機械基礎(chǔ)第四章-常用機構(gòu)

第一章工程(gōngchéng)材料第二章鑄造(zhùzào)、鍛壓與焊接第三章機械傳動概述第四章常用機構(gòu)第五章常用機械傳動裝置第六章常用機械零件第七章機械傳動系統(tǒng)及其分析計算第八章液壓傳動概述第九章液壓元件第十章第十一章典型液壓系統(tǒng)機機械械基基礎(chǔ)礎(chǔ)液壓基本回路及液壓系統(tǒng)1精品資料第四章常用(chánɡyònɡ)機構(gòu)§4.1平面四桿機構(gòu)§4.2凸輪(tūlún)機構(gòu)§4.3螺旋機構(gòu)§4.4間歇運動機構(gòu)2精品資料一、概述平面四桿機構(gòu)是由一些剛性桿件用鉸鏈和滑道等連接而成的機構(gòu)，在生產(chǎn)中用來實現(xiàn)運動的變換(biànhuàn)和傳遞動力?！?.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)3精品資料一、概述平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)是由一些剛性桿件用鉸鏈和滑道等連接而成的機構(gòu)，在生產(chǎn)中用來實現(xiàn)運動的變換和傳遞動力。因構(gòu)件形狀多呈桿狀并做平面(píngmiàn)運動，所以稱為平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)。§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)4精品資料平面四桿機構(gòu)(jīgòu)的特點1.優(yōu)點:桿狀構(gòu)件可以傳遞較遠(yuǎn)距離的動作低副可以承受很大的載荷曲線形式的多樣性運動形式的多樣性2.缺點：產(chǎn)生慣性力，設(shè)計較困難§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)5精品資料二、平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)的基本型式及演化平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)的基本型式：鉸鏈四桿機構(gòu)中桿件的名稱曲柄搖桿連桿機架連架桿§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)6精品資料平面四桿機構(gòu)(jīgòu)的演化方式：取不同構(gòu)件為機架（運動的可逆性）曲柄搖桿機構(gòu)(jīgòu)，雙曲柄機構(gòu)(jīgòu)，雙搖桿機構(gòu)(jīgòu)含有一個移動副的四桿機構(gòu)(jīgòu)曲柄滑塊機構(gòu)(jīgòu)含有兩個移動副的四桿機構(gòu)(jīgòu)橢圓規(guī)，正弦機構(gòu)(jīgòu)4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)7精品資料平面四桿機構(gòu)的應(yīng)用實例：翻轉(zhuǎn)機構(gòu)夾具機構(gòu)攪拌(jiǎobàn)機構(gòu)自動送料機構(gòu)§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)8精品資料三、平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)的工作特性§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)運動特性1.曲柄存在條件2.急回特性動力特性1.壓力角、傳動角2.死點9精品資料1、鉸鏈四桿機構(gòu)中曲柄(qūbǐng)存在條件最短桿和最長桿之和小于或等于其它兩桿之和連架桿和機架中必有一桿是最短桿（一）、運動(yùndòng)特性曲柄搖桿機構(gòu)，雙曲柄機構(gòu)，雙搖桿機構(gòu)10精品資料推論:以最短桿為機架，該機構(gòu)(jīgòu)是雙曲柄機構(gòu)(jīgòu)；以最短桿的兩個鄰邊為機架，得到兩個不同曲柄搖桿機構(gòu)(jīgòu)；以最短桿的對邊為機架，或最短桿和最長桿之和大于其它兩桿之和，該機構(gòu)(jīgòu)是雙搖桿機構(gòu)(jīgòu)。（一）、運動(yùndòng)特性11精品資料判斷曲柄(qūbǐng)存在與否

—及機構(gòu)類型的流程圖12精品資料2、急回特性連桿機構(gòu)中，主動件等速回轉(zhuǎn)，從動件的工作行程速度慢，而回程(huíchéng)速度快，稱急回特性。通常用行程速比系數(shù)K表示。K=V回/V工作≥1（一）、運動(yùndòng)特性13精品資料2、急回特性極位：從動件所能達到的極限位置。極位夾角(jiājiǎo)：從動件在兩個極限位置時，主動件兩位置所夾之銳角，用θ表示。（一）、運動(yùndòng)特性行程速比系數(shù)與極位夾角的關(guān)系K=（180o+θ）/（180o-θ）14精品資料2、急回特性15精品資料2、急回特性牛頭刨床(niútóupáochuánɡ)16精品資料1、壓力角α、傳動角γ壓力角α:在不計摩擦的情況下,從動件受力方向與力作用點速度方向所夾的銳角。傳動角γ:壓力角的余角，可以(kěyǐ)衡量機構(gòu)的傳動質(zhì)量。（二）、動力(dònglì)特性17精品資料壓力(yālì)角：α=190傳動角：γ=710（二）、動力(dònglì)特性18精品資料討論：傳動角γ越大，對機構(gòu)工作越有利；設(shè)計時，應(yīng)使γγmin（=400）；鉸鏈四桿機構(gòu)中，曲柄與機架拉直共線和重疊共線的兩位置(wèizhi)處出現(xiàn)的傳動角中，必有一處為最小傳動角。（二）、動力(dònglì)特性曲柄滑塊機構(gòu)19精品資料2、死點從動件在傳動角為零的位置為機構(gòu)的死點；在分析死點位置時，要首先搞清楚哪個(nǎge)是主動件；死點是機構(gòu)在運動過程中所處的特殊位置，它與自由度為0不同,與機構(gòu)的自鎖也不同。（二）、動力(dònglì)特性曲柄滑塊機構(gòu)20精品資料2、死點死點的避免機構(gòu)(jīgòu)錯位排列加飛輪,利用慣性通過死點死點的利用飛機起落架夾具（二）、動力(dònglì)特性21精品資料四、平面四桿機構(gòu)(jīgòu)的其它常用型式在實際機器中，由于具體要求不同，平面四桿機構(gòu)(jīgòu)的外形和構(gòu)造也各不相同。§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu)插床主運動機構(gòu)牛頭刨床滑枕運動機構(gòu)22精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)23精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)24=00精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)25精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)26精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)27飛剪精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)28雨刮器精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)29夾緊(jiājǐn)機構(gòu)精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)30平行四邊形精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)31攪拌機破碎機精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)32慣性(guànxìng)篩精品資料第四章常用(chánɡyònɡ)機構(gòu)§4.1平面四桿機構(gòu)§4.2凸輪機構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)§4.4間歇運動機構(gòu)33精品資料先看幾個凸輪(tūlún)機構(gòu)的演示§4.2凸輪(tūlún)機構(gòu)1，2，3，4，534精品資料一、凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和特點凸輪(tūlún)機構(gòu)是一種常用的高副機構(gòu)，廣泛用于各種機械傳動和自動控制裝置，例如：內(nèi)燃機配氣機構(gòu)、鑄造用造型機、自動車床進給機構(gòu)和縫紉機跳線機構(gòu)等等。§4.2凸輪(tūlún)機構(gòu)35精品資料一、凸輪機構(gòu)(jīgòu)的應(yīng)用和特點凸輪機構(gòu)(jīgòu)的優(yōu)點：§4.2凸輪(tūlún)機構(gòu)36只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計凸輪輪廓曲線，就可以使從動件獲得任意預(yù)期運動規(guī)律，且機構(gòu)比較簡單、緊湊。精品資料一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和特點凸輪機構(gòu)的缺點：由于凸輪輪廓表面(biǎomiàn)與從動件之間為點或線接觸，故易磨損；凸輪輪廓加工比較困難；因此，通常用于傳力不大的場合?！?.2凸輪(tūlún)機構(gòu)37精品資料二、凸輪(tūlún)機構(gòu)的類型凸輪(tūlún)的（形狀）類型：盤形凸輪(tūlún)移動凸輪(tūlún)圓柱凸輪(tūlún)§4.2凸輪(tūlún)機構(gòu)38精品資料二、凸輪機構(gòu)(jīgòu)的類型從動件的（形狀）類型：尖頂從動件滾子從動件平底從動件§4.2凸輪(tūlún)機構(gòu)39精品資料§4.2凸輪(tūlún)機構(gòu)40精品資料三、從動件的常用運動規(guī)律基本概念：凸輪(tūlún)的基圓：在凸輪(tūlún)機構(gòu)中,以凸輪(tūlún)輪廓的最小向徑rb為半徑所作的圓。行程（升距）：從動件上升的最大距離h?！?.2凸輪(tūlún)機構(gòu)41精品資料基本概念：42精品資料三、從動件的常用運動規(guī)律基本概念：近休止(xiūzhǐ)角：從動件將在距軸心最近的位置靜止不動，與此對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角?！?.2凸輪(tūlún)機構(gòu)遠(yuǎn)休止角：從動件將在距軸心最遠(yuǎn)的位置靜止不動，與此對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。43精品資料三、從動件的常用運動規(guī)律從動件常用運動規(guī)律：1.等速運動規(guī)律2.等加速等減速運動規(guī)律3.余弦加速度運動規(guī)律(簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)規(guī)律)4.正弦加速度運動規(guī)律(擺線運動規(guī)律)§4.2凸輪(tūlún)機構(gòu)44精品資料45精品資料46精品資料47精品資料48精品資料從動件常用運動規(guī)律的選擇(xuǎnzé)原則三、從動件的常用運動(yùndòng)規(guī)律49精品資料四、用圖解法設(shè)計(shèjì)凸輪輪廓反轉(zhuǎn)法原理(yuánlǐ)直動從動件盤形凸輪輪廓設(shè)計

（以尖底從動件盤形凸輪機構(gòu)為例）50精品資料反轉(zhuǎn)(fǎnzhuǎn)法原理51精品資料四、用圖解法設(shè)計凸輪(tūlún)輪廓例如：已知從動件的運動(yùndòng)規(guī)律為從動件在推程中以余弦加速度上升，在回程中以等加速等減速下降，行程h=30mm。設(shè)凸輪的基圓半徑為80mm。試用圖解法繪制從動件的位移曲線，并設(shè)計尖底從動件盤形凸輪輪廓。（要求推程和回程運動角各分為8等份）（推程角）（遠(yuǎn)休止角）（回程角）（近休止角）52精品資料四、用圖解法設(shè)計(shèjì)凸輪輪廓解：根據(jù)公式計算位移(wèiyí)曲線各點的數(shù)值余弦加速度運動規(guī)律，從動件的位移

等加速等減速運動規(guī)律，從動件的位移53精品資料四、用圖解法設(shè)計凸輪(tūlún)輪廓根據(jù)所計算的數(shù)值畫凸輪(tūlún)輪廓54精品資料五、凸輪機構(gòu)(jīgòu)的應(yīng)用55精品資料凸輪輪廓(lúnkuò)與氣門的運動規(guī)律氣門(qìmén)開啟點消除氣門間隙階段氣門升程最大時刻氣門關(guān)閉點出現(xiàn)氣門間隙階段緩沖結(jié)束點精品資料五、凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用57等徑凸輪(tūlún)精品資料58４H用CAM（HP3)６H用CAM（HP4)精品資料五、凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用59車床(chēchuáng)靠模機構(gòu)精品資料第四章常用(chánɡyònɡ)機構(gòu)§4.1平面四桿機構(gòu)§4.2凸輪機構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)§4.4間歇運動機構(gòu)60精品資料一、螺旋機構(gòu)的應(yīng)用和特點螺旋機構(gòu)可以用來把回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€移動(yídòng)，例如：螺桿傳動§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)61精品資料一、螺旋機構(gòu)的應(yīng)用和特點螺旋機構(gòu)的主要特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，能將較小的回轉(zhuǎn)力矩變成較大的軸向力，能達到較高的傳動精度(jīnɡdù)，并且工作平穩(wěn)，易于自鎖；缺點：摩擦損失大，傳動效率低，因此一般不用來傳遞大的功率?！?.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)62精品資料二、螺旋(luóxuán)機構(gòu)的螺紋及其運動形式螺紋§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)三角形螺紋—主要用于聯(lián)接；梯形和鋸齒螺紋—主要用于傳動；螺旋線數(shù)n—單線、雙線、三線和多線；螺距P和導(dǎo)程Ph關(guān)系—Ph=nP；螺紋的升角與自鎖。63精品資料二、螺旋機構(gòu)(jīgòu)的螺紋及其運動形式螺旋機構(gòu)(jīgòu)的形式§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)單螺旋機構(gòu)螺桿原位轉(zhuǎn)動，螺母作直線運動

螺桿轉(zhuǎn)動（1），如機床工作臺螺桿不動，螺母轉(zhuǎn)動并作直線運動

螺桿轉(zhuǎn)動（2），如螺旋千斤頂64精品資料二、螺旋(luóxuán)機構(gòu)的螺紋及其運動形式螺旋(luóxuán)機構(gòu)的形式§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)單螺旋機構(gòu)螺母不動，螺桿轉(zhuǎn)動并作直線運動

螺桿轉(zhuǎn)動（3），如臺虎鉗、壓力機螺母原位轉(zhuǎn)動，螺桿作直線運動

螺桿轉(zhuǎn)動（4），如應(yīng)力試驗機觀察鏡調(diào)整裝置65精品資料二、螺旋(luóxuán)機構(gòu)的螺紋及其運動形式螺旋(luóxuán)機構(gòu)的形式§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)雙螺旋機構(gòu)差動螺旋機構(gòu)：兩螺旋副中螺紋旋向相同

L=(Ph1-Ph2)z

式中：L—可動螺母1相對機架移動的距離；Ph1—螺母1的導(dǎo)程，mm；Ph2—螺母2的導(dǎo)程，mm；z—螺桿轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。66精品資料二、螺旋(luóxuán)機構(gòu)的螺紋及其運動形式§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)

差動螺旋機構(gòu)常用于精密儀器設(shè)備中的分度、測量機構(gòu)。復(fù)式螺旋機構(gòu)：兩螺旋副中螺紋旋向相反

L=(Ph1+Ph2)z

復(fù)式螺旋機構(gòu)常用于快速調(diào)整或移動兩構(gòu)件相對位置的場合，如銑床快動夾具。67精品資料三、滾珠(gǔnzhū)螺旋機構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)由于普通螺旋機構(gòu)齒面之間存在相對滑動摩擦，所以傳動效率低。為了提高效率、減輕磨損，可采用以滾動摩擦代替滑動摩擦的滾珠螺旋機構(gòu)。滾珠螺旋機構(gòu)的特點：摩擦阻力小，傳動效率高，運動穩(wěn)定，動作靈敏；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，制造技術(shù)要求高。68精品資料三、滾珠(gǔnzhū)螺旋機構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)69精品資料三、滾珠螺旋(luóxuán)機構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機構(gòu)1.螺母2.絲桿3.滾珠4.滾珠循環(huán)裝置70精品資料71精品資料第四章常用(chánɡyònɡ)機構(gòu)§4.1平面四桿機構(gòu)(jīgòu)§4.2凸輪機構(gòu)(jīgòu)§4.3螺旋機構(gòu)(jīgòu)§4.4間歇運動機構(gòu)(jīgòu)72精品資料§4.4間歇運動(yùndòng)機構(gòu)當(dāng)需要從動件產(chǎn)生周期性的運動和停頓時，可以(kěyǐ)應(yīng)用間歇運動機構(gòu)。常見的有：棘輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu)73精品資料§4.4間歇(jiànxiē)運動機構(gòu)一、棘輪(jílún)機構(gòu):主動件為搖桿做往復(fù)擺動，從動件棘輪(jílún)做單向間歇轉(zhuǎn)動。棘輪(jílún)機構(gòu)74精品資料一、棘輪機構(gòu):優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)整轉(zhuǎn)動角度。缺點：有較大沖擊和噪音(zàoyīn)，轉(zhuǎn)動精度較差?！?.4間歇(jiànxiē)運動機構(gòu)75精品資料二、槽輪機構(gòu)：主動件撥盤以等角速