機(jī)械原理第四章常用機(jī)構(gòu)

第五章常用(chánɡyònɡ)機(jī)構(gòu)楊拴強(qiáng)福建江夏學(xué)院(xuéyuàn)工業(yè)工程系精品資料第五章常見機(jī)構(gòu)福建江夏學(xué)院楊拴強(qiáng)精品資料*本章主要(zhǔyào)內(nèi)容5.1平面連桿機(jī)構(gòu)5.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)5.3棘輪機(jī)構(gòu)5.4輪槽機(jī)構(gòu)5.5典型機(jī)構(gòu)動(dòng)畫演示精品資料*本章重點(diǎn)(zhòngdiǎn)知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件曲柄連桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)的組成與原理輪槽機(jī)構(gòu)的組成與原理精品資料*5.1平面(píngmiàn)連桿機(jī)構(gòu)平面(píngmiàn)連桿機(jī)構(gòu)定義：所有構(gòu)件均作平行于某一平面(píngmiàn)的運(yùn)動(dòng)，且構(gòu)件之間只有低副連接。1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成機(jī)架——固定不動(dòng)構(gòu)件連架桿——與機(jī)架以運(yùn)動(dòng)副相連的桿曲柄——能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)搖桿——擺動(dòng)一定角度

連桿——不直接與機(jī)架相連的桿1234精品資料*一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)的基本形式（1）曲柄(qūbǐng)搖桿機(jī)構(gòu)（crank-rocker)（2）雙曲柄(qūbǐng)機(jī)構(gòu)（double-crank)（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)（double-rocker)精品資料*曲柄(qūbǐng)搖桿機(jī)構(gòu)（crank-rocker)何為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)？既有曲柄又有搖桿的機(jī)構(gòu)。如下動(dòng)畫中，兩個(gè)(liǎnɡɡè)連架桿中一個(gè)是曲柄，一個(gè)是搖桿。精品資料*曲柄(qūbǐng)搖桿機(jī)構(gòu)（crank-rocker)日常生活中常見的雷達(dá)、縫紉機(jī)等就是有曲柄(qūbǐng)搖桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成的。精品資料*雙曲柄(qūbǐng)機(jī)構(gòu)（double-crank)何為雙曲柄(qūbǐng)機(jī)構(gòu)？兩個(gè)連架桿都是曲柄(qūbǐng)的機(jī)構(gòu)。如下動(dòng)畫精品資料*雙搖桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)（double-rocker)何為雙搖桿機(jī)構(gòu)？在一個(gè)機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)(liǎnɡɡè)連架桿都是搖桿。如下動(dòng)畫中所示。精品資料*設(shè)計(jì)(shèjì)：潘存云設(shè)計(jì)(shèjì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)

正弦機(jī)構(gòu)s=lsinφ↓∞

→∞φl精品資料*曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(jīgòu)的實(shí)例內(nèi)燃機(jī)實(shí)例(shílì)精品資料*曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(jīgòu)的實(shí)例往復(fù)式抽水機(jī)精品資料*運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)機(jī)構(gòu)的演化曲柄(qūbǐng)滑塊機(jī)構(gòu)1234213413421234曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)精品資料*三、曲柄(qūbǐng)搖桿機(jī)構(gòu)的演化（1）取不同構(gòu)件為機(jī)架，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)、雙曲柄、雙搖桿可以相互演化123412341234曲柄搖桿雙曲柄雙搖桿精品資料*（2)曲柄存在(cúnzài)的條件(GRASHOF)(a)最短桿+最長桿≤其他(qítā)兩桿長度之和——格拉肖夫判別式以最短桿為機(jī)架時(shí)——必為雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)——必為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以最短桿的對面桿為機(jī)架時(shí)——必為雙搖桿機(jī)構(gòu)(b)不滿足格拉肖夫判別式時(shí)，以任何桿為機(jī)架，皆為

雙搖桿機(jī)構(gòu)123412341234精品資料*三、平面四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)的基本特性急回特性在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿(liánɡǎn)兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡稱極位。此兩處曲柄之間的夾角θ稱為極位夾角。精品資料*1、急回特性當(dāng)曲柄(qūbǐng)以ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180°+θ時(shí)，搖桿從C1D位置擺到C2D。精品資料*精品資料*2.壓力(yālì)角和傳動(dòng)角壓力(yālì)角α：從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角。傳動(dòng)角γ：壓力(yālì)角的余角即連桿與從動(dòng)件間所夾的銳角。切向分力:F’=Fcosα法向分力:F”=Fcosγγ↑

F’↑→對傳動(dòng)有利。=Fsinγ=FsinαF精品資料*設(shè)計(jì)(shèjì)：潘存云αFγF’

F”當(dāng)∠BCD≤90°時(shí)，

γ＝∠BCDABCDγmin出現(xiàn)(chūxiàn)的位置：當(dāng)∠BCD>90°時(shí)，

γ＝180°-∠BCD此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一。CDBAFγF”F’當(dāng)∠BCD最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)γmin為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能設(shè)計(jì)：潘存云C1B1l1l2l3l4DA機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角一般在運(yùn)動(dòng)鏈最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。γ1γ2C2B2精品資料*死點(diǎn)特性(tèxìng)搖桿為主動(dòng)件，且連桿(liánɡǎn)與曲柄兩次共線時(shí)，有：γ＝0此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng).Fγ＝0Fγ＝0避免措施：兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如火車輪機(jī)構(gòu);稱此位置為：“死點(diǎn)”靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。精品資料*思考題在現(xiàn)實(shí)生活中，那里用到了平面四桿機(jī)構(gòu)的這些特性(tèxìng)？這些特性(tèxìng)的好處和壞處是什么？精品資料5.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類楊拴強(qiáng)福建江夏學(xué)院(xuéyuàn)工業(yè)工程系精品資料*KnowledgePoints凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪機(jī)構(gòu)的分類(fēnlèi)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)精品資料*凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的組成凸輪是具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件凸輪機(jī)構(gòu)一般(yībān)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成。精品資料*凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的分類按照凸輪的形狀分類(fēnlèi)按照從動(dòng)件的型式分類(fēnlèi)按照凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方法分類(fēnlèi)精品資料*凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的分類按照凸輪(tūlún)的形狀分類盤形凸輪(tūlún)移動(dòng)凸輪(tūlún)圓柱凸輪(tūlún)精品資料*盤形凸輪(tūlún)這種凸輪是一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且具有變化向徑的盤形零件(línɡjiàn)，如。當(dāng)其繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可推動(dòng)從動(dòng)件在垂直于凸輪轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。它是凸輪的最基本型式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最廣。精品資料*移動(dòng)(yídòng)凸輪當(dāng)盤形凸輪的轉(zhuǎn)軸位于無窮(wúqióng)遠(yuǎn)處時(shí)，就演化成了圖示的移動(dòng)凸輪（或楔形凸輪）。凸輪呈板狀，它相對于機(jī)架作直線移動(dòng)。精品資料*圓柱(yuánzhù)凸輪如果將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體即演化成圓柱凸輪。圖示為自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)。在這種凸輪機(jī)構(gòu)中凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)是空間(kōngjiān)運(yùn)動(dòng)，故屬于空間(kōngjiān)凸輪機(jī)構(gòu)。精品資料*凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的分類按照從動(dòng)件的型式分類(fēnlèi)尖底從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件精品資料*尖底從動(dòng)件從動(dòng)件的尖端能夠與任意復(fù)雜的凸輪輪廓(lúnkuò)保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。精品資料*滾子(ɡǔnzǐ)從動(dòng)件為減小摩擦磨損，在從動(dòng)件端部安裝(ānzhuāng)一個(gè)滾輪，把從動(dòng)件與凸輪之間的滑動(dòng)摩擦變成滾動(dòng)摩擦，因此摩擦磨損較小，可用來傳遞較大的動(dòng)力，故這種形式的從動(dòng)件應(yīng)用很廣。精品資料*平底從動(dòng)件從動(dòng)件與凸輪輪廓之間為線接觸，接觸處易形成油膜，潤滑狀況好。此外，在不計(jì)摩擦(mócā)時(shí)，凸輪對從動(dòng)件的作用力始終垂直于從動(dòng)件的平底，受力平穩(wěn)傳動(dòng)效率高，常用于高速場合。精品資料*凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的分類按照凸輪(tūlún)與從動(dòng)件維持高副接觸的方法分類力鎖合形鎖合精品資料*力鎖合所謂力鎖合型，是指利用重力、彈簧(tánhuáng)力或其它外力使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸。精品資料*形鎖合所謂形鎖合型，是指利用高副元素本身的幾何形狀使從動(dòng)件與凸輪輪廓(lúnkuò)始終保持接觸。精品資料*凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用精品資料*凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用精品資料*凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、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。對于(duìyú)幾乎任意要求的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，都可以毫無困難地設(shè)計(jì)出凸輪廓線來實(shí)現(xiàn)。精品資料*凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)凸輪輪廓線與從動(dòng)件之間是點(diǎn)或線接觸(jiēchù)的高副，易于磨損，故多用于傳力不大的場合。精品資料*思考題現(xiàn)實(shí)生活中，那些地方用到了凸輪機(jī)構(gòu)，他的目的(mùdì)是什么？凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是什么？缺點(diǎn)是什么？精品資料5.3棘輪機(jī)構(gòu)簡介(jiǎnjiè)及應(yīng)用楊拴強(qiáng)福建江夏學(xué)院(xuéyuàn)工業(yè)工程系精品資料*一、棘輪機(jī)構(gòu)的組成(zǔchénɡ)及工作原理如圖所示為單向式棘輪機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是擺桿單向擺動(dòng)時(shí)，棘輪沿同一方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度；而棘輪向另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棘輪靜止不動(dòng)。常見的棘輪齒形為不對稱梯形(tīxíng)。為了便于加工，當(dāng)棘輪機(jī)構(gòu)承受載荷不大時(shí)，可采用三角形的棘輪輪齒，圖示棘輪齒形即為三角形。精品資料*在棘輪機(jī)構(gòu)中，一般情況下棘爪(jízhuǎ)是原動(dòng)件，當(dāng)工作的棘爪(jízhuǎ)連續(xù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)棘輪停歇時(shí)，止動(dòng)棘爪(jízhuǎ)可防止其逆轉(zhuǎn)。只要棘輪的齒數(shù)Z足夠多，則每次間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就可以很??；而且可根據(jù)工作要求調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角的大小。

精品資料*1、帶輪齒(lúnchǐ)的棘輪機(jī)構(gòu)單動(dòng)式棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型精品資料*端面(duānmiàn)棘輪機(jī)構(gòu)精品資料*內(nèi)嚙式棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合(nièhé)棘輪機(jī)構(gòu)精品資料*內(nèi)嚙合(nièhé)棘輪機(jī)構(gòu)自行車飛輪(fēilún)的原理精品資料*可變向棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)精品資料*精品資料*2、摩擦式棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)偏心楔塊式棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)滾子楔緊式棘輪機(jī)構(gòu)精品資料*偏心楔塊式棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)精品資料*滾子(ɡǔnzǐ)楔緊式棘輪機(jī)構(gòu)精品資料*1.齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的特點(diǎn)2.摩擦式棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無噪音棘輪可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，但易打滑，運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性差。齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，棘輪轉(zhuǎn)角可實(shí)現(xiàn)有級調(diào)節(jié)，但傳動(dòng)平穩(wěn)性差。適合于轉(zhuǎn)速不高，轉(zhuǎn)角不大和小功率場合。小結(jié)精品資料*射沙自動(dòng)線的澆鑄(jiāozhù)機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)——應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)具有(jùyǒu)間歇運(yùn)動(dòng)特性精品資料*超越(chāoyuè)式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)——應(yīng)用2、棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)具有快速超越運(yùn)動(dòng)特性精品資料5.4輪槽機(jī)構(gòu)的原理(yuánlǐ)和應(yīng)用楊拴強(qiáng)江夏學(xué)院(xuéyuàn)工業(yè)工程系精品資料*如圖所示為外嚙全槽輪機(jī)構(gòu)。槽輪與主動(dòng)(zhǔdòng)撥盤的軸線平行，其轉(zhuǎn)向相反，最小槽數(shù)應(yīng)大于3.論草機(jī)構(gòu)(jīgòu)的組成與工作原理精品資料*內(nèi)嚙合(nièhé)槽輪機(jī)構(gòu)外嚙合(nièhé)槽輪機(jī)構(gòu)球面槽輪機(jī)構(gòu)輪槽機(jī)構(gòu)的類型精品資料*外嚙合(nièhé)輪槽機(jī)構(gòu)精品資料*內(nèi)嚙合(nièhé)輪槽機(jī)構(gòu)精品資料*球面(qiúmiàn)槽輪機(jī)構(gòu)球面(qiúmiàn)槽輪機(jī)構(gòu)精品資料*精品資料*槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但槽輪轉(zhuǎn)角不能調(diào)節(jié)(tiáojié)。