機械設(shè)計總論ppt課件(完整版)

1、機械設(shè)計總論 0.1 任務(wù)引入 0.2 解決任務(wù)的方法 0.3 相關(guān)知識點介紹 0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 0.5 思考及練習(xí)題 0.1 任務(wù)引入 機械是人類在長期生產(chǎn)實踐中創(chuàng)造出來的重要生產(chǎn)工具 。 它用來減輕人的勞動強度，改善勞動條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，幫助人們創(chuàng)造更多的社會財富，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中尤其離不開機械 。 機械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的重要標志 。 任何機械都是若干裝置、 部件和零件組成的一個特定的系統(tǒng) 。 機械零件是成機械系統(tǒng)的基本要素， 部件、 裝置是組成機械系統(tǒng)的子系統(tǒng) 。 下一頁返回0.1 任務(wù)引入 如圖 0-1 所示卷揚機， 圖 0-2 牛頭

2、刨床都是由若干裝置、 部件和零件組成的兩種功能和構(gòu)造各異的機械系統(tǒng) 。 機械零件和構(gòu)件是組成機械系統(tǒng)的基本要素，它們?yōu)橥瓿梢欢ǖ墓δ芟嗷ヂ?lián)系而分別組成了各個子系統(tǒng) 。 上一頁返回0.2 解決任務(wù)的方法 在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，幾乎沒有一個領(lǐng)域不使用機械，這就需要大批具有一定機械基礎(chǔ)知識的技術(shù)人員 。 高職機械類專業(yè)正是順應(yīng)這一需要而設(shè)置的， 其培養(yǎng)目標是培養(yǎng)從事現(xiàn)代機械工業(yè)生產(chǎn)、 建設(shè)、 管理、 服務(wù)第一線的技術(shù)應(yīng)用型專門人才 。 本課程是一門高職機械類專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)培養(yǎng)目標中，起承上啟下的作用 。 返回0.3 相關(guān)知識點介紹課題一 機械設(shè)計的基本概念 一、 機器的概念 本課程的研究對象是

3、機械 。 機械是機器和機構(gòu)的總稱 。 1. 機器的組成 現(xiàn)代機器一般有四大部分組成： （ 1 ） 動力裝置部分 它是驅(qū)動整臺機器完成預(yù)定功能的動力來源， 其作用是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能，以驅(qū)動機器各部件，如電動機、 內(nèi)燃機、 液壓馬達等 。 下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹（ 2 ） 執(zhí)行裝置部分 它是機器中直接完成工作任務(wù)的組成部分 。 如機床的刀架、 汽車的車輪、 船舶的螺旋槳、 工業(yè)機器人的手臂等 。 （ 3 ） 傳動裝置部分 它是將動力裝置的運動和動力傳遞給執(zhí)行裝置的中間 環(huán)節(jié)，利用它可以減速、 增速、 調(diào)速、 改變轉(zhuǎn)矩以及改變運動形式等， 從而滿足執(zhí)行部分的各種要求 。 （ 4

4、 ） 操縱、 控制及輔助裝置部分 操縱裝置如啟 動、 停車、 正反轉(zhuǎn)、 運動和動力參數(shù)的改變及各執(zhí)行裝置間的動作協(xié)調(diào)等 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹2. 機器的特征 如圖 0-3 所示的內(nèi)燃機由活塞 2 、 連桿 1 、 凸輪軸 6 和缸體 9 （ 機架） 組成機器的主要部分 。 汽缸內(nèi)燃燒的膨脹氣體，推動活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)移動時，通過連桿使曲軸作連續(xù)轉(zhuǎn)動 。 凸輪軸 6 、 進排氣門推桿 7 、 8 和機架組成控制部分 。 凸輪轉(zhuǎn)動，通過推桿推動進、 排氣閥啟閉，實現(xiàn)可燃混合氣定時進入氣缸，廢氣定時排出氣缸的功能 。 齒輪 10 和 d 軸上的齒輪 5 及機架組成傳動部分，從而

5、把燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為機械能 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹由上述實例及日常生活中常見的其他機器可以看出，盡管機器的種類繁多，構(gòu)造和差別很大，但注意觀察，就會發(fā)現(xiàn)機器都有著下列共同特征：（ 1 ） 機器是若干人為實體的組合；（ 2 ） 各實體間具有確定的相對運動；（ 3 ） 能夠代替或減輕人類勞動， 完成有用機械功， 變換或傳遞能量、 物料和信息等 。 二、 機構(gòu)的概念 這些由若干具有確定相對運動的實體組成，用來傳遞力、 運動或轉(zhuǎn)換運動形式的系統(tǒng)稱為機構(gòu) 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹組成機構(gòu)的具有確定相對運動的實體， 稱為構(gòu)件， 如上述活塞 2 、 連桿 1 、缸

6、體（ 機架） 等 。 組成機構(gòu)的構(gòu)件可以是剛性的， 也可以是撓性的、 彈性的， 或是液壓、 氣動、 電磁件 。 從機器的運動原理角度分析，機器的主體通常由一個或幾個機構(gòu)組成 。 三、 構(gòu)件、 零件和部件 從機構(gòu)運動的角度看，構(gòu)件是機構(gòu)中不可分割的相對運動單元體，即運動單元 。 從制造加工的角度來看，機器是由若干零件組裝而成的，零件是機器的最小制造單元，是機器的基本組成要素 。 構(gòu)件可以是一個單獨的零件，如內(nèi)燃機中的曲軸；也可以由幾個零件剛性地連接在一起組成， 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹課題二 機械設(shè)計的基本準則及一般步驟 一、 機械零件的失效形式及設(shè)計準則 為了使設(shè)計零件能在預(yù)定時

7、間內(nèi)和規(guī)定工作條件下正常工作，設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足下面的基本要求： 1. 強度 強度是保證機械零件正常工作的基本要求 。 為了避免零件在工作中發(fā)生斷裂，必須使零件工作時滿足下面的設(shè)計準則： 或 式中， 、 分別為零件工作時的正應(yīng)力和剪應(yīng)力； 、 分別為零件材料的許用正應(yīng)力和許用剪應(yīng)力 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹2. 剛度 剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力 。 若零件剛度不夠， 將產(chǎn)生過大的撓度或轉(zhuǎn)角而影響機器正常工作，例如若車床主軸的彈性變形過大，會影響加工精度，為了使零件具有足夠的剛度，設(shè)計時必須滿足下面的設(shè)計準則： y y 式中， y 、 、 分別為零件工作時的撓

8、度、 偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角； y 、 、 分別為零件的許用撓度、 許用偏轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹3. 壽命 機械零件應(yīng)有足夠的壽命 。 影響零件壽命的主要因素有腐蝕、 磨損和疲勞 。 但至今還沒有提出實用且有效的腐蝕壽命計算方法 。4. 可靠性 滿足強度和剛度要求的一批相同的零件，由于零件的工作應(yīng)力是隨機變量，故在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的使用期限內(nèi)，并非所有的零件都能完成規(guī)定的功能，零件在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的使用時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率稱為該零件的可靠度 。 可靠度是衡量零件工作可靠性的一個特征量，不同零件的可靠度要求是不同的 。 設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體零件的重要程

9、度選擇適的可靠度 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹二、 機械設(shè)計的基本要求 雖然不同的機械其功能和外形都不相同，但它們設(shè)計的基本要求大體是相同的，機械應(yīng)滿足的基本要求可以歸納為兩方面：1. 功能要求 2. 安全可靠性要求 3. 經(jīng)濟性要求 4. 其他要求 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹三、 機械設(shè)計的一般程序 機械設(shè)計就是建立滿足功能要求的技術(shù)系統(tǒng)的創(chuàng)造過程 。 機械設(shè)計一般過程如圖 0-5 所示 。 1. 明確設(shè)計任務(wù) 產(chǎn)品設(shè)計是一項為實現(xiàn)預(yù)定目標的有目的的活動，因此正確地決定設(shè)計目 標（ 任務(wù)） 是設(shè)計成功的基礎(chǔ) 。明確設(shè)計任務(wù)包括定出技術(shù)系統(tǒng)的總體目標和各項具體的技術(shù)要

10、求， 這是設(shè)計、 優(yōu)化、 評價、 決策的依據(jù) 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹2. 總體設(shè)計 機械系統(tǒng)總體設(shè)計根據(jù)機器要求進行功能設(shè)計研究 。 總體設(shè)計包括確定工作部分的運動和阻力，選擇原動機的種類和功率，選擇傳動系統(tǒng)，機械系統(tǒng)的運動和動力計算，確定各級傳動比和各軸的轉(zhuǎn)速、 轉(zhuǎn)矩和功率 。 3. 技術(shù)設(shè)計 技術(shù)設(shè)計又稱結(jié)構(gòu)設(shè)計 。 其任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計的要求，確定機械系統(tǒng)各零部件的材料、 形狀、 數(shù)量、 空間相互位置、 尺寸、 加工和裝配，并進行必要的強度、 剛度、 可靠性設(shè)計， 若有幾種方案時，需進行評價決策最后選擇最優(yōu)方案 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹4. 樣機試制

11、 樣機試制階段是通過樣機制造、 樣機試驗、 檢查機械系統(tǒng)的功能及整機、 零部件的強度、 剛度、 運轉(zhuǎn)精度、 振動穩(wěn)定性、 噪聲等方面的性能，隨時檢查及修正設(shè)計圖紙，以更好地滿足設(shè)計要求 。 5. 批量正式生產(chǎn) 批量正式生產(chǎn)階段是根據(jù)樣機試驗、 使用、 測試、 鑒定所暴露的問題， 進一步修正設(shè)計，以保證完成系統(tǒng)功能，同時驗證各工藝的正確性，以提高生產(chǎn)率、降低成本，提高經(jīng)濟效益 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹課題三 機械零件常用材料與選擇 一、 機械零件常用材料 機械制造中最常用的材料是鋼和鑄鐵，其次是有色金屬合金，非金屬材料如塑料、 橡膠等，在機械制造中也得到廣泛的應(yīng)用 。1. 金屬

12、材料 （ 1 ） 鑄鐵 。 常用的鑄鐵有灰鑄鐵、 球墨鑄鐵、 可鍛鑄鐵、 合金鑄鐵等 。 （ 2 ） 鋼 。鋼的強度較高，塑性較好，可通過軋制、 鍛造、 沖壓、 焊接和鑄造方法加工各種機械零件，并且可以用熱處理和表面處理方法提高機械性能，因此其應(yīng)用極為廣泛 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹（ 3 ） 有色金屬合金 。 有色金屬合金具有良好的減摩性、 跑合性、 抗腐蝕性、 抗磁性、 導(dǎo)電性等特殊的性能，在工業(yè)中應(yīng)用最廣的是銅合金、 軸承合金和輕合金，但有色金屬合金比黑色金屬價格貴 。 2. 非金屬材料 非金屬材料是現(xiàn)代工業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域中不可缺少和占有重要地位的材料， 非金屬材料包括除金

13、屬材料以外幾乎所有的材料 。 機械制造中應(yīng)用的非金屬材料種類很多， 有塑料、 橡膠、 陶瓷、 木料、 毛氈、 皮革、 棉絲等 。 （ 1 ） 橡膠 。 （ 2 ） 塑料 。 上一頁下一頁返回0.3 相關(guān)知識點介紹（ 3 ） 復(fù)合材料 。 （ 4 ） 陶瓷 。 二、 機械材料選用的原則 從各種各樣的材料中選擇出合用的材料是一項受到多方面因素制約的工作，通常應(yīng)考慮下面的原則：（ 1 ） 載荷的大小和性質(zhì) 。 （ 2 ） 零件的工作條件 。 （ 3 ） 零件的尺寸及質(zhì)量 。 （ 4 ） 經(jīng)濟性 。 上一頁返回0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 一、 計算機輔助設(shè)計 在機械設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔(dān)

14、負計算、 信息存儲和制圖等項工作 。 1.CAD 簡介 計算機輔助設(shè)計（ CAD ： Computer Aided Design ） 是指工程技術(shù)人員利用計算機的硬件和軟件系統(tǒng)，對產(chǎn)品進行總體設(shè)計、 繪圖、 分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。下一頁返回0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 如圖 0-6 所示， CAD 是一個設(shè)計過程， 它是 “ 在計算機環(huán)境下完成產(chǎn)品的創(chuàng)造、 分析和修改， 以達到預(yù)期設(shè)計目 標的過程 ”。 一般認為， CAD 功能可歸納為： 幾何建模、 工程分析、 模擬仿真、 自動繪圖四大類 。 CAD 硬件系統(tǒng)的典型組成分為三大部分： 計算機（ 鍵盤、 鼠標、 顯示器和主機）、

15、 圖形輸入設(shè)備（ 如掃描儀等）、 繪圖輸出設(shè)備（ 如打印機、 繪圖機等） 。 上一頁下一頁返回0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 2. 常用的 CAD 軟件 （ 1 ） 解決幾何圖形設(shè)計問題 。 在幾何圖形設(shè)計中，通常有以下四種方法 。 交互式繪圖 。 程序參數(shù)化繪圖 。 尺寸驅(qū)動式參數(shù)化繪圖 。 三維實體造型 。（ 2 ） 解決工程分析與計算問題此類軟件針對機械領(lǐng)域的需要，一般配置有計算方法庫、 優(yōu)化方法庫及常用零部件優(yōu)化模型庫、 機構(gòu)分析及機構(gòu)綜合軟件、 機械系統(tǒng)動態(tài)分析軟件、 模具分析軟件等模塊 。 上一頁下一頁返回0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 （ 3 ） 商品化軟件簡介除了 AutoCA

16、D 之外， 近年來國內(nèi)外比較流行的軟件有開目機械零件設(shè)計系統(tǒng)（ 國產(chǎn)）、 美國 SDRC 公司 推出 的 IDEAS 、 PTC 公司 推出 的 Pro/Engineer 、 CNCSoftware 公司的 MasterCAM 等 。 開目機械零件設(shè)計系統(tǒng) 。 I-DEAS 設(shè)計系統(tǒng) 。 Pro/Engineer 實體設(shè)計系統(tǒng) 。 MasterCAM 設(shè)計及制造系統(tǒng) 。 上一頁下一頁返回0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 二、 有限元法設(shè)計 有限元法（ Finite Element Method ） 是以電子計算機為工具的一種現(xiàn)代數(shù)值計算方法 。目 前， 該法不僅能用于工程中復(fù)雜的非線性問題、 非

17、穩(wěn)態(tài)問題（ 如結(jié)構(gòu)力學(xué)、 流體力學(xué)、 熱傳導(dǎo)、 電磁場等方面問題） 的求解， 而且還可用于工程設(shè)計中進行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力分析， 并能準確地計算形狀復(fù)雜零件（ 如機架、 汽輪機葉片、 齒輪等） 的應(yīng)力分布和變形， 成為復(fù)雜零件強度和剛度計算的有力分析工具 。 上一頁下一頁返回0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 三、 優(yōu)化設(shè)計 優(yōu)化設(shè)計（ Optimal Design ） 是把最優(yōu)化數(shù)學(xué)原理應(yīng)用于工程設(shè)計問題， 在所有可行方案中尋求最佳設(shè)計方案的一種現(xiàn)代設(shè)計方法 。 進行工程優(yōu)化設(shè)計， 首先需將工程問題按優(yōu)化設(shè)計所規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模型，然后選用合適的優(yōu)化計算方法在計算機上對數(shù)學(xué)模型進行尋優(yōu)求解，

18、 得到工程設(shè)計問題的最優(yōu)設(shè)計方案 。 四、 可靠性設(shè)計 可靠性設(shè)計（ Reliability Design ） 是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎(chǔ)；以失效分析、 失效預(yù)測及各種可靠性試驗為依據(jù)，以保證產(chǎn)品的可靠性為目標的現(xiàn)代設(shè)計方法 。 上一頁下一頁返回0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 五、 工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計 工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計是工程技術(shù)與美學(xué)藝術(shù)相結(jié)合的一門新學(xué)科 。 它是指在保證產(chǎn)品實用功能的前提下， 用藝術(shù)手段按照美學(xué)法則對工業(yè)產(chǎn)品進行造型活動，對工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、 體面形態(tài)、 色彩、 材質(zhì)、 線條、 裝飾及人機關(guān)系等因素進行有機的綜合處理，從而設(shè)計出優(yōu)質(zhì)美觀的產(chǎn)品造型 。六、 設(shè)計方法學(xué) 設(shè)

19、計法學(xué)（ Design Methedology ） 是研究設(shè)計的一般性方法、 技巧、 手段、進程及規(guī)律的一門新型綜合學(xué)科；目前國際上對設(shè)計方法學(xué)的研究主要分為兩大學(xué)派，即德國學(xué)派和英美學(xué)派 。 上一頁下一頁返回0.4 知識拓展 現(xiàn)代設(shè)計方法 七、 反求工程設(shè)計 反求工程（ Reverse Engineering ） 是消化吸收并改進國內(nèi)外先進技術(shù)的一系列工作方法和技術(shù)的總和 。 它對提高我國的科技和管理水平有著重要的意義 。 八、 現(xiàn)代設(shè)計方法的特點 通過上述幾種典型現(xiàn)代設(shè)計方法的內(nèi)容介紹可知，現(xiàn)代設(shè)計方法的基本特點如下：（ 1 ） 程式性 。 （ 2 ） 創(chuàng)造性 。 （ 3 ） 系統(tǒng)性 。

20、上一頁返回0.5 思考及練習(xí)題 0-1 試述機械、 機構(gòu)、 構(gòu)件、 零件的含義 。 0-2 試述機械零件失效、 失效主要形式及機械零件設(shè)計準則的含義 。 0-3 機械中常用哪些材料？試簡述鋼和鑄鐵的主要性能及其應(yīng)用 。 0-4 試各舉出具體有下述功能的機器的兩個事例： （ 1 ） 原動機； （ 2 ） 將機械能變換為其他形式能的機器；（ 3 ） 實現(xiàn)物料變換的機器； （ 4 ） 變換或傳遞信息的機器； （ 5 ） 傳遞物料的機器； （ 6 ） 傳遞機械能的機器 。 下一頁返回0.5 思考及練習(xí)題 0-5 指出下列的機器的原動部分、 工作部分、 傳動部分、 支承部分、 控制部分： （ 1 ） 汽

21、車； （ 2 ） 自行車； （ 3 ） 電風(fēng)扇； （ 4 ） 縫紉機 。 0-6 指出汽車中三個通用零件和專用零件 。 0-7 CAD 是什么？ 常用的 CAD 軟件有哪些？ 上一頁返回圖 0-1 卷揚機 1 電動機； 2 、 4 聯(lián)軸器； 3 齒輪減速器； 5 卷筒 返回圖 0-2 牛頭刨床 返回圖 0-3 內(nèi)燃機 返回圖 0-5 機械設(shè)計過程 返回圖 0-6 機械 CAD 的工作過程 返回項目 一 平面連桿機構(gòu) 1.1 任務(wù)引入 1.2 解決任務(wù)的方法 1.3 相關(guān)知識點介紹 1.4 知識拓展 機構(gòu)的組合與應(yīng)用 1.5 思考及練習(xí)題 1.1 任務(wù)引入 在起重機等設(shè)備中， 都會包含平面連桿機

22、構(gòu) 。 如圖 1-1 所示的起重機中， AB 、 BC 、 CD 、 DA 組成的是一個平面連桿機構(gòu) 。 通過搖桿 AB 的擺動， 帶動 BE 運動，吊起重物 Q 。 返回1.2 解決任務(wù)的方法 要完成起重機的平面連桿機構(gòu)設(shè)計，需要掌握以下內(nèi)容： （ 1 ） 平面連桿機構(gòu)有哪些構(gòu)件構(gòu)成？（ 2 ） 各構(gòu)件間采用何種連接方式？（ 3 ） 平面連桿機構(gòu)有哪些運動和動力特性？（ 4 ） 平面連桿機構(gòu)的設(shè)計方法 。返回1.3 相關(guān)知識點介紹 課題一 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 一、 運動副及其分類 1. 運動副 機構(gòu)由若干個相互連接起來的構(gòu)件組成 。 機構(gòu)中兩構(gòu)件之間直接接觸并能作相對運動的可動連接， 稱為運

23、動副 。 下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 2. 運動副的分類 （ 1 ） 低副 。 兩構(gòu)件通過面接觸構(gòu)成的運動副稱為低副 。 根據(jù)兩構(gòu)件間的相對運動形式，低副又分為移動副和轉(zhuǎn)動副 。 兩構(gòu)件間的相對運動為直線運動的， 稱為移動副，如圖 1-2 所示； 兩構(gòu)件間的相對運動為轉(zhuǎn)動的， 稱為轉(zhuǎn)動副或鉸鏈， 如圖 1-3 所示 。 （ 2 ） 高副 。兩構(gòu)件通過點或線接觸構(gòu)成的運動副稱為高副 。 如圖 1-4 ， 凸輪 1 與尖頂推桿 2 構(gòu)成高副，如圖 1-5 ，兩齒輪輪齒嚙合處也構(gòu)成高副 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 二、 平面機構(gòu)運動簡圖 實際構(gòu)件的外形和結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜， 在研究

24、機構(gòu)運動時， 為了突出與運動有關(guān)的因素，將那些無關(guān)的因素刪減掉，保留與運動有關(guān)的外形，用規(guī)定的符號來代表構(gòu)件和運動副，并按一定的比例表示各種運動副的相對位置 。 這種表示機構(gòu)各構(gòu)件之間相對運動的簡化圖形，稱為機構(gòu)運動簡圖 。 機構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類： （ 1 ） 固定件或機架 。 （ 2 ） 原動件 。 （ 3 ） 從動件 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 繪制機構(gòu)運動簡圖的一般方法和步驟：（ 1 ） 分析機構(gòu)的運動及組成，確定機架、 原動件和從動件 。 （ 2 ） 識別運動副的類型 。 由原動件開始， 依次分析構(gòu)件間的相對運動形式，確定運動副的類型和數(shù)目 。（ 3 ） 選擇投影平面

25、，畫機構(gòu)草圖 。 （ 4 ） 確定比例尺，繪制機構(gòu)運動簡圖 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 例 1-1 試繪制圖 1-6 （ a ） 所示顎式破碎機的機構(gòu)運動簡圖 。 解 顎式破碎機的主體機構(gòu)由機架 1 、 偏心軸 2 、 動顎 3 、 肘板 4 共四個構(gòu)件組成 。 偏心軸是原動件，動顎和肘板都是從動件 。 偏心軸在與它固連的帶輪 5 的拖動下繞軸線 A 轉(zhuǎn)動，驅(qū)使輸出構(gòu)件動顎 3 作平面運動，從而將礦石軋碎 。 偏心軸 2 與機架 1 繞軸線 A 作相對轉(zhuǎn)動， 故構(gòu)件 1 、 2 組成以 A 為中心的轉(zhuǎn)動副； 動顎 3 與偏心軸 2 繞軸線 B 作相對轉(zhuǎn)動， 故構(gòu)件 2 、 3

26、組成以 B 為中心的回轉(zhuǎn)副； 肘板 4 與動顎 3 繞軸線 C 相對轉(zhuǎn)動， 故構(gòu)件 3 、 4 組成以 C 為中心的轉(zhuǎn)動副； 肘板與機架繞軸線 D 作相對轉(zhuǎn)動， 故構(gòu)件 4 、 1 組成以 D 為中 心的轉(zhuǎn)動副 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 選定適當比例尺， 根據(jù)圖 1-6 （ a ） 尺寸定出 A 、 B 、 C 、 D 的相對位置， 用構(gòu)件和運動副的規(guī)定符號繪出機構(gòu)運動簡圖， 如圖 1-6 （ b ） 所示 。 最后， 將圖中的機架畫上斜線，在原動件上標出指示運動方向的箭頭 。 三、 平面機構(gòu)的自由度 為了使所設(shè)計的機構(gòu)能夠運動并具有運動的確定性，必須研究機構(gòu)的自由度和機構(gòu)具

27、有運動確定性的條件 。1. 平面機構(gòu)自由度的計算 （ 1 ） 自由度 。 自由度是構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動 。 任何一個構(gòu)件在空間自由運動時皆有六個自由度 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 （ 2 ） 約束 。 當兩構(gòu)件組成運動副后， 它們之間的某些相對運動受到限制，對于相對運動所加的限制稱為約束 。 （ 3 ） 機構(gòu)自由度的計算 。 機構(gòu)相對于機架所具有的獨立運動數(shù)日， 稱為機構(gòu)的自由度 。2. 平面機構(gòu)具有確定運動的條件 機構(gòu)的自由度即機構(gòu)所具有的獨立運動的個數(shù) 。 由前所述可知， 從動件是不能獨立運動的，只有原動件才能獨立運動 。 通常每個原動件只具有一個獨立運動，因此，機構(gòu)自由

28、度必定與原動件的數(shù)目相等 。 機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)自由度必須大于零、 且原動件數(shù)與其自由度必須相等 。上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 3. 計算平面機構(gòu)自由度的注意事項 （ 1 ） 復(fù)合鉸鏈 。 兩個以上構(gòu)件組成兩個或更多個共軸線的轉(zhuǎn)動副， 即為復(fù)合鉸鏈 。 圖 1-9 （ a ） 為三個構(gòu)件在 A 處構(gòu)成的復(fù)合鉸鏈，由其側(cè)視圖1-9 （ b ） 可知， 此三構(gòu)件共組成兩個共軸線轉(zhuǎn)動副 。 當由 K 個構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈時，則應(yīng)當組成（ K -1 ） 個共軸線轉(zhuǎn)動副 。 （ 2 ） 局部自由度 。 機構(gòu)中常出現(xiàn)一種與輸出構(gòu)件運動無關(guān)的自 由度， 稱為局部自由度或多余自由度 。在

29、計算機構(gòu)自由度時， 可 預(yù) 先 排 除 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 （ 3 ） 虛約束 。 機構(gòu)中與其他約束重復(fù)而對機構(gòu)運動不起新的限制作用的約束， 稱為虛約束 。 虛約束常出現(xiàn)在下列場合： 兩構(gòu)件間形成多個具有相同作用的運動副，分為下列三種情況 。 a. 兩構(gòu)件在同一軸線上形成多個轉(zhuǎn)動副 。 b. 兩構(gòu)件形成多個導(dǎo)路平行或重合的移動副 。 c. 兩構(gòu)件組成多處接觸點公法線重合的高副 。 兩構(gòu)件上連接點的運動軌跡互相重合 。 機構(gòu)中對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分， 也為虛約束 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 綜上所述，在計算平面機構(gòu)自由度時，必須考慮是否存在復(fù)合鉸

30、鏈，并應(yīng)將局部自由度和虛約束除去不計，才能得到正確的結(jié)果 。例 1-2 試計算圖 1-14 中，發(fā)動機配氣機構(gòu)的自由度 。 解 此機構(gòu)中， G ， F 為導(dǎo)路重合的兩移動副， 其中一個是虛約束； P 處的滾子為局部自由度 。 除去虛約束及局部自由度后， 該機構(gòu)則有n=6;PL=8;PH=1,其自由度為: F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1例 1-3 試計算圖 1-15 （ a ） 所示的大篩機構(gòu)的自由度， 并判斷它是否有確定的運動 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 解 機構(gòu)中的滾子有一個局部自 由度 。 頂桿與機架在 E 和 E 組成兩個導(dǎo)路平行的移動副， 其中之一為虛約

31、束 。 C 處是復(fù)合鉸鏈 。 今將滾子與頂桿焊成一體，去掉移動副 E ， 并在 C 點注明回轉(zhuǎn)副的個數(shù)， 如圖 1-15 （ b ） 所示， 由此得，n=7;PL=9;PH=1,其自由度為: F=3n-2PL-PH=3*7-2*9-1=2因為機構(gòu)有兩個原動件，其自由度等于 2 ，所以具有確定的運動 。上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 課題二 常用設(shè)備的平面連桿機構(gòu)形式分析 一、 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式 全部由回轉(zhuǎn)副組成的平面四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)， 如圖 1-16 所示 。 機構(gòu)的固定件 4 稱為機架；與機架用轉(zhuǎn)動副相連接的桿 1 和桿 3 稱為連架桿；不與機架直接連接的桿 2 稱為連

32、桿 。 能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿， 稱為曲柄 。 僅能在某一角度內(nèi)擺動的連架桿， 稱為搖桿 。 1. 曲柄搖桿機構(gòu) 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個連架桿一個為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu) 。 曲柄搖桿機構(gòu)的特點是它能將曲柄的整周回轉(zhuǎn)運動變換成搖桿的往復(fù)擺動，或?qū)u桿的往復(fù)擺動變換成曲柄的連續(xù)回轉(zhuǎn)運動 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 2. 雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu) 。 雙曲柄機構(gòu)的特點之一就是能將等角速度轉(zhuǎn)動變?yōu)橹芷谛宰兘撬俣绒D(zhuǎn)動 。 通常主動曲柄作等速轉(zhuǎn)動，從動曲柄作變速轉(zhuǎn)動 。 在雙曲柄機構(gòu)中，若兩曲柄平行且相等，稱為平行四邊形機構(gòu)

33、。 此外，在雙曲柄機構(gòu)中， 若對邊的長度分別相等， 但連桿 BC 和機架 AD 不平行，則稱其為反平行四邊形機構(gòu)， 如圖 1-21 所示 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 3. 雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu) 。 雙搖桿機構(gòu)的特點主要是： 通過適當?shù)脑O(shè)計， 將主動搖桿的擺角放大或縮小，使從動搖桿得到所需的擺角； 或者利用連桿上某點的運動軌跡實現(xiàn)所需的運動 。圖 1-23 所示為大型造型機的翻箱機構(gòu)， 這是一個典型的雙搖桿機構(gòu)的應(yīng)用實例 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 二、 鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件 設(shè)四個構(gòu)件中最長桿的長度為L1 ， 最短桿的長

34、度為L2 ， 其余兩桿長度分別為L3和L4 ，則整轉(zhuǎn)副存在的條件可表示為： 若 L1+L2L3+L4， 則機構(gòu)中存在整轉(zhuǎn)副 。 取最短桿的相鄰桿為機架時， 得到曲柄搖桿機構(gòu)， 如圖 1-26 （ a ） 和圖 1-26 （ b ）所示 。 取最短桿為機架時， 得到雙曲柄機構(gòu)， 如圖 1-26 （ c ） 所示 。 取最短桿的相對桿為機架時， 得到雙搖桿機構(gòu)，如圖 1-26 （ d ） 所示 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 三、 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 1. 曲柄滑塊機構(gòu) 圖 1-27 （ a ） 所示的曲柄搖桿機構(gòu)中， 搖桿 3 上 C 點的軌跡是以 D 為圓心，桿 3 的長度 為半徑

35、的圓弧 。 如在機架上按 C 點的軌跡做成一弧形槽， 搖桿 3 做成與弧形槽相配的弧形塊，圖 1-27 （ a ） 所示機構(gòu)演化成圖 1-27 （ b ） 所示機構(gòu)，此時雖然轉(zhuǎn)動副 D 的外形改變， 但機構(gòu)的運動特性并沒有改變 。 若將弧形槽的半徑增至無窮大，則轉(zhuǎn)動副 D 的中心移至無窮遠處， 弧形槽變?yōu)橹辈郏?轉(zhuǎn)動副 D 則轉(zhuǎn)化為移動副， 構(gòu)件 3 由搖桿變成了滑塊， 于是曲柄搖桿機構(gòu)就演化為曲柄滑塊機構(gòu)，如圖 1-27 （ c ） 所示 。上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 此時滑塊導(dǎo)路線不通過曲柄回轉(zhuǎn)中心，故稱為偏置曲柄滑塊機構(gòu) 。 曲柄轉(zhuǎn)動中心至滑塊導(dǎo)路線的垂直距離稱為偏距 e ，

36、滑塊導(dǎo)路線通過曲柄轉(zhuǎn)動中心 A 時（ 即 e =0 ），則稱為對心曲柄滑塊機構(gòu)， 如圖 1-27 （ d ） 所示 。 曲柄滑塊機構(gòu)廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機、 空壓機及沖床設(shè)備中 。 2. 導(dǎo)桿機構(gòu) 導(dǎo)桿機構(gòu)可以看作是在曲柄滑塊機構(gòu)中選取不同構(gòu)件為機架演化而成 。 圖 1-28 （ a ） 所示為曲柄滑塊機構(gòu)， 如將其中的曲柄 1 作為機架， 連桿 2 作為主動件，則連桿 2 和構(gòu)件 4 將分別繞鉸鏈 B 和 A 轉(zhuǎn)動， 如圖 1-28 （ b ） 所示。上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 若 AB BC ，則桿 4 只能作往復(fù)擺動， 故稱為擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 。圖 1-29 為牛頭刨床中的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)

37、； 圖 1-30 的牛頭刨床中的導(dǎo)桿機構(gòu)為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)，當 BC 桿繞 B 點作等速轉(zhuǎn)動時， AD 桿繞 A 點作變速轉(zhuǎn)動， DE 桿驅(qū)動刨刀作變速往返運動 。 3. 搖塊機構(gòu) 在圖 1-28 （ a ） 所示的曲柄滑塊機構(gòu) 中， 若取桿 2 為 固 定 件， 即 可 得圖 1-28 （ c ）所示的擺動滑塊機構(gòu)， 或稱搖塊機構(gòu) 。 這種機構(gòu)廣泛應(yīng)用于擺動式內(nèi)燃機和液壓驅(qū)動裝置內(nèi) 。 圖 1-31 所示為自卸卡車翻斗機構(gòu)及其運動簡圖， 在該機構(gòu)中，因為液壓油缸 3 繞鉸鏈 C 擺動，故稱為搖塊 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 4. 定塊機構(gòu) 在圖 1-28 （ a ） 所示曲柄滑塊

38、機構(gòu)中，若取桿 3 為固定件，即可得圖 1-28 （ d ）所示的固定滑塊機構(gòu)或稱定塊機構(gòu) 。 這種機構(gòu)常用于如圖 1-32 所示抽水唧筒等機構(gòu)中 。 一、 急回運動 圖 1-33 所示為曲柄搖桿機構(gòu)， 其曲柄 AB 在轉(zhuǎn)動一周的過程中， 有兩次與連桿 BC 共線 。 在這兩個位置，鉸鏈中心 A 與 C 之間的距離 AC1 和AC2分別 為最短和 最長， 因 而搖桿 CD 的位置分別為C1D和C2D兩個極限位置 。 搖桿在兩極限位置間的夾角 稱為搖桿的擺角 。 上一頁下一頁返回1.3 相關(guān)知識點介紹 急回運動特性可用行程速比系數(shù) K 表示， 即 式中， 為搖桿處于兩極限位置時，對應(yīng)的曲柄所夾的

39、銳角，稱為極位夾角 。 將上式整理后，可得極位夾角的計算公式為 由以上分析可知：極位夾角 越大， K 值越大，急回運動的性質(zhì)也越顯著 。 但機構(gòu)運動的平穩(wěn)性也越差 。 因此在設(shè)計時， 應(yīng)根據(jù)其工作要求， 恰當?shù)剡x擇 K 值，在一般機械中 1 rT 時， a 0 ， 如圖 2 - 18 （ b ） 所示，實際輪廓為一平滑曲線 。 當 min rT 時， a 0，如圖 2 - 18 （ c ） 所示，在凸輪實際輪廓曲線上產(chǎn)生了尖點，這種尖點極易磨損，磨損后就會改變從動件預(yù)定的運動規(guī)律 。 當 min 0 ， 如圖 2 - 18 （ d ） 所示， 這時實際輪廓曲線發(fā)生相交，圖中陰影部分的輪廓曲線在

40、實際加工時被切去， 使這一部分運動規(guī)律無法實現(xiàn) 。 上一頁下一頁返回2.3 相關(guān)知識點介紹 二、 壓力角的校核 凸輪機構(gòu)也和連桿機構(gòu)一樣，從動件運動方向和接觸輪廓法線方向之間所夾的銳角稱為壓力角 。 在一般情況下，既要求凸輪有較高效率、 受力情況良好， 又要求其機構(gòu)尺寸緊湊，因此，壓力角不能過大，也不能過小，應(yīng)有一許用值，這個許用值用 表示 。 三、 基圓半徑的確定 在設(shè)計凸輪機構(gòu)時， 凸輪的基圓半徑取得越小， 所設(shè)計的機構(gòu)越緊湊 。 但是，必須指出，基圓半徑過小會引起壓力角增大，致使機構(gòu)工作情況變壞，可知 上一頁下一頁返回2.3 相關(guān)知識點介紹 顯然，在其他條件不變的情況下， 基圓半徑 rm

41、in 越小， 壓力角 越大 。 基圓半徑過小，壓力角會超過許用值而使機構(gòu)效率太低甚至發(fā)生自鎖 。 因此實際設(shè)計中，只能在保證凸輪輪廓的最大壓力角不超過許用值的前提下，考慮縮小凸輪的尺寸 。 課題五 凸輪常用材料和結(jié)構(gòu)選擇 一、 凸輪機構(gòu)常用材料及熱處理 對低速、 輕載的盤形凸輪機構(gòu)， 可以選用 HT250 、 HT300 、 QT900 2 等作為凸輪材料 。 當使用球墨鑄鐵材料時，凸輪輪廓表面可以進行淬火處理，以提高凸輪表面耐磨性 。 上一頁下一頁返回2.3 相關(guān)知識點介紹 對中速、 中載的凸輪機構(gòu)， 凸輪常使用 45 、 40Cr 、 20Cr 、 20CrMn 等材料，從動件可以用 20

42、Cr 等低碳合金鋼，并經(jīng)過表面淬火處理 。 對高速、 重載凸輪機構(gòu)，通常選用無沖擊的從動件運動規(guī)律 。 凸輪可以選用 40Cr 等中碳合金鋼 。 表面高頻淬火至 56 60HRC ， 或用 38CrMoAl ， 經(jīng)過滲氮處理至 60 67HRC ， 但是， 滲氮表層性脆而不宜承受沖擊 。 從動件則可以用 T8 、 T10 等碳素工具鋼，經(jīng)過表面淬火處理 。 上一頁下一頁返回2.3 相關(guān)知識點介紹 二、 凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 對基圓半徑小的凸輪， 常常與軸做成一體， 稱為凸輪軸（ 圖 2-20 ） 。 對基圓半徑較大的凸輪，則做成套裝結(jié)構(gòu)，即把凸輪開孔套裝在軸上（ 圖 2-21 ） 。 上一頁返回2.

43、4 知識拓展 改進型運動規(guī)律簡介 在上述運動規(guī)律的基礎(chǔ)上有所改進的運動規(guī)律稱為改進型運動規(guī)律 。 例如，在推桿為等速運動的凸輪機構(gòu)中，為了消除位移曲線上的折點，可將位移線圖做一些修改 。 如圖 2-22 所示， 將行程始、 末兩處各取一小段圓弧或曲線 OA 及 BC ，并將位于曲線上的斜直線與這兩段曲線相切，以使曲線圓滑 。 當推桿按修改后的位移規(guī)律運動時，將不產(chǎn)生剛性沖擊 。 但這時在 OA 及 BC 這兩段曲線處的運動將不再是等速運動 。 在實際應(yīng)用時，或者采用單一的運動規(guī)律，或者采用幾種運動規(guī)律的配合，應(yīng)視推桿的工作需要而定 。 原則上應(yīng)注意減輕機構(gòu)中的沖擊 。 返回2.5 思考及練習(xí)題

44、 2 - 1 圖 2 - 23 所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu) 。 已知 AB 段為凸輪的推程廓線，試在圖上標注推程運動角 t 。 2 - 2 圖 2 - 24 所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu) 。 已知凸輪為以 C 為圓心的圓盤，問輪廓上 D 點與尖頂接觸時壓力角為多少？試作圖加以表示 。 2 - 3 已知一凸輪以等角速度 =10 rad/s 順時針轉(zhuǎn)動， 直動推桿的運動規(guī)律及其對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角如表 2 - 22 所示 。 要求： （ 1 ） 作出 s- 、 v- 和 a- 線圖；（ 2 ） 求出當 為 90 、 180 和 270 時， 推桿的 s 、 v 和 a 值 。 下一頁返回2

45、.5 思考及練習(xí)題 2-4 圖 2-25 所示為一對心尖端推桿單元弧凸輪（ 偏心輪）， 其幾何中心 O 與凸輪轉(zhuǎn)動中心 O 的距離為 LOO =15 mm ， 偏心輪半徑 R =30 mm ， 凸輪以等角速度 順時針轉(zhuǎn)動，試作出推桿的位移線圖 s- 。 2-5 設(shè)計一對心滾子直動推桿盤形凸輪 。 已知凸輪的基圓半徑 r0 =35 mm ， 凸輪以等角速度 逆時針轉(zhuǎn)動， 推桿升程 h =20 mm ， 滾子半徑 rT =10 mm 位移線圖 s- 如圖2-26 所示 。 2-6 設(shè)計一偏置滾子直動推桿盤形凸輪 。 已知凸輪以等角速度 順時針轉(zhuǎn)動，凸輪轉(zhuǎn)動中心 O 偏于推桿導(dǎo)路線的右方 10 mm

46、 處， 基圓半徑 rmin =35 mm ， 推桿升程 h =32mm ， 滾子半徑 rT =10 mm ， 其位移線圖 s- 如圖 2-27 所示 。 上一頁下一頁返回2.5 思考及練習(xí)題 2-7 如圖 2-28 所示自動車床控制刀架移動的滾子擺動從動件凸 輪機構(gòu)中， 已知 LOA = 60 mm ， LAB = 36 mm ， rmin =35 mm ， rT =8 mm ，從動件的運動規(guī)律如下： 當凸輪以等角速度 1 逆時針回轉(zhuǎn) 90 時，從動件以等加速等減速運動向上擺 15 ； 當凸輪自 90 轉(zhuǎn)到 180 時，從動件停止不動；當凸輪自 180 轉(zhuǎn)到270 時， 從動件以簡諧運動擺回原

47、處； 當凸輪自270 轉(zhuǎn)到 360 時，從動件又停止不動，試繪制凸輪的輪廓 。 上一頁返回下一頁2.5 思考及練習(xí)題 2-8 設(shè)計一擺動平底從動件盤形凸輪機構(gòu)， 其機構(gòu)簡圖如圖 2-29 所示 。 已知 LOA =80 mm ， rmin =50 mm 從動件最大擺角 2max =15 ，從動件的運動規(guī)律與題 2-7 相同，試繪出凸輪的輪廓曲線，并決定從動件最低限度應(yīng)有的長度 。 上一頁返回圖 2-1 凸輪控制器 返回圖 2-2 凸輪機構(gòu) 返回圖 2-3 內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu) 返回圖 2-4 繞線機中排線凸輪機構(gòu) 返回圖 2-5 動力頭用凸輪機構(gòu) 返回圖 2-6 沖床上的凸輪機構(gòu) 返回圖 2-7

48、 按從動件分類的凸輪機構(gòu) 返回圖 2-8 尖頂對心直動從動件盤形凸輪機構(gòu)和從動件位移線圖 返回圖 2-9 等速運動規(guī)律 返回圖 2-10 等加速等減速運動規(guī)律 返回圖 2-11 簡諧運動規(guī)律 返回圖 2-13 對心移動尖頂從動件盤形凸輪 返回圖 2-14 滾子直從動件盤形凸輪圖 返回圖 2-15 平底直從動件盤形凸輪 返回圖 2-16 偏置移動尖頂從動件盤形凸輪 返回圖 2-18 滾子半徑對輪廓的影響 返回圖 2-20 凸輪軸 返回圖 2-21 凸輪與軸用銷連接 返回圖 2-22 改進的等速運動位移曲線 返回圖 2-23 題 2-1 圖 返回圖 2-24 題 2-2 圖 返回表 2-22 返回

49、圖 2-25 題 2-4 圖 返回圖 2-26 題 2-5 圖 返回圖 2-27 題 2-6 圖 返回圖 2-28 題 2-7 圖 返回圖 2-29 題 2-8 圖 返回項目三 間歇運動機構(gòu) 3.1 任務(wù)引入 3.2 解決任務(wù)的方法 3.3 相關(guān)知識點介紹 3.4 知識拓展 組合機構(gòu) 3.5 思考及練習(xí)題 3.1 任務(wù)引入 在機械和儀表中，常常需要原動件作連續(xù)運動，而從動件則產(chǎn)生周期性時動 時停的間歇運動， 實現(xiàn)這種間歇運動的機構(gòu)稱為間歇運動機構(gòu) 。 在設(shè)計牛頭刨床進給系統(tǒng)中的間歇機構(gòu) - 如圖 3-1 所示， 矩形齒棘輪機構(gòu)與牛頭刨床的絲桿固連在同一軸上， 工作臺 3 的進給由螺母帶動， 螺

50、母與絲杠 2 配合， 絲杠 2 的轉(zhuǎn)動由棘輪 1 帶動 。 當刨刀工作時， 棘輪 1 停歇， 工作臺 3 不動； 當刨刀回程時， 棘輪 1 帶動絲杠 2 轉(zhuǎn)動， 從而使棘輪的間歇轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_ 3 的橫向進給運動 。 返回3.2 解決任務(wù)的方法 要完成間歇機構(gòu)的設(shè)計，需要掌握以下內(nèi)容： 1. 間歇機構(gòu)有哪幾種類型，各有什么特點： 2. 間歇機構(gòu)的設(shè)計、 選擇方法 。 返回3.3 相關(guān)知識點介紹 課題一 棘輪機構(gòu)的工作分析 一、 棘輪機構(gòu)的工作原理及應(yīng)用 圖 3-2 所示為外嚙合棘輪機構(gòu) 。 它由擺桿 1 、 棘爪 2 、 棘輪 3 、 止回爪 4 和機架 5 組成 。 通常以擺桿為主動件、

51、棘輪為從動件 。 當擺桿 1 連同棘爪 2 順時針轉(zhuǎn)動時，棘爪進入棘輪的相應(yīng)齒槽，并推動棘輪轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度；當擺桿逆時針轉(zhuǎn)動時，棘爪在棘輪齒背上滑過 。 為了防止棘輪跟隨擺桿反轉(zhuǎn)， 設(shè)置止回爪 4 。 這樣，擺桿不斷地做往復(fù)擺動，棘輪便得到單向的間歇運動 。 下一頁返回3.3 相關(guān)知識點介紹 棘輪機構(gòu)除了常用于實現(xiàn)間歇運動外，還能實現(xiàn)超越運動 。 如圖 3-6 所示為自行車后輪軸上的棘輪機構(gòu) 。二、 棘輪機構(gòu)的使用特點 （ 1 ） 棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單， 容易制造， 常用 作防止轉(zhuǎn)動件反轉(zhuǎn)的附加保險機構(gòu) 。（ 2 ） 棘輪的轉(zhuǎn)角和動停時間比可調(diào)，常用于機構(gòu)工況經(jīng)常改變的場合 。 課題二 槽輪機構(gòu)的

52、工作分析 一、 槽輪機構(gòu)的工作原理 槽輪機構(gòu)又稱馬耳他機構(gòu)，它是由槽輪、 裝有圓銷的撥盤和機架組成的步進運動機構(gòu) 。 上一頁下一頁返回3.3 相關(guān)知識點介紹 圖 3-7 所示的槽輪機構(gòu)，由帶圓銷 A 的主動撥盤 1 ， 具有徑向槽的從動槽輪 2 和機架組成 。 撥盤作勻速轉(zhuǎn)動時， 驅(qū)動槽輪作時轉(zhuǎn)時停的單向間歇運動 。 當撥盤上圓銷 A 未進入槽輪徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧 被撥盤的外凸圓弧 卡住，故槽輪靜止 。 圖 3 - 7 所示位置是圓銷 A 剛開始進入槽輪徑向槽時的情況，這時鎖止弧剛被松開， 因此槽輪受圓銷 A 的驅(qū)動開始沿順時針方向轉(zhuǎn)動； 當圓銷 A 離開徑向槽時， 槽輪的下一個內(nèi)

53、凹鎖止槽又被撥盤的外鎖止槽卡住，致使槽輪靜止， 直到圓銷 A 在進入槽輪另一徑向槽時， 兩者又重復(fù)上述的運動循環(huán) 。 平面槽輪分為兩種，一種是外槽輪機構(gòu)， 如圖 3-7 所示； 另一種是內(nèi)槽輪機構(gòu)，如圖 3-8 所示 。 上一頁下一頁返回3.3 相關(guān)知識點介紹 圖 3-9 所示為球面槽輪機構(gòu)，它用于傳遞兩垂直相交軸的間歇運動機構(gòu)，從動槽輪呈半球形，主動構(gòu)件的軸線與銷的軸線都通過球心，當主動軸作連續(xù)運動時，槽輪作間歇轉(zhuǎn)動 。 以上介紹的為單圓柱銷槽輪機構(gòu)，即撥盤轉(zhuǎn)一周，槽輪轉(zhuǎn)一次 。 但有些場合需要撥盤轉(zhuǎn)一周，槽輪轉(zhuǎn)動兩次，此時可以采用雙圓柱銷槽輪機構(gòu)， 如圖 3-10 所示 。 二、 槽輪機構(gòu)

54、的特點和應(yīng)用 槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、 工作可靠，在進入和脫離嚙合時運動比較平穩(wěn) 。 但在運動過程中的加速度變化較大，沖擊較嚴重，因而不適用于高速 。 上一頁下一頁返回3.3 相關(guān)知識點介紹 課題三 不完全齒輪機構(gòu)的工作分析 圖 3-13 所示為不完全齒輪機構(gòu) 。 這種機構(gòu)的主動輪 1 為只有一個齒或幾個齒的不完全齒輪，從動輪 2 可以是普通的完整齒輪，也可以由正常齒和帶鎖止弧的厚齒彼此相間地組成（ 圖 3-13 （ a ）、 圖 3-13 （ b ） 。 當主動輪 1 的有齒部分作用時， 從動輪 2 就轉(zhuǎn)動；當主動輪 1 的無齒圓弧部分作用時，從動輪停止不動，因而當主動輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動輪獲得時轉(zhuǎn)

55、時停的間歇運動 。 不難看出， 每當主動輪 1 連續(xù)轉(zhuǎn)過 1 周時， 圖 3-12 （ a ）、 圖 3-13 （ b ）、 圖 3-13 （ c ） 所示機構(gòu)的從動輪分別間歇地轉(zhuǎn)過 1/8 、 1/4 和 1 周 。 為了防止從動輪在停歇期間游動， 兩輪輪緣上各裝有鎖止弧 。 上一頁下一頁返回3.3 相關(guān)知識點介紹 對于轉(zhuǎn)速較高的不完全齒輪機構(gòu)， 可在兩輪的端面分別裝上瞬心線附加桿 L 和 K （ 圖 3-13 （ c ） ， 使從動件的角速度由零逐漸增加到某一數(shù)值從而避免沖擊 。 不完全齒輪機構(gòu)有外嚙合（ 圖 3-13 ） 和內(nèi)嚙合（ 圖 3-14 ） 兩種形式，一般用外嚙合形式 。 上一

56、頁返回3.4 知識拓展 組合機構(gòu) 一、 連桿 連桿 如圖 3-15 所示的手動沖床是一個六桿機構(gòu) 。 它可以看成是由兩個四桿機構(gòu) 組成的 。 第一個是由原動件（ 手柄） 1 、 連桿 2 、 從動搖桿 3 和機架 4 組成的雙搖桿機構(gòu)；第二個是由搖桿 3 、 小連桿 5 、 沖桿 6 和機架組成的搖桿滑塊機構(gòu) 。 圖 3-16 所示為篩料機主機構(gòu)的運動簡圖 。 這個六桿機構(gòu)也可看成由兩個四桿機構(gòu)組成 。 第一個是由原動曲柄 1 、 連桿 2 、 從動曲柄 3 和機架 6 組成的雙曲柄機構(gòu)； 第二個是由曲柄 3 （ 原 動件）、 連桿 4 、 滑塊 5 （ 篩子） 和機架 6 組成的曲柄滑塊機構(gòu)

57、 。 下一頁返回3.4 知識拓展 組合機構(gòu) 二、 凸輪 凸輪 圖 3-17 所示為雙凸輪機構(gòu)，由兩個凸輪機構(gòu)協(xié)調(diào)配合控制十字滑塊 3 上一點 M 準確地描繪出虛線所示預(yù)定的軌跡 。 三、 連桿 凸輪 圖 3-18 為巧克力包裝機托包用的凸輪連桿機構(gòu) 。 主動曲柄 OA 回轉(zhuǎn)時，B點強制在凸輪凹槽中運動，從而使托桿達到圖示運動規(guī)律，托包時慢進，不托包時快退，以提高生產(chǎn)效率 。 因此，只要把凸輪輪廓線設(shè)計得當，就可以使托桿達到上述要求 。 上一頁下一頁返回3.4 知識拓展 組合機構(gòu) 四、 連桿 棘輪 圖 3-19 所示為連桿與棘輪兩個基本機構(gòu)組合而成的組合機構(gòu) 。 棘輪的單向步進運動是由搖桿 3

58、的擺動通過棘爪 4 推動的，而搖桿的往復(fù)擺動又需要由曲柄搖桿機構(gòu) ABCD 來完成，從而實現(xiàn)將輸入構(gòu)件（ 曲柄 1 ） 的等角速度回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成輸出構(gòu)件（ 棘輪 5 ） 的步進轉(zhuǎn)動 。 上一頁返回3.5 思考及練習(xí)題 3-1 棘輪機構(gòu)的運動設(shè)計主要包括哪些內(nèi)容？ 3-2 為什么棘爪與棘輪輪齒接觸處的公法線要位于棘輪與棘爪的轉(zhuǎn)動中心之間？ 3-3 已知一棘輪機構(gòu)，棘輪模數(shù) m =5 mm ， 齒數(shù) z=12 ，試確定機構(gòu)的幾何尺寸并畫出棘輪的齒形 。 3-4 槽輪機構(gòu)有什么特點？ 3-5 槽輪機構(gòu)的槽數(shù) z 和圓銷數(shù) n 的關(guān)系如何？ 3-6 如何避免不完全齒輪機構(gòu)在嚙合開始和終止時產(chǎn)生的沖擊？

59、 從動輪停歇期間，如何防止其運動？ 3-7 已知一槽輪機構(gòu)的槽數(shù) z =6 ， 圓銷數(shù) n =1 ， 若主動轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速為 n1 =60 r/min ，求槽輪的運動時間和靜止時間及運動系數(shù) 的大小 。 返回圖 3-1 牛頭刨床進給傳動機構(gòu) 返回圖 3-2 外嚙合棘輪機構(gòu) 返回圖 3-6 超越式棘輪機構(gòu) 返回圖 3-7 外嚙合槽輪機構(gòu) 返回圖 3-8 內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu) 返回圖 3-9 球面槽輪機構(gòu) 返回圖 3-10 雙圓柱銷槽輪機構(gòu) 返回圖 3-12 刀架轉(zhuǎn)位槽輪機構(gòu) 返回圖 3-13 外嚙合不完全齒輪機構(gòu) 返回圖 3-14 內(nèi)嚙合不完全齒輪機構(gòu) 返回圖 3-15 手動沖床中的復(fù)合連桿機構(gòu)返回圖 3

60、-16 篩料機構(gòu)的復(fù)合連桿機構(gòu) 返回圖 3-17 雙凸輪機構(gòu) 返回圖 3-18 巧克力包裝機托包用的連桿 - 凸輪機構(gòu) 返回圖 3-19 連桿 - 棘輪組合 返回項目 四 螺 旋 機 構(gòu) 4.1 任務(wù)引入 4.2 解決任務(wù)的方法 4.3 相關(guān)知識點介紹 4.4 知識拓展 靜壓螺旋傳動簡介 4.5 思考及練習(xí)題 4.1 任務(wù)引入 在機械中，有時需要將轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€移動，螺旋傳動是實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變經(jīng)常采用的一種傳動 。 如圖 4-1 所示的機床進給機構(gòu)中， 絲杠和刀架組成螺旋機構(gòu)，實現(xiàn)刀具或工作臺的直線進給 。 螺旋傳動是由螺桿、 螺母和機架組成， 采用螺旋（ 螺桿） 和螺母實現(xiàn)傳動的 。 螺旋傳動一般