第4章常用機(jī)構(gòu)

1、第4章 常用機(jī)構(gòu)課題名稱(chēng)常 用 機(jī) 構(gòu)授課形式講授課時(shí)班級(jí)教學(xué)目的了解平面連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)，螺旋機(jī)構(gòu)，不完全齒輪機(jī)構(gòu)。教學(xué)重點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)教學(xué)難點(diǎn)輔助手段課外作業(yè)課后體會(huì)課題名稱(chēng)平面連桿機(jī)構(gòu)授課形式講授課時(shí)班級(jí)教學(xué)目的掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型。教學(xué)重點(diǎn)掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型。教學(xué)難點(diǎn)輔助手段課外作業(yè)課后體會(huì)一、平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)結(jié)起來(lái)封閉系統(tǒng)。其中被固定的桿4被稱(chēng)為機(jī)架不直接與機(jī)架相連的桿2稱(chēng)之為連桿與機(jī)架相連的桿1和 桿3稱(chēng)之為連架凡是能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱(chēng)之為曲柄，只能在小于360°的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱(chēng)

2、之為搖桿。二、 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)其兩個(gè)連架桿的運(yùn)動(dòng)形式不同，可以分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本形式。1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)連架桿，一個(gè)是曲柄而另一個(gè)是搖桿，則該機(jī)構(gòu)稱(chēng)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。用來(lái)調(diào)整雷達(dá)天線俯仰角度的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。汽車(chē)前窗的刮雨器。當(dāng)主動(dòng)曲柄AB回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)搖桿作往復(fù)擺動(dòng)，利用搖桿的延長(zhǎng)部分實(shí)現(xiàn)刮雨動(dòng)作。2 ) 雙曲柄機(jī)構(gòu)如果鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)連架桿都能作360°整周回轉(zhuǎn)，則這種機(jī)構(gòu)稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)曲柄的長(zhǎng)度相等，機(jī)架與連架桿的長(zhǎng)度相等（，這種雙曲柄機(jī)構(gòu)稱(chēng)為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。蒸汽機(jī)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是

3、平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)在雙曲柄和機(jī)架共線時(shí)，可能由于某些偶然因素的影響而使兩個(gè)曲柄反向回轉(zhuǎn)。機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用三個(gè)曲柄的目的就是為了防止其反轉(zhuǎn)。3) 雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿都在小于360°的角度內(nèi)作擺動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)稱(chēng)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1.轉(zhuǎn)動(dòng)副化成移動(dòng)副2.擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副3.取不同構(gòu)件為機(jī)架四、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件曲柄存在的條件由上述以知，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱(chēng)為曲柄。而曲柄是否存在。則取決于機(jī)構(gòu)中各桿的長(zhǎng)度關(guān)系，即要使連架桿能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)而成為曲柄，各桿長(zhǎng)度必須滿足一定的條件，這就是所謂的曲柄存在的條件?？蓪q鏈四桿機(jī)

4、構(gòu)曲柄存在的條件概括為：1 連架桿與機(jī)架中必有一個(gè)是最短桿；2 最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和必小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。 上述兩條件必須同時(shí)滿足，否則機(jī)構(gòu)中無(wú)曲柄存在。根據(jù)曲柄條件，還可作如下推論：（1）若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和必小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則可能有以下幾種情況：a以最短桿的相鄰桿作機(jī)架時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；b以最短桿為機(jī)架時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)；c以最短桿的相對(duì)桿為機(jī)架時(shí)，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。(2)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則不論以哪一桿為機(jī)架，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。五、平面四桿機(jī)構(gòu)急回特性曲柄搖杯機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄A B沿順時(shí)針?lè)较蛞缘冉撬俣绒D(zhuǎn)過(guò)1時(shí)，搖

5、桿CD自左極限位置C1D擺至右極位置C2D，設(shè)所需時(shí)間為 t1，C點(diǎn)的明朗瞪為 V1；而當(dāng)曲柄AB再繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)2時(shí)，搖桿CD自C2D擺回至C1D，設(shè)所需的時(shí)間為 t2，C點(diǎn)的平均速度為 V2。由于12，所以 t1t2 ,V2Vl。由此說(shuō)明：曲柄AB雖作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖桿CD空回行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度，這種性質(zhì)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的急回特性。搖桿CD的兩個(gè)極限位置間的夾角稱(chēng)為搖稈的最大擺角，主動(dòng)曲柄在搖桿處于兩個(gè)極限位置時(shí)所夾的銳角稱(chēng)為極位夾角。 在某些機(jī)械中(如牛頭刨床、插床或慣性篩等)，常利用機(jī)械的急回特性來(lái)縮短空回行程的時(shí)間，以提高生產(chǎn)率。急回特性系數(shù)K：從動(dòng)件空回行程平均速度V2與從動(dòng)件

6、工作行程平均速度V1的比值。K值的大小反映了機(jī)構(gòu)的急回特性，K值愈大，回程速度愈快。 KV2V1 (C2C1t2) (C1C2t1)（180°十） (180°一)由上式可知，K與有關(guān)，當(dāng)0時(shí)，K1，說(shuō)明該機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性；當(dāng)0時(shí)，Kl，則機(jī)構(gòu)具有急回特性。六、死點(diǎn) 以搖桿作為主動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。在從動(dòng)曲柄與連桿共線的兩個(gè)位置時(shí)，出現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角0，壓力角90°的情況。此時(shí)連桿對(duì)從動(dòng)曲柄的作用力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種位置稱(chēng)為死點(diǎn)。機(jī)構(gòu)在死點(diǎn)位置時(shí)由于偶然外力的影響，也可能使曲柄轉(zhuǎn)向不定。 死點(diǎn)對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是不利的，常利用慣性來(lái)通過(guò)死點(diǎn)，也可

7、采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)排的方法避開(kāi)死點(diǎn)。 但死點(diǎn)也有可利用的一面，當(dāng)工件被夾緊后，BCD成一直線，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，即使工件的反力很大，夾具也不會(huì)自動(dòng)松脫。課題名稱(chēng)凸輪機(jī)構(gòu)授課形式講授課時(shí)2班級(jí)教學(xué)目的了解凸輪機(jī)構(gòu)的組成和基本類(lèi)型教學(xué)重點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的組成及基本類(lèi)型 教學(xué)難點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的組成及基本類(lèi)型輔助手段模型、掛圖課外作業(yè)課后體會(huì)凸輪是具有曲線或曲面輪廓且作為高副元素的構(gòu)件。含有凸輪的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)分為平面凸輪機(jī)構(gòu)與空間凸輪機(jī)構(gòu)兩大類(lèi)。一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)1. 組成 凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)部分所組成。2.運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件凸輪的等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變換為從動(dòng)件的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或

8、繞某定點(diǎn)的擺動(dòng)，并依靠凸輪輪廓曲線準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3.凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：只要正確地設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作可靠。缺點(diǎn)是：凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，不易潤(rùn)滑，容易磨損。因此，凸輪機(jī)構(gòu)多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4. 凸輪機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型1）按凸輪的形狀分(l)盤(pán)形凸輪 也叫平板凸輪。這種凸輪是一個(gè)徑向尺寸變化的盤(pán)形構(gòu)件，當(dāng)凸輪l繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使從動(dòng)件在垂直于凸輪軸的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)(2)移動(dòng)凸輪 當(dāng)盤(pán)形凸輪的徑向尺寸變得無(wú)窮大時(shí)，其轉(zhuǎn)軸也將在無(wú)窮遠(yuǎn)處，這時(shí)凸輪將作直線移動(dòng)。通常稱(chēng)這種凸輪為移動(dòng)凸輪。(3)圓柱凸輪 凸輪為

9、一圓柱體，它可以看成是由移動(dòng)凸輪卷曲而成的。曲線輪廓可以開(kāi)在圓柱體的端面也可以在圓柱面上開(kāi)出曲線凹槽。2、按從動(dòng)件的形式分(l)尖頂從動(dòng)件 結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，而且尖頂能與較復(fù)雜形狀的凸輪輪廓相接觸，從而能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，但因尖頂極易磨損，故只適用于輕載、低速的凸輪機(jī)構(gòu)和儀表中。(2)滾子從動(dòng)件在從動(dòng)件的一端裝有一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子。由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，故磨損較小，改善了工作條件。因此，可用來(lái)傳遞較大的動(dòng)力，應(yīng)用也最廣泛。(3)平底從動(dòng)件 從動(dòng)件一端做成平底(即平面)，在凸輪輪廓與從動(dòng)件底面之間易于形成油膜，故潤(rùn)滑條件較好、磨損小。當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力始終與平底垂直，傳力

10、性能較好，傳動(dòng)效率較高，所以常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。但由于從動(dòng)件為一平底，故不適用于帶有內(nèi)凹輪廓的凸輪機(jī)構(gòu)。 二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 當(dāng)凸輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件上升或下降的速度為一常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱(chēng)為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（1） 位移曲線(S曲線) 若從動(dòng)件在整個(gè)升程中的總位移為 h，凸輪上對(duì)應(yīng)的升程角為0，那么由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，在等速運(yùn)動(dòng)中，從動(dòng)件的位移S與時(shí)間t的關(guān)系為： Sv·t凸輪轉(zhuǎn)角與時(shí)間t的關(guān)系為： ·t則從動(dòng)件的位移S與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系為:v和都是常數(shù)，所以位移和轉(zhuǎn)角成正比關(guān)系。因此，從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)的位移曲線是一條向上的斜直線。從動(dòng)件在回程時(shí)的位移曲

11、線則與下圖相反，是一條向下的斜直線。（2）等速運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn) 由于從動(dòng)件在推程和回程中的速度不變，加速度為零，故運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；但在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止時(shí)；從動(dòng)件的速度從零突然增大到v或由v突然減為零，此時(shí)，理論上的加速度為無(wú)窮大，從動(dòng)件將產(chǎn)生很大的慣性力，使凸輪機(jī)構(gòu)受到很大沖擊，這種沖擊稱(chēng)剛性沖擊。隨著凸輪的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生連續(xù)的周期性沖擊，引起強(qiáng)烈振動(dòng)，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的工作十分不利。因此，這種凸輪機(jī)構(gòu)一般只適用于低速轉(zhuǎn)動(dòng)和從動(dòng)件質(zhì)量不大的場(chǎng)合。 2等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件在升程(或回程)的前半程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半程作等減速運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱(chēng)為等加速等減

12、速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。圖78 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線 (1)位移曲線(S曲線)由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，當(dāng)物體作初速度為零的等加速度直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的位移方程：在凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪按等角速度旋轉(zhuǎn)，凸輪轉(zhuǎn)角與時(shí)間t之間的關(guān)系為 t=/則從動(dòng)件的位移S與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系為：式中a和都是常數(shù)，所以位移s和轉(zhuǎn)角成二次函數(shù)的關(guān)系，所以，從動(dòng)件作等加速等減速運(yùn)動(dòng)的位移曲線是拋物線。因此，對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制從動(dòng)件在推程和回程中的位移曲線是由兩段曲率方向相反的拋物線連成。(2)等加速等減速運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn) 從動(dòng)件按等加速等減速規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度由零逐漸增至最大，而后又逐步減小趨近零，這樣就避免了剛性沖擊，改

13、善了凸輪機(jī)構(gòu)的工作平穩(wěn)性。因此，這種凸輪機(jī)構(gòu)適合在中、低速條件下工作。課題名稱(chēng)其他機(jī)構(gòu)授課形式講授課時(shí)班級(jí)教學(xué)目的了解棘輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)，螺旋機(jī)構(gòu)，不完全機(jī)構(gòu)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)輔助手段課外作業(yè)課后體會(huì)一、棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理含有棘輪和棘爪的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)稱(chēng)為棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪是具有齒形表面或摩擦表面的輪子，由棘爪推動(dòng)作步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。棘爪是在兩個(gè)構(gòu)件之間的一種爪形中介構(gòu)件，用以阻止上述兩個(gè)構(gòu)件在某一方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。二、槽輪機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪做勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪做單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，效率高，間歇轉(zhuǎn)位較平穩(wěn)，多用于各種自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)儀表的進(jìn)給機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，三、螺旋機(jī)構(gòu) 1差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的原理差動(dòng)螺旋傳動(dòng)是指活動(dòng)螺母與螺桿產(chǎn)生差動(dòng)的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生極小的位移，而其螺紋的導(dǎo)程并不需要很小，加工比較容易所以差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)常用于測(cè)微器，計(jì)算機(jī)，分度機(jī)，以及許多精密切削機(jī)床儀器和工具中。2.差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的移動(dòng)距離和方向的確定（1）螺桿上兩螺紋旋向相同時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)的距離減小。當(dāng)機(jī)架上固定螺母的導(dǎo)程大于活動(dòng)螺母的導(dǎo)程時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)的方向于螺桿移動(dòng)方向相同；當(dāng)機(jī)架上固定螺母的導(dǎo)程小于活動(dòng)螺母的導(dǎo)程時(shí)，活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向于螺桿移動(dòng)方向相反；當(dāng)兩螺紋的導(dǎo)程相等時(shí)，活動(dòng)螺母不動(dòng)（移動(dòng)距離為零）。（2）螺桿上兩螺紋旋向相反時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離增大?；?/p>