第7章 常用機(jī)構(gòu)

1、中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校規(guī)劃教材機(jī)械基礎(chǔ)主編 林振琨 雷鳳瓊制作 林振琨第7章 常用機(jī)構(gòu)7.1平面連桿機(jī)構(gòu) 7.2 凸輪機(jī)構(gòu) 7.3 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 7.1 平面連桿機(jī)構(gòu) 了解常用機(jī)構(gòu)的形式 掌握四桿機(jī)構(gòu)的組成、工作原理、基本性質(zhì)及其演化 能判斷四桿機(jī)構(gòu)的類型 了解急回特性原理、死點(diǎn)產(chǎn)生的原因及應(yīng)用7.1.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用1組成圖中固定不動(dòng)的構(gòu)件AD是機(jī)架；與機(jī)架相連的構(gòu)件AB、CD稱為連架桿；不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件BC稱為連桿。連架桿按其運(yùn)動(dòng)特征可分為曲柄和搖桿兩種。曲柄與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連且能繞該轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連但只能繞該

2、轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線作擺動(dòng)的連架桿。圖7-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成2. 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一般分為三種基本類型：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu) 表7-1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作原理表7-2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用表7-4 雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用表7-5 平行四邊形機(jī)構(gòu)和反四邊形機(jī)構(gòu)表7-5 平行四邊形機(jī)構(gòu)和反四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)不確定的問(wèn)題 產(chǎn)生現(xiàn)象 平行雙曲柄機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)主動(dòng)曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)到AB1位置時(shí)，從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)到DC1位置，此時(shí)，從動(dòng)曲柄CD與連桿BC共線，造成從動(dòng)曲桿CD運(yùn)動(dòng)的不確定現(xiàn)象，即：CD可能順時(shí)針轉(zhuǎn)，也可能逆時(shí)針轉(zhuǎn)而變成反向雙曲柄機(jī)構(gòu) 解決方案 加慣性輪 利用慣

3、性維持從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)向不變 增設(shè)輔助構(gòu)件，如：車輪聯(lián)動(dòng)裝置 采用多組機(jī)構(gòu)錯(cuò)列，如：車輪錯(cuò)列裝置 （3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 1）工作原理（見(jiàn)表7-7）7.1.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的演化 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) （1）演化方式：轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副（2）應(yīng)用 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在各種機(jī)械中的應(yīng)用是很廣泛的，如表7-8所示。2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（1）定義：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中與另一運(yùn)動(dòng)構(gòu)件組成移動(dòng)副的構(gòu)件。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)連架桿中，至少有一個(gè)構(gòu)件為導(dǎo)桿的平面四桿機(jī)構(gòu)。（2）演化：曲柄搖塊機(jī)構(gòu)中，取不同的構(gòu)件為機(jī)架時(shí)，會(huì)得到不同的四桿機(jī)構(gòu)。（見(jiàn)表7-9）7.1.3 四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)1.曲柄存在的條件曲柄是能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連架桿，只有這種能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

4、的構(gòu)件，才能用電動(dòng)機(jī)等連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置來(lái)帶動(dòng)。所以，曲柄是機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件。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。實(shí)物演示和理論分析都證明，連架桿成為曲柄，必須滿足下列條件：條件一：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)度之條件一：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；和；條件二：連架桿與機(jī)架中必有一個(gè)為最短桿。條件二：連架桿與機(jī)架中必有一個(gè)為最短桿。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。若已經(jīng)滿足了上述必要條件，即：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。如果最短桿位置不同，則得到不同的四桿機(jī)構(gòu)類型。（見(jiàn)表7-10）2.急回運(yùn)動(dòng)特性在圖7-4所示

5、的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)主動(dòng)曲柄1位于B1A時(shí)，從動(dòng)搖桿3位于右極限位置C1D。當(dāng)曲柄1以等角速度1逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)角1到位置B2A，而搖桿3則由右極限位置C1D擺至左極限位置C2D（稱為工作行程），設(shè)所需時(shí)間為t1，C點(diǎn)的平均速度為v1；當(dāng)曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)角2而回到位置B1A時(shí)，搖桿3則由左極限位置C2D 擺回到右極限位置C1D（稱為空載行程），設(shè)所需時(shí)間為t2，C點(diǎn)的平均速度為v2。由圖不難看出，12，所以t1 t2。又因?yàn)閾u桿3的C點(diǎn)從C1到C2和C2返回C1的擺角 相同，而所用的時(shí)間卻不相同，即V2V1。由此說(shuō)明：曲柄1雖然作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，但搖桿3空載行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度，這種性質(zhì)成為

6、機(jī)構(gòu)的急回特性。 圖7-4 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性3死點(diǎn)位置 在圖7-5所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)搖桿 CD 為主動(dòng)件，則當(dāng)機(jī)構(gòu)處于圖示的兩個(gè)虛線位置之一時(shí)，連桿與曲柄在一條直線上，這時(shí)主動(dòng)件CD 通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件AB上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心。因該力對(duì)A點(diǎn)的力矩為零，所以將不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)，而出現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。7.2 凸輪機(jī)構(gòu) 7.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)的組成 凸輪機(jī)構(gòu)是由具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通過(guò)高副接觸帶動(dòng)從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種高副機(jī)構(gòu)。它廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線中，常采用凸輪機(jī)構(gòu) 圖7-7 內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)7.2

7、.2 凸輪機(jī)構(gòu)的類型和分類方法類型和分類方法 表7-11 凸輪機(jī)構(gòu)的分類 2按照從動(dòng)件的形狀分類（見(jiàn)表7-12） 表7-12 凸輪機(jī)構(gòu)的分類（按從動(dòng)件的形狀分）3按照從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類按照從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類 按照從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分為移動(dòng)從動(dòng)件和擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。（見(jiàn)表7-13）4按照凸輪與從動(dòng)件接觸的方法（見(jiàn)表按照凸輪與從動(dòng)件接觸的方法（見(jiàn)表7-14）凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，占據(jù)空間較??；具有多用性和靈活性，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線的形狀。對(duì)于幾乎任意要求的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，都可以毫無(wú)困難地設(shè)計(jì)出凸輪廓線來(lái)實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn): 凸輪輪廓線與從動(dòng)件之間是點(diǎn)或線接觸的高副，易于磨損，故多用于傳力不大的場(chǎng)合。7.2.3 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1.凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程和基本參數(shù)凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程和基本參數(shù) （1）工作過(guò)程）工作過(guò)程 （2）基本參數(shù)：）基本參數(shù)： 基圓 基圓半徑 推程 升距 停程 回程7.3 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 主要任務(wù)： 了解棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 清楚棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、應(yīng)用情況 清楚棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用情況7.3.1 棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu) 1.組成和工作原理（見(jiàn)表組成和工作原理（見(jiàn)表7-18）2.棘輪機(jī)構(gòu)的類型和特點(diǎn)棘輪機(jī)