第六章 常用機(jī)構(gòu)

1、第六章 常用機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)是機(jī)械基礎(chǔ)的重要內(nèi)容，它將連續(xù)的轉(zhuǎn)動改變成執(zhí)行元件所需要的其它運(yùn)動形式，如直線運(yùn)動、間歇運(yùn)動等。 常見的機(jī)構(gòu)有平面四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。 機(jī)器是由各種機(jī)構(gòu)和傳動組成的，掌握機(jī)構(gòu)的組成和特點(diǎn)，是了解和正確使用機(jī)器的必備基礎(chǔ)知識。 一、運(yùn)動副 按接觸狀態(tài)分為點(diǎn)、線接觸的高副；面接觸的低副。 低副又分為曲面接觸的轉(zhuǎn)動副；平面接觸的移動副。 二、構(gòu)件 構(gòu)件可以是一個零件，更多的是多個零件的組合體。構(gòu)件可分成 構(gòu)件兩端的運(yùn)動副可以是轉(zhuǎn)動副、移動副或高副。 三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 只應(yīng)用一些簡單的苻號按一定的比例確定運(yùn)動副和構(gòu)件的相對位置，表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的運(yùn)動關(guān)系的

2、圖形稱平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。 畫圖的步驟是： 找出原動件傳動構(gòu)件執(zhí)形構(gòu)件機(jī)架確定運(yùn)動副的 類型選比例尺用直線或曲線連接運(yùn)動副。例62：1、電動機(jī) 2、小皮帶輪3、皮帶 4、大皮帶輪5、軸 6、小7、大齒輪 8、離合器9、曲軸 10制動器11、連桿 12、滑塊13、機(jī)架一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的型式 由鉸鏈連接而成的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。分固定不動的機(jī)架和兩個與機(jī)架相連接的連架桿；不與機(jī)架相連接的桿件為連桿。能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動的連架桿稱為曲柄；只能繞機(jī)架作某個角度范圍內(nèi)擺動的連架桿稱為搖桿。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分三種不同型式：1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 兩個連架桿分別為曲柄和搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。2 、雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩個連

3、架桿都為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如果兩個連架桿的長度相等，稱為平行雙雙曲柄機(jī)構(gòu)。 3、雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩個連架桿都為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 。 二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判定 將最短桿與其中最長桿的長度之和與其它兩桿長度之和比較判定： 1、最短桿與最長桿的長度之和小于其它兩桿長度之和，則機(jī)構(gòu)可能存在曲柄。 此時，如果取最短桿的相鄰桿為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；如果取最短桿為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；如果取最短桿的對邊桿件為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 2、最短桿與最長桿的長度之和大于其它兩桿長度之和，則機(jī)構(gòu)不可能存在曲柄。此機(jī)構(gòu)只能為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 例 62 圖中各桿件長度 分別AB=800mm,BC= 130

4、0mm,CD=1000mm, AD =1200mm,取各桿件 為機(jī)架，可得何種機(jī)構(gòu)？三、含有一個移動副的四桿機(jī)構(gòu) 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 把轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化成移動，如沖壓機(jī)。 2、搖桿滑塊機(jī)構(gòu)3、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)4、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 四、 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性 1、急回特性 從圖6-28中分析，搖桿的行程往返一樣，但曲柄轉(zhuǎn)過的圓心角不相等。曲柄作等角速運(yùn)動，轉(zhuǎn)過的圓心角大，所需要的時間長；反之，所需要的時間短。在相同的行程中，時間長的轉(zhuǎn)動速度必然慢，反之必然快，使搖桿出現(xiàn)快速返回，稱為回程的急回特性。 2、壓力角 如圖629所示，C點(diǎn)的絕對速度與受力方向的壓力角為壓力角，壓力角與傳動角互成90度，傳動角的大小由連桿和

5、搖桿的夾角組成，在運(yùn)動中容易觀察，所以常用傳動角來控制壓力角的大小。 3、死點(diǎn) 死點(diǎn)形成前提是在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，以搖桿作為主動構(gòu)件，當(dāng)搖桿在兩極限位置，極位夾角成0或180時，曲柄的力臂為0。此時無論施加多大的作用力，曲柄都不可能轉(zhuǎn)動，稱之為死點(diǎn)位置。 解決死點(diǎn)位置的方法是加慣性輪，靠慣性的作用沖過死點(diǎn)，或者采用機(jī)構(gòu)錯位排列的方法?？梢岳盟傈c(diǎn)作有用的工作，如作夾具或飛機(jī)起落架。一、凸輪的組成與特點(diǎn) 1、組成 由凸輪、從動件和機(jī)架等三個構(gòu)件組成。 2、特點(diǎn) 將凸輪連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變成從動件斷續(xù)非勻速的直線運(yùn)動或擺動。 具有構(gòu)件數(shù)少，結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，但點(diǎn)、線接觸的壓強(qiáng)大，不適于重載的工作條件。二、

6、凸輪機(jī)構(gòu)的類型 1、按凸輪的形狀和從動件的端部結(jié)構(gòu)分類： 盤形凸輪：如常見的補(bǔ)鞋機(jī)手搖輪為盤形雙凸輪 。 移動凸輪：常用鑰匙與鎖心的彈子。 圓柱凸輪：如圖所示。 2、按照從動件的形狀分： 尖頂從動件 滾子從動件 平底從動件 3、按照從動件的運(yùn)動形式分 移動從動件 擺動從動件 二、凸輪機(jī)構(gòu)的材料及結(jié)構(gòu) 1、材料 凸輪 高副點(diǎn)線接觸的壓強(qiáng)大，要求耐磨損材料，凸輪和滾子選45、40Cr，外輪廓淬火熱處理。 從動桿 端部作淬火熱處理。 2、結(jié)構(gòu) 凸輪按結(jié)構(gòu)大小做成凸輪軸或凸輪與軸分別加工，然后再用鍵或銷連接起來。三、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 1、從動件的運(yùn)動曲線 從動件的位移曲線與盤形凸輪運(yùn)動輪廓成一一對應(yīng)

7、關(guān)系。如圖640所示。 2、盤形凸輪 幾個參數(shù)基圓半徑，遠(yuǎn)、近休止角，回程角。 3、從動件的基本運(yùn)動規(guī)律 常用有等速運(yùn)動規(guī)律，如圖641所示；等加等減速運(yùn)動規(guī)律，如圖642所示。主要研究各種運(yùn)動規(guī)律的加速度大小，因?yàn)榧铀俣扰c從動件的質(zhì)量乘積是沖擊力，在從動件的質(zhì)量一定的條件下，加速度越大，沖擊力也越大。 （1）等速運(yùn)動規(guī)律（2）等加速等減速運(yùn)動規(guī)律 四、平面凸輪輪廓曲線的繪制 如圖643所示，已知從動件的位移曲線，盤形凸輪基圓半徑，采用反轉(zhuǎn)法的方法繪制。 步驟：先選比例尺；作基圓半徑，把基圓半徑和位移曲線作相應(yīng)的等分；按反轉(zhuǎn)法把從動件逆轉(zhuǎn)；作相應(yīng)的位移；所得到從動件尖端的點(diǎn)用光滑曲線連接，即為

8、盤形凸輪輪廓曲線。 五、凸輪機(jī)構(gòu)的傳力特性 壓力角如圖644 所示，從動件的壓力角大小影響到從動件的傳力特性，壓力角越小，產(chǎn)生有效分力越大，所以將壓力角控制在一定的范圍內(nèi)，如推程角小于30度。一、棘輪機(jī)構(gòu)與運(yùn)動特點(diǎn) 1、組成 棘輪機(jī)構(gòu) 棘爪、棘輪、機(jī)架等三構(gòu)件。 2、運(yùn)動特點(diǎn) （1）主動輪作連續(xù)的勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)化成間歇的斷續(xù)的運(yùn)動。轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確、有級調(diào)節(jié)，棘輪的轉(zhuǎn)角比較小，一般不大于45。 摩擦式 可無級調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角，運(yùn)動平穩(wěn)。 外接式，尺寸大；內(nèi)接式，結(jié)構(gòu)緊湊。 （2）噪音、沖擊、磨損鉸大。不適用于高速。 （3）可用改變搖桿擺角或在棘輪上加遮板調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角。 （4）雙向式棘爪調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)向。二、主要參數(shù) 1、棘輪齒數(shù) z 2、棘輪齒距 P 3、