機械基礎(chǔ) PPT課件第六章

1、常用機構(gòu)第六章知識目標 了解鉸鏈四桿機構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用，掌握鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在條件及類型判別方法，了解鉸鏈四桿機構(gòu)的演化型式及應(yīng)用，掌握四桿機構(gòu)的傳動特性。 了解常見凸輪機構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用，掌握從動件運動規(guī)律及各種運動線圖的繪制方法。 了解變速機構(gòu)、變向機構(gòu)、步進運動機構(gòu)的工作原理、類型、特點及應(yīng)用。技能目標 正確判斷四桿機構(gòu)的類型。 理解平面四桿機構(gòu)傳動特性的工程應(yīng)用。 掌握不同場合下凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律的應(yīng)用。 能夠繪制凸輪機構(gòu)從動件不同運動規(guī)律的運動線圖。 理解變速機構(gòu)、變向機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)在工程實際中的應(yīng)用。本章內(nèi)容平面連桿機構(gòu) 1凸輪機構(gòu) 2 變速機構(gòu) 3變向

2、機構(gòu) 4步進運動機構(gòu) 56.1 平面連桿機構(gòu)6.1.1鉸鏈四桿機構(gòu)及其應(yīng)用鉸鏈四桿機構(gòu)的組成 連架桿 連架桿 連桿 鉸鏈四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用 （1）曲柄搖桿機構(gòu)特征：曲柄搖桿作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。如雷達天線。雷達天線俯仰機構(gòu)曲柄主動ABDC1243ABDC12432143縫紉機踏板機構(gòu)搖桿主動3124（2）雙曲柄機構(gòu)特征：兩個曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。如慣性篩等。ABDC1234E6慣性篩機構(gòu)AB = CDBC = ADABCD31BC耕地料斗DCAB特例：平行四邊形機構(gòu)特征：兩連架桿等長且平行，連桿作平動ABDC耕地料斗DCABADBC天平攝影平臺播種機

3、料斗機構(gòu) 為避免在共線位置出現(xiàn)運動不確定，采用兩組機構(gòu)錯開排列。反向AEDGBFCABEFDCG反平行四邊形機構(gòu)-車門開閉機構(gòu)ABDCE（3）雙搖桿機構(gòu)特征：兩個搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機構(gòu)特例：等腰梯形機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機構(gòu)ABDCBCABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機電機ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿ABDCEABDCE6.1.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化和應(yīng)用曲柄滑塊機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)是由曲柄搖桿機構(gòu)演化而來的。 偏心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu) 正弦機構(gòu)ss=l sin 曲柄滑塊機構(gòu)在壓力機、內(nèi)燃機和自動送料機構(gòu)中的應(yīng)用 導(dǎo)桿機構(gòu) 導(dǎo)桿機構(gòu)是

4、由曲柄滑塊機構(gòu)改變固定件演化而來的 搖塊機構(gòu)的應(yīng)用實例 6.1.3 平面四桿機構(gòu)的特性鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件連架桿與機架中必有一個是最短桿。最短桿與最長桿長度之和必小于或等于其余兩桿長度之和。推論：1.若鉸鏈四桿機構(gòu)中的最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，有以下三種情況：1）以最短桿的相鄰桿為機架時，為曲柄搖桿機構(gòu)，如圖所示；2）以最短桿為機架時，為雙曲柄機構(gòu)，如圖所示；3）以最短桿的相對桿為機架時，為雙搖桿機構(gòu)，如圖所示。 2.若鉸鏈四桿機構(gòu)中的最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則無論以哪一桿為機架，均為雙搖桿機構(gòu)。急回運動和行程速比系數(shù) ABCD 在曲柄搖桿機構(gòu)

5、中，當曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。所花時間為t1 , 平均速度為V1,那么有：曲柄搖桿機構(gòu)3DB1C1AD此兩處曲柄之間的夾角 稱為極位夾角。C2B2180當曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過180-時，搖桿從C2D,置擺到C1D，180-B1C1ADC2B2180所花時間為t2 ,平均速度為V2 ,那么有： 因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回擺動的時間不一樣，平均速度也不等。并且：t1 t2 V2 V1搖桿的這種特性稱為急回運動。用以下比值表示急回程度：稱K為行程速比系數(shù)。且越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。只要 0 ， 就有 K1死點 P搖桿為主動件，且連桿與曲柄兩次共線時，有：此時機構(gòu)不能運

6、動.避免措施： 兩組機構(gòu)錯開排列，如火車輪機構(gòu);P稱此位置為：“死點”0靠飛輪的慣性（如內(nèi)然機、縫紉機等）。AEDGBFCABEFDCGABCD1234P鉆孔夾具也可以利用死點進行工作： 起落架、鉆夾具等。工件ABCD1234工件P=0TABDC飛機起落架ABCDF=0 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用1. 凸輪機構(gòu)的分類2. 6.2.1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類6.2 凸輪機構(gòu) 在各種機械 ,特別是自動機械和自動控制裝置中 ,廣泛的應(yīng)用著各種的式的凸輪機構(gòu). 現(xiàn)舉兩例加以說明 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用圖1-1 圖1-1所示為一內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)，當凸輪回轉(zhuǎn)時，其輪廓將迫使推桿作往復(fù)擺動，從而使氣閥開啟或關(guān)閉（關(guān)閉是借助彈簧4的

7、作用），以控制可燃物質(zhì)在適當?shù)臅r間計入氣缸或排出廢氣。例11圖1-2 圖1-2所示為一自動機床的進刀機構(gòu)，當具有凹槽的圓柱凸輪1回轉(zhuǎn)時，其槽的側(cè)面通過嵌于凹槽的滾子迫使推桿2繞點O作往復(fù)運動，從而控制刀架的進刀和推倒運動。例2 例1 中氣閥開啟或關(guān)閉的時間的長短及其速度和加速度的變化規(guī)律，取決于凸輪輪廓曲線。 例2中進刀和退刀的運動規(guī)律，決定于凹槽曲線的形狀。從動件凸輪機架凸輪機構(gòu)凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。被凸輪直接推動的構(gòu)件稱為推桿（或稱從動件）組成 只需設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭蛹玫剿璧倪\動規(guī)律.結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠。優(yōu)點特點 凸輪輪廓與推桿之間為點、線接觸，易于磨損

8、，傳力不大。缺點 適用于傳力不大的控制機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)。應(yīng)用凸輪的轉(zhuǎn)動或移動從動件的移動或擺動轉(zhuǎn)變作用 凸輪機構(gòu)的類型很多，常就凸輪和推桿的形狀及其運動形式的不同來分類。 凸輪機構(gòu)的分類1234按凸輪形狀分按推桿運動分按保持接觸方式分按推桿形狀分2按凸輪形狀分 它是一種有向徑變化的繞固定軸轉(zhuǎn)動的盤形零件盤形凸輪 它可看作是回轉(zhuǎn)半徑無限大的盤形凸輪, 凸輪相對機架作直線運動。移動凸輪1 它可看作是移動凸輪卷成圓柱體所形成的凸輪 , 從動件與凸輪之間的相對運動為空間運動圓柱凸輪 按推桿形狀分 構(gòu)造簡單，但易于磨損，所以只適用于作用力不大和速度較低的場合。尖頂推桿 其優(yōu)點是凸輪與平底接觸面間容易形成油

9、膜，潤滑較好，所以常用于高速傳動中。平底推桿 由于滾子與凸輪之間為滾動摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動力。滾子推桿2擺動推桿作往復(fù)擺動的推桿直動推桿作往復(fù)直線運動的推桿按推桿運動分3 按保持接觸方式分利用推桿的重力、彈簧力或其它外力使推桿始終與凸輪保持接觸例如內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)4力封閉的凸輪機構(gòu) 利用凸輪與推桿構(gòu)成的高副元素的特殊幾何結(jié)構(gòu)使凸輪與推桿始終保持接觸。槽凸輪機構(gòu) 利用凸輪上的凹槽與置于槽中的推桿的滾子使凸輪和推桿始終保持接觸等寬凸輪機構(gòu) 與凸輪廓線相切的任意兩平行線間的距離始終相等，且等于推桿框上、下壁間的距離幾何形狀封閉的凸輪等徑凸輪 過凸輪軸心所做任一徑向線上與凸輪輪廓線

10、相切的兩滾子中心間的距離處處相等共軛凸輪 用兩個固結(jié)在一起的凸輪控制同一推桿 應(yīng)用實例 剪切機構(gòu) 沖孔機凸輪機構(gòu)打孔機洗瓶機粉料壓片機6.2.2 從動件常用的運動規(guī)律凸輪機構(gòu)的工作過程 。 從動件常用運動規(guī)律 所謂從動桿的運動規(guī)律是指從動桿在運動時，其位移s、速度v 和加速度a 隨時間t變化的規(guī)律。又因凸輪一般為等速運動，即其轉(zhuǎn)角與時間t成正比，所以從動桿的運動規(guī)律更常表示為從動桿的運動參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律。 6.3 變速機構(gòu)有級變速機構(gòu) 滑移齒輪變速機構(gòu) 其轉(zhuǎn)速變化范圍為：301500 r/min，當主軸箱中的齒輪位于圖6.40中所示位置時，可求出主軸的轉(zhuǎn)速為： r/min塔齒輪變速機構(gòu)

11、 從動軸8上八個排成塔形的固定齒輪組成塔齒輪7，主動軸1上的滑移齒輪3和撥叉4沿導(dǎo)向鍵可在軸1上滑動，并通過中間齒輪6可與塔齒輪中任意一個齒輪嚙合，從而將主動軸的運動傳給從動軸。然后經(jīng)離合器11和14將運動傳遞給絲杠15或經(jīng)齒輪12將運動傳遞給光杠13，使絲杠和光杠分別可以獲得八種轉(zhuǎn)速。 倍增變速機構(gòu) 軸為主動軸，其上裝有一個固定的雙聯(lián)齒輪和兩個空套的雙聯(lián)齒輪3926。軸上裝有三個空套的雙聯(lián)齒輪5239和一個齒數(shù)為52空套齒輪，輸出軸上裝有一個齒數(shù)為26的滑移齒輪。當滑移齒輪自左向右依次與軸上齒數(shù)為52的齒輪嚙合時，該機構(gòu)可以得到以下四種傳動比： 這四個傳動比是按2的倍數(shù)增加的，即傳動比為公比

12、等于2的等比數(shù)列 拉鍵變速機構(gòu) 齒輪Z1、Z3、Z5、Z7固定在主動軸3上，齒輪Z2、Z4、Z6、Z8空套在從動套筒軸2上，手柄軸4位于套筒軸的孔中，其前端設(shè)有彈簧鍵1，可于套筒軸的長槽中彈出，嵌入任一個空套齒輪的鍵槽中，從而將主動軸的運動傳遞給從動軸。圖示位置中，運動的傳遞是通過齒輪Z7與Z8實現(xiàn)的。 無級變速機構(gòu) 錐輪端面盤式無級變速機構(gòu) 1 錐輪 2端面盤 3彈簧 4齒條 5齒輪 6支架 7鏈條 8電動機 錐輪1裝在傾斜安裝的電動機的軸上。端面盤2安裝在底板支架6上，彈簧3的作用力使其與錐輪的錐面緊貼。轉(zhuǎn)動齒輪5使固定在底板上的齒條4連同支架移動時可改變錐輪與端面盤的接觸半徑R1和R2，

13、從而獲得不同的傳動比，實現(xiàn)無級變速。 分離錐輪式無級變速機構(gòu) 在主動軸和從動軸上分別裝有可滑移的錐形輪1和2，在兩對錐形輪之間裝有寬V帶3，兩軸之間的傳動比為：= 錐形輪1和2可沿軸向移動實現(xiàn)分離或合攏，從而改變轉(zhuǎn)動半徑r1和r2，從而改變傳動比。 i=6.4 變向機構(gòu)三星齒輪變向機構(gòu) 由齒輪Z1、Z2、Z3、Z4以及三角形杠桿架組成。齒輪Z1和Z4固定在軸上，齒輪Z2和Z3空套在三角形杠桿架的軸上，搬動手柄可使三角形杠桿架繞齒輪Z4的軸心轉(zhuǎn)動。圖示位置，齒輪Z1、Z3、Z4嚙合，齒輪Z2空轉(zhuǎn)，齒輪Z4按一定方向旋轉(zhuǎn)。向下搬動手柄，齒輪Z1、Z2、Z3、Z4依次嚙合，在齒輪Z1旋轉(zhuǎn)方向不變的情

14、況下，齒輪Z4的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變?；讫X輪變向機構(gòu) 齒輪Z1和Z3為雙聯(lián)滑移齒輪，齒輪Z2和Z4固定在軸上。圖示位置，齒輪Z1通過中間齒輪Z帶動齒輪Z2轉(zhuǎn)動，齒輪Z1和Z2的旋轉(zhuǎn)方向相同。若雙聯(lián)滑移齒輪Z1Z3向右滑移，使齒輪Z3與Z4嚙合，則齒輪Z3與Z4的旋轉(zhuǎn)方向相反。 圓錐齒輪變向機構(gòu) 圖a)為離合器式，主動錐齒輪1與空套在軸II上的圓錐齒輪2、4嚙合，齒輪 2與齒輪4轉(zhuǎn)向相反。離合器3與軸II為花鍵聯(lián)接并同向轉(zhuǎn)動。當離合器3在軸II上向左移動與齒輪4接合，通過離合器帶動軸II轉(zhuǎn)動；若離合器3向右移動與齒輪2接合，通過離合器使軸II反向轉(zhuǎn)動。圖b)為滑移圓錐齒輪式，圖示位置，齒輪1與齒輪

15、2嚙合，帶動軸II旋轉(zhuǎn)；若滑移齒輪左移，齒輪1與齒輪3嚙合，帶動軸II反向旋轉(zhuǎn)。 a)b)6.5 步進運動機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)的組成和工作原理 該機構(gòu)主要由棘輪1、棘爪2和機架組成。當曲柄4連續(xù)轉(zhuǎn)動時，搖桿3作往復(fù)擺動。當搖桿向左擺動時，裝在搖桿上的棘爪2嵌入棘輪的齒槽內(nèi)，推動棘輪1向逆時針方向轉(zhuǎn)過一個角度；當搖桿向右擺動時，棘爪2在棘輪1的齒背上滑回原位，棘輪1則在止回棘爪5的作用下靜止不動。止回棘爪5的作用是保證棘輪靜止可靠。棘輪機構(gòu)的常用類型和特點 齒式棘輪機構(gòu) 齒式棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，運動可靠，棘輪的轉(zhuǎn)角可實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)，即棘輪的轉(zhuǎn)角是相鄰的兩棘齒所夾中心角的整數(shù)倍。但這種機構(gòu)在實現(xiàn)回程時

16、，棘爪在棘輪齒背上滑過有噪聲；在運動開始和終止時，速度驟變會產(chǎn)生沖擊，傳動平穩(wěn)性較差，棘輪輪齒易磨損，故常用于低速、輕載等場合實現(xiàn)簡歇運動 （1）按結(jié)構(gòu)不同 摩擦式棘輪機構(gòu) 傳動過程與齒式棘輪機構(gòu)相似，只是推動棘輪3實現(xiàn)步進運動的“棘爪”2是一偏心楔塊，棘輪則是一個無齒的摩擦輪。這種機構(gòu)是通過棘爪2和棘輪3之間的摩擦力來傳遞運動的，其中棘爪4起止動作用。摩擦式棘輪機構(gòu)傳遞運動較平穩(wěn)、無噪聲、棘輪的轉(zhuǎn)角可作無級調(diào)節(jié)，但運動準確性差，不宜用于運動精度要求高的場合。外嚙合棘輪機構(gòu) （2）按嚙合方式不同 外嚙合式棘輪機構(gòu)的棘爪或楔塊安裝在棘輪的外部，應(yīng)用較廣，但占用的空間較大 內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu) 內(nèi)嚙合式

17、棘輪機構(gòu)的棘爪或楔塊安裝在棘輪的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小 單動式棘輪機構(gòu) （3）按運動形式不同 機構(gòu)只有一個棘爪 雙動式棘輪機構(gòu) 機構(gòu)有兩個棘爪，棘爪的端部形狀有直頭和鉤頭兩種。當主動件作往復(fù)擺動時，兩個棘爪先后推動或拉動棘輪轉(zhuǎn)動兩次。這種機構(gòu)也可將一個棘爪懸空，使用一個棘爪工作。 可變向棘輪機構(gòu) 該機構(gòu)用于棘輪需經(jīng)常改變轉(zhuǎn)動方向的場合。棘輪的齒形為矩形，棘爪可繞自身軸線翻轉(zhuǎn)，推動棘輪不同方向轉(zhuǎn)動；只要將棘爪提起并旋轉(zhuǎn)180后再放下，便可改變棘輪步進運動的方向。 棘輪機構(gòu)轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)（1）調(diào)節(jié)搖桿擺角的大小 轉(zhuǎn)動螺桿D調(diào)節(jié)曲柄O1A的長度，搖桿的擺角隨之改變，當曲柄O1A的長度增大時，搖桿擺動

18、角度增大，棘爪推動棘輪轉(zhuǎn)動的角度相應(yīng)增大；反之，棘輪的轉(zhuǎn)角減小。此方法也適用于摩擦式棘輪機構(gòu)。（2）使用調(diào)位遮板 搖桿的擺角不變，通過調(diào)節(jié)遮板的位置來改變遮齒的多少，以調(diào)節(jié)棘輪的轉(zhuǎn)角。 4.棘輪機構(gòu)的應(yīng)用槽輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu)的組成和工作原理 槽輪機構(gòu)的常用類型和特點 雙圓銷槽輪機構(gòu) 雙圓銷槽輪機構(gòu) 內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu) 空間槽輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu)的應(yīng)用 電影放映機的卷片機構(gòu) 刀架轉(zhuǎn)位機構(gòu) 模數(shù)m、齒形角 國家標準（GB10085-1988）規(guī)定，蝸桿以軸向的參數(shù)為標準參數(shù)，蝸輪以端面的參數(shù)為標準參數(shù)。蝸桿的軸向齒形角=20。 蝸桿模數(shù)系列與齒輪模數(shù)系列不同，蝸桿標準模數(shù)系列查表 2.蝸桿的分度圓直徑d1和蝸桿