《工业设计机械基础 第2版 教学课件 ppt 作者 阮宝湘 第七章、第八章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业设计机械基础 第2版 教学课件 ppt 作者 阮宝湘 第七章、第八章（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 常用机构,1,第一节 运动副、机构与机构运动简图,一、运动副及其分类,运动副 机械中既保持接触、又能产生确定相对运动的可动联接构件。,如轴与轴承的联接、活塞与汽缸的联接、两啮合齿轮的联接等。,平面运动副 分平面低副和平面高副两种基本类型。 空间运动副 常见的有螺旋副和球面副。,图7-1 平面低副 a)转动副 b)移动副,1平面低副 两构件面接触构成的运动副。,又分为 转动副 (也称铰链)，移动副。,图7-2 平面高副 a)车轮与钢轨 b)两轮齿间 c)凸轮与推杆间,2平面高副 两构件点接触或线接触 所构成的运动副。,1,1,低副与高副的对比：低副接触压强低，承载大、磨损慢、寿命长，且
2、构件的形状简单，容易制造，成本低。 高副接触压强高，材料和加工要求高，但能实现某些复杂精确的运动。,图7-3 常见的 空间运动副 a）球面副 b）螺旋副,3球面副与螺旋副,常见的空间运动副,二、机构及其运动简图,图7-4 机械中的运动转换 a)钉鞋机的进针 b)气动门的开关 c)脚踏缝纫机,1. 机械中的机构,机构 能实现 运动转换和动 力传递的零构 件组合。,1,1,2. 机构中的三类构件,机构中的构件分为以下三种类型。,图7-5 液体搅拌机 1机架 2曲柄 3连杆 4摇杆,机架 机构中被视为固定不动的构件。 机构中其他构件在它的支承下运动。 机构整体在产品中运动时，其机架并非 真正的“固定
3、不动”；但独立分析该机构时， 不必考虑机构的整体运动，因而可“视”机架 为“固定不动”。 图7-5中的构件1是机架,原动件 机构中由外部给定其运动的构 件，也称为输入构件。 机构中其他构件的运动由它驱动。 图7-5中曲柄2的转动由外部输入，是原动件。,从动件 机构中由原动件驱动的其他构件。 若从动件直接实现机构的功能，称为执行件；若从动件把运动输出本 机构，称为输出构件。 图7-5中连杆3、摇杆4都是从动件。,1,1,3. 机构运动简图,机构运动简图及其作用,图7-6 横截面形状不同的连杆,机构中各构件间的相对运 动，取决于运动副的类型、数 目、所在平面内的构件尺寸等 几个因素。而与构件外形、
4、断 面尺寸、组成构件的零件数、 运动副的结构形式等无关。,如连杆机构中的连杆，与 构件间运动关系有关的只是 “连杆长度”，而与截面形状、是单个还是多个零件组成无关。,机构运动简图 排除实际机构中与运动关系无关的因素，用一定比例的简 单线条和规定的符号，来表示运动副及构件间运动关系的图形。,运动副的表示方法,转动副 用一个小圆圈表示。,图7-7 转动副 的表示方法,在代表转动副中机架（固定 件）的线条上，需画上一列斜线。,1,1,移动副 用与移动方向一致的 一条直线或两条平行线表示， 图7-8是几种表示方法。,图7-8 移动副 的表示方法,平面高副 简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，如图7-9
5、所示。,球面副与螺旋副 球面副、螺旋副的简图分别如图3-10a、b所示。,图7-9 平面高副的表示方法,图7-10 球面副和螺旋副的表示方法 a）球面副 b）螺旋副,1,1,构件的表示方法,构件简图的表示方法是：在构件的相应位置上将运动副用符号标出，再用 简单线条连成一体以表明是同一构件即可。,图7-11a是几种二运动副构件（指一个构件上有两个运动副）的示例， 图7-11b是几种三运动副构件（指一个构件上有三个运动副）的示例。 图7-11的部分图形中，在线条交接的内角涂以形如“、”的焊缝 标记，或在一个封闭的图形内画上斜向“剖面线”，这是表示同一构件的两种符号。,图7-11 运动简图中构件的表
6、示方法 a）二运动副构件示例 b）三运动副构件示例,常用机构运动简图 国标GB/T 4460-1984 给出了典型机构的运动简图， 表7-1为摘自该国标的部分常用机构的运动简图。,1,1,表7-1 常用机构的运动简图（摘自GB/T 4460-1984）,1,1,机构运动简图的绘制步骤 机构运动简图的一般绘制步骤如下：,分析机构，确定机架、原动件、从动件。 从原动件开始，按照运动传递的顺序，分析构件间的运动关系，确定从 动件的个数、运动副的类型和数目。 在表示机构运动的投影平面内选择适当的比例尺，根据构件和运动副的 位置关系和构件尺寸，以规定的符号绘制出运动简图。 绘制机构运动简图的通行习惯还有
7、： 以大写英文字母A、B、C、依次标注各转动副， 以阿拉伯数字1、2、3、依次标注各构件， 用箭头表示原动件的运动方向。,1,1,例7-1 绘制图7-12a所示抽水唧筒的机构运动简图。,图7-12 抽水唧筒及其机构简图,a)抽水唧筒 b)抽水唧筒的机构运动简图 1手柄 2连杆 3活塞杆 4抽水筒,绘制说明,唧筒的机构分析：,机架是抽水筒4； 原动件是手柄1； 其余连杆2和活塞杆3为从动件。,运动与运动副分析,操作手柄1以转动副A为中心 摆动，依次带动连杆2和活塞 杆3运动； 该机构在A、B、C三处有三 个转动副，活塞杆3与抽水筒 4形成移动副。,绘制运动简图,取转动副A点为基准点，选 择合适比
8、例尺，根据图7-12a中构件的尺寸和几个运动副的位置，绘制出 抽水唧筒的运动简图如图7-12b所示。,1,1,第二节 平面连杆机构,平面连杆机构是构件用低副联接起来、实现平面运动转换的机构。由四 个构件组成者称为四杆机构，应用广泛，是复杂多杆机构的基础。 平面连杆机构的优点是：面接触压强低，磨损慢，圆柱、平面等接触表 面易于加工，能实现转动、摆动、移动等基本运动间的转换。 缺点是：低副中的间隙会引起运动误差，不易精确地实现复杂运动。,一、四杆机构的基本类型,分为铰链四杆机构和滑块四杆机构两大类，后者可看成由前者演化而来。,1. 铰链四杆机构,图7-13 铰链四杆机构 1、3连架杆 2连杆 4机
9、架,以4个铰链联接4个构件而成的机构。,其中固定不动的构件4为机架， 与机架相连的构件1、3称为连架杆， 不与机架相连的构件2称为连杆。 连架杆中能作整圈回转的称为曲柄， 不能作整圈回转、只能作往返摆动的称为摇杆。,铰链四杆机构有三种基本形式： 曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。,1,1,曲柄摇杆机构,铰链四杆机构的两个连架杆之一是曲柄、另一是摇杆者，为曲柄摇杆机构。,曲柄摇杆机构能实现以下两种运动转换： 以曲柄为原动件，可将曲柄的连续转动转换为摇杆的往返摆动， 反之，以摇杆为原动件，可将摇杆的往返摆动转换为曲柄的连续转动。,图7-14 破碎机的破碎机构,图7-15 脱粒机及其机构运动简图
10、 a脚踏脱粒机 b机构运动简图,曲柄为原动件：搅拌机 破碎机,摇杆为原动件：脚踏缝纫机 脚踏脱粒机,1,1,双曲柄机构,铰链四杆机构的两个连架杆均为曲柄，称为双曲柄机构。,双曲柄机构中的任一个曲柄均可作为原动件，带动从动曲柄旋转。,图7-16 双曲柄机构的运动特性及其应用示例 a）双曲柄机构的运动特性 b）惯性筛,但双曲柄机构具有如下运动特性： 原动曲柄匀速转动时，从动曲柄以每圈为周期作变速转动。,图7-16b所示的惯性筛中，原动曲柄AB匀速转动，从动曲柄DC则在 每一圈转动中周期性地变换快慢，从而达到筛分物料的目的。,1,1,平行双曲柄机构或称平行四边形机构 两曲柄长度相等，且连杆机架的 长
11、度也相等的双曲柄机构。,图7-17 平行四边形 机构的运动特性 及其应用示例 a)平行双曲柄机构 b)机车车轮联动机构,平行四边形机构运动有两个特性：原动从动曲柄的转动保持同步。 运动中两曲柄保持平行，连杆与“机架” 也保持平行。 它因此获得广泛应用，如火车车轮的联动机构。,图7-18 电风扇 摇头机构示意图,双摇杆机构,双摇杆机构 两个连架杆 均为摇杆的铰链四杆机构。,双摇杆机构中的任一个活动 件（摇杆或连杆）均可作为原动 件，使两个摇杆均实现往返摆动。 如电风扇的一种摇头机构。,1,1,2. 滑块四杆机构,图7-19 曲柄滑块机构 a）对心曲柄滑块机构 b）偏置曲柄滑块机构 1曲柄 2连杆
12、 3滑块 4机架,含有移动副四杆机构称为滑块四杆机构，简称滑块机构。 其基本形式有曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构。,图3-19中与机架4用移动副相连、又与连杆2用转动副相连的构件3，称 为滑块。 曲柄滑块机构 由曲柄、连杆、滑块和机架组成的机构。 若滑块转动副中心的移动方向线通过曲柄转动中心，称为对心曲柄滑块 机构，见图7-19a。否则是偏置曲柄滑块机构， e称为偏心距，见图7-19b。 滑块行程 滑块往返两极限点的距离（图7-19中H）。,1,1,曲柄滑块机构应用很广泛,如内燃机里的曲柄滑块机构和自动送料机构等。,图7-20 曲柄滑块 机构的应用示例 a)内燃机中的 曲柄滑块机构
13、 b)自动送料机构 1曲轴2连杆 3活塞4滑块 5曲柄,二、四杆机构的应用示例,图7-21 儿童游乐场中的“摇马” a)“摇马” 的不同姿态 b)内藏机构的对应位置,四杆机构在日用品、 车辆、科教仪器、游乐 设施、玩具等方面有多 姿多彩的应用。,例7-2 儿童游乐场 中的“摇马”,1,1,例7-3 汽车前窗刮雨器,曲柄摇杆机构， 主动件为曲柄AB。,图7-22 汽车前窗刮雨器,例7-4 平行四边形机构应用二例,图7-23 平行四边形机构应用二例 b）载重汽车摆椅的移动机构 c)万能绘图仪的丁字尺移动机构,例7-5 公共汽车的车门开关机构,图7-30 公共汽车的车门开关机构 1主动曲柄 2连杆
14、3从动曲柄 4机架 5右车门 6左车门 7活塞门 8气缸,1,1,第三节 凸轮机构和螺旋机构,一、凸轮机构,1. 凸轮机构的组成、特点与分类,凸轮机构的组成,图7-25 凸轮机构 及其组成示例 a)内燃机配气机构 b)冲床送料机构 c)机床进退刀机构 1凸轮 2从动件,从图7-25的三个例子可知： 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。 凸轮是一个具有曲线轮廓或曲线凹槽的构件，凸轮与从动件构成高副。 凸轮通常是原动件，它作转动、摆动或往返移动，驱动从动件按预设 的规律作连续或间歇的转动、移动或摆动。,1,1,凸轮机构的特点,优点 依靠凸轮轮廓便可使从动件实现预设的运动，包括较复杂的曲线运 动
15、。与四杆机构比较，凸轮机构设计方便，结构简单紧凑、工作可靠。,缺点 凸轮与从动件是点、线接触，易磨损，传递的力量小。复杂凸轮轮 廓的加工困难，成本也高。但数控加工技术已使这一困难缓解。,凸轮机构广泛用作自动、半自动的控制机构，实现复杂运动轨迹的机构 等；在玩具、娱乐设施中的应用也很常见。,凸轮机构的分类,按凸轮的形状 分为移动凸轮、盘形凸轮、圆柱凸轮等类型。 按从动件的形状 分为尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件等类型。 按从动件的运动 分为直动从动件、摆动从动件两类，,按上述三种分类法分类的凸轮机构简图参看表7-2。,1,1,表7-2 凸轮机构的分类,1,1,2. 凸轮机构的应用示例,例7-6 自动送料机构,图7-26 凸轮自动送料机构 1圆柱凸轮 2从动件(推杆),例7-7 绕线机引线机构,图7-27 绕线机引线机构 1盘形凸轮 2从动件(引线杆) 3绕线轴,例7-8 变速箱换档操纵机构,图7-28 变速箱的换档操纵机构,图7-29 用靠模 仿形加工手柄 1移动凸轮(靠模) 2滚子 3溜板箱体,1圆柱凸轮 2从动拨叉 3可动齿轮,例7-9 仿形加工的“靠模”,1,1,3. 从动件位移线图与简单凸轮轮廓设计简介,凸轮机构的几个基本参数,图7-30 凸轮机构及其基本参数 a）凸轮机构 b）位移线图,
