第三章 機械運動形態(tài)與控制

1、LOGOClick to add your text河北聯(lián)合大學機械工程學院工程訓練中心機械創(chuàng)新設計機械創(chuàng)新設計第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第一節(jié)第一節(jié) 機械運動形態(tài)與變換機械運動形態(tài)與變換第二節(jié)第二節(jié) 機、電、液機構組合的運動及控制機、電、液機構組合的運動及控制第三節(jié)第三節(jié) 機械運動與控制機械運動與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第一節(jié)第一節(jié) 機械運動形態(tài)與變換機械運動形態(tài)與變換 組成機械運動部件的運動形態(tài)有組成機械運動部件的運動形態(tài)有定軸轉動定軸轉動（含擺（含擺動和間歇轉動），動和間歇轉動），往復移動往復移動及及平面運動平面運動三種。三種。 實現(xiàn)

2、這三種基本運動形態(tài)的機構種類很多，它們實現(xiàn)這三種基本運動形態(tài)的機構種類很多，它們起到運動形式變換、運動速度變換、運動的傳遞，運起到運動形式變換、運動速度變換、運動的傳遞，運動的合成及分解的作用。動的合成及分解的作用。 一、連續(xù)轉動到連續(xù)轉動一、連續(xù)轉動到連續(xù)轉動 轉動到轉動的運動變換是機械中最常見的運動形轉動到轉動的運動變換是機械中最常見的運動形式，用于運動、動力的傳遞和運動速度的變換。能實式，用于運動、動力的傳遞和運動速度的變換。能實現(xiàn)這種運動形式變換的機構有齒輪機構、摩擦輪傳動現(xiàn)這種運動形式變換的機構有齒輪機構、摩擦輪傳動機構、瞬心線機構、連桿機構、帶傳動機構、鏈傳動機構、瞬心線機構、連桿

3、機構、帶傳動機構、鏈傳動機構、繩索傳動機構、液力傳動、鋼絲軟軸傳動機構機構、繩索傳動機構、液力傳動、鋼絲軟軸傳動機構等。等。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制1 1齒輪傳動機構齒輪傳動機構 外嚙合的圓柱齒輪機構傳遞反向運動、內(nèi)嚙合的外嚙合的圓柱齒輪機構傳遞反向運動、內(nèi)嚙合的圓柱齒輪機構傳遞同向運動、圓錐齒輪機構傳遞相交圓柱齒輪機構傳遞同向運動、圓錐齒輪機構傳遞相交軸之間的運動、蝸桿蝸輪機構傳遞垂直交錯軸之間的軸之間的運動、蝸桿蝸輪機構傳遞垂直交錯軸之間的運動。運動。 齒輪機構的齒形曲線有漸開線、擺線、圓弧線。齒輪機構的齒形曲線有漸開線、擺線、圓弧線。齒輪系還有漸開線行星輪系、

4、擺線針輪輪系、諧波傳齒輪系還有漸開線行星輪系、擺線針輪輪系、諧波傳動輪系、活齒傳動輪系、滾珠傳動輪系等。動輪系、活齒傳動輪系、滾珠傳動輪系等。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制2 2摩擦輪傳動機構摩擦輪傳動機構 摩擦輪傳動難以傳遞過大的動力，主要應用在儀摩擦輪傳動難以傳遞過大的動力，主要應用在儀器中傳遞運動。器中傳遞運動。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制3 3瞬心線機構瞬心線機構 瞬心線機構種類很多，但其設計原理基本相同。瞬心線機構種類很多，但其設計原理基本

5、相同。第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制 瞬心線機構可以靠摩擦傳遞運動或動力，也可在瞬心線機構可以靠摩擦傳遞運動或動力，也可在瞬心線上制成輪齒，形成嚙合傳動。瞬心線機構可以瞬心線上制成輪齒，形成嚙合傳動。瞬心線機構可以實現(xiàn)連續(xù)的、周期性的、變速轉動輸出。實現(xiàn)連續(xù)的、周期性的、變速轉動輸出。 4 4連桿機構連桿機構 能實現(xiàn)轉動到轉動運動變換的連桿機構有雙曲柄機能實現(xiàn)轉動到轉動運動變換的連桿機構有雙曲柄機構、平行四邊形機構、轉動導桿機構以及雙轉塊機構等。構、平行四邊形機構、轉動導桿機構以及雙轉塊機構等。第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制5 5帶傳動機構帶傳動機構 帶

6、傳動機構分為平帶傳動、圓帶傳動、帶傳動機構分為平帶傳動、圓帶傳動、V V帶傳動、帶傳動、同步齒形帶傳動等多種形式。其中平帶傳動和圓帶傳動同步齒形帶傳動等多種形式。其中平帶傳動和圓帶傳動可交叉安裝、實現(xiàn)反向傳動?？山徊姘惭b、實現(xiàn)反向傳動。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制6 6鏈傳動機構鏈傳動機構 鏈傳動機構也是一種適合較大中心距的傳動機構。鏈傳動機構也是一種適合較大中心距的傳動機構。常用的套筒滾子鏈有單排和多排之分。其傳動比為二鏈常用的套筒滾子鏈有單排和多排之分。其傳動比為二鏈輪齒數(shù)之反比，輸出同向的減速或增速連續(xù)轉動。輪齒數(shù)之反比，輸出同向的減速或增速連續(xù)轉動。第三章第三章

7、 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制7 7繩索傳動機構繩索傳動機構 除具有帶傳動的功能外，繩索傳動機構還具有獨特除具有帶傳動的功能外，繩索傳動機構還具有獨特的作用。由于一輪纏繞，另一輪退繞，二輪中間可有多的作用。由于一輪纏繞，另一輪退繞，二輪中間可有多個中間輪。個中間輪。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制8 8液力傳動液力傳動 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制 液力傳動是利用液力傳動是利用液體的動能把主動輪的液體的動能把主動輪的轉動傳遞到從動輪，也轉動傳遞到從動輪，也稱為液力藕合器。稱為液力藕合器。9 9鋼絲軟軸傳動機構鋼絲軟軸傳動機構 第三章第三章 機械

8、運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制 鋼絲軟軸的內(nèi)鋼絲軟軸的內(nèi)部由鋼絲分多層纏部由鋼絲分多層纏繞而成。由于用軟繞而成。由于用軟軸相聯(lián)接，主、從軸相聯(lián)接，主、從動件的位置具有隨動件的位置具有隨意性。意性。1010萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器 萬向聯(lián)軸器實際上是一種空間連桿機構，可分為單萬向聯(lián)軸器實際上是一種空間連桿機構，可分為單萬向聯(lián)軸器和雙萬向聯(lián)軸器。廣泛應用在不同軸線的傳萬向聯(lián)軸器和雙萬向聯(lián)軸器。廣泛應用在不同軸線的傳動機構中。動機構中。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制二、連續(xù)轉動到步進轉動二、連續(xù)轉動到步進轉動 連續(xù)轉動變換為步進轉動的運動變換在包裝機械等連續(xù)轉動變換為步進轉動的運

9、動變換在包裝機械等自動機中應用較廣泛。自動機中應用較廣泛。 常見的轉換機構有棘輪機構、槽輪機構、不完全齒常見的轉換機構有棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構、分度凸輪機構等。輪機構、分度凸輪機構等。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制三、連續(xù)轉動到往復擺動三、連續(xù)轉動到往復擺動 實現(xiàn)連續(xù)轉動到往復擺動的運動變換機構主要有曲實現(xiàn)連續(xù)轉動到往復擺動的運動變換機構主要有曲柄搖桿機構、曲柄搖塊機構、擺動導桿機構、擺動從動柄搖桿機構、曲柄搖塊機構、擺動導桿機構、擺動從動件凸輪機構等。件凸輪機構等。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形

10、態(tài)與控制四、連續(xù)轉動到往復直線移動四、連續(xù)轉動到往復直線移動 實現(xiàn)連續(xù)轉動到往復直線移動的運動變換機構有曲實現(xiàn)連續(xù)轉動到往復直線移動的運動變換機構有曲柄滑塊機構、正弦機構、直動從動件凸輪機構、帶或鏈柄滑塊機構、正弦機構、直動從動件凸輪機構、帶或鏈傳動機構、齒輪齒條機構、螺旋傳動機構以及一些機構傳動機構、齒輪齒條機構、螺旋傳動機構以及一些機構的組合。的組合。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制五、直線移動轉換為直線移動五、直線移動轉換為直線移動 直線移動轉換為直線移動的機構大多采用液壓機構，直線移動轉換為直線移動的機構大多采用液壓

11、機構，用于送料、夾緊等裝置中。各類液壓閥心、電磁閥心機用于送料、夾緊等裝置中。各類液壓閥心、電磁閥心機構也采用了直動到直動的運動變換。構也采用了直動到直動的運動變換。 斜面機構、具有兩個移動副的連桿機構、移動凸輪斜面機構、具有兩個移動副的連桿機構、移動凸輪機構有時也可以應用于線性運動變換，還可以用直線電機構有時也可以應用于線性運動變換，還可以用直線電機直接實現(xiàn)直線移動。彈簧機構也是一種最常用的直線機直接實現(xiàn)直線移動。彈簧機構也是一種最常用的直線運動變換機構。運動變換機構。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制六、直線移動轉換為定軸

12、轉動或往復擺動六、直線移動轉換為定軸轉動或往復擺動 直線移動轉換為定軸轉動的最典型機構就是內(nèi)燃機直線移動轉換為定軸轉動的最典型機構就是內(nèi)燃機中的曲柄滑塊機構。齒輪齒條機構可實現(xiàn)移動到轉動的中的曲柄滑塊機構。齒輪齒條機構可實現(xiàn)移動到轉動的運動變換。運動變換。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第二節(jié)第二節(jié) 機、電、液機構組合的機、電、液機構組合的運動及控制運動及控制 現(xiàn)代機械已不再是純機械系統(tǒng)，集機、液、電現(xiàn)代機械已不再是純機械系統(tǒng)，集機、液、電一體化的產(chǎn)品越來越普及，機、光、電、液、傳感一體化的產(chǎn)品越來越普及，機、光、電、液、傳感器與微機控制的智能化機械顯示出強大的生命力。器與

13、微機控制的智能化機械顯示出強大的生命力。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制一、機、液機構組合的運動形態(tài)一、機、液機構組合的運動形態(tài) 機、液機構組合主要是液壓缸系統(tǒng)與連桿機構系統(tǒng)機、液機構組合主要是液壓缸系統(tǒng)與連桿機構系統(tǒng)的組合，可滿足執(zhí)行機構的位置、行程、擺角、速度及的組合，可滿足執(zhí)行機構的位置、行程、擺角、速度及復雜運動規(guī)律等多方面的工作要求，在機械、冶金、礦復雜運動規(guī)律等多方面的工作要求，在機械、冶金、礦山、建筑、輕工、交通運輸、國防等領域得到廣泛的應山、建筑、輕工、交通運輸、國防等領域得到廣泛的應用。用。 第三章第三章

14、機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制1 1機、液機構組合的基本型機、液機構組合的基本型 機、液機構組合中，液壓缸一般是主動件，并驅機、液機構組合中，液壓缸一般是主動件，并驅動各種連桿機構完成預定的動作要求。動各種連桿機構完成預定的動作要求。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制2 2機、液機構組合的常見運動形式機、液機構組合的常見運動形式（1 1）固定液壓缸式機構）固定液壓缸式機構第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（2 2）擺動式液壓缸機構）擺動式液壓缸機構 擺動式液壓缸機構與連桿機構組合中，活塞相對于擺動式液壓缸

15、機構與連桿機構組合中，活塞相對于缸體的移動轉換為從動構件的擺動和缸體本身的擺動。缸體的移動轉換為從動構件的擺動和缸體本身的擺動。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制3 3機、液機構的控制系統(tǒng)機、液機構的控制系統(tǒng) 機、液機構中，通常是液壓元件為動力元件和控制機、液機構中，通常是液壓元件為動力元件和控制元件，其控制方法有手動、機動和微機控制。元件，其控制方法有手動、機動和微機控制。（1 1）手動控制）手動控制 手動控制主要指利用換向閥和流量閥的手工操作，手動控制主要指利用換向閥和流量閥的手工操作，實現(xiàn)機械位置與速度的控制。實現(xiàn)機械位

16、置與速度的控制。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（2 2）機動控制）機動控制 機械的往復運動使用機動控制換向閥更方便，手工機械的往復運動使用機動控制換向閥更方便，手工控制流量閥來達到調(diào)速的目的，可提高工作效率?？刂屏髁块y來達到調(diào)速的目的，可提高工作效率。（3 3）微機控制）微機控制 不同閥的順序動作可用延時軟件或硬件來實現(xiàn)。不同閥的順序動作可用延時軟件或硬件來實現(xiàn)。第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制二、電磁機構二、電磁機構 電磁機構可用于開關機構、電磁振動機構等電動機電磁機構可用于開關機構、電磁振動機構等電動機械中，其工作原理是利用電磁效應產(chǎn)生的磁力來完成機

17、械中，其工作原理是利用電磁效應產(chǎn)生的磁力來完成機械運動。械運動。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制三、機電組合機構三、機電組合機構第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制 機電機構組合中的運動形態(tài)由機構的結構來實現(xiàn)，機電機構組合中的運動形態(tài)由機構的結構來實現(xiàn)，而機械的運動參數(shù)（位置、位移、速度、加速度等）而機械的運動參數(shù)（位置、位移、速度、加速度等）和各執(zhí)行機構的運動協(xié)調(diào)關系是靠微機系統(tǒng)（微機、和各執(zhí)行機構的運動協(xié)調(diào)關系是靠微機系統(tǒng)（微機、接口電路、各種電子元器件組成的硬件及軟件）來實接口電路、各種電子元器件組成的硬件及軟件）來實現(xiàn)的?，F(xiàn)的。 第三節(jié)第三節(jié) 機械運動

18、與控制機械運動與控制 機械的運動形態(tài)由機械的組成形式和機械的控制機械的運動形態(tài)由機械的組成形式和機械的控制方式所決定。方式所決定。一、機械運動的換向與控制一、機械運動的換向與控制 要求不斷改變機械運動方向的機械很多，各種車要求不斷改變機械運動方向的機械很多，各種車輛的前進與后推，旋轉機械的正轉與反轉等許多機械輛的前進與后推，旋轉機械的正轉與反轉等許多機械都有換向的要求。都有換向的要求。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制1 1旋轉運動的換向與控制旋轉運動的換向與控制 旋轉運動的換向問題是常見的運動變換，很多機器旋轉運動的換向問題

19、是常見的運動變換，很多機器都有正轉、反轉或正向轉過某一角度再反向轉過某一角都有正轉、反轉或正向轉過某一角度再反向轉過某一角度。度。（1 1）改變電機轉向）改變電機轉向（2 2）限位開關換向）限位開關換向 限位開關的種類很多，有機械式開關、光電式開關、限位開關的種類很多，有機械式開關、光電式開關、磁開關等。磁開關等。第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（3 3）介輪換向）介輪換向 在齒輪傳動中常采用介輪換向，汽車的前進與倒退在齒輪傳動中常采用介輪換向，汽車的前進與倒退運動就是利用變速箱中的介輪來實現(xiàn)的。運動就是利用變速箱中的介輪來實現(xiàn)的。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形

20、態(tài)與控制（4 4）棘輪換向）棘輪換向 利用改變棘爪的方向帶動棘輪換向在牛頭刨床上的利用改變棘爪的方向帶動棘輪換向在牛頭刨床上的進給系統(tǒng)有廣泛的應用。進給系統(tǒng)有廣泛的應用。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（5 5）摩擦輪換向）摩擦輪換向 該機構廣泛應用在摩擦壓力機上。該機構廣泛應用在摩擦壓力機上。第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（6 6）自身換向機構）自身換向機構 利用機構本身的結構特點，使得從動件的運動自動利用機構本身的結構特點，使得從動件的運動自動換向，稱之為自身換向機構。曲柄搖桿機構、擺動凸輪換向，稱之為自身換向機構。曲柄搖桿機構、擺動凸輪機構以及一些

21、組合機構都能完成自動換向任務。機構以及一些組合機構都能完成自動換向任務。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制2 2直線移動的換向與控制直線移動的換向與控制 要求往復直線移動的機械種類很多，內(nèi)燃機、壓要求往復直線移動的機械種類很多，內(nèi)燃機、壓縮機的活塞運動，刨床、插床的刀具運動，推拉電動縮機的活塞運動，刨床、插床的刀具運動，推拉電動大門的啟閉運動，機床工作臺的運動等均需要往復的大門的啟閉運動，機床工作臺的運動等均需要往復的直線移動。直線移動。第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（1 1）改變電機轉向來實現(xiàn)往復的直線移動）改變電機轉向來實現(xiàn)往復的直線移動 利用直線電機

22、可直接完成直線運動，其換向控制利用直線電機可直接完成直線運動，其換向控制方法同轉動電機。方法同轉動電機。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（2 2）液壓換向）液壓換向 在液壓傳動中，改變液流方向可實現(xiàn)油缸的往復在液壓傳動中，改變液流方向可實現(xiàn)油缸的往復直線運動。其移動的距離、移動速度、移動過程中所直線運動。其移動的距離、移動速度、移動過程中所克服的阻力都可以進行調(diào)節(jié)。克服的阻力都可以進行調(diào)節(jié)。第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（3 3）自身換向機構）自身換向機構 主要有曲柄滑塊機構、正弦機構、雙滑塊機構、直主要有曲柄滑塊機構、正弦機構、雙滑塊機構、直動凸輪機構

23、以及一些特殊設計的機構等，這些機構的特動凸輪機構以及一些特殊設計的機構等，這些機構的特點是主動件連續(xù)轉動，從動件作往復的直線移動。點是主動件連續(xù)轉動，從動件作往復的直線移動。第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制二、機械運動的調(diào)速與控制二、機械運動的調(diào)速與控制 用于降低速度增大扭矩的裝置，稱之為減速器。用于降低速度增大扭矩的裝置，稱之為減速器。 用來增速的裝置，稱之為增速器。用來增速的裝置，稱之為增速器。 需要不斷變換速度的裝置稱之為變速器。需要不斷變換速度的裝置稱之為變速器。（1 1）調(diào)速電機）調(diào)速電機 改變電動機的工作速度，使電機能在低速大扭矩改變電動機的工作速度，使電機能在低速大扭矩的條件下工作，是最理想的調(diào)速方式。的條件下工作，是最理想的調(diào)速方式。 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制（2 2）齒輪減速器）齒輪減速器 第三章第三章 機械運動形態(tài)與控制機械運動形態(tài)與控制 （3 3）其它減速裝置）其它減速裝置 各類帶傳動、鏈傳動、摩擦傳動都可