机械传动常用机构课件

机械传动常用机构机械传动常用机构1平面连杆机构平面连杆机构凸轮机构凸轮机构螺旋机构螺旋机构 平面连杆机构2机械传动概述一、基本概念1、零件零件是组成机器的最小单元，也是机器的制造单元，机器是由若干个不同的零件组装而成的。各种机器经常用到的零件称为通用零件（如轴、螺栓、齿轮、弹簧等）.特定的机器中用到的零件称为专用零件（如曲轴、活塞等）。2、构件、构件是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性联接而成，也可以是单一的零件。若从运动的角度来讲，可以认为机器是由若干个构件组装而成的。机械机械传动是指采用各种机构、传动装置和零件来传递运动和动力的传动方式。其它：电气传动液压传动气动传动等机械传动概述一、基本概念1、零件是组成机器的3注意零件和构件的区别构件可以由一个或一个以上零件刚性地联接而成。例如：图示内燃机中连接活塞和曲柄的连杆是由多个零件所组成。连杆是由连杆体1、连杆头2、轴瓦3、螺栓4、螺母5、轴套6等零件装配而成的。在机构运动中，这些零件固联在一起没有相对运动，故为一一个构件。注意零件和构件的区别4构件的分构件的分类：（功能性分：（功能性分类）相对固定构件称为机架(fixedlink,frame)活动构件(movinglink)原动件(drivinglink)从动件(drivenlink,follower)连接件(link)构件的分类：（功能性分类）5一、基本概念3、机器机器具有以下三个特征的实物组合体称为机器。1.都是人都是人为的各种的各种实物的物的组合。合。2.组成机器的各种成机器的各种实物物间具有确具有确定的相定的相对运运动。3.可代替或减可代替或减轻人的人的劳动，完成，完成有用的机械功或有用的机械功或转换机械能。机械能。一、基本概念3、机器具有以下三个特征的实物组合体称为6一、基本概念4、机构它是具有确定相对运动的各种实物的组合，它只符合机器的前两个特征。（如齿轮机构）机构主要用来传递和变换运动。机器主要用来传递和变换能量。从结构和运动学的角度分析，机器和机构之间并无区别，都是具有确定相对运动的各种实物的组合，所以，通常将机器和机构通常将机器和机构统称称为机械。机械。一、基本概念4、机构它是具有确定相对运动的各种实7内燃机内燃机内燃机85、机器的组成根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分组成：1.原原动部分部分（动力部分）：机器的动力来源。2.工作部分工作部分（执行部分）：完成工作任务的部分。3.传动部分：部分：把原动机的运动和动力传递给工作机。4.控制部分：控制部分：使机器的原动部分、传动部分、工作部分按一定的顺序和规律运动，完成给定的工作循环。5、机器的组成根据功能的不同，一部完整的机器由以9二、机械传动的传动比和效率传动比i=n1/n2机械效率（p59）=Po/Pi二、机械传动的传动比和效率传动比i=n1/n2机械效率（10三、机械传动的类型按按工工作作原原理理摩擦传动摩擦传动推压传动推压传动 啮合传动啮合传动带传动、摩擦轮传动齿轮传动、蜗杆传动、链传动、螺旋传动连杆机构传动、凸轮传动按按传传动动比比是是否否固固定定固定传动比传动固定传动比传动変传动比传动変传动比传动 带传动、链传动、蜗杆传动、螺旋传动、齿轮传动连杆机构传动、凸轮传动三、机械传动的类型按工作原理摩擦传动推压传动啮合传动带传动11机械机械传动概述概述四、平面机构的四、平面机构的结构分析构分析1、运、运动副副n机构是由许多构件组成的。机构的每个构件都以一定的方式与某些构件相互连接。这种连接不是固定连接，而是能产生一定相对运动的连接。n这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。（例如轴与轴承的连接、活塞与气缸的连接、传动齿轮两个齿轮间的连接等都构成运动副）n构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减少，两构件组成的运动副，不外乎通过点、线或面的接触来实现。n按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类运动副分为低副和高副两类。机械传动概述四、平面机构的结构分析机构是由许多构件组成的。机12（1）低副）低副两构件通过面接触组成的运动副称为低副。平面机构中的低副有转动副和移动副两种。转动副。如组成运动副的两构件只能在一个平面内相对转动，这种运动副称为转动副或称铰链，如右图所示。（1）低副13转动副的表示方法转动副的表示方法14移动副。如组成运动副的两个构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副，如右图所示。移动副。如组成运动副的两个构件只能沿某一轴线相对移动，这15移动副的表示方法移动副的表示方法16（2）高副）高副两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。如轴与滚动轴承、凸轮机构和齿轮啮合等。车轮与钢轨、凸轮与从动件、轮齿与轮齿分别在接触处组成高副。组成平面高副二构件间的相对运动是沿接触处切线t-t方向的相对移动和在平面内的相对转动。除上述平面运动副之外，机械中还经常见到球面副和螺旋副。这些运动副两构件间的相对运动是空间运动，故属于空间运动副。（2）高副17机械传动常用机构课件18机械传动常用机构课件192、构件的自由度、构件的自由度构件相对参考系具有的独立运动参数数目称为构件的自由度。构件通过运动副连接，相对运动受限制，自由度将减少。n低副（低副（转动副和移副和移动副）：副）：引入2个约束，减少2个 自由度n高副：高副：减少1个自由度。n每个平面运动构件，有3个自由度。2、构件的自由度低副（转动副和移动副）：引入2个约束，减少220平面机构的自由度平面机构的自由度1、单个自由构件的自由度个自由构件的自由度为 3 如图所示，作平面运动的刚体在空间的位置需要三个独立的参数（x，y,）才能唯一确定。2、构成运、构成运动副构件的自由度副构件的自由度运动副自由度数约束数回转副1（）+2（x，y）=3移动副1（x）+2（y，）=3高副2（x,）+1（y）=3平面机构的自由度1、单个自由构件的自由度为32、构成运动21平面机构的自由度平面机构的自由度3、平面机构的自由度、平面机构的自由度1）机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。2 2）.机构自由度机构自由度计算公式算公式 式中 n-活活动构件数目（不包含机架）构件数目（不包含机架）-低副数目（低副数目（回回转副、移副、移动副）副）-高副数目（高副数目（点或点或线接触的）接触的）平面机构的自由度3、平面机构的自由度式中n-223、平面机构的自由度、平面机构的自由度例题、计算曲柄滑块机构的自由度。=3324=1解：活动构件数n=3低副数PL=4高副数PH=03、平面机构的自由度例题、计算曲柄滑块机构的自由度。=323平面机构的自由度平面机构的自由度例题：计算五杆铰链机构的自由度。=3424=2解：活动构件数n=4低副数PL=5高副数PH=0平面机构的自由度例题：计算五杆铰链机构的自由度。=34243、平面机构的自由度、平面机构的自由度例题3：计算凸轮机构的自由度=32221=1解：活动构件数n=2低副数PL=2高副数PH=13、平面机构的自由度例题3：计算凸轮机构的自由度253、平面机构的自由度、平面机构的自由度例题4：计算自由度=35270=1解：活动构件数n=5低副数PL=7高副数PH=03、平面机构的自由度例题4：计算自由度263、平面机构的自由度、平面机构的自由度计算机构自由度算机构自由度时应注意的事注意的事项复合复合铰链：两个以上个构件在同一条：两个以上个构件在同一条轴线上形成的上形成的转动副副。由由m个构件个构件组成的复合成的复合铰链，共有，共有(m-1)个个转动副。副。3、平面机构的自由度计算机构自由度时应注意的事项273、平面机构的自由度、平面机构的自由度 机构具有确定运机构具有确定运动的条件的条件原原动件的数目机构的自由度数件的数目机构的自由度数F F（F0或F1）。若原动件数自由度数，机构无确定运动；原动件数自由度数，机构在薄弱处损坏。0个自由度两个自由度一个自由度3、平面机构的自由度机构具有确定运动的条件若原动件28总结：n当原动件位置确定，其余从动件位置也随之确定（1）机构具有确定相对运动的条件（可能性和确定性）n条件：机构原动件数=机构的自由度总结：当原动件位置确定，其余从动件位置也随之确定（1）机构293、平面机构的自由度、平面机构的自由度3、平面机构的自由度30nF=3n-2PL-PH（2）平面机构自由度计算n注意复合铰链两个以上构件在同一处以转动副相连接，所构成的运动副称为复合铰链。若有K个构件在同一处组成复合铰链，则其构成的转动副数目应为（K-1）个。F=3n-2PL-PH（2）平面机构自由度计算注意复合铰链31C处为复合铰链n=5 PL=7 PH=0 例、求右图所示机构的自由度振动式传送机F=3n-2PL-PH=35-27=1C处为复合铰链例、求右图所示机构的自由度振动式传送机F=3n32例：计算图示摇筛机构的自由度：计算是否正确?摇筛机构中，构件2、3、4同在C C 处组成转动副。因此此机构的自由度：例：计算图示摇筛机构的自由度：摇筛机构中，构件2、3、4同在33填空1.机构具有确定运动的条件是：_。2.图示机构要有确定运动需要有_个原动件填空34六、本篇内容第7章常用机构第8章常用传动装置第9章常用机械零件第10章轮系及其传动比计算六、本篇内容第7章常用机构35研究研究对象象:平面连杆机构平面连杆机构 凸轮机构凸轮机构 螺旋机构螺旋机构 重点重点:机构的组成、作用、类型工作原理、特点和机构的组成、作用、类型工作原理、特点和应用。应用。研究对象:36定定义：若干个刚性构件用平面低副（铰链和滑块若干个刚性构件用平面低副（铰链和滑块)联接而成的机构联接而成的机构,也可称为也可称为平面低副机构。平面低副机构。重点：铰链四杆机构重点：铰链四杆机构一、一、平面连杆机构平面连杆机构 CBAC1C2定义：若干个刚性构件用平面低副（铰链和滑块)联接而成的机构,37优点：点：1.1.能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各种预定的运动规律和复杂能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各种预定的运动规律和复杂的运动轨迹，容易满足生产中各种动作要求；的运动轨迹，容易满足生产中各种动作要求；2.2.构件间接触面上的比压小、易润滑、磨损轻、适用于传递较大载荷的场构件间接触面上的比压小、易润滑、磨损轻、适用于传递较大载荷的场合；合；3.3.机构中运动副的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。机构中运动副的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。缺点：缺点：1.1.可能产生较大的运动累积误差可能产生较大的运动累积误差，且设计比较复杂；，且设计比较复杂；2.2.高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。一、一、平面连杆机构平面连杆机构 优点：缺点：一、平面连杆机构38一、一、平面连杆机构平面连杆机构 1 1、根据构件之间的相对运动分为：、根据构件之间的相对运动分为：平面连杆机构，空间连杆机构。平面连杆机构，空间连杆机构。2 2、根据机构中构件数目分为：、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等四杆机构、五杆机构、六杆机构等连杆机构的分类连杆机构的分类一、平面连杆机构1、根据构件之间的相对运动分为：连杆机39（一）平面四杆机构的类型及应用（一）平面四杆机构的类型及应用 平平面面四四杆杆机机构构*铰链四杆机构铰链四杆机构 (全转动副全转动副)含有移动副含有移动副的平的平面四杆机构面四杆机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 曲柄导杆机构曲柄导杆机构 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 移动导杆机构移动导杆机构 定定义：4 4个刚性构件用平面低副联接而成的机构。个刚性构件用平面低副联接而成的机构。（一）平面四杆机构的类型及应用平面四杆机构*铰链四杆机构40铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四四杆杆机机构构中中，固固定定不不动的的构构件件为机机架架；与与机机架架相相联的的构构件件为连架架杆杆，连架架杆杆中中，能能绕机机架架的的固固定定铰链作作整整周周转动的的称称为曲曲柄柄，仅能能在在一一定定角角度度范范围内内往往复复摆动的的称称为摇杆杆；联接接两两连架架杆杆且且不不与与机机架架直直接接相相联的的构构件称件称为连杆杆。根据两个根据两个连架杆能否成架杆能否成为曲柄，曲柄，铰链四杆机构可分四杆机构可分为三种基本形式：三种基本形式：曲柄曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构杆机构。铰链四杆机构铰链四杆机构中，固定不动的构件为机架；与机架相联41曲柄曲柄为主主动件：件：能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动。P65 P65 破碎机破碎机 汽汽车前窗刮水器、前窗刮水器、搅拌机等。拌机等。1 1、曲柄、曲柄摇杆机构杆机构两两连架杆中，一个架杆中，一个为曲柄，而另一个曲柄，而另一个为摇杆。杆。曲柄为主动件：能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动。P6542搅拌机拌机搅拌机43汽汽车前窗刮水器前窗刮水器汽车前窗刮水器44雷达天雷达天线雷达天线45飞剪剪飞剪46P66 P66 缝纫机机 脚踏砂脚踏砂轮机等。机等。摇杆杆为主主动件：件：能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。P66缝纫机脚踏砂轮机等。摇杆为主动件：能将摇杆的往472 2、双曲柄机构、双曲柄机构两两连架杆都是曲柄。主架杆都是曲柄。主动件可以件可以为任一曲柄，能将等角速度任一曲柄，能将等角速度转动转变为周期性的周期性的变角速度角速度转动。2、双曲柄机构482 2、双曲柄机构、双曲柄机构例如：例如：P68 P68 惯性性筛、挖掘机（平行四、挖掘机（平行四边形机构）、形机构）、车门启启闭机构机构（反平行四（反平行四边形机构）等。形机构）等。AECDB2、双曲柄机构例如：P68惯性筛、挖掘机（平行49平行四边形机构平行四边形机构摄影平台升降机构影平台升降机构 平行四边形机构是双曲柄机构的一个平行四边形机构是双曲柄机构的一个特例。组成四边形对边的构件长度分别相特例。组成四边形对边的构件长度分别相等。两曲柄回转方向相同，角速度时时相等。两曲柄回转方向相同，角速度时时相等。等。平行四边形机构摄影平台升降机构平行四边形机构是双曲柄50dcbaDCBA反平行四边形机构平行四边形机构421DCBA3C1B1应用用实例：例：车门开开闭机构机构 组成四边形的对边构件长度分别相等。曲柄组成四边形的对边构件长度分别相等。曲柄a a和和c c回回转方向相反，主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转动。转方向相反，主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转动。dcbaDCBA反平行四边形机构421DCBA3C1B1应用513 3、双、双摇杆机构杆机构两个两个连架杆均架杆均为摇杆杆。两。两连架杆都作往复架杆都作往复摆动，一般主，一般主动摇杆作等速杆作等速摆动，从，从动摇杆作杆作变速速摆动。3、双摇杆机构523 3、双、双摇杆机构杆机构例如：例如：P69P69造型机翻台机构、起重机、造型机翻台机构、起重机、飞机起落架等。机起落架等。3、双摇杆机构例如：P69造型机翻台机构、起重机、飞机起落架533 3、双、双摇杆机构杆机构飞机起落架机起落架3、双摇杆机构飞机起落架54曲柄曲柄摇杆机构杆机构特点是：既能将曲柄的整周特点是：既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的杆的往复往复摆动，又能将，又能将摇杆的往复杆的往复摆动变换为曲柄的曲柄的连续回回转运运动。双曲柄机构双曲柄机构的特点是：能将等角速度的特点是：能将等角速度转动转变为周期性的周期性的变角角速度速度转动。双双摇杆机构杆机构的特点是：两个的特点是：两个连架杆均架杆均为摇杆杆 。两两连架杆都作往架杆都作往复复摆动，一般主，一般主动摇杆作等速杆作等速摆动，从，从动摇杆作杆作变速速摆动。曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动55含有一个移动副的平面四杆机构含有一个移动副的平面四杆机构 1.曲柄滑曲柄滑块机构：机构：铰链四杆机构中，四杆机构中，扩大大转动副，使副，使转动副副变成移成移动副。副。321DCBA 转动副转化为移动副转动副转化为移动副 321DCBA 曲柄滑块机构曲柄滑块机构含有一个移动副的平面四杆机构1.曲柄滑块机构：铰链四杆机构561.曲柄滑曲柄滑块机构：机构：根据滑根据滑块往复移往复移动的的导路中心路中心线是否通是否通过曲柄曲柄转动中心，曲柄滑中心，曲柄滑块机构可分机构可分为对心曲柄滑心曲柄滑块机构和偏置曲机构和偏置曲柄滑柄滑块机构。机构。特点：可以特点：可以实现转动和往复移和往复移动的的变换。应用：活塞式内燃机、空气用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。机、冲床等机械等。1.曲柄滑块机构：根据滑块往复移动的导路中心线是否通过571.曲柄滑曲柄滑块机构：机构：1.曲柄滑块机构：582.2.曲柄曲柄导杆机构杆机构12343124应用用实例：回例：回转式油式油泵、牛、牛头刨床的主体机构刨床的主体机构取曲柄滑块机构的不同构件为机架而获得的。取构件2为机架，构件3为主动件，若 ，导杆1作整周运动，称为转动导杆机构杆机构；若 ，导杆1作往复摆动，称为摆动导杆机构。杆机构。23412.曲柄导杆机构12343124应用实例：回转式油泵、牛头刨59转动导杆机构杆机构牛牛头刨床刨床转动导杆机构牛头刨床60摆动导杆机构杆机构摆动导杆机构61取曲柄滑块机构中的连杆3为机架而得到的。当 曲柄2为原动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰链中心摆动，故称该机构为曲曲柄柄摇块机构机构或称为摆动滑滑块机构机构。3.3.曲柄曲柄摇块机构机构应用于各种用于各种摆动式原式原动机机和工作机中。和工作机中。摆缸式液缸式液压泵、卡、卡车车箱自箱自动翻翻转卸卸料机构料机构 。取曲柄滑块机构中的连杆3为机架而得到的。当曲柄2为原动623.3.曲柄曲柄摇块机构机构3.曲柄摇块机构63取曲柄滑块机构中的滑块4为机架而得到的。当曲柄2转动时，导杆1可在固定滑块4中往复移动，故该机构称为移移动导杆机构杆机构（或定定块机构机构）。4.4.移移动导杆机构杆机构应用用实例：手例：手压抽水机、抽油抽水机、抽油泵等。等。取曲柄滑块机构中的滑块4为机架而得到的。当曲柄2转动时，导杆644.4.移移动导杆机构杆机构4.移动导杆机构65机构演化机构演化当以不同的构件作为机架时，将得到不同类型的机构。以构件4为机架时，为曲柄滑块机构。以构件1为机架时，为回转导杆机构。以构件2为机架时，为摇块机构。以构件3为机架时，为移动导杆机构。滑块3：只移动-曲柄滑块机构移动+转动转动导杆机构只转动摇块机构不动移动导杆机构机构演化当以不同的构件作为机架时，将得到不同类型的机构。66铰链四杆机构存在曲柄的条件铰链四杆机构存在曲柄的条件一、一、铰链四杆机构中，若最短杆与最四杆机构中，若最短杆与最长杆的杆的长度之和小于或等于其余两度之和小于或等于其余两杆杆长度之和，度之和，则：1、取最短杆的相、取最短杆的相邻杆杆为机架机架时，得曲柄，得曲柄摇杆机构杆机构（最短杆为曲柄）2、取最短杆、取最短杆为机架机架时，得双曲柄机构；，得双曲柄机构；3、取与最短杆相、取与最短杆相对的杆的杆为机架机架时，得双，得双摇杆机构。杆机构。二、二、铰链四杆机构中，若最短杆与最四杆机构中，若最短杆与最长杆的杆的长度之和大于其余两杆度之和大于其余两杆长度度之和，之和，则不不论取何杆取何杆为机架机架时均无曲柄存在，而只能得双均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构。杆机构。铰链四杆机构存在曲柄的条件一、铰链四杆机构中，若最短杆与最67 课堂堂练习 1.试判别下面二个图分别属于什么类型并说明连架杆的名称？此机构属于双摇杆机构此机构属于双曲柄机构15+3020+1810+2817+22又最短杆AB固定作为机架其中AB、CD都为摇杆其中AB、CD都为曲柄课堂练习1.试判别下面二个图分别属于什么68 2.试判别下面二个图分别属于什么类型并说明连架杆的名称？此机构属于曲柄摇杆机构此机构属于双摇杆机构13+2420+19又杆AD是最短杆相邻的杆件其中AB为曲柄、CD为摇杆11+2615+25又杆CD是最短杆相对的杆件其中AD、BC均为摇杆2.试判别下面二个图分别属于什么类型并说明693.已知在四杆机构中，机架长40mm，两连架杆长度分别为18mm和45mm，则当连杆的长度在什么范围内，该机构为曲柄摇杆机构？分析：1.连杆的长度不可能是最短杆，否则的话为 双摇杆机构；2.根据分析1确定18mm为最短杆；解：设连杆的长度为Xmm（属于“a+dc+b”的形式）3.说明连杆要么是最长杆，要么45mm的杆为最长杆；当mm为最长杆时：即18+X40+45X 67当45mm为最长杆时：即18+4540+xX 23当23X 67时，该机构为曲柄摇杆机构3.已知在四杆机构中，机架长40mm，两连架杆长度分别为1870总结最短杆固定，此时为1.最长杆和最短杆之和小于等于其余两杆之和时：与最短杆相对的杆固定，此时为与最短杆相邻的杆固定，此时为2.最长杆和最短杆之和大于其余两杆之和时：无论哪根杆固定都为曲柄摇杆机构。双曲柄机构。双摇杆机构。双摇杆机构。总结最短杆固定，此时为1.最长杆和最短杆之和小于等于其余两71思考1.有一四杆机构，各杆的尺寸为：AB=130，BC=150，CD=50，AD=200，若取AD为机架，则此机构属于 ；若以CD为机架，则此机构又属于 。2.已知四杆机构四根杆的长度分别为LCD=500mm，LAD=240mm，LAB=600mm，LBC=400mm，试证明当取杆LAB为机架时有否曲柄存在？若分别以LBC和LAD为机架时各得到什么机构？思考1.有一四杆机构，各杆的尺寸为：AB=130，BC=172P874-3判断各铰链四杆机构的类型。P874-8双曲柄机构，已知连杆长度BC=130mm，两曲柄长度AB=100mm，CD=110mm，试确定机架长度AD的取值范围。P874-3判断各铰链四杆机构的类型。P874-73P874-9曲柄摇杆机构，已知连杆长度BC=90mm，机架长度AD=100mm，摇杆长度CD=70mm，试确定曲柄长度AB的取值范围。P874-10双摇杆机构，已知连杆长度BC=200mm，摇杆长度AB=70mm，摇杆长度CD=120mm，试确定机架长度AD的取值范围。P874-11曲柄摇杆机构，已知曲柄长度AB=50mm，机架长度AD=120mm，摇杆长度CD=100mm，试确定连杆长度BC的取值范围。P874-9曲柄摇杆机构，已知连杆长度BC=90mm741、铰链四杆机构中，各杆长度如表所示，当以杆AD为机架时，分别属于哪种基本形式1、铰链四杆机构中，各杆长度如表所示，当以杆AD为机架时75已知铰链四杆机构中各构件长度为=150mm,=500mm,=600mm,以AD为机架，欲使其为曲柄摇杆机构，求的值3、已知铰链四杆机构中各构件长度为=150mm761、2、1、2、77 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质1.1.急回特性急回特性 :摇杆的杆的摆角角，极位极位夹角角。曲柄摇杆机构，曲柄为原动件，摇杆有急回特性。铰链四杆机构的基本性质1.急回特性:摇杆的摆角，78 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质1.1.急回特性急回特性 :曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构，都有一个作整周转动的曲柄外，还有一个连架杆作往复运动。而作往复运动的构件都有一些共同的特点。往复运往复运动构件的极限位置构件的极限位置图示曲柄摇杆机构。CD为往复运动构件，存在两个速度为零的极限位置 。摇杆CD的两个极限位置间的夹角Y即为摇杆的摆角角。铰链四杆机构的基本性质1.急回特性:曲柄摇杆机构、曲79 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质1.1.急回特性急回特性 :铰链四杆机构的基本性质1.急回特性:80 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质1.1.急回特性急回特性 :铰链四杆机构的基本性质1.急回特性:81为描述从动摇杆的急为描述从动摇杆的急回特性，在此引入行回特性，在此引入行程速比系数程速比系数 K K，即：，即：K=K=180 +180 +180 -180 -K K值的大小反映了急回运的大小反映了急回运动特性的特性的显著程度。著程度。K K值的大小取决于极位的大小取决于极位夹角角 ，角越大，角越大，K K值越大，急回运越大，急回运动特性越明特性越明显；反之，；反之，则愈不明愈不明显。当。当时 ，K=1 K=1，机构无急回特性。，机构无急回特性。若在设计机构时若在设计机构时先给定先给定K K值，则值，则:在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩短非生产时间，提高生产率，如牛头刨床、往复式运输机等。为描述从动摇杆的急回特性，在此引入行程速比系数K，即：K82 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质2.2.压力角与力角与传动角角压力角愈小，机构的力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机构力效果愈好。所以，衡量机构传力力性能，可用性能，可用压力角作力角作为标志。志。压力角：从动件受力方压力角：从动件受力方向与受力点线速度方向向与受力点线速度方向之间所夹的锐角。之间所夹的锐角。传动角传动角:压力角的余角压力角的余角即连杆与从动件间所即连杆与从动件间所夹的锐角。夹的锐角。铰链四杆机构的基本性质2.压力角与传动角压力角愈小，机83在连杆机构中，为度量方便，在连杆机构中，为度量方便，常用压力角的余角即连杆与常用压力角的余角即连杆与从动件间所夹的锐角从动件间所夹的锐角(传动传动角角)检验机构的传力性能。检验机构的传力性能。传动角愈大，机构的角愈大，机构的传力性能愈好，反之力性能愈好，反之则不利于机构中力的不利于机构中力的传递。机构运。机构运转过程中，程中，传动角是角是变化的，机构出化的，机构出现最小最小传动角的位置正好是角的位置正好是传力效果最力效果最差的位置，也是差的位置，也是检验其其传力性能的关力性能的关键位置。位置。设计要求：要求：在连杆机构中，为度量方便，常用压力角的余角即连杆与从动件间所84曲柄曲柄摇杆机构，以曲柄杆机构，以曲柄为原原动件件时，其最小，其最小传动角角发生在曲柄与机架两次共生在曲柄与机架两次共线位置之一。位置之一。ABCD曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其最小传动角发生在曲柄与机架85机械传动常用机构课件86判断图示导杆机构的压力角值，并讨论机构在不同位置其压力角是否变化？为什么？机构在任何位置的压力角都为零。因为机构在任何位置滑块给予导杆的驱动力同导杆上力作用点的绝对速度方向始终重合，因此导杆机构的传力特性较其它四杆机构来说是最好的。判断图示导杆机构的压力角值，并讨论机构在不同位置其压力角是否87 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质3.3.死点状死点状态机构机构传动角角 （即（即 ）的位置称）的位置称为死点位置。死点位置。(即即连杆和从杆和从动件共件共线的位置）的位置）机构机构处于死点位置，从于死点位置，从动件会出件会出现卡死卡死（机构自（机构自锁）或）或运运动方向不确方向不确定定的的现象。象。措施和措施和应用用铰链四杆机构的基本性质3.死点状态机构传动角88 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质89 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质3.平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则该四杆机构为_。4.曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，_死点位置。（A）曲柄与连杆共线时，（B）摇杆与连杆共线时，（C）不存在，铰链四杆机构的基本性质3.平面四杆机构中，若各杆长度分别90 “铰链四杆机构铰链四杆机构”学习要点：学习要点：1、铰链四杆机构的类型、特点及应用。2、铰链四杆机构的类型判断。3、铰链四杆机构的基本性质：急回特性、压力角和传动角、死点。“铰链四杆机构”学习要点：1、铰链四杆机构的类型、特点及91二、二、凸凸轮机构机构二、凸轮机构921.1.组成组成凸凸轮机构的机构的应用与分用与分类 凸轮机构由凸凸轮1、从从动件件2、机机架架3三个基本构件及锁合装置合装置组成。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。1.组成凸轮机构的应用与分类凸轮机构由凸轮1、从动件293凸凸轮机构的机构的应用与分用与分类 2.2.特点：特点：优点点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损，不能传递大的动力，且凸轮轮廓加工困难。凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。凸轮机构的应用与分类2.特点：优点:只要正确地设计和制造94凸凸轮机构的机构的应用与分用与分类 3.应用：平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律工作时，则常采用凸轮机构。应用举例：内燃机配气机构（p74图4-22）凸轮自动送料机构（图4-24）铸造车间的造型机（图4-23）自动车床横向进给机构、靠模车削机构、分度转位机构、绕线机构等凸轮机构的应用与分类3.应用：平面连杆机构虽然应用广泛，95凸凸轮机构的机构的应用与分用与分类 凸轮机构的应用与分类96凸凸轮机构的机构的应用与分用与分类 凸轮机构的应用与分类97二、二、凸凸轮机构机构内燃机配气机构二、凸轮机构内燃机配气机构98二、二、凸凸轮机构机构自动车床走刀机构分度转位机构二、凸轮机构自动车床走刀机构分度转位机构99凸凸轮机构的机构的应用与分用与分类 4.类型：盘形凸形凸轮其凸轮都是绕固定轴线转动且有变化向径的盘形构件。盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮径向尺寸不能变化太大，故从动件的行程较短。圆柱凸柱凸轮其凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体，可看成是绕卷在圆柱体上的移动凸轮，利用它可使从动件得到较大的行程。移移动凸凸轮其凸轮是具有曲线轮廓、作往复直线移动的构件，它可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。按凸轮的形状分：按凸轮的形状分：凸轮机构的应用与分类4.类型：盘形凸轮其凸轮都是绕固100凸凸轮机构的机构的应用与分用与分类 4.类型：按凸轮的形状分：按凸轮的形状分：凸轮机构的应用与分类4.类型：按凸轮的形状分：101尖尖顶从从动件凸件凸轮机构机构其从动件的端部呈尖点，特点是能与任何形状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理论上可实现任意预期的运动规律。尖顶从动件凸轮机构是研究其他型式从动件凸轮机构的基础。但由于从动件尖顶易磨损，故只能用于轻载低速的场合。滚子从子从动件凸件凸轮机构机构其从动件的端部装有滚子，由于从动件与凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损显著减少，能承受较大载荷，应用较广。但端部重量较大，又不易润滑，故仍不宜用于高速。平底从平底从动件凸件凸轮机构机构其从动件端部为一平底。若不计摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，传力性能良好，且凸轮与平底接触面间易形成润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。按从动件末端形状分：按从动件末端形状分：尖顶从动件凸轮机构其从动件的端部呈尖点，特点是能与任何形102按从动件末端形状分：按从动件末端形状分：按从动件末端形状分：103所谓的锁合是指保持从动件与凸轮之间的高副接触。力力锁合凸合凸轮机构机构依靠重力、弹簧力或其他外力来保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。形形锁合凸合凸轮机构机构依靠凸轮和从动件几何形状来保证锁合。移移动从从动件凸件凸轮机构（机构（按其从动件导路是否通过凸轮回转中心分为对心心移动从动件和偏置偏置移动从动件凸轮机构。）摆动从从动件凸件凸轮机构机构 按锁合方式分：按锁合方式分：按从动件相对机架的运动方式分为：按从动件相对机架的运动方式分为：所谓的锁合是指保持从动件与凸轮之间的高副接触。移动从动件凸轮104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105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106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107移动凸轮圆柱凸轮移动凸轮圆柱凸轮108推程、推程、远休止、回程、近休止休止、回程、近休止当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。推程、远休止、回程、近休止当凸轮连续转动时，从动件将重复上述109 凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表面承受强烈磨损。因此，要求凸轮和滚子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。当低速、轻载时，可以选用铸铁作为凸轮的材料。中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或滲碳淬火，使硬度达到。高速、重载凸轮可以用优质合金钢材料，并经表面淬火或滲氮处理。滚子材料用合金钢材料，经滲碳淬火，达到较大表面硬度。凸凸轮机构的材料机构的材料凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表面承110 凸凸轮机构的机构的组成、特点、成、特点、类型及型及应用用“凸凸轮机构机构”要点：要点：凸轮机构的组成、特点、类型及应用“凸轮机构”要点111三三、螺旋机构、螺旋机构所谓螺旋运动，是使用内、外螺纹组成的螺旋副传递运动和动力的传动。螺旋传动可方便地把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。在机器设备和仪器中使用广泛。组成：螺杆、螺母和机架。一、螺旋机构的一、螺旋机构的应用和特点用和特点三、螺旋机构所谓螺旋运动，是使用内、外螺纹组成的螺旋副传递112特点：1、优点：螺旋机构能将回转运动变换为直线运动,且有很大的减速比；结构简单、制造方便，能将较小的回转力矩变成较大的轴向力；传动精度较高、工作平稳，易于自锁。2、缺点：由于螺旋副为面接触，且接触面间的相对滑动速度较大，故运动副表面摩擦、磨损较大，传动效率较低，不能传递大的功率。一、螺旋机构的一、螺旋机构的应用和特点用和特点特点：一、螺旋机构的应用和特点113二、螺旋机构的螺二、螺旋机构的螺纹矩形螺纹难以精确制造，应用较少；三角形螺纹主要用于连接；梯形及锯齿形螺纹在传动机构中应用广泛。二、螺旋机构的螺纹矩形螺纹难以精确制造，应用较少；三角形螺纹114二、螺旋机构的螺二、螺旋机构的螺纹按螺旋线旋向不同，螺纹分为右旋和左旋两种。一般多采用右旋。按螺旋线数目，螺旋又可分为单线、双线、三线和多线等。（上图）二、螺旋机构的螺纹按螺旋线旋向不同，螺纹分为右旋和左旋两种。115二、螺旋机构的螺二、螺旋机构的螺纹螺旋升角：如上图，AC与圆柱轴线的垂直平面之间的夹角；导程Ph：螺旋线上升的距离。对单线螺纹，Ph=P（螺距）多线螺纹，Ph=nP一般螺旋升角较小，有自锁作用。故在停止传动时，能实现精确可靠的轴向定位。二、螺旋机构的螺纹螺旋升角：如上图，AC与圆柱轴线的垂直116三、螺旋机构的形式三、螺旋机构的形式1、螺母不动，螺杆转动并作直线运动应用：左图台虎钳。还应用于千斤顶、千分尺和螺旋压力机等。（一）单螺旋机构（普通螺旋机构，由单一螺旋副组成）2、螺杆不动，螺母转动并作直线运动应用：右图螺旋千斤顶三、螺旋机构的形式1、螺母不动，螺杆转动并作直线运动应用：左1173、螺杆原位转动，螺母作直线运动应用：左图。还应用于摇臂钻床中摇臂的升降机构、牛头刨床工作台的升降机构等。应用：右图应力试验机上的观察镜螺旋调整装置。游标卡尺微量调节装置等。4、螺母原位转动，螺杆作直线运动单螺旋机构，螺杆与螺母螺旋机构，螺杆与螺母间相相对移移动距离距离：L=nPz3、螺杆原位转动，螺母作直线运动应用：左图。还应用于摇臂钻床118三、螺旋机构的形式三、螺旋机构的形式1、差动螺旋机构两螺旋副中螺纹旋向相同。差动螺旋机构可动螺母1相对机架移动的距离L：L=（Ph1-Ph2)z（二）双螺旋机构按两螺旋旋向不同，双螺旋机构可分为差动螺旋机构和复式螺旋机构。当Ph1和Ph2相差很小，则移动量可以很小。利用这一特性，差动螺旋常应用于测微器、计算机、分度机以及精密机床、仪器和工具中。P81例4-1三、螺旋机构的形式1、差动螺旋机构两螺旋副中螺纹旋向相同。119三、螺旋机构的形式三、螺旋机构的形式1、差动螺旋机构（二）双螺旋机构P81例4-1三、螺旋机构的形式1、差动螺旋机构（二）双螺旋机构P81120三、螺旋机构的形式三、螺旋机构的形式1、差动螺旋机构（二）双螺旋机构三、螺旋机构的形式1、差动螺旋机构（二）双螺旋机构1212、复式螺旋机构两螺旋副中螺纹旋向相反。复式螺旋机构可动螺母1相对机架移动的距离L：L=（Ph1+Ph2)z复式螺旋机构移动距离L与（Ph1+Ph2)成正比，所以多用于快速调整或移动两构件相对位置的场合。若要求两构件同步移动，只需Ph1=Ph2电线杆钢索拉紧装置用的松紧螺套2、复式螺旋机构两螺旋副中螺纹旋向相反。复式螺旋机构可动螺1222、复式螺旋机构2、复式螺旋机构1232、复式螺旋机构图示为螺旋压力机。螺杆1左右两段分别与螺母3、4组成旋向相反、导程相同的螺旋副A和C。根据复式螺旋的原理，当转动螺杆1时，螺母3、4很快地相对靠近，再通过连杆5、6使压板2向下运动以压紧物件7 2、复式螺旋机构图示为螺旋压力机。螺杆1左右两段分别与螺母3124四、四、滚珠螺旋机构珠螺旋机构滚珠螺旋传动是一种较为新型的传动，其结构简图如图所示。与一般螺旋机构传动的主要区别是在螺杆1和螺母2之间增加滚动体3（一般均为滚珠）。这样使螺杆和螺母不直接接触，而且将原来接触表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦。当螺杆相对螺母转动时，滚动体在螺纹滚道内滚动，为使其连续不断滚动，滚道分成工作滚道和返回滚道两部分，且连接成一个闭合循环回路。四、滚珠螺旋机构滚珠螺旋传动是一种较为新型的传动，其结构简图125四、四、滚珠螺旋机构珠螺旋机构滚珠螺旋传动具有摩擦小、传动效率高、起动力矩小、传动灵活、平稳、工作寿命长等优点，近年来随着数控机床的发展，滚珠螺旋传动在机床、航空航天、汽车等领域中得到越来越广泛的应用。滚珠螺旋结构较复杂，径向尺寸比一般螺旋传动大，制造成本高，没有自锁作用。四、滚珠螺旋机构滚珠螺旋传动具有摩擦小、传动效率高、起动力矩126上一页 返回上一页返回127