机械传动基础及常用机构

1、第第7 7章章 常用机构常用机构 n平面连杆机构平面连杆机构n 凸轮机构凸轮机构n 螺旋机构螺旋机构 第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述一、基本概念n 1、零件零件 是组成机器的最小单元，也是机器的制造单元，机器是由若干个不同的零件组装而成的。n 各种机器经常用到的零件称为通用零件（如轴、螺栓、齿轮、弹簧等）.n 特定的机器中用到的零件称为专用零件（如曲轴、活塞等）。n 2、构件、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。机械传动机械传动是指采用各种机构、传动装置和零件来传递运动和动

2、力的传动方式。 其它：电气传动 液压传动 气动传动等第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述 注意零件和构件的区别构件可以由一个或一个以上零件刚性地联接而成。例如：图示内燃机中连接活塞和曲柄的连杆是由多个零件所组成。连杆是由连杆体1、连杆头2、轴瓦3、螺栓4、螺母5、轴套6等零件装配而成的。 在机构运动中，这些零件固联在一起没有相对运动，故为一一个构件。构件的分类：（功能性分类）构件的分类：（功能性分类） 相对固定构件称为机架(fixed link, frame) 活动构件(moving link) 原动件(driving link) 从动件(driven link, foll

3、ower) 连接件(link) 机械传动概述机械传动概述第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述一、基本概念n 3、机器机器 具有以下三个特征的实物组合体称为机器。n 1.都是人为的各种实物的组合。都是人为的各种实物的组合。n 2.组成机器的各种实物间具有确组成机器的各种实物间具有确n 定的相对运动。定的相对运动。n 3.可代替或减轻人的劳动，完成可代替或减轻人的劳动，完成n 有用的机械功或转换机械能。有用的机械功或转换机械能。nn第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述一、基本概念n 4、机构它是具有确定相对运动的各种实物的组合，它只符合机器的前两个特征。（如

4、齿轮机构）n 机构主要用来传递和变换运动。n 机器主要用来传递和变换能量。n 从结构和运动学的角度分析，机器和机构之间并无区别，都是具有确定相对运动的各种实物的组合，所以，通常将机器和机构统称为机械。通常将机器和机构统称为机械。内燃机内燃机第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述5、机器的组成n 根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分组成：n 1.原动部分原动部分（动力部分）：机器的动力来源。n 2.工作部分工作部分（执行部分） ：完成工作任务的部分。n 3.传动部分：传动部分：把原动机的运动和动力传递给工作机。n 4.控制部分：控制部分：使机器的原动部分、传动部分、工作部

5、分按一定的顺序和规律运动，完成给定的工作循环。第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述二、机械传动的传动比和效率传动比 i=n1/n2机械效率 （p59） =Po/Pi第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述三、机械传动的类型按按工工作作原原理理摩擦传动摩擦传动推压传动推压传动 啮合传动啮合传动带传动、摩擦轮传动齿轮传动、蜗杆传动、链传动、螺旋传动连杆机构传动、凸轮传动按按传传动动比比是是否否固固定定固定传动比传动固定传动比传动変変传动比传动传动比传动 带传动、链传动、蜗杆传动、螺旋传动、齿轮传动连杆机构传动、凸轮传动第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述

6、机械传动概述n四、平面机构的结构分析四、平面机构的结构分析n1、运动副、运动副n机构是由许多构件组成的。机构的每个构件都以一定的方式与某些构件相互连接。这种连接不是固定连接，而是能产生一定相对运动的连接。n这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副为运动副。（例如轴与轴承的连接、活塞与气缸的连接、传动齿轮两个齿轮间的连接等都构成运动副）n构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减少，两构件组成的运动副，不外乎通过点、线或面的接触来实现。n按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类运动副分为低副和高副两类。第三篇第三篇 机械传

7、动机械传动 n（1）低副）低副n两构件通过面接触组成的运动副称为低副。平面机构中的低副有转动副和移动副两种。n 转动副。如组成运动副的两构件只能在一个平面内相对转动，这种运动副称为转动副或称铰链，如右图所示。机械传动概述机械传动概述第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述转动副的表示方法第三篇第三篇 机械传动机械传动 n 移动副。如组成运动副的两个构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副，如右图所示。机械传动概述机械传动概述第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述移动副的表示方法第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述n（2）高副）高副n

8、两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。如轴与滚动轴承、凸轮机构和齿轮啮合等。车轮与钢轨、凸轮与从动件、轮齿与轮齿分别在接触处组成高副。组成平面高副二构件间的相对运动是沿接触处切线t-t方向的相对移动和在平面内的相对转动。n除上述平面运动副之外，机械中还经常见到球面副和螺旋副。这些运动副两构件间的相对运动是空间运动，故属于空间运动副。第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述第三篇第三篇 机械传动机械传动 机构运动简图机构运动简图第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述n2、构件的自由度、构件的自由度n 构件相对参考系具有的独立运动参数数目称为构件的自由度。 构

9、件通过运动副连接，相对运动受限制，自由度将减少。n低副（转动副和移动副）：低副（转动副和移动副）：引入2个约束，减少2个 自由度n高副：高副： 减少1个自由度。n每个平面运动构件，有3个自由度。n平面机构的自由度平面机构的自由度 1、单个自由构件的自由度为、单个自由构件的自由度为 3 如图所示，作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x，y, ）才能唯一确定。2、构成运动副构件的自由度、构成运动副构件的自由度 运动副 自由度数 约束数回转副 1（） + 2（x，y） =3移动副 1（x） + 2（y，） =3高 副 2（x,） + 1（y） =3n平面机构的自由度平面机构的自由度 HP

10、 L2P -3nF3、平面机构的自由度、平面机构的自由度1）机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。2 2）. .机构自由度计算公式机构自由度计算公式 式中 n-活动构件数目（不包含机架）活动构件数目（不包含机架） LP-低副数目（低副数目（回转副、移动副）回转副、移动副） HP-高副数目（高副数目（点或线接触的）点或线接触的）n3、平面机构的自由度、平面机构的自由度 HP L2P -3nF例题、计算曲柄滑块机构的自由度。=33 24 =1 解：活动构件数n=3低副数 PL=4高副数 PH=0n平面机构的自由度平面机构的自由度 HP L2P -3nF例题：计算五杆铰链机构

11、的自由度。=34 24 =2 解：活动构件数n=4低副数 PL=5高副数 PH=0n3、平面机构的自由度、平面机构的自由度 HP L2P -3nF例题3： 计算凸轮机构的自由度 =32 221 =1解：活动构件数n=2低副数 PL=2高副数 PH=1n3、平面机构的自由度、平面机构的自由度 例题4： 计算自由度HP L2P -3nF =35 270 =1解：活动构件数n=5低副数 PL=7高副数 PH=0n3、平面机构的自由度、平面机构的自由度 计算机构自由度时应注意的事项计算机构自由度时应注意的事项复合铰链：两个以上个构件在同一条轴线上形成的转动副复合铰链：两个以上个构件在同一条轴线上形成的

12、转动副。由由m个构件组成的复合铰链，共有个构件组成的复合铰链，共有(m-1)个转动副。个转动副。1 07253 23hlppnFn3、平面机构的自由度、平面机构的自由度 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件原动件的数目机构的自由度数原动件的数目机构的自由度数F F（F0或F1）。若 原动件数自由度数，机构无确定运动； 原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏。 0个自由度两个自由度 一个自由度 第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述n总结：总结： n当原动件位置确定，其余从动件位置也随之确定（1）机构具有确定相对运动的条件（可能性和确定性）n条件：机构原动件数=机构的自由度

13、n3、平面机构的自由度、平面机构的自由度 第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述nF=3n-2PL-PH（2）平面机构自由度计算n注意复合铰链 两个以上构件在同一处以转动副相连接，所构成的运动副称为复合铰链。 若有K个构件在同一处组成复合铰链，则其构成的转动副数目应为（K-1）个。第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述C处为复合铰链n=5 PL = 7 PH = 0 例、求右图所示机构的自由度振动式传送机F=3n-2PL-PH=35-27=1例：计算图示摇筛机构的自由度： 计算是否正确? 摇筛机构中，构件2、3、4同在C C 处处组成转动副。因此此机构的自由

14、度： 第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述 填空1.机构具有确定运动的条件是：_。2.图示机构要有确定运动需要有_个原动件第三篇第三篇 机械传动机械传动 机械传动概述机械传动概述六、本篇内容第7章 常用机构第8章 常用传动装置第9章 常用机械零件第10章 轮系及其传动比计算第第7 7章章 常用机构常用机构 n研究对象研究对象: : n 平面连杆机构平面连杆机构n 凸轮机构凸轮机构n 螺旋机构螺旋机构 n重点重点: :n 机构的组成、作用、类型工作原机构的组成、作用、类型工作原理、特点和应用。理、特点和应用。定义：定义：若干个刚性构件用平面低副（铰链和滑块若干个刚性构件用平面

15、低副（铰链和滑块) )联接而联接而成的机构成的机构, ,也可称为平面低副机构。也可称为平面低副机构。 重点：铰链四杆机构重点：铰链四杆机构 一、一、 平面连杆机构平面连杆机构 CBAC1C2优点：优点：1.1.能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各种预定能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各种预定的运动规律和复杂的运动轨迹，容易满足生产中各种动的运动规律和复杂的运动轨迹，容易满足生产中各种动作要求；作要求；2.2.构件间接触面上的比压小、易润滑、磨损轻、适用于构件间接触面上的比压小、易润滑、磨损轻、适用于传递较大载荷的场合；传递较大载荷的场合；3.3.机构中运动副的元素形状简单、易于加工制

16、造和保证机构中运动副的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。精度。缺点：缺点：1.1.可能产生较大的运动累积误差可能产生较大的运动累积误差，且设计比较复杂；，且设计比较复杂；2. 2. 高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。 一、一、 平面连杆机构平面连杆机构 一、一、 平面连杆机构平面连杆机构 1 1、根据构件之间的相对运动分为：、根据构件之间的相对运动分为：平面连杆机构，空间连杆机构。平面连杆机构，空间连杆机构。2 2、根据机构中构件数目分为：、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等四杆机构、五杆机构、六杆机构等

17、连杆机构的分类连杆机构的分类（一）平面四杆机构的类型及应用（一）平面四杆机构的类型及应用 平平面面四四杆杆机机构构* *铰链四杆机构铰链四杆机构 ( (全转动副全转动副) )含有移动副含有移动副的平面四杆的平面四杆机构机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 曲柄导杆机构曲柄导杆机构 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 移动导杆机构移动导杆机构 定义：定义：4 4个刚性构件用平面低副联接而成的机构。个刚性构件用平面低副联接而成的机构。 铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构中，固定不动的构件为铰链四杆机构中，固定不动的构件为机架机架；与机架相；与

18、机架相联的构件为联的构件为连架杆连架杆，连架杆中，能绕机架的固定铰链，连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为作整周转动的称为曲柄曲柄，仅能在一定角度范围内往复，仅能在一定角度范围内往复摆动的称为摆动的称为摇杆摇杆；联接两连架杆且不与机架直接相联；联接两连架杆且不与机架直接相联的构件称为的构件称为连杆连杆。 根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可分为三种基本形式：分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构摇杆机构。曲柄为主动件：曲柄为主动件：能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动。P65 P65 破碎机破

19、碎机 汽车前窗刮水器、搅拌机等。汽车前窗刮水器、搅拌机等。1 1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构 两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。搅拌机搅拌机汽车前窗刮水器汽车前窗刮水器雷达天线雷达天线飞剪飞剪P66 P66 缝纫机缝纫机 脚踏砂轮机等。脚踏砂轮机等。摇杆为主动件：摇杆为主动件：能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。2 2、双曲柄机构、双曲柄机构 两连架杆都是曲柄。主动件可以为任一曲柄，能将两连架杆都是曲柄。主动件可以为任一曲柄，能将等角速度转动转变为周期性的变角速度转动。等角速度转动转变为周期性的变角速度转动。 2 2、双曲柄机构、双曲柄机构

20、 例如：例如：P68 P68 惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、车门启闭机构（反平行四边形机构）等。车门启闭机构（反平行四边形机构）等。AECDB平行四边形机构平行四边形机构摄影平台升降机构摄影平台升降机构 平行四边形机构是双曲柄机平行四边形机构是双曲柄机构的一个特例。组成四边形对构的一个特例。组成四边形对边的构件长度分别相等。两曲边的构件长度分别相等。两曲柄回转方向相同，角速度时时柄回转方向相同，角速度时时相等。相等。dcbaDCBA反平行四边形机构平行四边形机构421DCBA3C1B1应用实例：车门开闭机构应用实例：车门开闭机构 组成四边形的对边构件长度分

21、别相组成四边形的对边构件长度分别相等。曲柄等。曲柄a a和和c c回转方向相反，主动曲柄回转方向相反，主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转动。等速转动，从动曲柄变速转动。3 3、双摇杆机构、双摇杆机构两个连架杆均为摇杆两个连架杆均为摇杆 。两连架杆都作往复摆动，一般。两连架杆都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动。主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动。3 3、双摇杆机构、双摇杆机构例如：例如：P69P69造型机翻台机构、起重机、飞机起落架等。造型机翻台机构、起重机、飞机起落架等。3 3、双摇杆机构、双摇杆机构飞机起落架飞机起落架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的整周转

22、动变特点是：既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。为曲柄的连续回转运动。双曲柄机构双曲柄机构的特点是：能将等角速度转动转变为的特点是：能将等角速度转动转变为周期性的变角速度转动。周期性的变角速度转动。 双摇杆机构双摇杆机构的特点是：两个连架杆均为摇杆的特点是：两个连架杆均为摇杆 。两两连架杆都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，连架杆都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动。从动摇杆作变速摆动。含有一个移动副的平面四杆机构含有一个移动副的平面四杆机构 1.曲柄滑块机构：曲柄滑块机构：铰

23、链四杆机构中，扩大转动副，使铰链四杆机构中，扩大转动副，使转动副变成移动副。转动副变成移动副。321DCBA 转动副转化为移动副转动副转化为移动副321DCBA曲柄滑块机构曲柄滑块机构1.曲柄滑块机构：曲柄滑块机构： 根据滑块往复移根据滑块往复移动的导路中心线是否动的导路中心线是否通过曲柄转动中心，通过曲柄转动中心，曲柄滑块机构可分为曲柄滑块机构可分为对心曲柄滑块机构和对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构。偏置曲柄滑块机构。特点：可以实现转动和往复移动的变换。特点：可以实现转动和往复移动的变换。应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。1.曲柄滑

24、块机构：曲柄滑块机构：2.2.曲柄导杆机构曲柄导杆机构12343124应用实例：回转式油泵、牛头刨床的主体机构应用实例：回转式油泵、牛头刨床的主体机构取曲柄滑块机构的不同构件为机架而获得的。取构件2为机架，构件3为主动件，若 ，导杆1作整周运动，称为转动导杆机构转动导杆机构；若 ，导杆1作往复摆动，称为摆动导杆机构。摆动导杆机构。 23ll 23ll 2341转动导杆机构转动导杆机构牛头刨床牛头刨床摆动导杆机构摆动导杆机构取曲柄滑块机构中的连杆3为机架而得到的。当 曲柄2为原动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰链中心摆动，故称该机构为曲柄摇块机构曲柄摇块机构或称为摆动滑块机构摆动滑块机构。 3

25、.3.曲柄摇块机构曲柄摇块机构应用于各种摆动式应用于各种摆动式原动机和工作机中。原动机和工作机中。摆缸式液压泵、卡摆缸式液压泵、卡车车箱自动翻转卸车车箱自动翻转卸料机构料机构 。3.3.曲柄摇块机构曲柄摇块机构取曲柄滑块机构中的滑块4为机架而得到的。当曲柄2转动时，导杆1可在固定滑块4中往复移动，故该机构称为移动导杆机构移动导杆机构（或定块机构定块机构）。4.4.移动导杆机构移动导杆机构应用实例：手压抽水机、抽油泵等。应用实例：手压抽水机、抽油泵等。4.4.移动导杆机构移动导杆机构机构演化机构演化 当以不同的构件作为机架时，将得到不同类型的机构。 以构件4为机架时，为曲柄滑块机构。 以构件1为

26、机架时，为回转导杆机构。 以构件2为机架时，为摇块机构。 以构件3为机架时，为移动导杆机构。 滑块3 ：只移动-曲柄滑块机构 移动+转动转动导杆机构 只转动摇块机构 不动移动导杆机构铰链四杆机构存在曲柄的条件铰链四杆机构存在曲柄的条件 一、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和一、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，则：小于或等于其余两杆长度之和，则： 1、取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构、取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构 （最短杆为曲柄）2、取最短杆为机架时，得双曲柄机构；、取最短杆为机架时，得双曲柄机构；3、取与最短杆相对的杆为机架时，

27、得双摇杆机构。、取与最短杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构。 二、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和二、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，则不论取何杆为机架时均无大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构。曲柄存在，而只能得双摇杆机构。 课堂练习课堂练习 1. 试判别下面二个图分别属于什么类型并说明连架杆的名称？ABCD15201830BCAD10281722此机构属于双摇杆机构此机构属于双曲柄机构15+3020+1810+2817+22又最短杆AB固定作为机架其中AB、CD都为摇杆其中AB、CD都为曲柄 2.试判别下面二个图

28、分别属于什么类型并说明连架杆的名称？此机构属于曲柄摇杆机构此机构属于双摇杆机构BACD13201924BADC2511261513+2420+19又杆AD是最短杆相邻的杆件其中AB为曲柄、CD为摇杆11+2615+25又杆CD是最短杆相对的杆件其中AD、BC均为摇杆3.已知在四杆机构中，机架长40mm，两连架杆长度分别为18mm和45mm，则当连杆的长度在什么范围内，该机构为曲柄摇杆机构？分析：1.连杆的长度不可能是最短杆，否则的话为 双摇杆机构；2.根据分析1确定18mm为最短杆；解：设连杆的长度为Xmm（属于“a+dc+b”的形式）3.说明连杆要么是最长杆，要么45mm的杆为最长杆；当mm

29、为最长杆时：即18+X40+45X 67当45mm为最长杆时：即18+4540+xX 23当23X 67时，该机构为曲柄摇杆机构 总结最短杆固定，此时为1.最长杆和最短杆之和小于等于其余两杆之和时：与最短杆相对的杆固定，此时为与最短杆相邻的杆固定，此时为2.最长杆和最短杆之和大于其余两杆之和时：无论哪根杆固定都为曲柄摇杆机构。双曲柄机构。双摇杆机构。双摇杆机构。 思考1.有一四杆机构，各杆的尺寸为：AB=130，BC=150，CD=50，AD=200，若取AD为机架，则此机构属于 ；若以CD为机架，则此机构又属于 。 2.已知四杆机构四根杆的长度分别为LCD=500mm，LAD=240mm，L

30、AB=600mm，LBC=400mm，试证明当取杆LAB为机架时有否曲柄存在？若分别以LBC和LAD为机架时各得到什么机构？ P87 4-3 判断各铰链四杆机构的类型。P87 4-8 双曲柄机构，已知连杆长度BC=130mm，两曲柄长度AB=100mm，CD=110mm，试确定机架长度AD的取值范围。P87 4-9 曲柄摇杆机构，已知连杆长度BC=90mm，机架长度AD=100mm，摇杆长度CD=70mm，试确定曲柄长度AB的取值范围。P87 4-10 双摇杆机构，已知连杆长度BC=200mm，摇杆长度AB=70mm，摇杆长度CD=120mm，试确定机架长度AD的取值范围。P87 4-11曲柄

31、摇杆机构，已知曲柄长度AB=50mm，机架长度AD=120mm，摇杆长度CD=100mm，试确定连杆长度BC的取值范围。1、铰链四杆机构中，各杆长度如表所示，当以杆 AD 为机架时，分别属于哪种基本形式 已知铰链四杆机构中各构件长度为 = 150mm , =500 mm , = 600mm , 以 AD 为机架，欲使其为曲柄摇杆机构，求 的值 3、1、2、 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 1.1.急回特性急回特性 : :摇杆的摆角摇杆的摆角， 极位夹角极位夹角。 曲柄摇杆机构，曲柄为原动件，摇杆有急回特性。 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 1.1.急回特性急回特性

32、: :曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构，都有一个作整周转动的曲柄外，还有一个连架杆作往复运动。而作往复运动的构件都有一些共同的特点 。往复运动构件的极限位置往复运动构件的极限位置 图示曲柄摇杆机构 。 CD为往复运动构件，存在两个速度为零的极限位置 。摇杆CD的两个极限位置间的夹角Y即为摇杆的摆角摆角。 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 1.1.急回特性急回特性 : : 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 1.1.急回特性急回特性 : :为描述从动摇杆的急为描述从动摇杆的急回特性，在此引入行回特性，在此引入行程速比系数程速比系数 K K，即：，即：K =K =180

33、+ 180 + 180 - 180 - K K值的大小反映了急回运动特性的显著程度。值的大小反映了急回运动特性的显著程度。K K值的大值的大小取决于极位夹角小取决于极位夹角 ， 角越大，角越大，K K值越大，急回运动值越大，急回运动特性越明显；反之，则愈不明显。当时特性越明显；反之，则愈不明显。当时 ，K=1 K=1 ，机构无急回特性。机构无急回特性。 0若在设计机构时若在设计机构时先给定先给定K K值，则值，则 :11180 KK在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩短非生产时间，提高生产率，如牛头刨床、往复式运输机等。 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 2.2.压力角与传动角压

34、力角与传动角costFFsinnFF压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。 CvtFnFF压力角：从动件压力角：从动件受力方向与受力受力方向与受力点线速度方向之点线速度方向之间所夹的锐角。间所夹的锐角。 传动角传动角: :压力角压力角的余角即连杆与的余角即连杆与从动件间所夹的从动件间所夹的锐角。锐角。 在连杆机构中，为度在连杆机构中，为度量方便，常用压力角量方便，常用压力角的余角即连杆与从动的余角即连杆与从动件间所夹的锐角件间所夹的锐角( (传传动角动角) )检验机构的传检验机构的

35、传力性能。力性能。 min传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。是检验其传力性能的关键位置。 CvtFnFF设计要求：设计要求：曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其最小传动角发生在曲柄与机架两次共线最小传动角发生在曲柄与机架两次共线位置之一。位置之一。 minABCD判断图示导杆机构的压力

36、角值，并讨论机构在不同位置其压力角是否变化？为什么？机构在任何位置的压力角都为零。因为机构在任何位置滑块给予导杆的驱动力同导杆上力作用点的绝对速度方向始终重合，因此导杆机构的传力特性较其它四杆机构来说是最好的。 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 3.3.死点状态死点状态 0机构传动角机构传动角 （即（即 ）的位置称为）的位置称为死点位置。死点位置。( ( 即连杆和从动件共线的位置）即连杆和从动件共线的位置） 90机构处于死点位置，从动机构处于死点位置，从动件会出现件会出现卡死卡死（机构自锁）（机构自锁）或或运动方向不确定运动方向不确定的现象。的现象。 措施和应用措施和应用 铰链四杆

37、机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 3.平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则该四杆机构为_。4. 曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，_死点位置。（A） 曲柄与连杆共线时，（B）摇杆与连杆共线时，（C）不存在， “ “铰链四杆机构铰链四杆机构”学习要点：学习要点： 1、铰链四杆机构的类型、特点及应用。2、铰链四杆机构的类型判断。3、铰链四杆机构的基本性质：急回特性、压力角 和传动角、死点。二、二、 凸轮机构凸轮机构1. 1. 组成组成 凸轮机构的应用与分类凸轮机构的应用与分类 凸轮机构由凸轮凸轮1、

38、从动件从动件2、机机架架3三个基本构件及锁合装置锁合装置组成。是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。 凸轮机构的应用与分类凸轮机构的应用与分类 2. 2. 特点：特点：优点优点: :只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点缺点: :凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损，不能传递大的动力，且凸轮轮廓加工困难。凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于

39、自动机械、仪表和自动控制系统中。 凸轮机构的应用与分类凸轮机构的应用与分类 3. 应用：平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律工作时，则常采用凸轮机构。 应用举例： 内燃机配气机构（p74 图4-22） 凸轮自动送料机构（ 图4-24） 铸造车间的造型机（ 图4-23） 自动车床横向进给机构、靠模车削机构、分度转位机构、绕线机构等凸轮机构的应用与分类凸轮机构的应用与分类 凸轮机构的应用与分类凸轮机构的应用与分类 二、二、 凸轮机构凸轮机构内燃机配气机构二、二、 凸轮机构凸轮机构自动车床走刀机构分度转位机构凸轮

40、机构的应用与分类凸轮机构的应用与分类 4. 类型：盘形凸轮盘形凸轮 其凸轮都是绕固定轴线转动且有变化向径的盘形构件。盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮径向尺寸不能变化太大，故从动件的行程较短。圆柱凸轮圆柱凸轮 其凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体，可看成是绕卷在圆柱体上的移动凸轮，利用它可使从动件得到较大的行程。 移动凸轮移动凸轮 其凸轮是具有曲线轮廓、作往复直线移动的构件，它可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。按凸轮的形状分：按凸轮的形状分：凸轮机构的应用与分类凸轮机构的应用与分类 4. 类型：按凸轮的形状分：按凸轮的形状分：尖顶从动件凸轮机构尖顶从动件凸轮机构 其从动件的端部呈尖点，特

41、点是能与任何形状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理论上可实现任意预期的运动规律。尖顶从动件凸轮机构是研究其他型式从动件凸轮机构的基础。但由于从动件尖顶易磨损，故只能用于轻载低速的场合。滚子从动件凸轮机构滚子从动件凸轮机构 其从动件的端部装有滚子，由于从动件与凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损显著减少，能承受较大载荷，应用较广。但端部重量较大，又不易润滑，故仍不宜用于高速。平底从动件凸轮机构平底从动件凸轮机构 其从动件端部为一平底。若不计摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，传力性能良好，且凸轮与平底接触面间易形成润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。 按

42、从动件末端形状分：按从动件末端形状分：按从动件末端形状分：按从动件末端形状分：所谓的锁合是指保持从动件与凸轮之间的高副接触。力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构 依靠重力、弹簧力或其他外力来保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。形锁合凸轮机构形锁合凸轮机构 依靠凸轮和从动件几何形状来保证锁合。 移动从动件凸轮机构（移动从动件凸轮机构（按其从动件导路是否通过凸轮回转中心分为对心对心移动从动件和偏置偏置移动从动件凸轮机构。） 摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构 按锁合方式分：按锁合方式分：按从动件相对机架的运动方式分为：按从动件相对机架的运动方式分为：尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移

43、动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构平底移动从动杆盘形凸轮机构 平底摆动从动杆盘形凸轮机构移动凸轮圆柱凸轮推程、远休止、回程、近休止推程、远休止、回程、近休止当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。 凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表面承受强烈磨损。因此，要求凸轮和滚子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。当低速、轻载时，可以选用铸铁作为凸轮的材料。中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或滲碳淬火，使硬度达到。高速、重载凸轮可以用优质合金钢材料，并经表面淬火或滲氮处理。 滚子材料用合金钢材料，经滲碳淬火，达到较大表面硬度。 凸轮机构的材料凸轮机构的材料 凸轮机构的组成、特点、类型及应用凸轮机构的组成、特点、类型及应用 “ “凸轮机构凸轮机构”要点：要点： 三三 、螺旋机构、螺旋机构所谓螺旋运动，是使用内、外螺纹组成的螺旋副传递运动和动力的传动。螺旋传动可方便地把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。在机器设备和仪器中使用广泛。 组成：螺杆、螺母和机架。一、螺旋机构的应用和特点一、螺旋机构的应用和特点特点： 1、优点：螺旋机构能将回转运动变换为直线运动, 且有很大的减速比；结构简单、制造方便，能将较小的回转力矩变成较大的轴向力；传动精度较高、工作平稳，