机械基础 课件 项目3 常用机构

机

械

基

础项目三

常用机构项目学习导航平面连杆机构一二认识凸轮机构认识间歇运动机构三任务一

平面连杆机构

平面连杆机构概念一二铰链四杆机构的演化三任务一学习导航平面四杆机构结构及组成铰链四杆机构工作特性四问题引入

飞机能平安着陆，它的起落架是靠一种稳定的机构实现可控的收放和承重。它的结构是怎么样的呢？平面连杆机构概念一定义1.1平面连杆机构概念平面连杆机构的各构件是用销轴、滑道（低副）等方式连接起来的，各构件间的相对运动均在同一平面或互相平行的平面内。最简单的平面连杆机构是由4个杆件组成的，简称平面四杆机构，其结构简单、易于制造、工作可靠，因此应用非常广泛。1.2

平面连杆机构特点【课堂互动】讨论这些机构有什么特性？平面四杆机构结构及组成二2.1平面四杆机构结构1.平面四杆机构的基本形式是铰链四杆机构,其四个运动副均为转动副。转动副2.1平面四杆机构分类分类1.双曲柄机构：

定义：由两个曲柄组成，主动曲柄做等速运动，从动曲柄做变速运动。

特点：两个曲柄都可以作整周转动，运动规律相对复杂。2.曲柄摇杆机构：

定义：由一个曲柄和一个摇杆组成，能够将曲柄的连续转动转化为摇杆的往复摆动。

特点：曲柄作等速运动，而摇杆则作变速往复摆动。具有急回特性，即摇杆在空回行

程时具有较大的平均速度，这在某些机械中可以用来缩短空回行程的时间，提高生产率。3.双摇杆机构：

定义：由两个摇杆组成，两个摇杆都只能在一定角度范围内摆动。

特点：两个摇杆的运动轨迹相对复杂，可以实现特定的运动要求。2.1.1双曲柄机构两个曲柄都可以作整周转动，运动规律相对复杂。特点2.1.2曲柄摇杆机构曲柄作等速运动，而摇杆则作变速往复摆动，具有急回特性。特点2.1.3双摇杆机构两个摇杆的运动轨迹相对复杂，可以实现特定的运动要求。特点铰链四杆机构的演化三3.1铰链四杆机构的演化--曲柄滑块机构曲柄滑块机构是指用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构。曲柄滑块机构中与机架构成移动副的构件为滑块，通过转动副联接曲柄和滑块的构件为连杆。3.2铰链四杆机构的演化--导杆机构曲柄滑块机构中，若取曲柄为机架,则演变为导杆机构3.3铰链四杆机构的演化--双滑块机构双滑块机构是一种特殊的平面四杆机构，其特点在于具备两个滑块。铰链四杆机构工作特性四4.1急回特性四杆机构中，当曲柄为主动件做匀速回转时，从动件摇杆的往返摆动行程和往返速度往往是不一样的，返程比往程要快，这种运动特性称为急回特性。急回运动的特性，广泛应用于生产实际，它可以使工作行程平均速度小，因而工作行程平稳，非工作行程速度加快，以缩短非工作时间，达到提高工作效率的目的。4.2死点位置死点位置是指在机构的运动过程中，从动件上的传动角等于零（或压力角等于90°）的位置，此时驱动力对从动件的有效回转力矩为零。在机构中，这通常表现为连杆与从动件（如曲柄）共线的状态。4.2死点位置【课堂互动】讲述一下在生活中你是否看到过这样的机构，它有什么样的特点？课堂总结本课程的内容本课程的性质及学习目标本课程的学习方法掌握比较简单的平面铰链四杆机构的设计方法小组学习法、预习法、网络资源、理论联系实际掌握平面铰链四杆机构的运动特性及应用课后作业1.完成四杆机构类型的判别；2.分别讲述每种机构的功能与用途；3.找一找生活中的例子。任务二

认识凸轮机构

凸轮机构的概念一二凸轮轮从动件常用运动规律三任务二学习导航凸轮机构的组成、类型和应用盘形凸轮设计方法四问题引入为什么凸轮机构能够在各种机械中得到广泛应用？它的工作原理是什么？凸轮机构的概念一定义1.1凸轮机构的概念

凸轮机构是能实现复杂运动规律要求的高副机构,它广泛应用于各种机械中。凸轮机构设计的是根据工作要求合理地确定从动件的运动规律,并设计凸轮轮廓，从而实现周期性的规定动作。1.2凸轮机构特征【课堂互动】讨论凸轮机构有什么特性？凸轮机构的组成、类型和应用二2.1凸轮机构的组成1.凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个基本构件及锁合装置组成。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。

高副机构2.2.1凸轮机构按从动件运动形式分类分类1.对心移动从动件凸轮机构；2.偏置移动从动件凸轮机构；3.摆动从动件盘形凸轮机构；2.2.2凸轮机构按从动件运动形式分类分类①尖端移动从动件；

②滚子移动从动件；

③平底移动从动件；2.2.3凸轮机构按从动件和凸轮保持高副接触的方式分类分类①力封闭凸轮机构：利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮保持接触的凸轮机构

②形封闭凸轮机构：依靠凸轮与从动件的特殊几何结构来保持两者接触的凸轮机构。2.2.4凸轮机构的应用场景①自动车床的进刀机构：凸轮1转动,带动从动杆2往复摆动,再通过从动杆2上的扇形齿轮3带动横刀架4运动,完成进刀和退刀的动作。

②绕线机机构：轴3转动,通过蜗杆5和蜗轮6带动凸轮1转动,摆动从动件2的往复摆动使得线绳通过从动件2端部的拨叉被均匀地缠绕到线轴4上。凸轮轮从动件常用运动规律三3.1凸轮机构的工作循环工作循环包括推程、远休、回程和近休四个阶段。其中，推程是指凸轮推动从动件运动的过程；远休是指凸轮停止推动，从动件自由运动的过程；回程是指从动件在凸轮作用下返回原位的过程；近休是指从动件停止运动，准备下一轮推程的过程。基圆—以凸轮轮廓的最小向径为半径的圆。推程—从动件以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B。与推程对应的凸轮转角Φ为推程运动角。回程—从动件在弹簧或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置。与回程对应的凸轮转角Φ’为回程运动角。远休—当凸轮继续回转Φs

，从动件在最远位置停止不动。近休—当凸轮继续回转Φ’s

，从动件在最近位置停止不动。3.1凸轮机构的工作循环工作循环包括推程、远休、回程和近休四个阶段。其中，推程是指凸轮推动从动件运动的过程；远休是指凸轮停止推动，从动件自由运动的过程；回程是指从动件在凸轮作用下返回原位的过程；近休是指从动件停止运动，准备下一轮推程的过程。基圆—以凸轮轮廓的最小向径为半径的圆。推程—从动件以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B。与推程对应的凸轮转角Φ为推程运动角。回程—从动件在弹簧或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置。与回程对应的凸轮转角Φ’为回程运动角。远休—当凸轮继续回转Φs

，从动件在最远位置停止不动。近休—当凸轮继续回转Φ’s

，从动件在最近位置停止不动。3.2.1从动件常用运动规律--从动件等速运动规律从动件在推程（或回程）中的速度为常数。这种运动规律会产生刚性冲击，适用于低速轻载的场合。运动特性分析刚性冲击:从动件的瞬时加速度趋于无穷大时，惯性力也趋于无穷大，致使机构产生强烈的冲击，这种冲击称为刚性冲击。适用范围由于产生刚性冲击，故只适用低速、轻载的凸轮机构。3.2.2从动件常用运动规律--从动件等加速等减速运动规律在前半程采用等加速运动规律，后半程采用等减速运动规律，两部分加速度的绝对值相等。这种运动规律会产生柔性冲击，适用于中低速的场合。运动特性分析柔性冲击:从动件的瞬时加速度发生有限值变化，惯性力也发生有限值变化，机构由此受到的冲击称为柔性冲击。适用范围由于存在柔性冲击，故仅适用中、低速场合。盘形凸轮设计方法四4.1盘形凸轮设计原理凸轮反转原理：

给整个凸轮机构加上绕凸轮轴心O点的公共角速度-ω1，机构各构件之间的相对运动不变，此时，凸轮将静止，而从动件一方面随机架和导路以角速度-ω1绕O点转动，另一方面沿导路按预定运动规律作往复移动。尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线。O-ω13’1’2’331122ω14.2对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓绘制

对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤小结：①选比例尺μl作基圆r0；②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏；③确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。4.2死点位置【课堂互动】讲述一下在生活中你是否看到过的凸轮机构，它有什么样的特点？课堂总结本课程的内容本课程的性质及学习目标本课程的学习方法掌握凸轮机构的组成、类型和应用方法小组学习法、预习法、网络资源、理论联系实际了解凸轮机构的从动件常用运动规律课后作业1.完成凸轮机构类型的判别；2.分别讲述每种凸轮机构的功能与用途；3.找一找生活中的例子。任务三

认识间歇运动机构了解棘轮机构的基本形式、工作原理及应用一二应用实例三任务三学习导航了解槽轮机构的组成、工作原理及应用问题引入生活中常见的放映机、卷尺、棘轮扳手可以实现间歇运动，它的原理是什么呢？棘轮机构的基本形式、工作原理及应用一1.1棘轮机构的工作原理和类型

棘轮机构是利用棘爪推动棘轮上的棘齿和从棘齿上滑过的方式，以实现周期性间歇运动的机构。

棘轮机构的组成：棘轮、棘爪和机架组成。1-棘轮2-驱动棘爪3-扭簧4-原动件（摇杆）5-止回棘爪1.1棘轮机构的工作原理和类型工作过程

摇杆逆时针摆动→棘爪插入棘齿槽内推动→棘轮转过一定角度；摇杆逆时针摆动→棘爪沿棘齿背滑过→棘轮停止不动→获得间歇运动。止回棘爪可阻止棘轮的逆向转动。1.1

棘轮机构的工作原理和类型【课堂互动】讨论这种机构有什么应用场景？1.2棘轮机构类型按工作原理分1）齿式棘轮机构2）摩擦式棘轮机构1.2棘轮机构类型按啮合方式分1）外啮合棘轮机构2)内啮合棘轮机构1.2棘轮机构类型按运动情况分类1）单向棘轮机构2)双向棘轮机构1.3棘轮机构的应用（1）棘轮机构具有结构简单、制造方便和运动可靠；（2）从动棘轮的转角大小可在较大范围内调节，止回棘爪具有防止反转的作用；（3）传动时有较大冲击较大和噪声、运动平稳性差；

棘轮机构常应用于速度较低，载荷不大，运动精度要求不高的场合。如：如：

自行车：自行车的后拨链器就采用了棘轮机构，使得链条能够单向传动，防止倒转。

钟表：钟表的秒针和分针通常采用棘轮机构进行驱动，实现精确的间歇运动。

纺织机械：在纺织机械中，棘轮机构常用于控制纱线或布匹的输送速度和方向。

制动器：棘轮机构可用于杠杆控制的带式制动器中，实现制动功能。1.4

棘轮机构【课堂互动】讨论棘轮机构特性与用途？槽轮机构的组成、工作原理及应用二2.1槽轮机构的工作原理和类型当主动拨盘作连续转动时，槽轮会被驱动作间歇转动。槽轮每转动一次和停歇一次构成一个运动循环。

主动拨盘、从动槽轮和机架组成。2.1槽轮机构的工作原理和类型工作过程静止阶段：在主动拨盘上的圆柱销进入槽轮的径向槽之前，凸锁止弧会将凹锁止弧锁住，此时槽轮处于静止状态。驱动转动：当主动拨盘上的圆柱销进入槽轮的径向槽时，凸锁止弧和凹锁止弧刚好分离，圆柱销便开始驱动槽轮转动。再次静止：随着主动拨盘的继续转动，当圆柱销脱离径向槽时，凸锁止弧又会将凹锁止弧锁住，从而使槽轮再次静止不动。2.1

槽轮机构的工作原理和类型【课堂互动】讨论这种机构有什么应用场