機構認知實驗

1、實驗一 機構認知實驗一、實驗目的通過觀看機構的運動（10個陳列柜，77種機構），了解各種機構的基本結構、工作原理、特點、功能及應用，配合相關課程的學習。二、實驗設備各類機器、機構模型陳列柜（10個陳列柜，77種機構）。三、實驗原理和內容機構由機架、原動件和從動件三部分組成，其中固定不動的構件為機架，運動規(guī)律給定的構件為原動件，原動件由電動機驅動做等速運動，其余的活動構件則為從動件。本實驗所要研究的四種基本機構如下：1、平面連桿機構2、凸輪機構3、齒輪機構4、停歇和間歇運動機構四、注意事項1、不要用手人為地撥動構件。2、不要隨意按動控制面板上的按鈕。3、遵守實驗室規(guī)則，規(guī)范操作，注意安全。五、實

2、驗報告內容要求1、實驗報告用實驗報告紙書寫，寫上姓名、學號、班級、實驗日期。2、寫出實驗目的3、寫出實驗原理4、實驗設備中常用機構的類型：5、思考題：（1）機器是由 組成的，當有多個機構時，它們應當按照一定的 要求互相配合。（2）在有曲柄存在的條件時，取不同的構件為機架，可以得到鉸鏈四桿機構的 種形式。（3）平面連桿機構的第一種應用類型是：實現給定的 。（4）平面連桿機構的第二種應用類型是：實現給定的 。（5）利用重力、彈簧力或其他外力，使從動件與凸輪始終保持接觸的鎖合方式稱為 。若利用凸輪和從動件的高副幾何形狀，使從動件與凸輪始終保持接觸的鎖合方式稱為 。（6）斜齒輪圓柱齒輪機構的傳動優(yōu)點是

3、 、 、和 。缺點是因輪齒傾斜而產生 ，使軸承受到附加的軸向推力。（7）當齒數無窮多時，漸開線齒廓變成 ，齒輪變成 。（8）相同的齒數，模數大的齒輪輪齒周向尺寸和徑向尺寸 。（9）漸開線齒廓上各點的壓力角是不同的，越接近基圓壓力角越 ，漸開線在基圓處的壓力角為 。國家標準規(guī)定齒廓上分度圓的壓力角為20°與15°兩種，常用的為 。（10）諧波齒輪減速器的特點是： 大， 少， 小，同時嚙合的齒數 。（11）擺線針輪行星齒輪減速器優(yōu)點是： 小， 輕，能力大， 高， 平穩(wěn)等。（12）舉例說明四大機構在日常生活中應用的實例。附：陳列柜內容簡介（文前數字為陳列柜中相應機構的序號）第一柜

4、 序言1單缸汽油機模型單缸汽油機把燃氣的熱能通過曲柄滑塊機構轉換成曲柄轉動的機械能，采用齒輪機構來控制各氣缸的點火時間，同時還采用凸輪機構來控制進氣閥和排氣閥的開與關。2蒸汽機模型利用曲柄滑塊機構，將蒸汽的熱能轉換為曲柄轉動的機械能。用連桿機構來控制進氣和排氣的方向，以實現倒順車。3家用縫紉機為了達到縫紉目的，采用多種機構相互配合來實現這一工作要求。例如針的上下運動是由曲柄滑塊機構的滑塊來實現的，挑線動作是由圓柱凸輪機構來完成的。擺梭運動和送布運動都是由幾組凸輪機構相互配合來實現的。第二柜 平面四連桿機構的基本知識平面連桿機構是被廣泛應用的機構之一。而最基本的是四連桿機構。通常把它們分為三大類

5、：第一類基本形式是鉸鏈四桿機構，它有3種運動形式。4曲柄搖桿機構它是以最短桿相鄰的桿作為機架，而最短桿能相對機架回轉360°，故成為曲柄，在曲柄等速運轉時，搖桿作變速擺動，在右面的機構中擺桿向右面擺動慢，而向左面擺動快，這種現象稱為急回特性。在左面機構中的急回特性就不很明顯。5雙曲柄機構當取最短桿為機架時，這時與機架相聯(lián)的兩桿均成為曲柄。所以這個機構稱為雙曲柄機構。注意觀察，當一個曲柄等速運轉時，而另一個曲柄在右半周內轉動慢，在左半周內轉動快。雙曲柄機構也具有急回特性。6雙搖桿機構I當取藍色的桿為機架，則與機架相聯(lián)的兩桿均不能作整周回轉，而只能來回擺動。所以此機構稱為雙搖桿機構。7雙

6、搖桿機構II從外表看它與上面的鉸鏈四桿機構相似，但它的紅、藍、白三桿長度是相等的。因此，同樣由黑桿作為機架，但得不到曲柄，并且無論取哪個桿為機架均沒有曲柄出現。平面四桿機構的第二類基本形式是帶有一個移動副的四桿機構，它是以一個移動副代替鉸鏈四桿機構中的一個轉動副而演變得到的。簡稱為單移動副機構。8曲柄滑塊機構它是應用最多的一種單移動副機構，它可以將轉動變?yōu)橥鶑鸵苿樱驅⑼鶑鸵苿幼優(yōu)檗D動。但是，當曲柄勻速轉動時，滑塊的速度則是非勻速的，取不同構件為機架，我們還可得到下面幾種不同運動形式的單移動副機構。9曲柄搖塊機構藍色的桿為機架，紅桿稱為曲柄。黑桿繞固定點作擺動，它也有急回特征。10轉動導桿機構

7、以紅桿為機架，其他兩桿均為曲柄，黑桿稱為導桿。11移動導桿機構以滑塊為機架，此機構沒有曲柄。平面連桿機構的第三類基本形式，是帶有2個移動副的四連桿機構，簡稱雙移動副機構。取不同構件為機架，可得到3種形式的四連桿機構。12曲柄移動導桿機構黑色導桿作簡諧移動，所以又叫做正弦機構。它常用于儀器儀表中。13雙滑塊機構在機構上除連桿中點的軌跡為圓以外，連桿上其余所有點的軌跡均為橢圓。所以也叫做畫橢圓機構。14轉塊機構這種機構如果以某一轉塊作為等速回轉的原動件，則從動轉塊亦作等速回轉，而且轉向相同。當2個相互平行的轉動軸間的距離很小時，可采用這種機構。這種機構通常作為聯(lián)軸器應用，稱為十字滑塊聯(lián)軸器。第三柜

8、 機構運動簡圖及平面連桿機構的應用15泵模型I泵體上右邊的孔是進油孔，左邊的孔是出油孔。16油泵模型II它的工作原理與油泵模型I一樣。17顎式破碎機用來粉碎礦石，它是一個平面六桿機構。18“飛剪”剪切鋼板的工藝要求是：剪切區(qū)域內上、下2 個刀刃的運動，在水平方向的分速度相等，而且又等于鋼板的運行速度。這里采用了曲柄搖桿機構，它是很巧妙地利用連桿上一點的軌跡和搖桿上一點的軌跡相結合來完成剪切工作。19壓包機沖頭在完成一次壓包沖程后有一段停歇時間，以便于進行上、下料工作。20鑄造造型機翻轉機構它是一個雙搖桿機構。當砂箱在震動臺上造型震實后，利用該機構的連桿將砂箱由下面經過180º的翻轉搬

9、運到上面位置，然后取模，完成一次造型工藝。是實現2個給定的不同位置要求的機構。21電影攝影升降機攝影機的工作臺要求在升降過程中始終保持原有的水平位置。這里采用了一個平行四邊形機構。工作臺設在它的連桿上，這樣就保證了工作臺在升降過程中始終保持水平位置。22港口起重機它是一個雙搖桿機構。在連桿上的某一點有一段近似直線的軌跡，起重機的吊鉤就是利用這一直線軌跡，使重物作水平移動，避免不必要的升高重物，而消耗能量。第四柜 凸輪機構凸輪機構常用于將主動構件的連續(xù)運動，轉變?yōu)閺膭訕嫾耐鶑瓦\動。只要適當地設計凸輪廓線，便可使從動件獲得任意的運動規(guī)律，由于凸輪機構結構簡單而緊湊，因此，它廣泛地應用于各種機械、

10、儀器和操縱控制裝置中。凸輪機構的主要組成部分和基本形式：23凸輪機構主要由三部分組成（1）凸輪：它有特定的廓線。（2）從動件：它由凸輪廓線控制，按預期的規(guī)律作往復移動或擺動。（3）鎖合裝置：使凸輪與從動件在運動過程中，始終保持接觸而采用的裝置。24移動凸輪機構凸輪作直線往復運動，它可看成是轉軸在無窮遠處的盤形凸輪。常用的鎖合有以下幾種：25槽凸輪機構從動件端部嵌在凸輪的溝槽中，以保證從動件的運動。26等寬凸輪機構凸輪的寬度始終等于平底從動件框架的寬度，因此凸輪與平底可始終保持接觸。27等徑凸輪機構在任何位置時，從動件的兩滾子中心到凸輪轉動中心的距離之和都等于一個定值。28主回凸輪機構它是用2個

11、固結在一起的盤狀凸輪來控制一個從動件。這2個凸輪一個稱為主凸輪，它控制從動件的工作行程。另一個稱為回凸輪，控制從動件的回程。29空間凸輪機構凸輪和從動件的運動平面不是互相平行的，一般根據它們的外形分別給于命名，從左向右分別是球面凸輪、雙曲面凸輪、圓錐體凸輪和圓柱凸輪。第五柜 齒輪機構的類型本陳列柜介紹齒輪機構的各種類型，若根據主動輪與從動輪的相對位置，可將齒輪傳動分為平行軸傳動、相交軸傳動和相錯軸傳動三大類。第一種類型，傳遞兩平行軸之間的運動和動力的齒輪機構：30外嚙合直齒圓柱齒輪機構它是齒輪機構中最簡單最基本的一種類型。在學習上一般以它為研究重點，從中找出齒輪傳動的基本規(guī)律，并以此為指導去研

12、究其他類型的齒輪機構。31內嚙合直齒圓柱齒輪機構它的主、從動齒輪之間轉向相同，在同樣的傳動比情況下，所占空間小。32齒輪齒條機構它主要用在將轉動轉變?yōu)橹本€移動或者將移動變?yōu)檗D動的場合。33斜齒輪圓柱齒輪機構它的輪齒沿螺旋線方向排列在圓柱體上，螺旋線方向有左旋和右旋之分。34人字圓柱齒輪機構它可看成由左、右兩排對稱形狀的斜齒輪機構組成。因輪齒左右兩側完全對稱所以2個軸向力互相抵消。人字齒輪傳動常用于冶金、礦山等設備中的大功率傳動。第二種類型，傳遞兩相交軸之間的圓錐齒輪機構：它的輪齒分布在一個截錐體上，兩軸線的夾角可任意選擇，一般常采用的是90°。因軸線相交，兩軸孔難以達到很高的相對位置

13、精度，而且其中一個齒輪為懸臂安裝。故圓錐齒輪的承載能力和工作速度都較圓柱齒輪低。35左面是直齒圓錐齒輪機構，它制造容易，用途較廣。右面是曲線圓錐齒輪機構，它比直齒圓錐齒輪機構傳動平穩(wěn)，噪聲小，承載能力大?？捎糜诟咚僦剌d的傳動。第三種類型，傳遞相錯軸運動和動力的齒輪機構，它有以下幾種形式：36面的機構是螺旋齒輪機構，它是由螺旋角不同的2個斜齒輪配對組成的，理論上兩齒面為點接觸，所以輪齒易磨損，效率低。故不宜用在大功率和高速傳動中。下面的機構是螺旋齒輪齒條機構，它的特點與螺旋齒輪機構相似。37圓柱蝸桿蝸輪機構兩軸夾角為90°，它的傳動特點是傳動平穩(wěn)，噪聲小，傳動比大，一般單級傳動比810

14、00，因而結構緊湊。38弧面蝸桿蝸輪機構弧面蝸桿的外形是圓弧回轉體。蝸桿與蝸輪的接觸齒數較多，降低了齒面的接觸應力，其承載能力為普通圓柱蝸桿蝸輪傳動的1.44倍。但是它的制造復雜，裝配條件要求較高。第六柜 齒輪機構參數39漸開線的形成40擺線的形成41齒形對比第七柜 周轉輪系由多對齒輪組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。在輪系中有一個或幾個齒輪的幾何軸線繞固定軸線回轉時，稱為周轉輪系。它分兩大類：42第一類是差動輪系，在周轉輪系中，大齒輪3和轉臂H都是主動輪，所以它有兩個活動度。這種周轉輪系稱為差動輪系。43第二類是行星輪系，大齒輪3固定不動，機構的活動度為1。此時周轉輪系稱為行星輪系。44如果把這個輪系

15、中的轉臂H 固定不動，這時周轉輪系就變?yōu)槎ㄝS輪系。45獲得大傳動比的輪系。該行星輪系全部由外嚙合齒輪組成，當每一對嚙合齒輪采用少齒差時，可獲得很大的傳動比。行星輪系傳動比越大、傳動效率越低。46現特定運動的輪系這個輪系是采用了3個大小相等的齒輪串聯(lián)起來組成一個行星輪系，這樣齒輪3的轉速為零，作平動。47差動輪系差動輪系可將一個運動分解為2 個運動，同樣也可將2個運動合成為一個運動。48旋輪線在周轉輪系中，行星輪上某點的運動軌跡稱為旋輪線。49用于傳動的輪系這一類形式適合于傳遞功率，因此可做成行星減速器。它結構緊湊，效率也不低，其一級傳動比為1.212，現在這個行星輪系的傳動比為7。50、51汽

16、車差速器當需要將一個主動件的轉動按所需比例分解為2個從動件的轉動時，可采用差動輪系?，F在看到的是汽車后輪的差速轉動裝置。當汽車沿直線行駛時，左、右兩輪轉速相等。當汽車轉彎時，如向左轉彎，左輪轉動慢，右輪轉動快。52諧波齒輪減速器諧波齒輪減速器的最大特點是，它有一個柔輪。柔輪是一個彈性元件，利用它的變形來實現傳動。53線針輪行星齒輪減速器第八柜 停歇和間歇運動機構54齒式棘輪機構機構運動可靠，結構簡單，棘輪運動角只能作有級調整。回程時，棘爪在齒面上滑過，引起噪聲和齒尖磨損。通常用于低速和傳動精度要求不高的場合。55摩擦式棘輪機構結構簡單，制造方便，棘輪運動角可作無級調整。由于是摩擦傳動，所以棘瓜

17、與輪的接觸過程無噪聲，傳動平穩(wěn)，但很難避免打滑，因此運動的準確性較差，該結構常用于超越離合器。56外嚙合槽輪機構槽輪機構也具有構造簡單、制造容易、工作可靠和機械效率高等特點。但它在工作時有沖擊，隨著轉速的增加及槽輪數的減少而加劇。故不宜用于高速，適用范圍受到一定的限制。外嚙合槽輪機構是槽輪機構中用得最多最廣的。57內嚙合槽輪機構當要求槽輪停歇時間短，傳動較平穩(wěn)，占用空間尺寸小和要求槽輪機構主、從動件的轉動方向相同時，可采用內嚙合槽輪機構。58面槽輪機構上面兩種槽輪機構，都是傳遞平行軸之間的間歇運動?，F在運轉的機構傳遞的是相交軸之間的間歇運動。由于槽輪做成半球形，所以叫做球面槽輪機構。59漸開線

18、不完全齒輪機構下面再向大家介紹齒輪式間歇運動機構?，F在運轉的是漸開線不完全齒輪機構，各種不同的齒輪式間歇運動機構，都是由齒輪機構演變而成的。它的外形特點是，輪齒不布滿于整個圓周上。60擺線針輪不完全齒輪機構它的輪齒也不布滿于整個圓周上，不論哪種齒輪式間歇運動機構，其特點都是運動時間與停歇時間之比不受機構的限制，工位數可任意配置。從動件在進入嚙合和脫離嚙合時有速度突變，沖擊較大。一般適用于低速、輕載的工作條件。61凸輪式間歇機構它利用凸輪與轉位撥銷的相互作用，將凸輪的連續(xù)轉動轉換為轉盤的間歇運動。結構簡單、運轉可靠、傳動平穩(wěn)，適用于高速間歇傳動的場合。62停歇曲柄連桿機構它利用連桿上某點所描繪的

19、一段圓弧軌跡，將從動的另一連桿與此點相連，取其長度等于圓弧的半徑，這樣當每一循環(huán)到此段圓弧時從動滑塊停歇。63停歇導桿機構導桿槽中線的某一部分用圓弧做成，其圓弧半徑等于曲柄的長度，這樣機構在左邊極限位置時具有停歇特性。第九柜 組合機構組合機構是由幾個基本機構組合而成的?；緳C構有一定的局限性，無法滿足多方面的要求。組合機構擴大了基本機構的使用范圍，綜合了基本機構的優(yōu)點，因此得到廣泛的應用。64程擴大機構它由連桿機構與齒輪機構組合，滑塊與扇形齒輪相聯(lián)，通過扇形齒輪的往復擺動擴大了滑塊的行程。我們可以看到扇形齒輪上指針的行程大于滑塊的行程。65換向傳動機構它由凸輪機構和齒輪機構組成。這里采用了逆凸

20、輪，只要設計不同的凸輪廓線就可得到不同的輸出運動規(guī)律，而且從動件還有急回特征。66齒輪連桿曲線機構它由齒輪和連桿組成，可以實現較復雜的運動軌跡，軌跡的形狀取決于連桿機構的尺寸和齒輪的傳動比。這種軌跡不是單純的連桿曲線，也不是單純的擺線。因此，稱它為齒輪連桿曲線，它比連桿曲線更復雜、更多樣化。67實現給定的運動軌跡的機構它由凸輪機構和連桿機構組成。選取一個兩自由度的平面五桿機構，然后根據給定的軌跡設計凸輪廓線。這種組合機構設計方法比較容易，因此被廣泛采用。68變速運動機構它由凸輪機構和差動輪系組成。凸輪的擺桿設在行星輪上。當輪系的轉臂H旋轉時，擺桿沿固定凸輪表面滑動，使行星輪產生附加的繞自身軸線

21、的轉動。這樣中心輪的運動為兩個旋轉運動的合成。改變凸輪輪廓，則可得到從動件極其多樣的運動規(guī)律。69同軸槽輪機構曲柄主動，連桿上的圓銷撥動槽輪轉動，槽輪轉動結束后，滑塊的一端進入槽輪的徑向槽內，將槽輪可靠地鎖住。這個機構的特點是槽輪啟動時無沖擊，從而改善了槽輪機構的動力特性，從而可以提高槽輪的旋轉速度。70誤差校正裝置它是精密滾齒機的分度校正機構。當蝸輪副精度達不到要求時，可設計這套校正機構。這里采用了凸輪機構，凸輪與蝸輪同軸，凸輪轉動便推動擺桿去撥動蝸桿軸向移動。這時蝸輪得到了一個附加運動，從而校正了蝸輪的轉動誤差。71電動馬游藝裝置錐齒輪運載著曲柄搖塊機構，曲柄搖塊機構完成馬的高低位置和馬的俯仰動作，錐齒輪起運載作用的同時完成馬的前進動作。這3個運動合成后，馬就顯示了飛奔前進的生動形象。第十柜 空間連桿機構它常用于傳遞不平行軸間的運動，使從動件得到預期的運動規(guī)律或軌跡。與平面連桿機構相比，有結構緊湊、運動多樣化等特點。因此，空間連桿機構在農業(yè)機械、輕工業(yè)機械，飛行器、機械手以及儀表等器械中已得到大量應用。本陳列柜將介紹一些基本的空間連桿機構以及它們的應用?？臻g