第8章常 用 机 构

1、平面连杆机构平面连杆机构8.1凸轮机构凸轮机构8.2间歇运动机构间歇运动机构8.3变速机构和变向机构变速机构和变向机构8.4 平面连杆机构是由一些刚性构件用平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副或移动副连接而成的，在同一平转动副或移动副连接而成的，在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。面或相互平行的平面内运动的机构。 它能实现多种形式的转换，构件之它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，较低，制造容易，在生产中应用很广，如军事中应用的雷达、飞机和自卸翻斗如军事中应用的雷达、飞机和自卸翻斗车（见图车（见图

2、8.1）等。）等。 图图8.1 平面连杆机构的应用平面连杆机构的应用 平面连杆机构的构件形状较多，但平面连杆机构的构件形状较多，但大多是杆状，故习惯上称其构件为杆。大多是杆状，故习惯上称其构件为杆。 由由4个杆件组成的平面连杆机构，叫个杆件组成的平面连杆机构，叫平面四杆机构。平面四杆机构。 根据运动副中两构件的接触形式不根据运动副中两构件的接触形式不同，运动副又可分为低副和高副。同，运动副又可分为低副和高副。1低副低副 低副是指两构件之间作面接触的运低副是指两构件之间作面接触的运动副（见图动副（见图8.2）。）。 按两构件的相对运动情况，可分为按两构件的相对运动情况，可分为以下以下3种。种。（

3、1）转动副）转动副（2）移动副）移动副（3）螺旋副）螺旋副图图8.2 低副低副 高副是指两构件之间作点或线接触高副是指两构件之间作点或线接触的运动副（见图的运动副（见图8.3）。）。图图8.3 高副高副 当平面四杆机构中的运动副都是转当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。动副时，称为铰链四杆机构。 1、3-连架杆连架杆2-连杆连杆4-机架机架图图8.4 铰链四杆机构铰链四杆机构 在铰链四杆机构中的两连架杆，如在铰链四杆机构中的两连架杆，如果一个为曲柄，另一个为摇杆，那么该果一个为曲柄，另一个为摇杆，那么该机构就称为曲柄摇杆机构（见图机构就称为曲柄摇杆机构（见图8.5）。）。

4、图图8.5 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 铰链四杆机构中，若两个连架杆均为铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则该机构称为双曲柄机构。曲柄，则该机构称为双曲柄机构。 常见的双曲柄机构类型如表常见的双曲柄机构类型如表8.2所示，所示，应用如表应用如表8.3所示。所示。 在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇杆时，则该机构称为双摇杆机构。杆时，则该机构称为双摇杆机构。 在双摇杆机构中，两杆均可作为主动件。在双摇杆机构中，两杆均可作为主动件。 主动摇杆往复摆动时，通过连杆带动从动主动摇杆往复摆动时，通过连杆带动从动摇杆往复摆动。应用如表摇杆往复摆动。应用如表8.4所示

5、。所示。 从铰链四杆机构的从铰链四杆机构的3种基本形式可知，种基本形式可知，它们的根本区别在于连架杆是否为曲柄。它们的根本区别在于连架杆是否为曲柄。 图图8.6 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构u小结小结 在曲柄摇杆机构中，要使连架杆在曲柄摇杆机构中，要使连架杆AB为为曲柄，它必须是四杆中的最短杆，且最短曲柄，它必须是四杆中的最短杆，且最短杆与最长杆长度之和应小于其余两杆长度杆与最长杆长度之和应小于其余两杆长度之和，考虑到更一般的情形，可将铰链四之和，考虑到更一般的情形，可将铰链四杆机构曲柄存在条件概括为（杆机构曲柄存在条件概括为（1）连架杆与）连架杆与机架中必有一个最短杆；（机架中必有一个最短杆；（

6、2）最短杆与最）最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。之和。图图8.7 铰链四杆机构铰链四杆机构 除了铰链四杆机构的上述除了铰链四杆机构的上述3种形式外，人种形式外，人们还广泛采用其他形式的平面四杆机构。们还广泛采用其他形式的平面四杆机构。 1曲柄滑块机构曲柄滑块机构2偏心轮机构偏心轮机构3导杆机构导杆机构4摇块机构和定块机构摇块机构和定块机构（a）曲柄摇杆机构）曲柄摇杆机构 （b）摇杆改成弧形滑块）摇杆改成弧形滑块 （c）偏置的曲柄滑块机构）偏置的曲柄滑块机构 （d）曲柄滑块机构）曲柄滑块机构 1-曲柄曲柄 2-连杆连杆 3-摇杆（滑块）摇杆

7、（滑块） 4-机架机架图图8.8 曲柄摇杆机构的演化曲柄摇杆机构的演化图图8.9 销钉扩大销钉扩大图图8.10 偏心轮的结构形式偏心轮的结构形式图图8.11 导杆机构导杆机构图图8.12 摇块机构和定块机构摇块机构和定块机构1急回特性急回特性2死点死点图图8.13 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 图图8.16 两组车轮的错列装置两组车轮的错列装置 图图8.17 夹紧机构夹紧机构 在有些机械中，要求从动件的位移、速度在有些机械中，要求从动件的位移、速度和加速度必须严格地按预定规律变化，此时可和加速度必须严格地按预定规律变化，此时可采用凸轮机构来实现，如图采用凸轮机构来实现，如图8.18所示的绕线机所示

8、的绕线机、自动车床走刀机构中都应用了凸轮机构。、自动车床走刀机构中都应用了凸轮机构。 凸轮机构是机械工程中的一种常用机构。凸轮机构是机械工程中的一种常用机构。图图8.18 凸轮机构的应用凸轮机构的应用1凸轮机构的组成凸轮机构的组成2凸轮机构的应用凸轮机构的应用图图8.19 凸轮机构凸轮机构图图8.20 汽车内燃机配气机构汽车内燃机配气机构 图图8.21 自动车床的走刀机构自动车床的走刀机构 u小结小结 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。件。 它能控制从动件运动规律，因此凸轮它能控制从动件运动规律，因此凸轮通常作主动件并作等速转动，当凸轮运动通常作主动件并作等速

9、转动，当凸轮运动时，借助它的曲线轮廓（或凹槽），可使时，借助它的曲线轮廓（或凹槽），可使从动件作预期的运动。从动件作预期的运动。 （1）便于准确地实现给定的运动规律；）便于准确地实现给定的运动规律； （2）结构简单紧凑，易于设计；）结构简单紧凑，易于设计； （3）凸轮机构可以高速启动，动作准确）凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠；可靠； （4）由于是高副接触，不便润滑，容易）由于是高副接触，不便润滑，容易磨损，为延长使用寿命，传递动力不宜磨损，为延长使用寿命，传递动力不宜过大；过大； （5）凸轮轮廓曲线不易加工。）凸轮轮廓曲线不易加工。 凸轮机构按凸轮的形状与从动件形凸轮机构按凸轮的形状与从动

10、件形式可分为不同类型。式可分为不同类型。1按凸轮形状分按凸轮形状分（1）盘形凸轮）盘形凸轮（2）移动凸轮）移动凸轮（3）圆柱凸轮）圆柱凸轮 根据从动件的运动形式和端部形状根据从动件的运动形式和端部形状区分，基本类型如表区分，基本类型如表8.8所示。所示。1-工件工件2-从动件从动件3-凸轮凸轮 图图8.22 移动凸轮机构移动凸轮机构 图图8.23 端面圆柱凸轮机构端面圆柱凸轮机构 1基圆半径基圆半径2行程和转角行程和转角3位移曲线位移曲线4压力角压力角 图图8.24 凸轮机构的位移曲线（凸轮机构的位移曲线（s 曲线）曲线）1等速运动规律等速运动规律 当凸轮以等角速度转动时，从动件当凸轮以等角速

11、度转动时，从动件在推程和回程的速度为常数，这种运动在推程和回程的速度为常数，这种运动规律叫做等速运动规律，如图规律叫做等速运动规律，如图8.26所示。所示。2等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律图图8.26 尖顶式移动凸轮的画法尖顶式移动凸轮的画法图图8.27 等加速等减速运动规律曲线等加速等减速运动规律曲线1“反转法反转法”作图方法作图方法2轮廓曲线画法步骤轮廓曲线画法步骤 （1）先画出从动件的位移曲线图。用凸）先画出从动件的位移曲线图。用凸轮转角作横坐标，以从动件的位移作纵轮转角作横坐标，以从动件的位移作纵坐标，由从动件的运动规律作出位移曲坐标，由从动件的运动规律作出位移曲线，如图线，

12、如图8.26（b）所示。）所示。 （2）再画凸轮轮廓曲线。在凸轮基圆上作等分）再画凸轮轮廓曲线。在凸轮基圆上作等分角线，用角线，用“反转法反转法”以与位移曲线相同的比例以与位移曲线相同的比例截取各对应点（位移行程），连接各点，即可截取各对应点（位移行程），连接各点，即可得凸轮轮廓曲线。如图得凸轮轮廓曲线。如图8.26（a）所示。）所示。 随着机械化程度的提高，间歇运动随着机械化程度的提高，间歇运动机构的应用日趋广泛。机构的应用日趋广泛。 图图8.28 间歇运动机构的应用间歇运动机构的应用1棘轮机构的工作原理棘轮机构的工作原理2棘轮机构的特点棘轮机构的特点3棘轮机构的常用类型棘轮机构的常用类型4

13、棘轮转角的调节方法棘轮转角的调节方法1-棘轮棘轮2-棘爪棘爪3-摇杆摇杆4-曲柄曲柄5-止回棘爪止回棘爪6-弹簧弹簧图图8.29 棘轮机构棘轮机构1槽轮机构的工作原理槽轮机构的工作原理2槽轮机构的类型和工作特点槽轮机构的类型和工作特点3槽轮机构的特点和应用槽轮机构的特点和应用1-主动拨盘主动拨盘2-圆销圆销3-从动槽轮从动槽轮图图8.30 槽轮机构槽轮机构u小结小结 单圆销外啮合的槽轮机构，曲柄旋单圆销外啮合的槽轮机构，曲柄旋转一周时，槽轮转过一个槽口完成一次转一周时，槽轮转过一个槽口完成一次间歇运动，槽轮的转向与曲柄的转向相间歇运动，槽轮的转向与曲柄的转向相反。反。 内啮合槽轮机构，槽轮的旋

14、转方向内啮合槽轮机构，槽轮的旋转方向和曲柄的旋转方向相同。和曲柄的旋转方向相同。 双圆销外啮合槽轮机构，工作中曲双圆销外啮合槽轮机构，工作中曲柄旋转一周，双圆销即可使槽轮间歇地柄旋转一周，双圆销即可使槽轮间歇地转动两次，如表转动两次，如表8.10所示。所示。8.4.1 变速机构变速机构1塔齿轮变速机构塔齿轮变速机构2倍增齿轮变速机构倍增齿轮变速机构3拉键变速机构拉键变速机构4滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构5无级变速机构无级变速机构1-塔齿轮塔齿轮2-塔齿轮轴塔齿轮轴3、4-离合器离合器5-丝杠丝杠6-光杆光杆7-光杆齿轮光杆齿轮8-插孔板插孔板 9-插销插销10-拨叉拨叉11-滑移齿轮滑移齿轮12-中间齿轮中间齿轮13-中间齿轮轴中间齿轮轴14-导向键导向键15-主轴主轴图图8.31 塔齿轮变速机构塔齿轮变速机构 （a） （b）图图8.33 拉键变速机构拉键变速机构1-锥形盘锥形盘2-端面盘端面盘3-弹簧弹簧4-齿条齿条5-齿轮齿轮6-底板支架底板支架图图8.34 摩擦盘无级变速机构摩