机械基础-第六章

第六章常用机构机构是机械基础的重要内容，它将连续的转动改变成执行元件所需要的其它运动形式，如直线运动、间歇运动等。常见的机构有平面四杆机构、凸轮机构棘轮机构、槽轮机构等。机器是由各种机构和传动组成的，掌握机构的组成和特点，是了解和正确使用机器的必备基础知识。§6-1构件、运动副与平面机构一、运动副按接触状态分为点、线接触的高副；面接触的低副。低副又分为曲面接触的转动副；平面接触的移动副。§6-1构件、运动副与平面机构§6-1构件、运动副与平面机构§6-1构件、运动副与平面机构二、构件构件可以是一个零件，更多的是多个零件的组合体。构件可分成构件两端的运动副可以是转动副、移动副或高副。§6-1构件、运动副与平面机构§6-1构件、运动副与平面机构三、平面机构运动简图只应用一些简单的苻号按一定的比例确定运动副和构件的相对位置，表示机构各构件间的运动关系的图形称平面机构运动简图。§6-1构件、运动副与平面机构画图的步骤是：找出原动件－传动构件－执形构件－机架－确定运动副的类型－选比例尺－用直线或曲线连接运动副。§6-1构件、运动副与平面机构例6－2：1.电动机2.小皮带轮3.皮带4.大皮带轮5.轴6.小7.大齿轮8.离合器9.曲轴10.制动器11.连杆12.滑块13.机架§6-2平面连杆机构一、铰链四杆机构的型式由铰链连接而成的四杆机构称为铰链四杆机构。分固定不动的机架和两个与机架相连接的连架杆；不与机架相连接的杆件为连杆。能绕机架作整周转动的连架杆称为曲柄；只能绕机架作某个角度范围内摆动的连架杆称为摇杆。铰链四杆机构分三种不同型式：1.曲柄摇杆机构两个连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构。§6-2平面连杆机构§6-2平面连杆机构§6-2平面连杆机构2.双曲柄机构两个连架杆都为曲柄的铰链四杆机构。如果两个连架杆的长度相等，称为平行双双曲柄机构。§6-2平面连杆机构3.双摇杆机构两个连架杆都为摇杆的铰链四杆机构。§6-2平面连杆机构二、铰链四杆机构类型的判定将最短杆与其中最长杆的长度之和与其它两杆长度之和比较判定：1.最短杆与最长杆的长度之和小于其它两杆长度之和，则机构可能存在曲柄。§6-2平面连杆机构此时，如果取最短杆的相邻杆为机架，则机构为曲柄摇杆机构；如果取最短杆为机架，则机构为双曲柄机构；如果取最短杆的对边杆件为机架，则机构为双摇杆机构。2.最短杆与最长杆的长度之和大于其它两杆长度之和，则机构不可能存在曲柄。此机构只能为双摇杆机构。例6－2图中各杆件长度分别AB=800mm,BC=1300mm,CD=1000mm,AD=1200mm,取各杆件为机架，可得何种机构？§6-2平面连杆机构三、含有一个移动副的四杆机构1.曲柄滑块机构把转动转化成移动，如冲压机。2.摇杆滑块机构§6-2平面连杆机构3.曲柄摇块机构4.导杆机构§6-2平面连杆机构四、平面四杆机构的运动特性1.急回特性从图6-28中分析，摇杆的行程往返一样，但曲柄转过的圆心角不相等。曲柄作等角速运动，转过的圆心角大，所需要的时间长；反之，所需要的时间短。在相同的行程中，时间长的转动速度必然慢，反之必然快，使摇杆出现快速返回，称为回程的急回特性。§6-2平面连杆机构2.压力角如图6－29所示，C点的绝对速度与受力方向的压力角为压力角，压力角与传动角互成90度，传动角的大小由连杆和摇杆的夹角组成，在运动中容易观察，所以常用传动角来控制压力角的大小。§6-2平面连杆机构3.死点死点形成前提是在曲柄摇杆机构中，以摇杆作为主动构件，当摇杆在两极限位置，极位夹角成0°或180°时，曲柄的力臂为0。此时无论施加多大的作用力，曲柄都不可能转动，称之为死点位置。§6-2平面连杆机构解决死点位置的方法是加惯性轮，靠惯性的作用冲过死点，或者采用机构错位排列的方法。可以利用死点作有用的工作，如作夹具或飞机起落架。§6-3凸轮机构一、凸轮的组成与特点1.组成由凸轮、从动件和机架等三个构件组成。2.特点将凸轮连续匀速转动转变成从动件断续非匀速的直线运动或摆动。具有构件数少，结构紧凑的特点，但点、线接触的压强大，不适于重载的工作条件。二、凸轮机构的类型1.按凸轮的形状和从动件的端部结构分类：盘形凸轮：如常见的补鞋机手摇轮为盘形双凸轮。移动凸轮：常用钥匙与锁心的弹子。圆柱凸轮：如图所示。§6-3凸轮机构§6-3凸轮机构§6-3凸轮机构§6-3凸轮机构§6-3凸轮机构2.按照从动件的形状分：尖顶从动件滚子从动件平底从动件§6-3凸轮机构3.按照从动件的运动形式分移动从动件摆动从动件二、凸轮机构的材料及结构1.材料凸轮高副点线接触的压强大，要求耐磨损材料，凸轮和滚子选45、40Cr，外轮廓淬火热处理。从动杆端部作淬火热处理。2.结构凸轮按结构大小做成凸轮轴或凸轮与轴分别加工，然后再用键或销连接起来。§6-3凸轮机构§6-3凸轮机构三、凸轮机构的运动分析1.从动件的运动曲线从动件的位移曲线与盘形凸轮运动轮廓成一一对应关系。如图6－40所示。2.盘形凸轮几个参数―基圆半径，远、近休止角，回程角。§6-3凸轮机构3.从动件的基本运动规律常用有等速运动规律，如图6－41所示；等加等减速运动规律，如图6－42所示。主要研究各种运动规律的加速度大小，因为加速度与从动件的质量乘积是冲击力，在从动件的质量一定的条件下，加速度越大，冲击力也越大。（1）等速运动规律§6-3凸轮机构（2）等加速等减速运动规律四、平面凸轮轮廓曲线的绘制如图6－43所示，已知从动件的位移曲线，盘形凸轮基圆半径，采用反转法的方法绘制。§6-3凸轮机构步骤：先选比例尺；作基圆半径，把基圆半径和位移曲线作相应的等分；按反转法把从动件逆转；作相应的位移；所得到从动件尖端的点用光滑曲线连接，即为盘形凸轮轮廓曲线。§6-3凸轮机构五、凸轮机构的传力特性压力角如图6－44所示，从动件的压力角大小影响到从动件的传力特性，压力角越小，产生有效分力越大，所以将压力角控制在一定的范围内，如推程角小于30度。§6-4间歇运动机构一、棘轮机构与运动特点1.组成棘轮机构棘爪、棘轮、机架等三构件。§6-4间歇运动机构§6-4间歇运动机构2.运动特点（1）主动轮作连续的匀速转动，转化成间歇的断续的运动。转角准确、有级调节，棘轮的转角比较小，一般不大于45°。摩擦式可无级调节转角，运动平稳。外接式，尺寸大；内接式，结构紧凑。（2）噪音、冲击、磨损铰大。不适用于高速。（3）可用改变摇杆摆角或在棘轮上加遮板调节转角。（4）双向式棘爪调节棘轮转向。§6-4间歇运动机构二、主要参数1.棘轮齿数z2.棘轮齿距P3.棘轮模数m4.棘轮齿面倾角三、棘轮机构的应用§6-4间歇运动机构四、槽轮机构的结构和运动特点1.结构拨销、槽轮、机架三构件。2.运动特点槽轮作等角度的间歇转动。。§6-4间歇运动机构五、槽轮机构的主要参数1.槽数k1-52.圆销数z1-63.运动系数§6-4间歇运动机构六、槽轮机构的应用