《機械常識與維修基礎（第二版）》 課件 模塊二 常用機構

模塊二常用機構122課題一鉸鏈四桿機構課題二凸輪機構課題三變速和變向機構課題一鉸鏈四桿機構123學習目標1．能區(qū)分鉸鏈四桿機構的基本類型。2．能明確鉸鏈四桿機構的特點。3．了解鉸鏈四桿機構的演化歷程。124?相關知識一、鉸鏈四桿機構的特點及組成由一些剛性構件用轉動副和移動副相互連接而組成的在同一平面或相互平行平面內運動的機構稱為平面連桿機構。平面連桿機構構件的形狀多種多樣，不一定為桿狀，但從運動原理來看，均可用等效的桿狀構件來替代。工程上最常用的平面連桿機構是鉸鏈四桿機構，如圖所示，它由四個桿件組成，桿件間為轉動副連接，其主要優(yōu)點是結構簡單，制造容易，工作可靠，能夠實現多種運動規(guī)律和運動軌跡。125在鉸鏈四桿機構中，固定不動的構件4稱為機架，不與機架直接相連的構件2稱為連桿，與機架相連的構件1、3稱為連架桿。126鉸鏈四桿機構的名稱二、鉸鏈四桿機構的基本類型1．曲柄搖桿機構鉸鏈四桿機構中，若兩個連架桿中的一桿為曲柄，另一桿為搖桿，則此機構稱為曲柄搖桿機構，曲柄和搖桿均能作為主動件。127雷達縫紉機踏板機構2．雙曲柄機構鉸鏈四桿機構的兩個連架桿均為曲柄稱為雙曲柄機構。如圖所示的慣性篩機構，原動機帶動一個曲柄等速轉動，通過連桿帶動另一個曲柄非等速轉動，滑塊變速運動，實現篩床的篩分工作。128慣性篩機構機車車輪的聯動裝置3．雙搖桿機構鉸鏈四桿機構的兩個連架桿均為搖桿稱為雙搖桿機構。如圖所示的港口起重機采用的就是雙搖桿機構，當搖桿AB和CD擺動時，使連桿CB的延長點M做近似于水平直線的運動。129港口起重機三、鉸鏈四桿機構類型的判別鉸鏈四桿機構中是否存在曲柄，主要取決于機構中各桿的相對長度和機架的選擇。鉸鏈四桿機構存在曲柄，必須同時滿足下面兩個條件：1．連架桿和機架中必有一桿是最短桿。2．最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿長度之和。根據曲柄存在條件，可得出鉸鏈四桿機構三種基本類型的判別方法，見下表。130131鉸鏈四桿機構三種基本類型的判別方法（LAD為最長桿，LAB為最短桿）四、鉸鏈四桿機構的演化通過改變鉸鏈四桿機構中某些構件的形狀、相對長度、運動副的尺寸，或選擇不同構件作為機架等方法，可得到四桿機構的一些演化形式。如圖所示的曲柄搖桿機構中，當搖桿3的長度增至無窮大時，鉸鏈C的運動軌跡將變成直線，搖桿CD演化為直線運動的滑塊，由原來的轉動副變?yōu)橐苿痈保瑱C構就演化為曲柄滑塊機構，即發(fā)動機的曲柄連桿機構。132曲柄滑塊機構的演化過程五、鉸鏈四桿機構的特性1．急回特性如圖所示曲柄搖桿機構，當曲柄整周回轉時，搖桿在C1D與C2D兩極限位置之間往復擺動。當搖桿在C1D、C2D兩極限位置時，曲柄與連桿共線，對應兩位置所夾的銳角稱為極位夾角，用θ表示。133曲柄搖桿機構當主動件曲柄沿逆時針方向等角速度連續(xù)轉動，由AB1位置轉到AB2位置時，轉角為180°+θ，搖桿由C1D擺到C2D，其所用時間為t1；當曲柄由AB2位置轉到AB1位置時，轉角為180°-θ，搖桿由C2D擺到C1D，其所用時間為t2。搖桿往復擺動所用的時間不等（t1>t2），平均速度不等，返回時速度快，機構的這種性質稱為急回特性。機構的急回特性可用行程速比系數K表示，即式中v1、v2——搖桿的平均往返速度。上式表明，當機構有極位夾角θ時，則機構有急回特性；極位夾角θ越大，機構的急回特性越明顯；極位夾角θ=0°時，機構往返所用的時間相同，機構無急回特性。1342．死點位置如上圖中，取搖桿為主動件，當搖桿擺到極限位置C1D和C2D時，連桿BC和曲柄AB共線，機構的這種位置稱為死點位置。為了消除死點位置的不良影響，可對曲柄施加額外的力，或利用飛輪及構件自身的慣性作用來保證機構順利通過死點位置。縫紉機的踏板機構會出現踏不動或帶輪反轉的現象，就是因為機構處于死點位置。正常運轉時，可借助帶輪的慣性作用，使機構順利通過死點位置。1353．壓力角和傳動角工程應用中，不僅要求四桿機構能實現預定的運動規(guī)律，還應具有良好的傳力性能，以提高機械的效率。136壓力角和傳動角課題二凸輪機構137學習目標1．能掌握凸輪機構的分類、特點及應用。2．能敘述凸輪機構從動件的運動規(guī)律。138?相關知識一、凸輪機構的組成凸輪機構是依靠凸輪輪廓直接與從動件接觸，迫使從動件做有規(guī)律的直線往復運動（直動）或擺動的。凸輪的輪廓形狀決定了從動件的運動規(guī)律。凸輪機構是由凸輪、從動件和機架三個基本構件組成的高副機構。其中，凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件，主動件凸輪通常做等速轉動或移動，凸輪機構是通過高副接觸使從動件得到所預期的運動規(guī)律。它廣泛應用于各種機械，特別是自動機械、自動控制裝置和裝配生產線中。139140凸輪機構示意圖1—凸輪2—從動件3—機架二、凸輪機構的分類、特點和應用凸輪機構常見的分類方法見下表。141凸輪機構的類型與特點142凸輪機構的類型與特點143凸輪機構的類型與特點三、從動件常用的運動規(guī)律1．基本參數如圖所示為一尖頂對心直動從動件盤形凸輪機構，其基本參數如下。144凸輪機構的基本參數（1）基圓：以凸輪的最小半徑rb為半徑所作的圓稱為凸輪的基圓，rb為基圓半徑。（2）行程：當凸輪以逆時針方向轉過AB段時，從動件尖頂由距回轉中心最近點A到達最遠點B，從動件所走過的距離h稱為行程，而這一過程稱為推程。（3）推程運動角：與推程相對應的凸輪轉角φ1為推程運動角。（4）遠休止角：當凸輪繼續(xù)回轉φs時，BC弧段與尖頂相作用，從動件在最遠位置處停留不動，φs稱為遠休止角。145（5）回程：當凸輪轉過角度φ2，從動件又由最遠位置C點回到最近位置D點，這一過程稱為回程。（6）回程運動角：與此相對應凸輪轉角φ2稱為回程運動角。（7）近休止角：凸輪再轉過角度φ′s，從動件的尖端和凸輪上以rb為半徑的DA段圓弧相接觸，從動件在最近位置處停留不動，對應的凸輪轉角φ′s稱為近休止角。1462．從動件常用的運動規(guī)律（1）等速運動規(guī)律當凸輪等速轉動時，從動件在運動過程中的速度是常數，這種運動規(guī)律稱為等速運動規(guī)律。（2）等加速等減速運動規(guī)律從動件在推程前半段做等加速運動，后半段做等減速運動，這種運動規(guī)律稱為等加速等減速運動規(guī)律。（3）余弦加速度運動規(guī)律為了減少加速度的突變次數，可以采用從動件的加速度按余弦曲線變化的運動規(guī)律。147課題三變速和變向機構148學習目標1．掌握變速機構、變向機構的概念。2．掌握汽車變速器的變速和變向過程。149?相關知識一、基本概念1．變速機構變速機構是指在輸入軸轉速不變的情況下，使輸出軸得到不同轉速的傳動裝置。具體功能是：（1）可改變傳動比，增大輸出力矩和擴大速度的變化范圍。（2）可改變機構的運動方向，實現空擋和暫時停車，以適應不同的工作需要。1502．變向機構變向機構是指在輸入軸旋轉方向不變的情況下，改變輸出軸旋轉方向的裝置。汽車變速器就是最常用的變速、變向機構。151二、變速器原理機械式汽車變速器主要應用了齒輪傳動的變速原理。變速器內有多組傳動比不同的齒輪副，汽車行駛時的換擋過程，也就是通過操縱機構使變速器內不同的齒輪副嚙合工作。通過移動接合套的位置，在低速時，讓傳動比大的齒輪副工作；在高速時，讓傳動比小的齒輪副工作。如圖所示為手動變速器實物圖。152手動變速器實物圖三、變速器變速、變向過程1．一擋如圖所示，一、二擋同步器右移，使一擋齒輪與主減速器主動齒輪軸接合，將變速齒輪鎖定到主減速器主動齒輪軸上。輸入軸的一擋主動齒輪順時針轉動，逆時針驅動一擋從動齒輪和主減速器主動齒輪軸，汽車一擋向前行駛。153154手動變速器的工作原理2．二擋從一擋向二擋換擋時，一、二擋同步器左移，分離一擋從動齒輪，并接合二擋從動齒輪，汽車二擋向前行駛，實現一、二擋的變速過程。3．三擋當一、二擋同步器接合套返回空擋后，將三、四擋同步器右移，鎖定到主減速器主動齒輪軸的三擋齒輪上，汽車三擋向前行駛，實現二、三擋變速過程。1554．四擋從三擋向四擋換擋時，三、四擋同步器左移，分離三擋從動齒輪，并接合四擋從動齒輪，汽車四擋向前行駛，實現三、四擋的變速過程。5．五擋當三、四擋同步器接合套返回空擋后，將五擋同步器左