机械常用传动装置

教学重点： 教学难点： 解决方法： 熟悉常用机构、常用机械传动及通用零部件的工作原理、特点、应用、结构和标准； 常用机构、常用机械传动及用零部件的工作原理、特点、应用、结构。 抓好基本学习环节学会综合运用知识学会知识技能的实际应用第三篇第三篇 常用机构常用机构 绪论绪论绪论绪论机械设计机械设计在工程技术中的地在工程技术中的地位和作用位和作用机械概述机械概述该部分的性质、内容、任务和学该部分的性质、内容、任务和学习方法习方法1.1.机械设计机械设计在工在工 程技术中的地位和作用程技术中的地位和作用 该课程研究机械设计中的共性问题，是机该课程研究机械设计中的共性问题，是机械设计工程的技术基础，应用广泛。械设计工程的技术基础，应用广泛。 机械设计的程序，实际上是对机械设计的程序，实际上是对机械设机械设计基础计基础所研究内容的系统应用过程。所研究内容的系统应用过程。 工程上进行机械设计时，首先，将构件按工程上进行机械设计时，首先，将构件按照机械的工作原理要求组成机构；其次，分析照机械的工作原理要求组成机构；其次，分析各构件的运动情况及构件在外力作用下的平衡各构件的运动情况及构件在外力作用下的平衡问题；第三，分析构件在外力作用下的承载能问题；第三，分析构件在外力作用下的承载能力问题，合理地选择材料、热处理，确定构件力问题，合理地选择材料、热处理，确定构件（零件）的形状、具体结构、几何尺寸、制造（零件）的形状、具体结构、几何尺寸、制造工艺；最后，绘制零件工作图，待加工。工艺；最后，绘制零件工作图，待加工。 2.机械概述机械概述 （1）掌握名词 机器和机构、构件和零件（2）机器的组成（3）机械的类型机器机器 具有以下三个特征的实物组合体称为机器。 1.1.都是人为的各种实物的组合。都是人为的各种实物的组合。 2.2.组成机器的各种实物间具有确组成机器的各种实物间具有确 定的相对运动。定的相对运动。 3.3.可代替或减轻人的劳动，完成可代替或减轻人的劳动，完成 有用的机械功或转换机械能有用的机械功或转换机械能。机构机构 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，通通常将机器和机构统称为机械。常将机器和机构统称为机械。零件和构件零件和构件 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。 特定的机器中用到的零件称为专用零件。 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。机器的组成机器的组成 根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分组成： 1.原动部分：原动部分：机器的动力来源。 2.工作部分：工作部分：完成工作任务的部分。 3.传动部分：传动部分：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。机械的类型机械的类型 根据用途不同，机械可分为：（1）动力机械动力机械实现机械能与其他形式能量间的转换。（2）加工机械加工机械改变物料的结构形状、性质及状态。（3）运输机械运输机械改变人或物料的空间位置。（4）信息机械信息机械获取或处理各种信息。3.3.本部分的性质、内容本部分的性质、内容 任务和学习方法任务和学习方法 （1）机械设计是一门综合性的技术基础课，其研究对象和课程内容： 常用机构常用机构 常用机械传动常用机械传动 通用机械零部件通用机械零部件 3.3.本部分的性质、内容本部分的性质、内容 任务和学习方法任务和学习方法（2）机械设计课程的任务： 熟悉常用机构、常用机械传动及通用零部件的工作原理、特点、应用、结构和标准，掌握常用机构、常用机械传动和通用零部件的选用和基本设计方法，具备正确分析、使用和维护机械的能力，初步具有应用简单机械传动装置的能力。3.3.本部分的性质、内容本部分的性质、内容 任务和学习方法任务和学习方法 （3）学习方法抓好基本学习环节学会综合运用知识学会知识技能的实际应用学会总结归纳学会创新第三篇第三篇 常用机构常用机构 研究对象研究对象: :机构机构（平面机构、凸轮机构、间（平面机构、凸轮机构、间歇运动机构）歇运动机构） 内容主要内容主要: :机构的结构分析机构的结构分析从分析机构的从分析机构的组成入手，研究机构的组成情况对其运动的组成入手，研究机构的组成情况对其运动的影响，以及机构运动简图的绘制方法，为研影响，以及机构运动简图的绘制方法，为研究现有机构和创造新机构打下基础。究现有机构和创造新机构打下基础。 常用常用机构及其设计机构及其设计从分析几种常用机构的工作从分析几种常用机构的工作原理和运动特点入手，研究根据给定运动和原理和运动特点入手，研究根据给定运动和传力要求设计机构运动简图的基本方法。这传力要求设计机构运动简图的基本方法。这里不涉及构件的强度计算、材料选择和结构里不涉及构件的强度计算、材料选择和结构形状设计等问题。形状设计等问题。平面机构平面机构 平面机构：平面机构：所有构件都在同一平面或相所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构，否则称为互平行的平面内运动的机构，否则称为空间机构。空间机构。 机构简图绘制：偏心轮机构机构简图绘制：偏心轮机构机构示意图绘制：鄂式破碎机机构示意图绘制：鄂式破碎机第第8 8章章 平面连杆机构平面连杆机构 第第2 2节节 平面连杆机构平面连杆机构 定义：定义：若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构, ,也也可称为平面低副机构。可称为平面低副机构。 优点：优点：1.1.能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各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；各种动作要求；2.2.构件间接触面上的比压小、易润滑、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；磨损轻、适用于传递较大载荷的场合；3.3.机构中运动副机构中运动副的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。的元素形状简单、易于加工制造和保证精度。缺点：缺点：1.1.只能近似地满足给定的运动规律和轨迹要求，只能近似地满足给定的运动规律和轨迹要求，且设计比较复杂；且设计比较复杂；2. 2. 运动构件产生的惯性力难以平衡，运动构件产生的惯性力难以平衡，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。 命名命名: :根据所含有构件的数目。如四杆机构，多杆机构根据所含有构件的数目。如四杆机构，多杆机构( (五杆机构、六杆机构五杆机构、六杆机构) )。本章主要研究平面四杆机构的本章主要研究平面四杆机构的类型、基本性质和设计方法。类型、基本性质和设计方法。 8.2 8.2 平面四杆机构的类型及应用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面四杆的平面四杆机构机构 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 铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构中，固定不动的构件为铰链四杆机构中，固定不动的构件为机架机架；与机架相；与机架相联的构件为联的构件为连架杆连架杆，连架杆中，能绕机架的固定铰链，连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为作整周转动的称为曲柄曲柄，仅能在一定角度范围内往复，仅能在一定角度范围内往复摆动的称为摆动的称为摇杆摇杆；联接两连架杆且不与机架直接相联；联接两连架杆且不与机架直接相联的构件称为的构件称为连杆连杆。 根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可分为三种基本形式：分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构摇杆机构。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的整周转动变特点是：既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。为曲柄的连续回转运动。双曲柄机构双曲柄机构的特点是：能将等角速度转动转变为的特点是：能将等角速度转动转变为周期性的变角速度转动。周期性的变角速度转动。 例如：搅拌机、缝纫机等。例如：搅拌机、缝纫机等。例如：惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、车例如：惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、车门启闭机构（反平行四边形机构）等。门启闭机构（反平行四边形机构）等。双摇杆机构双摇杆机构的特点是：两个连架杆均为摇杆的特点是：两个连架杆均为摇杆 。例如：起重机、电风扇摇头机构等。例如：起重机、电风扇摇头机构等。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.曲柄滑块机构：曲柄滑块机构：铰链四杆机构中，扩大转动副，使铰链四杆机构中，扩大转动副，使转动副变成移动副。转动副变成移动副。根据滑块往复移动根据滑块往复移动的导路中心线是否的导路中心线是否通过曲柄转动中心，通过曲柄转动中心，曲柄滑块机构可分曲柄滑块机构可分为对心曲柄滑块机为对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块构和偏置曲柄滑块机构。机构。特点：可以实现转动和往复移动的变换。特点：可以实现转动和往复移动的变换。应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。2.2.曲柄导杆机构曲柄导杆机构12343124应用实例：回转式油泵（转动导杆机构）牛头刨床的主应用实例：回转式油泵（转动导杆机构）牛头刨床的主体机构（摆动导杆机构）。体机构（摆动导杆机构）。 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，称为转动导杆机构转动导杆机构；若 ，导杆1作往复摆动，称为摆动导杆机构。摆动导杆机构。 23ll 23ll 2341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，故称该机构为曲柄摇块机构曲柄摇块机构或称为摆动滑块机构摆动滑块机构。 3.3.曲柄摇块机构曲柄摇块机构应用于各种摆动式应用于各种摆动式原动机和工作机中。原动机和工作机中。摆缸式液压泵、卡摆缸式液压泵、卡车车箱自动翻转卸车车箱自动翻转卸料机构料机构 。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，故该机构称为移动导杆机构移动导杆机构（或定块机构定块机构）。4.4.移动导杆机构移动导杆机构应用实例：手压抽水机、抽油泵等。应用实例：手压抽水机、抽油泵等。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 1.1.最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于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；其他两杆长度之和；2.2.连架杆和机架中必有一个是最短杆。连架杆和机架中必有一个是最短杆。 铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则取最短杆的相邻和小于或等于其余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得杆为机架时，得曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构；取最短杆为机架时，；取最短杆为机架时，得得双曲柄机构双曲柄机构；取与最短杆相对的杆为机架时，得；取与最短杆相对的杆为机架时，得双双摇杆机构摇杆机构。铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构双摇杆机构。推论：推论：8.2 8.2 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 : :摇杆的摆角摇杆的摆角， 极位夹角极位夹角。 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动特性的显著程度。值的大小反映了急回运动特性的显著程度。K K值的大值的大小取决于极位夹角小取决于极位夹角 ， 角越大，角越大，K K值越大，急回运动值越大，急回运动特性越明显；反之，则愈不明显。当时特性越明显；反之，则愈不明显。当时 ，K=1 K=1 ，机构无急回特性。机构无急回特性。 0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 :11180 KK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。 8.2 8.2 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 2.2.压力角与传动角压力角与传动角costFFsinnFF压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。 CvtFnFF压力角：从动件压力角：从动件受力方向与受力受力方向与受力点线速度方向之点线速度方向之间所夹的锐角。间所夹的锐角。 传动角传动角: :压力角压力角的余角即连杆与的余角即连杆与从动件间所夹的从动件间所夹的锐角。锐角。 在连杆机构中，为度在连杆机构中，为度量方便，常用压力角量方便，常用压力角的余角即连杆与从动的余角即连杆与从动件间所夹的锐角件间所夹的锐角( (传传动角动角) )检验机构的传检验机构的传力性能。力性能。 min传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。是检验其传力性能的关键位置。 CvtFnFF设计要求：设计要求：曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其最小传动角发生在曲柄与机架两次共线最小传动角发生在曲柄与机架两次共线位置之一。位置之一。 minABCD8.2 8.2 铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质 3.3.死点状态死点状态 0机构传动角机构传动角 （即（即 ）的位置称为）的位置称为死点位置。死点位置。 90机构处于死点位置，从动机构处于死点位置，从动件会出现件会出现卡死卡死（机构自锁）（机构自锁）或或运动方向不确定运动方向不确定的现象。的现象。 措施和应用措施和应用