1) 取与最短杆相邻的任一杆为静件，并取最短杆为曲柄，则此机构为曲柄摇杆机构； 2) 取最短杆为静件时，此机构为双曲柄机构； 3) 取最短杆对面的杆为静件时
6、，此机构为双摇杆机构。 当四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一杆为静件，都只能构成双摇杆机构。,表- 铰链四杆机构基本形式的判别,注：最短杆长度；最长杆长度；、其余两杆长度。,图1-18 曲柄滑块机构,二、曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是由曲柄、连杆、滑块及机架组成的另一种平面 连杆机构。图-18为曲柄滑块机构简图。 曲柄滑块机构在各种机械中应用相当广泛（见图-19、图-20）。,图1-19 压力机中的曲柄滑块机构 a）机构示意 b）机构简图 1工件 2滑块 3连杆 4曲轴 5齿轮,图1-20 内燃机中的曲柄滑块机构 a）机构示意 b）机构简图 1曲轴 2连杆 3活
7、塞,第三节 凸 轮 机 构 一、凸轮机构的应用和特点 凸轮机构在机械传动中应用很广，下面是几个应用实例。 图-21所示为内燃机气阀机构。 图-22所示为铸造车间造型机的凸轮机构。 图-23所示为自动车床的横刀架进给机构。 图-24所示为车床变速操纵机构。 图-25所示为缝纫机的挑线机构。,图1-21 内燃机气阀机构 1凸轮 2气阀,图1-22 造型机凸轮机构 1凸轮 2滚子 3工作台,图1-23 横刀架进给机构 1凸轮 2摆杆 3扇形齿轮 4横刀架,图1-24 变速操纵机构 1圆柱凸轮 2拨叉 3三联滑移齿轮,图1-25 缝纫机挑线机构 a）总体外观 b）机构示意 1圆柱凸轮 2挑线杆,凸轮机
8、构主要由凸轮、从动杆和机架所组成。 凸轮机构有如下基本特性：当凸轮转动时，借助于本身的曲线轮廓或凹槽迫使从动杆作一定规律的运动，即从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线或凹槽曲线的形状。 凸轮机构的最大优点是：只要做出适当的凸轮轮廓，就可以使从动杆得到任意预定的运动规律，并且结构比较简单、紧凑。 凸轮机构的主要缺点是：凸轮轮廓加工比较困难；凸轮轮廓与从动杆之间是点或线接触，容易磨损。,二、凸轮机构的类型 按凸轮的形状分 （）盘形凸轮机构（见图-21、图-22、图-23） （）移动凸轮机构（见图-26） （）圆柱凸轮机构（见图-24、图-25、图-27） 按从动杆的型式分 （） 尖顶从动杆凸轮机构（
9、见图-28a） （） 滚子从动杆凸轮机构（见图-28b） （）平底从动杆凸轮机构（见图-28c）,图1-26 移动凸轮机构 1凸轮 2从动杆,图1-27 圆柱凸轮机构 1圆柱凸轮 2从动杆,图1-28 从动杆的型式 a）尖顶从动杆 b）滚子从动杆 c）平底从动杆,三、移动从动杆盘形凸轮轮廓曲线的绘制 1尖顶从动杆盘形凸轮轮廓曲线的绘制 设已知某尖顶从动杆盘形凸轮机构的凸轮按顺时针方向回转，从动杆中心线通过凸轮回转中心，从动杆尖顶距凸轮回转中心的最小距离为30mm。当凸轮转动时，在090范围内从动杆匀速上升20mm，在90180范围内从动杆停止不动，在180360范围内从动杆匀速下降至原处。试绘
10、制此凸轮轮廓曲线。,作图步骤如下： 1） 绘制从动杆的位移曲线。如图1-29a所示。 2）按区间等分位移曲线横坐标轴，确定从动杆的相应位移量。如图1-29a所示。 3) 作基圆，作各区间的相应等分角线。如图1-29b所示。 4) 绘制凸轮轮廓曲线。如图1-29b所示。,图1-29 尖顶从动杆盘形凸轮轮廓曲线的绘制 a) 从动杆位移曲线 b) 凸轮轮廓曲线,2滚子从动杆盘形凸轮轮廓曲线的绘制 1) 把从动杆滚子中心作为从动杆的尖顶，按照尖顶从动杆盘形凸轮轮廓曲线的绘制方法，绘制一凸轮轮廓曲线I，该曲线称为理论轮廓曲线 (见图1-30)。 2) 以理论轮廓曲线上的各点为圆心，以已知滚子半径为半径作
11、一系列的圆，再作这些圆的光滑内切曲线，即得该滚子从动杆盘形凸轮的实际轮廓曲线 (见图1-30)。,图1-30 滚子从动杆盘形凸轮轮廓曲线的绘制 I 理论轮廓曲线 实际轮廓曲线,第四节 螺 旋 机 构 一、螺旋机构的应用和特点 螺旋机构在各种机械设备和仪器中得到广泛的应用。图-31所示为应用实例之一。,图1-31 机床手摇进给机构 1螺杆 2螺母 3机架,螺旋机构的基本工作特性是将回转运动变为直线移动。 螺旋机构的主要优点是结构简单，制造方便，能将较小的回转力矩转变为较大的轴向力，能达到较高的传动精度，并且工作平稳，定位可靠。 螺旋机构的主要缺点是摩擦损失大，传动效率低。,二、螺旋机构的螺纹 螺
12、纹的类型 根据螺纹截面形状的不同，螺纹分为矩形、梯形、锯齿形和三角形等几种（见图-32）。 根据螺旋线旋绕方向的不同，螺纹可分为右旋和左旋两种（见图-33）。 根据螺旋线数目的不同，螺纹又可分为单线、双线、三线和多线等几种（见图-33）。,1-32 螺纹的牙型 a）矩形 b）梯形 c）锯齿形 d）三角形,图1-33 螺纹的旋向和线数 a）右旋，单线 b）左旋，双线 c）右旋，三线,螺纹的导程和升角 由图-33可知，螺纹的导程与螺距及线数的关系是 L = n 参照图-34，螺纹升角可根据几何关系得出： tan = L / d 在一般情况下，螺纹升角都较小，当螺杆（或螺母）受到轴向力作用时，无论这
13、个力有多大，螺母（或螺杆）也不会自行松退，这就是螺纹的自锁作用。由于螺旋机构易于自锁，故在停止传动的情况下，能够实现精确可靠的轴向定位。,图1-34 螺纹升角,三、螺旋机构的型式 根据从动件运动状况的不同，螺旋机构有单速式、差速式和增速式三种基本型式。 1单速式螺旋机构 当螺杆旋转时，螺母以某一速度作轴向移动。这种螺旋机构的应用实例见图1-31、图1-35。,图1-35 台虎钳 1螺杆 2活动钳口 3固定钳口,2差速式螺旋机构 如图1-36所示为差速式螺旋机构简图。设A、B两处的螺旋方向相同，两导程之间的差值很小，则当螺杆转动时，螺母可实现极其缓慢的差速移动。 差速式螺旋机构的优点是既能得到极
14、小的位移，而其螺纹的导程又无需太小，因而便于加工制造。 差速式螺旋机构常用于较精密的机械或仪器中。如图1-37所示，差动微调镗刀杆就是利用差速式螺旋机构实现微调的。,图1-36 差速式螺旋机构 1螺杆 2螺母（或滑块） 3机架,图1-37 差动式微调镗刀杆 1螺杆 2镗刀 3刀套 4镗杆,3增速式螺旋机构 图1-38所示为增速式螺旋机构简图。在螺杆1上，a、b 两段螺纹旋向相反，当螺杆1在支架3的支承内转动时，两螺母2和2将在滑槽内产生较快的逆向运动，或快速分离，或快速趋合。 这种螺旋机构常用于机械加工自动定心夹具和两脚规中。,图1-38 自动定心夹具的螺旋机构 1螺杆 2、2，螺母 3机架,
15、四、滚珠螺旋机构 滚珠螺旋机构的结构原理如图1-39所示。 滚珠螺旋机构由于以滚动摩擦代替了滑动摩擦，故摩擦阻力小，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。 滚珠螺旋机构目前主要用于数控机床和精密机床的进给机构、重型机械的升降机构、精密测量仪器以及各种自动控制装置中。,图1-39 滚珠螺旋机构 1螺母 2丝杠 3滚珠 4滚珠循环装置,第五节 间歇运动机构 间歇运动机构的种类很多，常见的有棘轮机构和槽轮机构两种。 一、棘轮机构 棘轮机构的工作原理如图1-40所示。 棘轮转过的角度是可以调节的，如图1-41所示。 棘轮机构一般用于主动件速度不大、从动件间歇运动行程需改变的场合，如各种机床和自动机械的进给机构、进料机构、千斤顶以及自动计数器等。,图1-40 棘轮机构 1棘爪 1止退棘爪 2棘轮,图1-41 棘轮转角的调节 a）调节前 b）调节后,图1-42 槽轮机构 a) 槽轮转动开始 b）槽轮转动结束 1拨盘 2槽轮,二、槽轮机构 槽轮机构的结构原理如图1-42、图-43所示。,图1-43 双销槽轮机构,槽轮机构常用于自
