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1、,单元7 常用机构,学习目标： 1. 初步具有对常用机构的分析能力。 2. 熟悉铰链四杆机构的基本形式、特点和应用。 3. 了解平面四杆机构的演化及其应用。 4. 了解凸轮机构的组成、特点、类型及应用。 5. 了解间歇运动机构的类型及工作原理。,每种机械的形式、构造及用途虽然各不相同，但它们的主要部分都是由一些机构组成。由于组成机构的构件不同，机构的运动形式也不同，所以机构的类型较多。最常用的机构有：平面连杆机构、凸轮机构和间歇运动机构。,课题7.1 平面连杆机构,课题7.2 凸轮机构,课题7.3 间歇运动机构,课题7.1 平面连杆机构,一、概述 平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副或移动副连
2、接而组成的，在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。平面连杆机构能实现多种形式的转换，构件之间连接处是面接触，单位面积上的压力较低，制造容易，在生产中应用很广泛。 平面连杆机构的构件形状较多，但大多数是杆状的，最常用的是由四根杆组成的平面四杆机构。,二、铰链四杆机构 当平面四杆机构中的运动副都为转动副时称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构最基本的形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。,（一）铰链四杆机构的类型 在图7-1所示的铰链四杆机构中，与机架4相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的构件2称为连杆。连架杆相对于机架能作整周转动的称为曲柄，不能作整周转动的称为摇杆。,图7-
3、1 铰链四杆机构 1、3-连架杆 2-连杆 4-机架,根据两连架杆的运动规律，铰链四杆机构分为三种基本形式。 1. 曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中的两连架杆中，如果一个杆为曲柄，另一个杆为摇杆，就称为曲柄摇杆机构（图7-2）。,图7-2 铰链四杆机构,它可将主动曲柄的连续转动，转换为从动摇杆的往复摆动，如图7-3所示油田抽油机的驱动机构；也可将主动摇杆的往复摆动，转换为从动曲柄的连续转动，如图7-4所示缝纫机的踏板机构。,图7-3 抽油机驱动机构,图7-4 缝纫机的驱动机构,图7-5 双曲柄机构,图7-6 平行四边行机构,2.双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两个连架杆都为曲柄时，则叫做双曲柄机
4、构。主动曲柄等速转动，从动曲柄一般为变速转动，如图7-5所示。 连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构，称为平行四边形机构（图7-6）。该机构的从动曲柄与主动曲柄转速相同，连杆作平动，常用于多个平行轴间的传动，如多头铣、多头钻等机械加工装置，以及图7-7所示摄影平台升降机构。,图7-7 摄影平台升降机,图7-8 逆平行四边形机,图7-9 车门启闭机构,连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等但转向相反的双曲柄机构，称为逆平行四边形机构（图7-8）。该机构的从动曲柄作变速转动，连杆作平面运动，可代替椭圆齿轮机构，也用于图7-9所示的车门启闭机构。,3. 双摇杆机构 在铰链四杆
5、机构中，若两连架杆均为摇杆，则此机构称为双摇杆机构。它可将主动摇杆的往复摆动，经连杆转变为从动摇杆的往复摆动。如图7-10所示港口起重机的变幅机构，可实现货物的水平移动，以减少功率消耗；也可将主动连杆的整周转动，转变为两从动摇杆的往复摆动，如图7-11所示的电扇摇头机构。,图7-10 起重机变幅机构,图7-11 电扇摇头机构,三、曲柄滑块机构 图7-12中，构件3与机架4用移动副相连、又与连杆2用转动副相连，称为滑块。由曲柄、连杆、滑块和机架组成的机构，称为曲柄滑块机构。滑块上转动副中心的移动方位线通过曲柄转动中心的（图7-12a），称为对心曲柄滑块机构；与曲柄转动中心有偏心距e的（图7-12
6、b），称为偏置曲柄滑块机构。H为滑块行程。,图7-12 曲柄滑块机构,曲柄滑块机构的应用很广。当曲柄为主动件时，可将曲柄的转动转变为滑块的往复运动，常应用于冲床中。如图7-13所示为在压力机中应用曲柄滑块机构，可曲柄的旋转运动转换为滑块的往复移动，成为压力机的工作机构。当滑块为主动件时，可将滑块的往复移动转变为曲柄的转动，常应用在内燃机、蒸气机中。如图7-14所示为在内燃机中应用曲柄滑块机构，将滑块(活塞)往复的直线移动转换为曲柄(曲轴)的旋转运动。,图7-13 压力机,图7-14 内燃机,课题7.2 凸轮机构,凸轮机构在机械工业中是一种常用机构，例如汽车发动的配气机构是通过凸轮机构来控制气门
7、的开闭；柴油机的喷油泵供油、汽油泵的供油等都要通过凸轮机构来控制；特别是在自动化机械中，它的应用更为广泛。凸轮机构是利用凸轮的曲线或凹槽轮廓与推杆接触而得到预定运动规律的一种机构。,图7-15 凸轮机构 1-凸轮 2-从动件 3-机架,一、凸轮机构的组成 凸轮机构主要由凸轮、从动杆和机架三个部分组成，凸轮为主动件，作定等速转动，使从动件作相应的运动，随凸轮轮廓的变化得到不同运动规律，从动件按一定的规律作往复移动或摆动，如图7-15所示。,二、凸轮机构的特点 凸轮机构的优点：只须设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到预期的运动规律，而且结构简单、紧凑，设计方便，所以在各种自动机械中得到广泛的应用。
8、 凸轮机构的缺点：凸轮轮廓与从动件间为点接触或线接触，故易磨损，所以多用于传力不大的控制机构中。 三、凸轮机构的分类 凸轮机构一般按凸轮形状和从动件的形式分类。 1按凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮 这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化半径的盘形构件，是凸轮的最基本形式，见图7-16和图7-17。 （2）移动凸轮 这种凸轮可以相对机架作直线往复运动，见图7-18。 （3）圆柱形凸轮 这种凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽的构件，见图7-19。,图7-16 内燃机气门控制机构 1-凸轮 2-气阀 3-机架,图7-17 混料筒振打桩机 1-桩架 2-混料圆筒 3-摆杆 4-辊锤 5-凸轮,图7-18
9、 自动进刀机构 1-凸轮 2-从动件 3-拖板,图7-19 自动上料机构 1-凸轮 2-从动件,2按从动件形式分类 （1）尖顶从动件 这种从动件的结构简单，见图7-15。尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，因而能实现任意预期的运动规律。但由于是点接触，磨损快，所以只适用于受力不大的低速凸轮机构，如仪表、记录仪等。 （2）滚子从动件 这种从动件与凸轮间是滚动摩擦，而且是线接触，见图7-17、图7-18，所以磨损较少，能承受较大的载荷，故应用较广。 （3）平底从动件 这种从动件与凸轮的接触面大，见图7-16，所以传动效率高，并且接触处易形成油膜，润滑较好，磨损较少，常用于高速凸轮机构。显然平底从动件不
10、能用于具有内凹轮廓的凸轮。 3按从动件的运动方式不同分类 （1）移动从动件凸轮机构 见图7-16、图7-18、图7-19。 （2）摆动从动件凸轮机构 见图7-17。 为了使凸轮机构工作时，从动件与凸轮始终保持接触，可利用重力（见图7-17）、弹簧力（见图7-16和图7-18）或凸轮上的凹槽（见图7-19）来实现。,课题7.3 间歇运动机构,当需要从动件产生周期性的运动和停顿时，可以应用间歇运动机构。它的种类很多，常见的有以下两种。,图7-20 棘轮机构 1-棘轮 2-棘爪 3-摇杆 4-曲柄 5-止回棘爪,一、棘轮机构 1、棘轮机构的工作原理 棘轮机构如图7-20所示，主要由棘爪、棘轮、摇杆、
11、曲柄、止回棘爪及机架组成。当曲柄4连续转动时，摇杆3作往复摆动。当摇杆向左摆动时，装在摇杆上的棘爪2在嵌入棘轮的齿槽内推动棘轮1朝逆时针方向转过一个角度；当摇杆向右摆动时，棘爪2便在棘轮1的齿背上滑过，棘轮则静止不动。为了使棘轮的静止可靠和防止棘轮反转，还可以安装止回棘爪5。这样，当曲柄作连续回转时，棘轮便作单向的间歇运动。,图7-21 卷扬机棘轮机构,2、棘轮机构的应用 棘轮机构常用在各种机床和自动进给机构以及某些千斤顶上。此外，在卷扬机、提升机及运输设备中还常作停止器或制动器用。,如图7-21所示为卷扬机的 棘轮停止器。当鼓轮3带动工件5上升到所需的 高度位置时，鼓轮3就停止转动。为了防止
12、鼓轮3的逆转，使用棘爪2依靠弹簧1而嵌入棘轮4的轮齿凹槽中，这样就可以防止鼓轮在任意位置停留时产生的逆转，保证起重工作安全可靠。,二、槽轮机构 1. 槽轮机构的工作原理 槽轮机构能把主动轴的等速连续运动转变为从动轴周期性的间歇运动，槽轮机构常用于转位或分度机构。图7-22所示为一单圆外啮合槽轮机构，它由带圆柱销2的主动拨盘1、具有径向槽的从动槽轮3和机架等组成。槽轮机构工作时，拨盘为主动件并以等角速度连续回转，从动槽轮作时转时停的间歇运动。,图7-22 槽轮机构 1-主动拨盘 2-圆销 3-从动槽轮,当圆销2未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸圆弧卡住，故槽轮静止不动。图7-
13、22（a）所示为圆销2刚开始进入槽轮径向槽的位置，这时锁止弧刚好被松开，随后槽轮受圆销2的驱使而沿反向转动。当圆销2开始脱出槽轮的径向槽时(图7-22b)，槽轮的另一内凹锁止弧又被曲柄的外凸圆弧卡住，致使槽轮又静止不动，直到曲柄上的圆销2进入下一径向槽时，才能重复上述运动。这样拨盘每转一周（2），槽轮转过一个角度。 2.槽轮机构的特点和应用 槽轮机构的特点是：构造简单，外形尺寸小，工作可靠。但轮槽的转角大小不能调节，圆销与槽轮间冲击较严重，尤其是在槽轮径向槽数目较少的情况下更为明显，因此在设计槽轮机构时不能将槽轮的槽数选得很少，在生产实际中用的槽轮机构，其槽数常取4-8。,由于上述特点，所以槽
14、轮机构一般应用在转速不高、要求断续地转过某一特定角度的装置中。例如：在自动机上，用以间歇地转动刀架或工作台；在化工厂管道系统中，用以启闭阀门；在电影放映机中，用作卷片机构（图7-23所示），为了适应人们的视觉暂留现象，要求影片作间歇运动，它采用四槽槽轮机构，当传动轴带动圆销每转过一周，槽轮相应地转过，因此能使影片的画面作短暂的停留。图7-24所示为六角自动车床的刀架转位机构，当圆销1进、出槽轮一次，则可推动槽轮2转过，并且使下一工序的刀具转到工作位置。为了满足零件加工工艺要求自动变换所需刀具，采用六槽的槽轮机构，拨盘每转动一周，槽轮相应地转过，并且使下一工序的刀具转到工作位置。,图7-23 放映机的卷片机构,图7-24 刀架转位机构 1-圆销 2-槽轮,
