机械基础(高职高专)第一章常用机构

1、二、 平面机构运动简图的绘制 机构简图机构简图是指用特定的构件和运动副符号表示机构的简是指用特定的构件和运动副符号表示机构的简化示意图，仅着重表示其结构特征和运动传递情况。化示意图，仅着重表示其结构特征和运动传递情况。 机构运动简图机构运动简图是表示是表示机构的组成机构的组成和和相对运动关系相对运动关系的简明的简明图形。图形。 在机构运动简图中，不考虑构件外形和运动副的在机构运动简图中，不考虑构件外形和运动副的具体结具体结构构，仅用简单线条和符号仅用简单线条和符号表示表示构件和运动副构件和运动副，并，并按比例按比例定定出各运动副的出各运动副的相对位置相对位置，突出表达机构的，突出表达机构的运动

2、关系运动关系。 我们要求大家我们要求大家掌握机构简图的绘制掌握机构简图的绘制。任何一个机构在原。任何一个机构在原动件运动时，其余构件都会有相应的运动轨迹，画简图时，动件运动时，其余构件都会有相应的运动轨迹，画简图时，我们一般我们一般只画某一瞬时状态的运动简图只画某一瞬时状态的运动简图。 1 1、绘制要点、绘制要点1.1.根据机械的功能分析其根据机械的功能分析其组成和运动情况组成和运动情况。2.2.选择机械的选择机械的多数构件多数构件的的运动平面为投影面运动平面为投影面。（以正确表达清楚为原则）（以正确表达清楚为原则）3.3.按按适当的比例适当的比例定出各运动副间的定出各运动副间的相对位置相对位

3、置，用，用规定的规定的简单线条和符号简单线条和符号画出画出机构运动简图机构运动简图。 有时仅为了表示机械的组成和运动情况，可以不严格按有时仅为了表示机械的组成和运动情况，可以不严格按比例绘图。即机构简图（示意图）。比例绘图。即机构简图（示意图）。4.4.构件编号构件编号（小写阿拉伯数字小写阿拉伯数字），运动副的字母（），运动副的字母（大写大写英文字母英文字母）和）和主动件运动方向主动件运动方向的标注。的标注。 标注作回转运动的主动件运动方向时应注意：标注作回转运动的主动件运动方向时应注意：单箭头一单箭头一般表示可作整周回转运动，双箭头表示作摆动回转运动般表示可作整周回转运动，双箭头表示作摆动回

4、转运动。 2 2、注意事项、注意事项 1 1熟记熟记各类各类常用平面机构与运动副的符号表示法常用平面机构与运动副的符号表示法。 2 2构件的表达力求简明，构件的表达力求简明，一般不必考虑构件本身一般不必考虑构件本身的形状和大小的形状和大小，而机构简图中，构件图形的差异并不，而机构简图中，构件图形的差异并不会影响构件的运动性质。会影响构件的运动性质。 3. 3.选取选取适当的投影面和比例尺。适当的投影面和比例尺。3 3、方法与步骤：方法与步骤： 1.确定构件数目及原动件、机架、执行部分和传动部分； 2.根据各构件间的相对运动确定运动副的种类和数目； 3.选定比例尺，按规定符号绘制运动简图； 4.

5、标明机架、原动件和作图比例尺； 5.验算自由度。例1 试绘制内燃机的机构运动简图1 12 23 34 4ABC141223A14B12C2343 32 24 41 14例1 试绘制内燃机的机构运动简图2DA43CB1D23CA4B1例2 抽水桶的机构运动简图（移动导杆机构）（移动导杆机构）例2 抽水桶的机构运动简图当曲轴当曲轴2 2绕其轴心绕其轴心O O连续转动时，动颚板连续转动时，动颚板3 3作往复摆动，作往复摆动，从而将处于动颚板从而将处于动颚板3 3和固定颚板和固定颚板6 6之间的矿石轧碎。试绘之间的矿石轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。制此碎矿机的机构运动简图。解：解：（1）运动分析

6、此碎矿机由原动件曲轴3、动颚板4、摆杆5、机架7等4个构件组成，固定颚板6是固定安装在机架上的。（2）曲轴3于机架7在A点构成转动副（即飞轮的回转中心）； 曲轴3与动颚板4也构成转动副，其轴心在B点（即动颚板绕曲轴的回转几何中心）； 摆杆5分别与动颚板4和机架7在C、D两点构成转动副。（3）其运动传递为：电机、皮带、曲轴、动颚板、摆杆。所以，其机构原动件为曲轴，从动件为摆杆、构件3、机架5共同构成曲柄摇杆机构。（4）按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定A、B、C、D四个转动副的位置，即可绘制出机构运动简图。最后标出原动件的转动方向。由图量取AB=3mm，BC=25mm，CD=14mm，AD=2

7、2mm. 1、构件的自由度自由度构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需独立坐标数）。一个完全自由的平面运动构件具有三个自由度。三、平面机构的自由度F=1F=1 不论形成运动副的两个构件是否其中有一个相对固定，运动副引入的约束数S均相同。2、平面运动副的约束条件 约束 限制 约束条件 约束数运动副的形成引入了约束，使构件失去运动自由度。2.1 转动副x0y0 xy约束数 S = 22.2 移动副约束数 S = 22.3 齿轮副2.4 凸轮副nn约束数 S = 1nn 平面低副约束数 S = 2 平面高副约束数 S = 1 三、平面机构的自由度及计算 不同类型的运动副引入的约束不同，保留的自由度

8、也不同。 平面运动的一个转动副或一个移动副引入两个约束，保留一个自由度。 一个平面高副引入一个约束，保留两个自由度。 综上所述，平面机构中：综上所述，平面机构中：每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。三、平面机构的自由度及计算3. 3. 平面机构自由度计算公式平面机构自由度计算公式 在机构中，若共有K个构件，除去机架外，其活动构件数为 n=K-1。显然，这些活动构件在未组成运动副之前，其自由度总数为3n，当它们用PL个低副和PH个高副联接组成机构后，因为每个

9、低副引入两个约束，每个高副引入一个约束，所以，总共引入(2PL+PH)个约束。故整个机构的自由度应为活动构件的自由度总数与全部运动副引入的约束总数之差，用F 表示，即F=3n-2PL-PH (1-1) 由上式可知：机构自由度F取决于活动构件的件数与运动副的性质（高副或低副）和个数。机构的自由度 F=3活动构件数-2低副数-1高副数计算公式计算公式F F 3n 3n 2P2PL L P PH H3.3.机构自由度的计算公式机构自由度的计算公式F F3n3n 2P2PL L P PH H 3 3 2 2 3 34 4 0 0 1 1F F3n3n 2P2PL L P PH H 3 3 2 2 4

10、45 50 0 2 2F F3n3n 2P2PL L P PH H 3 3 2 2 2 22 21 1 1 1例例F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=3 2 2-2-2 3 3- -0 0= =0 0 三个构件通过三个转动副相连, 相当于一个构件。4.4.机构机构( (运动链运动链) )具有确定相对运动的条件具有确定相对运动的条件有一个机架有一个机架自由度大于零（自由度大于零（F0F0）原动件数原动件数 = =自由度数自由度数（通常，原动件为含低副构件且与机架相连, 只有一个自由度。）5.5.注意事项注意事项（1 1）复合铰链）复合铰链 m个构件(m3)在同一处构成共轴线的转

11、动副412356F F 3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 560 3 3F F 3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 5701 1m-1个低副复复 计算在内要正确计算运动副数目523F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 760 9F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 7100 1?复复复复复复复复例例1 1 圆盘锯机构圆盘锯机构F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 23 1 15.5.注意事项注意事项 机构中某些构件所具有的局部运动，并不影响机构运动的自由度。（2 2）局部自由度）局部自由度 排除F F

12、3n3n2P2PL LP PH H-F-F 3 3 2 2 22 1 1这时 F F3n3n2P2PL LP PH H- -F F 式中F F 为局部自由度数目 滚子作用：滑动摩擦滚子作用：滑动摩擦 滚动摩擦滚动摩擦2）（3）虚约束）虚约束不产生实际约束效果的重复约束重复约束排排除除5.5.注意事项注意事项在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。在计算机构自由度时应将虚约束去除。在计算机构自由度时应将虚约束去除。F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 123F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 23 1-

13、-11 1）两构件间两构件间构成多个作用相同的运动副构成多个作用相同的运动副5.5.注意事项注意事项错错22 11对对同一轴线上两个转动副同一轴线上两个转动副a.转动副轴线转动副轴线重合重合b.移动副导路移动副导路平行或重合的移动副平行或重合的移动副412351234F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 340 1F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 46 0 0？对对5.5.注意事项注意事项应用实例应用实例F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 34 0 1a.a.两连接构件在连接点上的运动轨迹相重合两连接构件在连接点上的运动轨迹相重

14、合虚约束消除平行四边形运动不确定性虚约束消除平行四边形运动不确定性2 2）两构件上连接点的运动轨迹互相重合。）两构件上连接点的运动轨迹互相重合。机车车轮联动机构a、 两构件上联接点的轨迹重合两构件上联接点的轨迹重合o在该机构中，构件在该机构中，构件2 2上的上的C C点点C C2 2与构件与构件3 3上上的的C C点点C C3 3 在未连接前的轨迹都沿在未连接前的轨迹都沿Y轴轴,轨迹轨迹重合，重合，此时转动副此时转动副C将引入一个虚约束将引入一个虚约束为为虚约束虚约束o解决方法：解决方法：计算时应将构件计算时应将构件3 3及其引入的及其引入的约束去掉来计算约束去掉来计算o同理，也可将构件同理，

15、也可将构件4 4当作虚约束，将构件当作虚约束，将构件4 4及其引入的约束去掉来计算，效果完全及其引入的约束去掉来计算，效果完全一样一样BAC(C2,C3)D1234F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 34 01平行四边形机构平行四边形机构b、 两构件某两点之间的距离在运动中保持不变两构件某两点之间的距离在运动中保持不变时时o 在这两个例子中，加与不加红色构件在这两个例子中，加与不加红色构件MNMN效果完全一样，为效果完全一样，为虚虚约束约束o 解决方法：解决方法：计算时应将构件计算时应将构件MNMN及其引入的约束去掉及其引入的约束去掉F F3n3n2P2PL LP PH

16、H 3 3 2 2 34 0F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 46 0 0NM错错对对 1F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 34 01与运动无关的对称部分，如多个行星轮虚约束改善受力c.机构中传递运动不起独立作用的对称部分机构中传递运动不起独立作用的对称部分行星轮系F=3x3-2x3-2=1自用盘编号JJ321002 B2I9C 3A1J6H87DE4FG5计算图示包装机送纸机构的自由度。计算图示包装机送纸机构的自由度。分析：分析：活动构件数活动构件数n：A1B2I9C 3J6H87DE4FG592个低副个低副复合铰链复合铰链:局部自由度局部自由

17、度 2个个虚约束虚约束: 1处处I8去掉局部自由度去掉局部自由度和虚约束后：和虚约束后： n =6PL = 7F=3n 2PL PH =36 27 3 =1PH =3F F3n3n2P2PL LP PH H3 3 2 2 681 1局复局F F3n3n2P2PL LP PH H3 3 2 2 791 2例题例题例题例题41235678123456798平面连杆机构由若干个构件通过平面低副(转动副和移动副)联接而构成的平面机构，也叫平面低副机构平面低副机构。平面连杆机构具有承载能力大、结构简单、制造方便等优点，用它可以实现多种运动规律和运动轨迹，但只能近似地实现所要求的运动。最简单的平面连杆机构

18、由四个构件组成，简称平面四杆机平面四杆机构构。四杆机构是具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。 第二节 平面连杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构 全部由回转副组成的平面四杆机构，它是平面四杆机构最基本的形态。 如图所示，铰链四杆机构由机架4、连架杆(与机架相连的1、3两杆)和连杆(与机架不相联的中间杆2)组成。曲柄曲柄能绕机架上的转动副作整周回转的连架杆。摇杆摇杆只能在某一角度范围(小于360)内摆动的连架杆。第二节 平面连杆机构2-1 平面四杆机构的基本型式及其应用曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动，转变为摇杆的往复摆动。下图所示的雷达天线俯仰机构

19、和颚式破碎机机构即为曲柄摇杆机构的应用。一、平面四杆机构的基本形式1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构 铰链四杆机构按照连架杆是曲柄还是摇杆分为曲柄摇杆曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本型式 。 曲柄摇杆机构两连架杆中一个是曲柄，一个是摇杆的铰链四杆机构。曲柄摇杆机构的特点： 两连架杆一个是曲柄（整周转）；一个是摇杆（摆动） 一、平面四杆机构的基本形式一、平面四杆机构的基本形式颚式破碎机机构颚式破碎机机构一、平面四杆机构的基本形式双曲柄机构的特点：双曲柄机构的特点： 两连架杆都是曲柄（整周转）主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转一、平面四杆机构的基本形式2、双曲柄机构

20、、双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。 当原动曲柄连续转动时，从动曲柄也作连续转动，右图所示为不等双曲柄机构。 在双曲柄机构中，若其相对两杆相互平行如右图所示，则成为平行双曲柄机构(或平行四边形机构)。正平行双曲柄机构（对边平行且相等）的特点：正平行双曲柄机构（对边平行且相等）的特点： 主、从动曲柄匀速且相等，但运动不确定现象。一、平面四杆机构的基本形式一、平面四杆机构的基本形式惯性筛的四杆机构惯性筛的四杆机构ABCD便是双曲柄机构的应用。便是双曲柄机构的应用。一、平面四杆机构的基本形式一、平面四杆机构的基本形式双摇杆机构 双摇杆机构的双摇杆机构的特点：特点： 两连架杆都

21、是摇杆（摆动）一、平面四杆机构的基本形式3、双摇杆机构、双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构(如图)。一、平面四杆机构的基本形式鹤式起重机如图所示为双摇杆机构在鹤式起重机中的应用。一、平面四杆机构的基本形式 在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则形成等腰梯形机构。下图所示的汽车前轮转向机构，即为其应用实例。一、平面四杆机构的基本形式一、平面四杆机构的基本形式一、平面四杆机构的基本形式二、平面四杆机构的演化形式（一）含一个移动副的四杆机构（一）含一个移动副的四杆机构 通过用移动副取代转动副、变更杆件长度、变更机架和扩大转动副等途径，可以得到铰链四杆机构的其他演化型式。1、曲柄滑

22、块机构、曲柄滑块机构 通过将摇杆改变为滑块，摇杆长度增至无穷大，可得到曲柄滑块机构曲柄滑块机构，进而还可演化出双滑块机构双滑块机构和正弦机正弦机构构等。 下图所示为曲柄摇杆机构(图a)，演化为曲线导轨的曲曲柄滑块机构柄滑块机构(图b、c)、偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构(图d)和对心曲对心曲柄滑块机构柄滑块机构(图e)的过程。曲柄滑块机构广泛应用于压力机、往复泵、压缩机等装置中。二、平面四杆机构的演化形式二、平面四杆机构的演化形式2、导杆机构、导杆机构 导杆机构可看成是改变曲柄滑块机构中的固定构件而演化来的。如图2-15a所示的曲柄滑块机构，若改取杆1为固定构件，即得图2- 15b所示导杆机

23、构。杆 4称为导杆，滑块3相对导杆滑动并一起绕A点转动。通常取杆2为原动件。常用于牛头刨床、插床和回转式油泵之中。二、平面四杆机构的演化形式二、平面四杆机构的演化形式 若取杆3为固定件，即可得图2-15d所示固定滑块机构（定块机构）。这种机构常用于抽水唧筒（图2-18）和抽油泵中。二、平面四杆机构的演化形式3、摇块机构和定块机构、摇块机构和定块机构 在图 2-15a所示曲柄滑块机构中，若取杆2为固定构件，即可得图 2-15c所示摆动滑块机构(摇块机构)。这种机构广泛应用于摆缸式内燃机和液压驱动装置中。如图2-17所示卡车车厢自动翻转卸料机构。（二）含两个移动副的四杆机构（二）含两个移动副的四杆

24、机构二、平面四杆机构的演化形式 双滑块机构是具有两个移动副的四杆机构。可以认为是由铰链四杆机构中的两杆长度趋于无穷大而演化成的。 按照两个移动副所处位置的不同，可将双滑块机构分成四种型式。 两个移动副不相邻，如图2-19所示。从动件3的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正切机构。 两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联，如图2-20所示。从动件3的位移与原动件转角的正弦成正比，故称为正弦机构。二、平面四杆机构的演化形式 两个移动副相邻，且均不与机架相关联，如图2-21a所示。这种机构的主动件 1与从动件3具有相等的角速度。图2-21b所示滑块联轴器就是这种机构的应用实例，它可用来连接中

25、心线不重合的两根轴。二、平面四杆机构的演化形式（三）具有偏心轮的四杆机构（三）具有偏心轮的四杆机构二、平面四杆机构的演化形式 曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构通过扩大转动副尺寸，可得到偏心轮机构。 如图2-18所示为由曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构中曲柄的转动副 B的半径扩大至超过曲柄的长度时，得到的偏心轮机构。偏心距e即是曲柄的长度。 当曲柄长度很小时，通常都把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可安装整体式连杆，使结构简化。因此，偏心轮广泛应用于传力较大的剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机等机械中。二、平面四杆机构的演化形式颚式破碎机 二、平面四杆机

26、构的演化形式（四）四杆机构的扩展（四）四杆机构的扩展二、平面四杆机构的演化形式 生产中常见的某些多杆机构，也可以看成是由若干个四杆机构组合扩展形成的。 如左图所示的手动冲床是一个六杆机构和右图所示的筛料机主体机构，可以看成是由两个四杆机构组成的。三、平面四杆机构的基本性质 1、曲柄存在条件2、压力角和传动角 3、急回特性 4、死点位置 1、曲柄存在条件 1.1 最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。1.2连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 铰链四杆机构三种基本类型的判别方法铰链四杆机构三种基本类型的判别方法 l 曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆l 双曲柄机构的条件：机架为最短

27、杆l 双摇杆机构的条件：连杆为最短杆 当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时，无论取哪一杆件为机架，机构均为双摇杆机构。 2、传动角和压力角、传动角和压力角2.1 2.1 传动角传动角():():压力角的余角压力角的余角2.22.2 压力角压力角(pressure sngle)():(pressure sngle)():若若不考虑各运动副中的摩擦力及构件不考虑各运动副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响重力和惯性力的影响, ,机构运动时机构运动时从动件所受的驱动力的方向线与该从动件所受的驱动力的方向线与该力作用点的速度方向线之间的夹角力作用点的速度方向线之间的夹角。2.3 2.3 传动角

28、越大，传动效果越好所传动角越大，传动效果越好所以，在连杆机构中常用传动角的大以，在连杆机构中常用传动角的大小及其变化情况来衡量机构传力性小及其变化情况来衡量机构传力性能的好坏。能的好坏。3、急回特性、急回特性 极位夹角极位夹角摇杆在C1D、C2D两极限位置时，曲柄与连杆共线，对应两位置所夹的锐角，用表示。 急回特性急回特性：空回行程时的平均速度大于工作行程时的平均速度。机构的急回特性可用行程速比系数行程速比系数K表示： 1801802112ttvvK极位夹角越大，机构的急回特性越明显。四、死点位置四、死点位置 摇杆处于左极限位置C1D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C1A B1。 摇杆处于右

29、极限位置C2D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C2B2A。死点位置的利用死点位置的利用 工件夹紧后，BCD成一直线，撤去外力F之后，机构在工件反弹力T的作用下，处于死点位置。即使反弹力很大工件也不会松脱，使夹紧牢固可靠。 凸轮传动是通过凸轮凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传与从动件间的接触来传递运动和动力，是一种递运动和动力，是一种常见的高副机构，结构常见的高副机构，结构简单，只要设计出适当简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。定的复杂运动规律。 第三节 凸轮机构内燃机配气机构内燃机配气机构 一、常用设备的凸

30、轮机构自动车床走刀机构自动车床走刀机构 一、常用设备的凸轮机构1 1、组成：组成：凸轮，从动件，机架二、凸轮机构的组成及特点二、凸轮机构的组成及特点2 2、作用：作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动3 3、特点、特点: :(1)只需设计适当的凸轮轮廓，便可得到所需的运动规律(2)结构简单、紧凑(3)工作可靠，容易设计(4)高副接触，易磨损，承载能力小4 4、应用：、应用： 适用于传力不大的控制机构和调节机构 二、凸轮机构的组成及特点1 1、按、按凸轮的形状和运动分类凸轮的形状和运动分类(1)(1)、盘形回转凸轮、盘形回转凸轮(2)(2)、平板移动凸轮、平板移动凸轮 三、凸轮机构的分

31、类(3)(3)、圆柱回转凸轮、圆柱回转凸轮 三、凸轮机构的分类2 2、按、按从动件的形状分类从动件的形状分类(1)(1)、尖顶从动件、尖顶从动件(2)(2)、滚子从动件、滚子从动件三、凸轮机构的分类(3)(3)、平底从动件、平底从动件 三、凸轮机构的分类3、按、按从动件的运动形式从动件的运动形式(2)(2)、摆动从动件、摆动从动件(1)(1)、移动从动件移动从动件三、凸轮机构的分类力锁合凸轮：力锁合凸轮：如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮：形锁合凸轮：如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。 4、按锁合方式的不同、按锁合方式的不同三、凸轮机构的分类（一）基本参数和概念（一）基本参数和概念

32、四、凸轮从动件常用的运动规律基圆：基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，r0称为凸轮的基圆半径。推程、推程运动角推程、推程运动角推杆的运动规律：推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化（凸轮转角变化）的规律。远休、远休止角远休、远休止角回程、回程运动角回程、回程运动角近休、近休止角近休、近休止角行程：行程：h位移：位移：s=r-r0四、凸轮从动件常用的运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律( (二二) )、常用的从动件运动规律、常用的从动件运动规律 1 1、等速运动规律、等速运动规律 运动方程式一般表达式：运动方程式一般表达式：推程推程： 00 0Sh初始条件：=0； S

33、=0终止条件: =0 ； S=h推程运动方程式：四、凸轮从动件常用的运动规律回程回程： 0h 0Sh 初始条件： =0 S=h终止条件： =hS=0推程运动方程式：四、凸轮从动件常用的运动规律 运动特性：运动特性：当采用匀速运动规律时，推杆在运动的起始点和终止点因速度有突变，在理论上加速度值为瞬时无穷大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮受到很大的冲击，称为刚性冲击刚性冲击。推程运动线图推程运动线图：适用场合：适用场合：低速、轻载。 四、凸轮从动件常用的运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律2 2、等加速等减速运动规律、等加速等减速运动规律推程推程： 00 0Sh等加速段：等加速段： 002 0

34、Sh2等减速段：等减速段： 020 h2Sh四、凸轮从动件常用的运动规律回程回程： 00 0Sh 等加速段：等加速段： 002 hSh2等减速段：等减速段： 020 h2S0四、凸轮从动件常用的运动规律 运动特性：当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的冲击称为柔性冲击。 适用场合：中速、轻载。四、凸轮从动件常用的运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律3 3、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）：、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）： 简谐

35、运动：简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。四、凸轮从动件常用的运动规律运动特性：运动特性： 这种运动规律的加速度在起点和终点时有有限数值的突变，故也有柔性冲击。适用场合：适用场合： 中速、中载。四、凸轮从动件常用的运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律（三）从动件运动规律的选择（三）从动件运动规律的选择1 1、选择推杆运动规律的基本要求、选择推杆运动规律的基本要求 满足机器的工作要求；满足机器的工作要求； 使凸轮机构具有良好的动力特性；使凸轮机构具有良好的动力特性； 使所设计的凸轮便于加工。使所设计的凸轮便于加工。四、凸轮从动件常用的运动规律2 2、根据工作条

36、件确定推杆运动规律几种常见情况、根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况(1) 只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求 推杆运动规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。 低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。 高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。 大质量从动件不宜选用max太大的运动规律 高速度从动件不宜选用amax太大的运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律(2)(2)机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求 凸轮转速不高，按工作要求选择运动规律；凸轮转速较高时，选定主运动规律后，进行组合改进。四、

37、凸轮从动件常用的运动规律正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律 摆线运动规律摆线运动规律组合运动规律组合运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律五次多项式运动规律五次多项式运动规律四、凸轮从动件常用的运动规律小小 结：结：等速运动规律：等速运动规律： 有刚性冲击有刚性冲击 低速轻载低速轻载等加速等减速运动：等加速等减速运动： 柔性冲击柔性冲击 中速轻载中速轻载余弦加速度运动规律：余弦加速度运动规律： 柔性冲击柔性冲击 中低速重载中低速重载正弦加速度运动规律：正弦加速度运动规律： 无冲击无冲击 中高速轻载中高速轻载五次多项式运动规律：五次多项式运动规律： 无冲击无冲击 高速中载高速中载运动规律运动规律

38、 运动特性运动特性 适用场合适用场合四、凸轮从动件常用的运动规律谢谢谢谢！ 第3节 凸轮机构 结束结束 开始开始 第4节 间歇运动机构间歇运动机构间歇运动机构: :机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构，称间歇运动机构。类型：类型：1.主动件往复摆动，从动件间歇运动-棘轮机构2.主动件连续转动，从动件间歇运动-槽轮机构、不完全齿轮机构应用：应用：自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位机构等步进运动机构：步进运动机构：机构的间歇运动是单方向的。第4节 间歇运动机构第4节 间歇运动机构一、棘 轮 机 构（一）棘轮机构的工作原理（一）棘轮机构的工作

39、原理 如图所示，棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架所组成。棘轮 2固联在轴 4上，其轮齿分布在轮的外缘（也可分布于内缘或端面），原动件 1空套在轴4上。 当原动件1逆时针方向摆动时，与它相联的驱动棘爪 3便借助弹簧或自重的作用插入棘轮的齿槽内，使棘轮随着转过一定的角度。一、棘一、棘 轮轮 机机 构构齿式棘轮机构齿式棘轮机构: : 利用棘爪与棘轮上的棘齿啮合与分离实现间歇1 1、单动式棘轮机构、单动式棘轮机构一、棘 轮 机 构外啮合式棘轮机构 内啮合式棘轮机构 一、棘 轮 机 构2 、双动式棘轮机构、双动式棘轮机构 当原动件1顺时针方向摆动时，驱动棘爪3便在棘轮齿背上滑过。这时，簧片6迫使制动棘爪5

40、插入棘轮的齿槽，阻止棘轮顺时针方向转动，故棘轮静止不动。当原动件连续地往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。一、棘 轮 机 构一、棘 轮 机 构 改变原动件1的结构形状，可以得到如图所示的双动式棘轮机构。原动件1往复摆动时都能使棘轮2沿同一方向转动。 驱动棘爪3可以制成直的（图a）或带钩头的（图b）。一、棘 轮 机 构3 3 、可变向棘轮机构可变向棘轮机构 翻转变向棘轮机构 回转变向棘轮机构 一、棘 轮 机 构 当棘轮轮齿制成方形时，成为可变向棘轮机构，如图a 所示。其特点是当棘爪1在实线位置时，棘轮2将沿逆时针方向作间歇运动；当棘爪翻转到虚线位置时，棘轮将沿顺时针方向作间歇运动。 图b 所示为另

41、一种可变向棘轮机构。该机构可实现棘轮顺时针方向和逆时针方向作间歇运动，还可使棘轮与棘爪脱开，则当棘爪往复摆动时，棘轮静止不动。一、棘 轮 机 构 利用棘爪与摩擦棘轮间的摩擦力传递运动 摩擦式棘轮机构可实现有级调节，无噪声，有打滑摩擦式棘轮机构：摩擦式棘轮机构：一、棘 轮 机 构 上述棘轮机构，棘轮的转角都是相邻两齿所夹中心角的倍数，也就是说，棘轮的转角是有级性改变的。如果要实现无级性改变，就需要采用无棘齿的棘轮。 右图是通过棘爪1与棘轮2之间的摩擦力来传递运动的（3为制动棘爪），故又称为摩擦式棘轮机构。这种机构在传动过程中很少发生噪声，但其接触表面间容易发生滑动。一、棘 轮 机 构 当脚蹬踏板时，经链轮1和链条2带动内圈具有棘齿的链轮3顺时针转动，再通过棘爪4的作用，使后轮轴5顺时针转动，从而驱使自行车前进。自行车前进时，如果令踏板不动，后轮轴5便会超越链轮3而转动