中職 機械基礎（少學時）第5章電子課件

中職機械基礎（少學時）第5章電子課件（高教版）中職機械基礎（少學時）第5章電子課件（高教版）5.1平面機構(gòu)5.2平面四桿機構(gòu)5.3凸輪機構(gòu)*5.4間歇運動機構(gòu)5.5觀察與分析機械設備常用機構(gòu)——階段性訓練（四）機械基礎（少學時）

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///圖5-1發(fā)動機中的機構(gòu)應用5.1平面機構(gòu)5.1.1各種常見機構(gòu)演示在汽車、拖拉機等的發(fā)動機中，都有曲柄連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)，如圖5-1所示。在汽車、拖拉機等的發(fā)動機中，都有曲柄連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)，如圖5-1所示。機械基礎（少學時）

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///圖5-2空間機構(gòu)5.1.2平面機構(gòu)機構(gòu)是具有確定相對運動的構(gòu)件的組合。所有構(gòu)件都在同一平面內(nèi)或相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)稱為平面機構(gòu)，否則稱為空間機構(gòu)。如圖5-1所示的曲柄連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)都是平面機構(gòu)，如圖5-2所示為兩種空間機構(gòu)。機械基礎（少學時）

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///圖5-5平面高副5.1.3運動副由前述可知，機構(gòu)是由若干構(gòu)件通過動連接組成的。凡是兩個構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定形式的相對運動的連接，稱為運動副。兩構(gòu)件接觸不外乎點、線、面三種方式，通常把面接觸的運動副稱為低副，把點、線接觸的運動副稱為高副。1.低副按兩構(gòu)件的相對運動情況來分，常用的低副有：(1)移動副。兩構(gòu)件接觸處只允許作相對移動。如圖5-4(a)所示的滑塊與導軌組成的移動副。(2)回轉(zhuǎn)副。兩構(gòu)件接觸處只允許作相對轉(zhuǎn)動?；剞D(zhuǎn)副有時也稱為鉸鏈，如圖5-4(b)、(c)所示的固定鉸鏈、活動鉸鏈即為回轉(zhuǎn)副的實例。2.高副高副最常見的形式有兩種，如圖5-5(a)所示的凸輪與尖頂從動件之間的連接是點接觸，如圖5-5(b)所示的齒輪之間的連接是線接觸。通常也相應稱之為凸輪副和齒輪副。圖5-4平面低副機械基礎（少學時）

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///*5.1.4平面機構(gòu)的運動簡圖1.機構(gòu)簡圖符號實際構(gòu)件的外形和結(jié)構(gòu)往往很復雜，在研究機構(gòu)運動時，為了便于分析，可以不考慮與運動無關(guān)的因素(如構(gòu)件外形與截面尺寸、運動副具體構(gòu)造)，僅用簡單的線條和規(guī)定的符號來表示構(gòu)件和運動副，并按一定比例畫出各運動副間相對位置的圖形稱為機構(gòu)運動簡圖。2.繪制機構(gòu)運動簡圖繪制結(jié)構(gòu)運動簡圖的步驟如下：①分析機構(gòu)，觀察相對運動，找到機架、原動件（主動件）與從動件。②從原動件開始，按運動的傳遞順序，分析各構(gòu)件之間相對運動的性質(zhì)，確定活動構(gòu)件的數(shù)目、運動副的類型和數(shù)目。③確定比例尺，選擇合理的位置和視圖，用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖。機械基礎（少學時）

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///1，3—連架桿;2—連桿;4—機架圖5-7鉸鏈四桿機構(gòu)5.2平面四桿機構(gòu)5.2.1鉸鏈四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)由四個構(gòu)件組成，也稱平面連桿機構(gòu)。它的應用非常廣泛，而且是組成多桿機構(gòu)的基礎。根據(jù)四桿機構(gòu)中是否含有移動副，可將四桿機構(gòu)分為全回轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機構(gòu)和含有移動副的其他平面四桿機構(gòu)兩大類。當四桿機構(gòu)中的運動副都是回轉(zhuǎn)副時，稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。如圖5-7所示。1.曲柄搖桿機構(gòu)在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿，則此機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。在曲柄搖桿機構(gòu)中，通常曲柄為主動件，當曲柄等速回轉(zhuǎn)時，搖桿作變速的往復擺動。如圖5-8所示為顎式破碎機，當曲柄AB等速轉(zhuǎn)動時，利用搖桿的變速往復擺動，來完成原料的破碎工作。如圖5-9所示為汽車前窗的刮雨器，也是利用搖桿CD的延長部分的往復擺動將窗面的雨水刮去的。機械基礎（少學時）

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///圖5-11攪拌機曲柄搖桿機構(gòu)中，當搖桿為主動件時，也可將搖桿的往復擺動變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動。如圖5-10所示縫紉機的踏板機構(gòu)，就是利用踏板的往復擺動，來實現(xiàn)曲軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動的。曲柄搖桿機構(gòu)中，連桿的運動是比較復雜的，因此，在一些機構(gòu)中，常常利用連桿上某點的復雜運動規(guī)律來完成某些動作。如圖5-11所示的攪拌機，就是利用連桿上延長部分的E點的運動規(guī)律來完成攪拌功能，E點的軌跡正好與容器底部的形狀相吻合。圖5-8顎式破碎機圖5-9汽車刮雨器圖5-10縫紉機機械基礎（少學時）

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///圖5-17港口起重機3.雙搖桿機構(gòu)在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩連架桿都只能在一定的角度內(nèi)擺動，則稱為雙搖桿機構(gòu)。如圖5-16所示為利用雙搖桿機構(gòu)的自卸翻斗裝置。桿AD為機架，當油缸活塞桿向右伸出時，可帶動雙搖桿AB與CD向右擺動，使翻斗中的貨物自動卸下；當油缸活塞桿向左縮回時，則帶動雙搖桿向左擺動，使翻斗回到原來的位置。圖5-16自卸翻斗裝置機械基礎（少學時）

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///圖5-18鉸鏈四桿機構(gòu)的類型判別5.2.2鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判定區(qū)別鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本類型在于機構(gòu)中有無曲柄或有幾個曲柄，這不僅與各構(gòu)件之間的長度關(guān)系有關(guān)，而且還取決于最短桿的類型。鉸鏈四桿機構(gòu)中存在曲柄必須滿足以下條件。①連架桿和機架中必有一個最短桿。②最短桿與最長桿之和必小于或等于其余兩桿長之和。根據(jù)曲柄存在條件，可以判定鉸鏈四桿機構(gòu)的類型。①若鉸鏈四桿機構(gòu)中，最短桿與最長桿之和大于其余兩桿長之和，則機構(gòu)中無曲柄存在，為雙搖桿機構(gòu)。②若鉸鏈四桿機構(gòu)中，最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿之和，則有以下三種情況：a.最短桿做連架桿時，為曲柄搖桿機構(gòu)（如圖5-18(a)所示）；b.最短桿做機架時，為雙曲柄機構(gòu)（如圖5-18(b)所示）；c.最短桿做連桿時，為雙搖桿機構(gòu)（如圖5-18(c)所示）。機械基礎（少學時）

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///圖5-20曲柄滑塊機構(gòu)5.2.3含有一個移動副的四桿機構(gòu)1.曲柄滑塊機構(gòu)如圖5-20所示，由曲柄、連桿、滑塊和機架組成的機構(gòu)稱為曲柄滑塊機構(gòu)。曲柄滑塊機構(gòu)可將曲柄的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復移動，也可將滑塊的往復移動轉(zhuǎn)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動。如圖5-21所示為壓力機中的曲柄滑塊機構(gòu)，該機構(gòu)將曲軸（即曲柄）的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成重錘（即滑塊）的上下往復直線運動，完成對工件的壓力加工。如圖5-22所示為內(nèi)燃機中的曲柄滑塊機構(gòu)?；钊椿瑝K）的往復直線運動通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸（即曲柄）的連續(xù)回轉(zhuǎn)運動。1—曲軸（曲柄）；2—連桿；3—缸體；4—活塞（滑塊）圖5-22內(nèi)燃機中的曲柄滑塊機構(gòu)1—工件；2—滑塊；3—連桿；4—曲軸；5—齒輪圖5-21曲柄滑塊機構(gòu)在壓力機中的應用機械基礎（少學時）

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///圖5-25曲柄搖桿機構(gòu)的死點位置*5.2.4四桿機構(gòu)的特性1.急回特性在如圖5-24所示的曲柄搖桿機構(gòu)中，當曲柄AB轉(zhuǎn)動一周時，連桿BC與曲柄出現(xiàn)兩次共線的情況，位置分別為AC1和AC2，此時搖桿CD的位置C1D和C2D分別為其極限位置。搖桿在兩極限位置間的夾角ψ稱為搖桿的擺角，曲柄與連桿兩次共線位置之間所夾的銳角θ稱為極位夾角。2.死點曲柄搖桿機構(gòu)中，若取搖桿為主動件，如圖5-25所示，當搖桿處于兩極限位置C1D和C2D時，連桿與曲柄處于兩共線位置。當不計各桿重量、慣性力和回轉(zhuǎn)副中的摩擦力時，連桿傳給曲柄的作用力F，必定通過曲柄的轉(zhuǎn)動中心A，F(xiàn)對曲柄中心A的力矩為零，因而，不能使曲柄AB轉(zhuǎn)動。圖5-24曲柄搖桿機構(gòu)機械基礎（少學時）

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///圖5-27兩組曲柄滑塊機構(gòu)克服死點在生產(chǎn)實際中，常常利用機構(gòu)的死點位置來實現(xiàn)一定的工作要求。如圖5-26所示的鉆床夾具，當要夾緊工件時，先將手柄（即桿BC）用力F1按下，待工件夾緊后除去力F1，此時構(gòu)件BC和CD共線。在以傳遞運動為主的機構(gòu)中，為了使機構(gòu)能順利地通過死點位置，常利用慣性（安裝飛輪）或采用多組機構(gòu)交錯排列來克服死點。如圖5-10所示的縫紉機的踏板機構(gòu)，就是利用大帶輪的慣性來克服其死點，圖5-27所示的V形發(fā)動機中有交錯排列的兩組曲柄滑塊機構(gòu)，就是利用兩機構(gòu)不同時處于死點位置，使機構(gòu)能順利地通過各死點位置，從而保證機器的正常運轉(zhuǎn)。圖5-26利用死點位置夾緊工件機械基礎（少學時）

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///1—凸輪；2—彈簧；3—導套；4—氣閥桿圖5-29內(nèi)燃機氣閥控制機構(gòu)5.3.1凸輪機構(gòu)1.凸輪機構(gòu)的組成、特點凸輪機構(gòu)由凸輪、從動件和機架三部分組成（如圖5-28所示）。圖5-29所示為一內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)，具有曲線外廓形狀的輪1即為凸輪，與凸輪保持接觸的氣閥桿4稱為從動件，當凸輪1連續(xù)回轉(zhuǎn)時，其輪廓將推動從動件4作斷續(xù)的往復移動，從而使氣門有規(guī)律地開啟和關(guān)閉（關(guān)閉是借助彈簧2的作用），以控制可燃氣體進入氣缸或使廢氣排出。1—機架；2—從動件；3—凸輪圖5-28凸輪機構(gòu)的基本組成5.3凸輪機構(gòu)機械基礎（少學時）

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///2.凸輪機構(gòu)的分類凸輪機構(gòu)的類型很多，常見的分類方法如下。（1）按凸輪的形狀分類①盤形凸輪。②移動凸輪。③圓柱凸輪。（2）按從動件的形狀分類按從動件的端部形狀可分為尖頂從動件、滾子從動件、平底從動件。（3）按從動件的運動形式分類按從動件的運動形式可分為移動式和擺動式。將不同類型的凸輪和從動件組合在一起，就可得到各種不同類型的凸輪機構(gòu)，如圖5-31所示為幾種凸輪機構(gòu)的類型。圖5-30不同形狀的凸輪圖5-31幾種凸輪機構(gòu)的類型機械基礎（少學時）

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///圖5-32凸輪機構(gòu)和從動件位移曲線5.3.2從動件的運動規(guī)律1.凸輪機構(gòu)的工作過程和有關(guān)參數(shù)凸輪機構(gòu)中最常用的運動形式為凸輪作等速回轉(zhuǎn)運動，從動件作往復移動。如圖5-32(a)所示為最基本的對心外輪廓盤形凸輪機構(gòu)。以凸輪輪廓上最小半徑所畫的圓稱為凸輪的基圓，其半徑以rb表示。圖中從動件位于最低位置，它的尖端與凸輪輪廓上點A（基圓與曲線AB的連接點）接觸。當凸輪按逆時針方向回轉(zhuǎn)時，凸輪的曲線輪廓AB部分將連續(xù)與從動件的尖端接觸。2.從動件的常用運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律有等速運動規(guī)律、等加速等減速運動規(guī)律、簡諧運動規(guī)律、擺線運動規(guī)律等，下面介紹常用的兩種運動規(guī)律及其工作特點。（1）等速運動規(guī)律（2）等加速等減速運動規(guī)律機械基礎（少學時）

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///圖5-33等速運動規(guī)律的位移曲線圖5-34等加速等減速運動規(guī)律的位移曲線機械基礎（少學時）

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///圖5-35尖端對心移動從動桿盤形凸輪輪廓的繪制5.3.3凸輪輪廓的繪制當選定從動件運動規(guī)律、凸輪轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向和基圓半徑rb后，即可用作圖法繪制凸輪的輪廓曲線。因圖解法直觀、方便，只介紹圖解法。圖解法繪制凸輪輪廓是建立在反轉(zhuǎn)法的基礎上的。所謂反轉(zhuǎn)法原理是給整個機構(gòu)加上一個繞某軸的反方向的轉(zhuǎn)動，各構(gòu)件間的相對運動并不改變。這時凸輪靜止不動，而推桿則一方面隨其導軌繞軸O轉(zhuǎn)動；另一方面又在其導軌內(nèi)作預期的往復運動如圖5-35(a)中雙點畫線所示。從動件在這種往復運動中，其尖端的運動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。機械基礎（少學時）

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///圖5-36凸輪的結(jié)構(gòu)*5.3.4凸輪的常用材料和結(jié)構(gòu)1.材料及熱處理由于凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，并且受沖擊載荷，其主要失效形式為磨損和疲勞點蝕，因此要求凸輪和從動件接觸端的材料要有足夠的接觸強度和耐磨性能。2.凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)（1）凸輪的結(jié)構(gòu)當凸輪的輪廓尺寸與軸的直徑相近時，凸輪與軸可做成一體，稱為凸輪軸，如圖5-36(a)所示。當尺寸相差較大時，應將凸輪與軸分別制造，采用鍵或銷將兩者連接起來，如圖5-36(b)、(c)所示。圖5-36(d)所示為采用彈簧錐套與螺母將凸輪和軸連接起采的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可用于凸輪與軸的相對角度需要自由調(diào)節(jié)的場合。機械基礎（少學時）

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///圖5-37滾子從動件的結(jié)構(gòu)（2）從動件的結(jié)構(gòu)滾子從動件頂端的滾子結(jié)構(gòu)及連接方式如圖5-37所示。滾子可以是專門制造的圓柱體，如圖5-37(a)、(b)所示，也可采用滾動軸承，如圖5-37(c)所示。滾子與從動件末端可用螺栓連接，如圖5-37(a)所示，也可用小軸連接，如圖5-37(b)、(c)所示。無論何種連接，都要保證滾子相對從動件能靈活轉(zhuǎn)動。機械基礎（少學時）

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///5.4.1棘輪機構(gòu)1.棘輪機構(gòu)的組成與工作原理棘輪機構(gòu)主要由棘輪、棘爪和機架組成，其工作原理如圖5-38所示，當主動搖桿向左擺動時，裝在主動搖桿上的棘爪嵌入棘輪的齒槽內(nèi)，推動棘輪朝逆時針方向轉(zhuǎn)過一角度；當主動搖桿向右擺動時，棘爪便在棘輪的齒背上滑回原位，棘輪靜止不動。為了使棘輪的靜止可靠和防止棘輪的反轉(zhuǎn)，在機架上安裝止回棘爪。這樣，當曲柄作連續(xù)回轉(zhuǎn)時，棘輪只能作單向的間歇運動。圖5-38齒式棘輪機構(gòu)*5.4間歇運動機構(gòu)2.棘輪機構(gòu)的特點及應用棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便；運轉(zhuǎn)準確、運動可靠；動程可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故廣泛應用于各種自動機床的自動進給機構(gòu)、自動送料機構(gòu)、計數(shù)器及電器設備中。它的缺點是棘爪在齒背上滑行引起噪音；運動開始和終了時，速度突變而產(chǎn)生沖擊，故傳動平穩(wěn)性較差、且易磨損。因此棘輪機構(gòu)僅適用于低速輕載和轉(zhuǎn)角不大的場合。機械基礎（少學時）

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///5.4.2槽輪機構(gòu)1.槽輪機構(gòu)的組成與工作原理槽輪機構(gòu)由帶圓柱銷的主動撥盤與帶徑向槽的從動槽輪及機架組成（如圖5-42所示），撥盤一般為主動件，作等速的連續(xù)轉(zhuǎn)動，槽輪是從動件，作時而轉(zhuǎn)動、時而靜止的間歇運動。圖5-42單圓銷外嚙合槽輪機構(gòu)2.槽輪機構(gòu)的特點與應用槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，工作可靠，能平穩(wěn)地實現(xiàn)間歇運動，并在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)過較大的角度。所以常用于各種自動、半自動機械中，輕工機械、機床業(yè)中也都得到了廣泛的應用。但槽輪運動過程中角速度有變化，不適合高速運動場合。（1）電影放映機的卷片機構(gòu)（2）刀架轉(zhuǎn)位機構(gòu)機械基礎（少學時）

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///5.5.1訓練目的(1)熟悉平面運動副的分類及其表示方法。(2)通過對家用縫紉機、牛頭刨床中曲柄搖桿機構(gòu)、棘輪機構(gòu)等常用機構(gòu)工作過程的觀察，了解機構(gòu)的特征及其運動和動力傳遞過程。(3)加深理解平面四桿機構(gòu)的基本類型、急回特性及克服死點的方法，驗證曲柄存在條件。（4）通過對機構(gòu)運動簡圖的繪制，提高學生的觀察分析能力，培養(yǎng)從實際機構(gòu)中測繪機構(gòu)運動簡圖的技能。5.5觀察與分析機械設備常用機構(gòu)——階段性訓練（四）（1）觀察家用縫紉機、牛頭刨床中曲柄搖桿機構(gòu)、棘輪機構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)及工作過程。（2）繪制家用縫紉機中曲柄搖桿機構(gòu)，牛頭刨床中曲柄搖桿機構(gòu)、棘輪機構(gòu)的構(gòu)運動簡圖。5.5.2訓練內(nèi)容機械基礎（少學時）

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///5.5.3訓練用工具及設備訓練工具包括旋具（螺絲刀）、各種類型的扳手（如活扳手、梅花扳手、套筒扳手等）、游標卡尺、鋼板尺等。訓練設備為家用縫紉機、牛頭刨床，各種機構(gòu)實物模型等。（1）家用縫紉機的踏板機構(gòu)。家用縫紉機的踏板機構(gòu)如圖5-49(a)所示，圖5-49(b)所示為其機構(gòu)運動簡圖。踏板鉸接在機架上，可繞軸線D往復擺動，連桿的下部與踏板用鉸鏈連接，其上部套接在下帶輪曲柄軸上，組成一個曲柄搖桿機構(gòu)，踏板（原動件）作往復擺動，通過連桿驅(qū)使曲柄（從動件）作整周轉(zhuǎn)動，再經(jīng)過帶傳動使機頭主軸轉(zhuǎn)動。在實際使用中，縫紉機有時會出現(xiàn)踏不動或倒車現(xiàn)象，這就是由于機構(gòu)處于死點位置引起的。在正常動轉(zhuǎn)時，借助安裝在機頭主軸上的飛輪（即上帶輪）的慣性作用，可以使縫紉機踏板機構(gòu)的曲柄沖過死點位置。5.5.4相關(guān)結(jié)構(gòu)介紹圖5-49縫紉