第七講：常用機(jī)構(gòu)課件

1、第七講第七講 常用機(jī)構(gòu)常用機(jī)構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu) 定義：定義：若干個(gè)剛性構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）若干個(gè)剛性構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu), ,也可稱為平面低副機(jī)構(gòu)。也可稱為平面低副機(jī)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.1.能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換，也可以實(shí)現(xiàn)各能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換，也可以實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡，容易滿足生產(chǎn)中種預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡，容易滿足生產(chǎn)中各種動(dòng)作要求；各種動(dòng)作要求；2.2.構(gòu)件間接觸面上的比壓小、易潤滑、構(gòu)件間接觸面上的比壓小、易潤滑、磨損輕、適用于傳遞較大載荷的場合；磨損輕、適用于傳遞較大

2、載荷的場合；3.3.機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副的元素形狀簡單、易于加工制造和保證精度。的元素形狀簡單、易于加工制造和保證精度。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.1.只能近似地滿足給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求，只能近似地滿足給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡要求，且設(shè)計(jì)比較復(fù)雜；且設(shè)計(jì)比較復(fù)雜；2. 2. 運(yùn)動(dòng)構(gòu)件產(chǎn)生的慣性力難以平衡，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件產(chǎn)生的慣性力難以平衡，高速時(shí)會(huì)引起較大的振動(dòng)，因此常用于速度較低的場合。高速時(shí)會(huì)引起較大的振動(dòng)，因此常用于速度較低的場合。 命名命名: :根據(jù)所含有構(gòu)件的數(shù)目。如四桿機(jī)構(gòu)，多桿機(jī)構(gòu)根據(jù)所含有構(gòu)件的數(shù)目。如四桿機(jī)構(gòu)，多桿機(jī)構(gòu)( (五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)) )。本章主要研究平面四桿機(jī)

3、構(gòu)的。本章主要研究平面四桿機(jī)構(gòu)的類型、基本性質(zhì)和設(shè)計(jì)方法。類型、基本性質(zhì)和設(shè)計(jì)方法。 1.11.1平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用 平平面面四四桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) ( (全轉(zhuǎn)動(dòng)副全轉(zhuǎn)動(dòng)副) )含有移動(dòng)副含有移動(dòng)副的平面四桿的平面四桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu) 移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1、組成：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件為、組成：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件為機(jī)架機(jī)架；與機(jī)架相聯(lián)；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)

4、件為的構(gòu)件為連架桿連架桿，連架桿中，能繞機(jī)架的固定鉸鏈作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的，連架桿中，能繞機(jī)架的固定鉸鏈作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為稱為曲柄曲柄，僅能在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的稱為，僅能在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的稱為搖桿搖桿；聯(lián)接兩；聯(lián)接兩連架桿且不與機(jī)架直接相聯(lián)的構(gòu)件稱為連架桿且不與機(jī)架直接相聯(lián)的構(gòu)件稱為連桿連桿。 根據(jù)兩個(gè)連架桿能否成為曲柄，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為三根據(jù)兩個(gè)連架桿能否成為曲柄，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為三種基本形式：種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是：既能將曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)變特點(diǎn)是：既能將曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)變換為搖桿的往復(fù)擺動(dòng)，又

5、能將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)變換換為搖桿的往復(fù)擺動(dòng)，又能將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)變換為曲柄的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為曲柄的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：能將等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈奶攸c(diǎn)是：能將等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛缘淖兘撬俣绒D(zhuǎn)動(dòng)。周期性的變角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。 例如：攪拌機(jī)、縫紉機(jī)等。例如：攪拌機(jī)、縫紉機(jī)等。例如：慣性篩、挖掘機(jī)（平行四邊形機(jī)構(gòu)）、車?yán)纾簯T性篩、挖掘機(jī)（平行四邊形機(jī)構(gòu)）、車門啟閉機(jī)構(gòu)（反平行四邊形機(jī)構(gòu)）等。門啟閉機(jī)構(gòu)（反平行四邊形機(jī)構(gòu)）等。雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：兩個(gè)連架桿均為搖桿的特點(diǎn)是：兩個(gè)連架桿均為搖桿 。例如：起重機(jī)、電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)等。例如：起重機(jī)、電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)等。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，

6、機(jī)架和連桿總是存在的，因此可按曲柄存在情況，分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。 1曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連架桿，如果一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，那么該機(jī)構(gòu)就稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。取曲柄AB為主動(dòng)件，當(dāng)曲柄AB作連續(xù)等速整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)搖桿CD將在一定角度內(nèi)作往復(fù)擺動(dòng)。由此可見，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)能將主動(dòng)件的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)。剪刀機(jī)是通過原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切工作。 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，可將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)經(jīng)連桿轉(zhuǎn)換為曲柄的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣泛?？p紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)，當(dāng)腳踏板（相當(dāng)于搖桿）作往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，

7、通過連桿帶動(dòng)曲軸（相當(dāng)于曲柄）作連續(xù)運(yùn)動(dòng)，使縫紉機(jī)實(shí)現(xiàn)縫紉工作。 2雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為曲柄，則該機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。兩曲柄可分別為主動(dòng)件。慣性篩中，ABCD為雙曲柄機(jī)構(gòu)，工作時(shí)以曲柄AB為主動(dòng)件，并作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿BC帶動(dòng)從動(dòng)曲柄CD，作周期性的變速運(yùn)動(dòng)，再通過E點(diǎn)的聯(lián)接，使篩子作變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。慣性篩就是利用從動(dòng)曲柄的變速轉(zhuǎn)動(dòng)，使篩子具有一定的加速度，篩面上的物料由于慣性來回抖動(dòng)，達(dá)到篩分物料的目的。雙曲柄機(jī)構(gòu)中，當(dāng)兩曲柄長度不相等時(shí)，主動(dòng)曲柄作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄隨之作變速轉(zhuǎn)動(dòng)，即從動(dòng)曲柄在每一周中的角速度有時(shí)大于主動(dòng)曲柄的角速度，有時(shí)小于主動(dòng)曲柄的角速度。雙曲

8、柄機(jī)構(gòu)中，常見的還有平行雙曲柄機(jī)構(gòu)和反向雙曲柄機(jī)構(gòu)。（1）當(dāng)兩曲柄的長度相等且平行時(shí)，稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的兩曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相同，角速度也相等（圖a）。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用很廣，機(jī)車聯(lián)動(dòng)裝置中，車輪相當(dāng)于曲柄，保證了各車輪同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)。此機(jī)車聯(lián)動(dòng)裝置中還增設(shè)一個(gè)曲柄EF作輔助構(gòu)件，以防止平行雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCD變成為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)。 (2)當(dāng)雙曲柄機(jī)構(gòu)對邊都相等，但互不平行，則稱其為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)。反向雙曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相反，且角速度也不相等。車門啟閉機(jī)構(gòu)中，當(dāng)主動(dòng)曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過連桿BC使從動(dòng)曲柄CD朝反向轉(zhuǎn)過，從而保證兩扇車門能同時(shí)開啟和關(guān)閉。 3雙搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，

9、若兩個(gè)連架桿均為搖桿時(shí)，則該機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。在雙搖桿機(jī)構(gòu)中，兩桿均可作為主動(dòng)件。主動(dòng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，通過連桿帶動(dòng)從動(dòng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)。載重車自卸翻斗裝置中，當(dāng)液壓缸活塞向右伸出時(shí)，可帶動(dòng)雙搖桿AB和CD向右擺動(dòng)，從而使翻斗車內(nèi)的貨物滑下。起重機(jī)中，在雙搖桿AB和CD的配合下，起重機(jī)能將起吊的重物沿水平方向移動(dòng)，以省時(shí)省功。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 1.1.最短桿與最長桿的長度之和，小于或等于其他兩桿最短桿與最長桿的長度之和，小于或等于其他兩桿長度之和；長度之和；2.2.連架桿和機(jī)架中必有一個(gè)是最短桿。連架桿和機(jī)架中必有一個(gè)是最短桿。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長

10、桿的長度之和鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，則取最短桿為連架桿時(shí)，小于或等于其余兩桿長度之和，則取最短桿為連架桿時(shí)，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；取最短桿為機(jī)架時(shí)，得雙曲柄機(jī)構(gòu)；得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；取最短桿為機(jī)架時(shí)，得雙曲柄機(jī)構(gòu)；取最短桿為連桿時(shí)，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。取最短桿為連桿時(shí)，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿長度之和，若最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論取何桿為機(jī)架時(shí)均無曲柄存在，而只能得雙搖桿則不論取何桿為機(jī)架時(shí)均無曲柄存在，而只能得雙搖桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。推論：推論：1.2 1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)

11、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì) 1.1.急回特性急回特性 : :搖桿的擺角搖桿的擺角， 極位夾角極位夾角。 當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿來回?cái)[動(dòng)的速度是不同的，其空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，這種性質(zhì)為機(jī)構(gòu)的急回特性。如圖所示為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，設(shè)等速轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄AB為主動(dòng)件，它在回轉(zhuǎn)一周的過程中，與連桿BC有兩次共線位置ABl和AB2，此時(shí)從動(dòng)件搖桿CD分別位于左、右兩個(gè)極限位置ClD和C2D，其夾角稱為搖桿的擺角。主動(dòng)曲柄與連桿在兩共線位置時(shí)所夾的銳角稱為極位夾角。為描述從動(dòng)搖桿的急回特性，為描述從動(dòng)搖桿的急回特性，在此引入行程速比系數(shù)在此引入行程速比系數(shù) K K，即：，即：K =K =180 +

12、 180 + 180 - 180 - K K值的大小反映了急回運(yùn)動(dòng)特性的顯著程度。值的大小反映了急回運(yùn)動(dòng)特性的顯著程度。K K值的大小取決于極位值的大小取決于極位夾角夾角 ， 角越大，角越大，K K值越大，急回運(yùn)動(dòng)特性越明顯；反之，則值越大，急回運(yùn)動(dòng)特性越明顯；反之，則愈不明顯。當(dāng)時(shí)愈不明顯。當(dāng)時(shí) =0=0時(shí)時(shí) ，K=1 K=1 ，機(jī)構(gòu)無急回特性。，機(jī)構(gòu)無急回特性。 0若在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)先給定若在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)先給定K K值，則值，則 :11180 KK在生產(chǎn)實(shí)際中，常利用機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)來縮短非生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)率，如牛頭刨床、往復(fù)式運(yùn)輸機(jī)等。 AA機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從動(dòng)件會(huì)出機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從動(dòng)件

13、會(huì)出現(xiàn)卡死（機(jī)構(gòu)自鎖）或運(yùn)動(dòng)方向現(xiàn)卡死（機(jī)構(gòu)自鎖）或運(yùn)動(dòng)方向不確定的現(xiàn)象。不確定的現(xiàn)象。 應(yīng)用：如家用縫紉機(jī)。應(yīng)用：如家用縫紉機(jī)。2、死點(diǎn)位置：在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如圖所示，若取搖桿為主動(dòng)件，當(dāng)搖桿在兩極限位置時(shí)，連桿與曲柄共線，通過連桿加于曲柄的力F經(jīng)過鉸鏈中心A，該力對A點(diǎn)的力矩為零，故不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)。這種位置稱為死點(diǎn)。 平面四桿機(jī)構(gòu)是否存在死點(diǎn)位置，決定于從動(dòng)件是否與連桿共線。凡是從動(dòng)件與連桿共線的位置都是死點(diǎn)。 對機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)來說，死點(diǎn)是有害的，因?yàn)樗傈c(diǎn)位置常使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件無法運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。如圖1所示的縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)），當(dāng)踏板CD為主

14、動(dòng)件并作往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)在兩處有可能出現(xiàn)死點(diǎn)位置，致使曲柄AB不轉(zhuǎn)或出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。為了保證機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可在曲柄軸上裝飛輪，利用其慣性作用使機(jī)構(gòu)順利地通過死點(diǎn)位置。 在工程上，有時(shí)也利用死點(diǎn)進(jìn)行工作，如圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，就是應(yīng)用死點(diǎn)的性質(zhì)來夾緊工件的一個(gè)實(shí)例。當(dāng)夾具通過手柄1，施加外力F使鉸鏈的中心B、C、D處于同一條直線上時(shí)，工件2被夾緊，此時(shí)如將外力F去掉，也仍能可靠地夾緊工件，當(dāng)需要松開工件時(shí)，則必須向上扳動(dòng)手柄1，才能松開夾緊的工件。 含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu) 1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副，使鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副

15、，使轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副。根據(jù)滑塊往復(fù)移動(dòng)根據(jù)滑塊往復(fù)移動(dòng)的導(dǎo)路中心線是否的導(dǎo)路中心線是否通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，通過曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可分曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可分為對心曲柄滑塊機(jī)為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和偏置曲柄滑塊構(gòu)和偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和往復(fù)移動(dòng)的變換特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和往復(fù)移動(dòng)的變換。應(yīng)用：活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床等機(jī)械等。應(yīng)用：活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床等機(jī)械等。2.2.曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)12343124應(yīng)用實(shí)例：回轉(zhuǎn)式油泵（轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）牛頭刨床的主應(yīng)用實(shí)例：回轉(zhuǎn)式油泵（轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）牛頭刨床的主體機(jī)構(gòu)（擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）。體機(jī)構(gòu)（擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）

16、。 取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的不同構(gòu)件為機(jī)架而獲得的。取構(gòu)件2為機(jī)架，構(gòu)件3為主動(dòng)件，若 ，導(dǎo)桿1作整周運(yùn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；若 ，導(dǎo)桿1作往復(fù)擺動(dòng)，稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 23ll 23ll 2341取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿3為機(jī)架而得到的。當(dāng) 曲柄2為原動(dòng)件繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊4繞機(jī)架3上的鉸鏈中心擺動(dòng)，故稱該機(jī)構(gòu)為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)或稱為擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)。 3.3.曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用于各種擺動(dòng)式應(yīng)用于各種擺動(dòng)式原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)中。原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)中。擺缸式液壓泵、卡擺缸式液壓泵、卡車車箱自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸車車箱自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)料機(jī)構(gòu) 。取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊4為機(jī)架而

17、得到的。當(dāng)曲柄2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)桿1可在固定滑塊4中往復(fù)移動(dòng)，故該機(jī)構(gòu)稱為移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（或定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)）。4.4.移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：手壓抽水機(jī)、抽油泵等。應(yīng)用實(shí)例：手壓抽水機(jī)、抽油泵等。 第二節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成（圖1）。凸輪是主動(dòng)件，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由凸輪輪廓決定。凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械工程中廣泛應(yīng)用的一種高副機(jī)構(gòu)。 圖1 凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)常用于低速、輕載的自動(dòng)機(jī)或自動(dòng)機(jī)的控制機(jī)構(gòu)。 圖2 汽車內(nèi)燃機(jī)配汽機(jī)構(gòu)圖3 自動(dòng)車床的走刀機(jī)構(gòu) 圖2所示為汽車內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)，當(dāng)凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠凸輪的輪廓，可以迫使從動(dòng)件氣閥2向下移動(dòng)打開氣門(借助彈簧的作

18、用力關(guān)閉)，這樣就可以按預(yù)定時(shí)間，打開或關(guān)閉氣門，以完成內(nèi)燃機(jī)的配氣動(dòng)作。 凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。它能控制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此凸輪通常作主動(dòng)件并作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，借助它的曲線輪廓(或凹槽)，可使從動(dòng)件作預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn)有： (1)便于準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于設(shè)計(jì)； (3)凸輪機(jī)構(gòu)可以高速起動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。 (4)凸輪與從動(dòng)件為高副接觸，不便潤滑，容易磨損，為延長使用壽命，傳遞動(dòng)力不宜過大。2.2 凸輪機(jī)構(gòu)的類型 凸輪機(jī)構(gòu)按凸輪的形狀與從動(dòng)件形式可分為不同類型。 1按凸輪形狀分 （1）盤形凸輪 凸輪的基本形式，應(yīng)用最廣。但從動(dòng)件的

19、行程不能太大，否則凸輪變化過大，對凸輪機(jī)構(gòu)的工作不利，所以一般應(yīng)用于行程較短的場合。 （2）移動(dòng)凸輪（板狀凸輪） 可視為回轉(zhuǎn)中心趨向于無窮遠(yuǎn)的盤形凸輪，它相對于機(jī)架作直線往復(fù)移動(dòng)。圖1中用以車制手柄的靠模就是采用移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)在靠模仿形機(jī)械中應(yīng)用較廣。上述兩種凸輪組成機(jī)構(gòu)時(shí)，凸輪與從動(dòng)件的相對運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)，因此，上述兩種凸輪機(jī)構(gòu)稱為平面凸輪機(jī)構(gòu)，其凸輪稱為平面凸輪。 （3）圓柱凸輪 在圓柱面上開有曲線凹槽，或在圓柱端面上制出曲線輪廓，可使從動(dòng)件得到較大的行程。屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)（圖2)。 圖2 端面圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圖1 移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 2按從動(dòng)件的形式分類 根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式和端部形狀

20、區(qū)分，基本類型列于表1。 2.3 凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù) 1.基圓半徑 在圖1所示的機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件(桿)在最低位置時(shí)，尖頂在點(diǎn)(圖1a)，以凸輪的最小半徑所作的圓稱為基圓，稱為基圓半徑。 圖1 凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線圖2 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角2行程和轉(zhuǎn)角 當(dāng)凸輪按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度時(shí)(圖1b)，從動(dòng)件將上升一段距離，即產(chǎn)生一段位移s。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過0時(shí)，從動(dòng)件到達(dá)最高位置(圖1c)，此時(shí)從動(dòng)件的最大升距稱為行程，用h表示。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度，稱為轉(zhuǎn)角(也稱為動(dòng)作角或運(yùn)動(dòng)角)。 3位移曲線 如果將從動(dòng)件的位移s與凸輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系用曲線表示（圖1d），此曲線稱為從動(dòng)件(桿)的位移曲線（s-曲線）。 4壓力角 圖2所示

21、的凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件(桿)與凸輪輪廓在A點(diǎn)接觸，凸輪給從動(dòng)件一作用力F，其方向?yàn)檠亟佑|點(diǎn)的法線方向，我們把這個(gè)力的作用線與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角，叫做凸輪機(jī)構(gòu)在該點(diǎn)的壓力角，用表示。2.4 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指其位移、速度和加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是根據(jù)機(jī)器工作要求確定的。從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對應(yīng)于不同的凸輪輪廓。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，首先選定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓。最常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有以下兩種。 1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 當(dāng)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程和回程的速度為常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律叫做等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(圖1)。 2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 這種

22、運(yùn)動(dòng)規(guī)律是從動(dòng)件在一個(gè)推程或者回程中，前半段做等加速運(yùn)動(dòng)，后半段做等減速運(yùn)動(dòng)；而且前后兩段加速度的絕對值相等。圖1 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖2 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.5 凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的畫法 當(dāng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定后，即可根據(jù)該運(yùn)動(dòng)規(guī)律和其他給定條件（如凸輪轉(zhuǎn)向、基圓半徑等）確定凸輪的輪廓曲線。確定凸輪輪廓曲線的方法有圖解法和解析法。圖解法的特點(diǎn)是簡便、直觀，但不夠精確，不過其準(zhǔn)確度已足以滿足一般機(jī)器的工作要求。 1“反轉(zhuǎn)法”作圖方法：凸輪輪廓曲線作圖的方法是“反轉(zhuǎn)法”。為了作圖方便起見，可以看成凸輪在圖紙上不轉(zhuǎn)動(dòng)，而將從動(dòng)件的位置看成是相反于凸輪的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并以此方向作圖，這就是“反轉(zhuǎn)法”。這種

23、方法的優(yōu)點(diǎn)是容易作圖。 2輪廓曲線畫法步驟 (1)先畫出從動(dòng)件的位移曲線圖。用凸輪轉(zhuǎn)角作橫坐標(biāo)，以從動(dòng)件的位移作縱坐標(biāo)，由從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移曲線，如圖b所示。 尖頂式移動(dòng)凸輪的畫法(2)再畫凸輪輪廓曲線。在凸輪基圓上作等分角線，用“反轉(zhuǎn)法”以與位移曲線相同的比例截取各對應(yīng)點(diǎn)(位移行程)，連接各點(diǎn)，即可得凸輪輪廓曲線。如圖a所示。第三節(jié) 棘輪機(jī)構(gòu) 1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用 典型的棘輪機(jī)構(gòu)（圖1）是由棘輪1、棘爪2、機(jī)架以及止回棘爪5等組成。彈簧6使止回棘爪5和棘輪1始終保持接觸。當(dāng)曲柄連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿作往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪便嵌入棘輪的齒槽中，棘爪被推動(dòng)向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角

24、度；當(dāng)搖桿順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪便在棘輪齒背上滑過，這時(shí)止回棘爪阻止棘輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故棘輪靜止不動(dòng)。這樣，當(dāng)搖桿作連續(xù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪就作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。 圖1 棘輪機(jī)構(gòu)圖2 雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的類型很多，按照工作原理可分為齒嚙式和摩擦式，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為外接式和內(nèi)接式。下面介紹幾種常用的棘輪機(jī)構(gòu)。 (1)具有棘齒的棘輪機(jī)構(gòu) 單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)(圖1), 雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)(圖2), 可變向棘輪機(jī)構(gòu)(圖3), 前述棘輪機(jī)構(gòu)，棘輪的轉(zhuǎn)角都是以棘輪的輪齒為單位的，即棘輪轉(zhuǎn)角的改變都是有級(jí)的，若要無級(jí)地改變棘輪的轉(zhuǎn)角，可采用無棘齒的摩擦棘輪機(jī)構(gòu)(圖4），該機(jī)構(gòu)是摩擦棘輪機(jī)構(gòu)中的一種。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)的使用優(yōu)點(diǎn)是無

25、噪聲，多用于輕載間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 圖4 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)圖3 可變向棘輪機(jī)構(gòu)第四節(jié) 槽輪機(jī)構(gòu) 1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 槽輪機(jī)構(gòu)能把主動(dòng)軸的等速連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)軸周期性的間歇運(yùn)動(dòng)，槽輪機(jī)構(gòu)常用于轉(zhuǎn)位或分度機(jī)構(gòu)。圖1所示為一單圓外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，它由帶圓柱銷2的主動(dòng)撥盤1、具有徑向槽的從動(dòng)槽輪3和機(jī)架等組成。槽輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，撥盤為主動(dòng)件并以等角速度連續(xù)回轉(zhuǎn)，從動(dòng)槽輪作時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。 圖1 槽輪機(jī)構(gòu)當(dāng)圓銷2未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤的外凸圓弧卡住，故槽輪靜止不動(dòng)。圖1a所示為圓銷2剛開始進(jìn)入槽輪徑向槽的位置。這時(shí)鎖止弧剛好被松開，隨后槽輪受圓銷2的驅(qū)使而沿反向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷2開始

26、脫出槽輪的徑向槽時(shí)（圖1b），槽輪的另一內(nèi)凹鎖止弧又被曲柄的外凸圓弧卡住，致使槽輪又靜止不動(dòng)，直到曲柄上的圓銷2進(jìn)入下一徑向槽時(shí)，才能重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。這樣撥盤每轉(zhuǎn)一周，槽輪轉(zhuǎn)過兩個(gè)角度。 2槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 構(gòu)造簡單，外形尺寸小，工作可靠。但槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，圓銷與輪槽間沖擊較嚴(yán)重，尤其是在槽輪徑向槽數(shù)目較少的情況下更為明顯，因此在設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)時(shí)不能將槽輪的槽數(shù)選得很少，在生產(chǎn)實(shí)際中用的槽輪機(jī)構(gòu)，其槽數(shù)常取48。槽輪機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高、要求斷續(xù)地轉(zhuǎn)過某一特定角度的裝置中。例如：在自動(dòng)機(jī)上，用以間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)刀架或工作臺(tái)；在化工廠管道系統(tǒng)中，用以啟閉閥門；在電影放映機(jī)中，用作卷片機(jī)構(gòu)（圖

27、1），為了適應(yīng)人們的視覺暫留現(xiàn)象，要求影片作間歇運(yùn)動(dòng)，它采用四槽槽輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)圓銷每轉(zhuǎn)過一周，槽輪相應(yīng)地轉(zhuǎn)過90，因此能使影片的畫面作短暫的停留。圖2所示為六角自動(dòng)車床的刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，為了滿足零件加工工藝要求自動(dòng)變換所需刀具，采用六槽的槽輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)圓銷1進(jìn)、出槽輪一次，則可推動(dòng)槽輪2轉(zhuǎn)過60，并且使下一工序的刀具轉(zhuǎn)到工作位置。 圖1 放映機(jī)的卷片機(jī)構(gòu) 圖2 刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu) 第五節(jié)： 變速機(jī)構(gòu)和變向機(jī)構(gòu) 變速機(jī)構(gòu)是指在輸入轉(zhuǎn)速不變的條件下，使從動(dòng)輪(軸)得到不同轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)裝置。例如機(jī)床主軸的變速傳動(dòng)系統(tǒng)是將動(dòng)力源(主電動(dòng)機(jī))的恒定轉(zhuǎn)速通過變速箱變換為主軸的多級(jí)轉(zhuǎn)速。 機(jī)床、汽車和其他機(jī)械上

28、常用的變速機(jī)構(gòu)有滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)、塔齒輪變速機(jī)構(gòu)、倍增變速機(jī)構(gòu)和拉鍵變速機(jī)構(gòu)等。但無論哪一種變速機(jī)構(gòu)，都是通過改變一對齒輪傳動(dòng)比大小，從而改變從動(dòng)輪(軸)的轉(zhuǎn)速。 1塔齒輪變速機(jī)構(gòu) 如圖所示為塔齒輪變速機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向鍵14裝在主軸15的長鍵槽中，其上裝有滑移齒輪11和撥叉10，并可沿軸滑動(dòng)。主軸15可通過齒輪11、中間齒輪12將運(yùn)動(dòng)傳給塔齒輪1中的任意一個(gè)，使軸2轉(zhuǎn)動(dòng)。由于塔齒輪由小到大，所以齒輪箱殼體上就制成斜形插孔板8，用塔齒輪變速機(jī)構(gòu)插銷9插入定位，以限制齒輪11在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸向移動(dòng)。軸2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可通過離合器3和4傳給絲杠5，或通過齒輪7傳給光桿6。它是通過滑移齒輪11分別與塔形齒輪嚙合，使絲杠

29、或光桿得到不同的轉(zhuǎn)速。 2倍增齒輪變速機(jī)構(gòu) 如圖1所示為倍增變速機(jī)構(gòu)，它是由三根軸和滑移、空套、固定齒輪組成。軸1是主動(dòng)軸，其上裝有三個(gè)二聯(lián)齒輪Z2842，其中一個(gè)固定在軸1上，其余兩個(gè)是空套的。在軸上空套三個(gè)二聯(lián)齒輪。Z4256，右端邊上還有一個(gè)。Z56齒輪空套在軸上。在軸3上裝有一個(gè)滑移齒輪，以便與軸上任意一個(gè)Z56齒輪嚙合。這樣可以得到四種傳動(dòng)比。第一級(jí)第二級(jí) 第三級(jí) 第四級(jí) 11 334 22 814 25 62nin11 335 62 812 85 6nin11 335 64 25 62 822 84 22 85 6nin11335642564256284284228422856ni

30、n圖1倍增變速機(jī)構(gòu)圖2拉鍵變速機(jī)構(gòu) 3.拉鍵變速機(jī)構(gòu) 圖2所示為拉鍵變速機(jī)構(gòu)，Z1、Z3、Z5和Z7四個(gè)齒輪固定，在軸2上，Z2、Z4、Z6和Z8四個(gè)齒輪空套在套筒軸3上，中間用墊圈隔開。套筒軸3的孔中插入手柄軸4，并在軸的前端設(shè)有彈簧鍵1，可以從套筒軸3的穿通的長槽中彈出，以便嵌入四個(gè)空套齒輪中的一個(gè)。在圖8.54所示位置，鍵1嵌在齒輪Z8內(nèi)孔的鍵槽中，這樣軸2的運(yùn)動(dòng)通過齒輪Z7與Z8的嚙合傳給軸3。此時(shí)Z2、Z4、Z6也以各自的轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn)。 4滑移齒輪變速機(jī)構(gòu) 曾在前面輪系部分介紹過滑移齒輪變速的原理，故此處不再詳述。 上面所講的變速機(jī)構(gòu)為有級(jí)變速機(jī)構(gòu)，它們的變速可靠、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊。但所用的零件多、質(zhì)量大、高速轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)、變速時(shí)有噪聲。 5無級(jí)變速機(jī)構(gòu) 圖所示，是摩擦盤式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理結(jié)構(gòu)圖。錐形盤1裝在電動(dòng)機(jī)軸上，電動(dòng)機(jī)軸線傾斜一個(gè)角度。端面盤2裝在底板支架6上，借彈簧3的壓力使其與錐形盤1的斜面貼緊。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪5通過固定在底板上的齒條4移動(dòng)支架6時(shí)，就可以改變接觸半徑，因而可得到不同的傳動(dòng)比。 摩擦盤無級(jí)變