机械基础课件：机构

1．认识平面机构。§5—1平面机构的组成2．了解平面运动副及其分类。3．了解平面运动副的结构及符号。4．能测绘平面机构的运动简图。一、平面机构自动车床的走刀机构（局部）缝纫机曲柄连杆机构港口用起重吊车平面四杆机构机构——具有确定运动的构件系统，其组成要素有构件和运动副。若组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动，则称该机构为平面机构，否则称为空间机构。二、平面运动副运动副——指两构件直接接触且又能产生一定形式的相对运动的可动连接。货物与地面的不同接触方式1．低副（1）低副的分类及应用低副——指两构件之间作面接触的运动副。转动副移动副螺旋副按两构件之间相对运动特征的不同低副及其应用（2）低副的结构及符号固定铰链

活动铰链

表示方法转动副的表示方法螺旋副的表示方法移动副的表示方法2．高副高副——指两构件之间作点或线接触的运动副。滚动轮接触凸轮接触齿轮接触按接触方式高副及其应用三、平面机构运动简图的测绘机构运动简图——这种说明机构各构件间相对运动关系的简化图形。1．机构分析（1）分清各运动单元，确定原动件、机架、传动部件和执行部件，从而确定组成机构的构件数目和运动副的数目。（2）确定各个运动副的种类。（3）选择最能表现机构特征的平面作为视图平面。（4）在稿纸上按规定的符号及构件的连接次序逐步画出机构运动简图的草图，然后用数字1、2、3…分别标出各构件，用A、B、C…分别标出各运动副。（5）仔细测量机构各运动尺寸，对于高副则应仔细测出高副的轮廓曲线及其位置，然后以适当的比例作出机构运动简图。2．绘制机构运动简图的步骤（1）了解清楚机械的实际构造、动作原理和运动情况。（2）沿运动传递路线，逐一分析每两个构件之间相对运动的性质，确定运动副的类型和数目。（3）选择恰当的运动简图视图平面（通常选择机械中多数构件的运动平面）。（4）选择恰当的作图比例。（5）确定各运动副的相对位置，用各运动副的代表符号、常用机构运动简图符号和简单线条，绘制机构运动简图。（6）在原动件上标出箭头以表示其运动方向。【例5—1—1】如图所示为颚式碎矿机，当曲轴绕其轴心O连续转动时，动颚板作往复摆动，从而将处于动颚板和固定颚板之间的矿石轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。颚式碎矿机及其运动简图解题过程1．熟悉平面四杆机构的基本类型、特点和应用。§5—2

平面四杆机构2．能判定铰链四杆机构的类型。3．了解含有一个移动副的四杆机构的特点和应用。4．了解平面四杆机构的急回运动特性、压力角和死点位置。港口起重机起重机连杆机构应用举例一、平面四杆机构的基本类型、特点与应用平面连杆机构——由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的，在同一平面或相互平行平面内运动的机构。常用四杆机构的运动简图常用四杆机构的运动简图二、铰链四杆机构按两连架杆的运动曲柄摇杆机构双曲柄机构和双摇杆机构铰链四杆机构曲柄机构曲柄——与机架用转动副相连，且能绕该转动副轴线整圈旋转的构件。摇杆——与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件。1．铰链四杆机构类型的判别铰链四杆机构中是否存在曲柄，主要取决于机构中各杆的相对长度和机架的选择。●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铰链四杆机构存在曲柄条件：高副及其应用●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●曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆●双曲柄机构的条件：机架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。●双摇杆机构的条件：连杆为最短杆2．铰链四杆机构应用举例

曲柄摇杆机构剪切机雷达缝纫机踏板汽车雨刷双曲柄机构应用●不等长双曲柄机构●平行双曲柄机构●反向双曲柄机构惯性筛汽车门启闭机构双摇杆机构应用电风扇三、平面四杆机构的基本性质1．急回特性极位夹角——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θ表示。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。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构机构的急回特性可用行程速比系数K表示：极位夹角θ越大，机构的急回特性越明显。2．死点位置缝纫机曲柄摇杆机构的死点位置死点位置死点位置的利用钻床夹紧机构飞机起落架机构克服死点的方法手扶拖拉机机车车轮联动装置两组车轮的错列装置四、含有一个移动副的四杆机构双曲滑块机构的应用●内燃机气缸内燃机气缸内燃机气缸简图内燃机气缸●冲压机●滚轮送料机偏心轮机构死点位置●牛头刨床主运动机构摆动导杆机构●移动导杆机构移动导杆机构●曲柄摇块机构曲柄摇块机构1．了解凸轮机构的组成、特点、分类和应用。§5—3凸轮机构2．了解凸轮机构从动件的常用运动规律、压力角。3．了解平面凸轮轮廓的绘制方法。4．了解凸轮的常用材料和结构。内燃机配气机构内燃机配气机构一、凸轮机构的组成、特点、分类和应用1．凸轮机构的组成凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触，迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆动。凸轮机构示意图内燃机配气机构工作中凸轮轮廓与从动件之间必须始终保持良好的接触，如借助重力、弹簧力等方法来实现。如果发生脱离，凸轮机构就不能正常工作。2．凸轮机构的分类、特点和应用按形状分按从动件端部形状和运动形式分盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮尖顶从动件滚子从动件平底从动件●盘形凸轮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●移动凸轮移动从动杆移动凸轮机构摆动从动杆移动凸轮机构●圆柱凸轮圆柱凸轮机构自动车床走刀机构凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动，从动件作往复移动。凸轮回转时，从动件作“升→停→降→停”的运动循环。二、凸轮机构从动件常用运动规律凸轮机构工作过程从动件的运动规律决定凸轮的轮廓形状。常用的从动件的运动规律有等速运动规律和等加速等减速运动规律。位移线图1．等速运动规律（以推程为例）等速运动规律从动件上升（或下降）的速度为一常数。等速运动规律速度v线图2．等加速等减速运动规律（以推程为例）从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速运动。等加速等减速运动规律速度v线图等加速等减速运动规律三、凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角——从动件的受力方向（接触点的法线方向）与运动方向之间的夹角，用α表示。一般规定压力角的最大值范围：凸轮机构的压力角（1）移动从动件在推程时α≤30°。（2）摆动从动件在推程时α≤30°。（3）回程时α≤80°。凸轮机构的压力角四、平面凸轮轮廓的绘制方法平面凸轮轮廓曲线的绘制方法主要有图解法和解析法。图解法——用反转法原理进行凸轮轮廓线的绘制，即假设凸轮不转，使从动件以－ω的角速度绕凸轮基圆中心O回转，根据从动件的运动特点，定出从动件的位置，然后顺次连接从动件在各个时刻的位置，即可得到凸轮的轮廓线。图解法具体步骤：（1）确定基圆和推杆的起始位置。（2）作出推杆在反转运动中依次占据的各位置线。（3）根据推杆运动规律，确定推杆在反转运动所占据的各位置线中的尖顶位置，即复合运动后的位置。（4）在所占据的各尖顶位置作出推杆高副元素所形成的曲线族。（5）作推杆高副元素所形成的曲线族的包络线，即为所求的凸轮轮廓曲线。例如，已知凸轮基圆半径为r0，凸轮以等角速度ω逆时针回转。推杆运动规律为：1）d

01

：0~120°，推杆等速上升h；2）d02

：120°~180°，推杆在最高位置静止不动；3）d

03

：180°~270°，推杆以等减速运动回到最低位置；4）d04

：270°~360°，推杆在最低位置静止不动。；凸轮轮廓的绘制方法：对心尖顶直动推杆盘形凸轮●对心尖顶直动推杆盘形凸轮对心尖顶直动推杆盘形凸轮的绘制直动平底推杆盘形凸轮●直动平底推杆盘形凸轮直动平底推杆盘形凸轮的绘制凸轮实物五、凸轮常用材料和结构1．凸轮常用材料凸轮常采用45钢、40Cr钢表面淬火（硬度40~50HRC），15钢、20Cr

钢、20CrMnTi钢经渗碳淬火（硬度56~62HRC）滚子材料常采用20Cr钢，经渗碳淬火，表面硬度56~62HRC；也可用滚动轴承作滚子。2．凸轮机构的常用结构镶块式凸轮组合式凸轮凸轮轴整体式凸轮1．了解棘轮机构的组成、特点和应用。

§5—4

间歇运动机构机构2．了解槽轮机构的组成、特点和应用。间歇运动机构——指主动件作连续运动而从动件作间歇运动的机构。间歇运动机构棘轮机构槽轮机构一、棘轮机构棘轮机构­­­——间歇机构的一种形式，它将主动件的连续运动转换为从动件的间歇运动。特点：结构简单，制造方便，棘轮的转角可在一定范围内调节，但易产生冲击和噪声，适用于低速、转角不大和传动平稳性要求不高的场合。1．工作原理及组成棘轮机构的组成齿式棘轮机构2．常用类型及特点内齿棘轮外齿棘轮单动式棘轮机构双动式棘轮机构可变向棘轮机构摩擦式棘轮机构棘轮外齿棘轮内齿