機(jī)械基礎(chǔ) 課件 項目3 常用機(jī)構(gòu)

機(jī)

械

基

礎(chǔ)項目三

常用機(jī)構(gòu)項目學(xué)習(xí)導(dǎo)航平面連桿機(jī)構(gòu)一二認(rèn)識凸輪機(jī)構(gòu)認(rèn)識間歇運動機(jī)構(gòu)三任務(wù)一

平面連桿機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)概念一二鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化三任務(wù)一學(xué)習(xí)導(dǎo)航平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)工作特性四問題引入

飛機(jī)能平安著陸，它的起落架是靠一種穩(wěn)定的機(jī)構(gòu)實現(xiàn)可控的收放和承重。它的結(jié)構(gòu)是怎么樣的呢？平面連桿機(jī)構(gòu)概念一定義1.1平面連桿機(jī)構(gòu)概念平面連桿機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件是用銷軸、滑道（低副）等方式連接起來的，各構(gòu)件間的相對運動均在同一平面或互相平行的平面內(nèi)。最簡單的平面連桿機(jī)構(gòu)是由4個桿件組成的，簡稱平面四桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、工作可靠，因此應(yīng)用非常廣泛。1.2

平面連桿機(jī)構(gòu)特點【課堂互動】討論這些機(jī)構(gòu)有什么特性？平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及組成二2.1平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),其四個運動副均為轉(zhuǎn)動副。轉(zhuǎn)動副2.1平面四桿機(jī)構(gòu)分類分類1.雙曲柄機(jī)構(gòu)：

定義：由兩個曲柄組成，主動曲柄做等速運動，從動曲柄做變速運動。

特點：兩個曲柄都可以作整周轉(zhuǎn)動，運動規(guī)律相對復(fù)雜。2.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：

定義：由一個曲柄和一個搖桿組成，能夠?qū)⑶倪B續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為搖桿的往復(fù)擺動。

特點：曲柄作等速運動，而搖桿則作變速往復(fù)擺動。具有急回特性，即搖桿在空回行

程時具有較大的平均速度，這在某些機(jī)械中可以用來縮短空回行程的時間，提高生產(chǎn)率。3.雙搖桿機(jī)構(gòu)：

定義：由兩個搖桿組成，兩個搖桿都只能在一定角度范圍內(nèi)擺動。

特點：兩個搖桿的運動軌跡相對復(fù)雜，可以實現(xiàn)特定的運動要求。2.1.1雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個曲柄都可以作整周轉(zhuǎn)動，運動規(guī)律相對復(fù)雜。特點2.1.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄作等速運動，而搖桿則作變速往復(fù)擺動，具有急回特性。特點2.1.3雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個搖桿的運動軌跡相對復(fù)雜，可以實現(xiàn)特定的運動要求。特點鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化三3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化--曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是指用曲柄和滑塊來實現(xiàn)轉(zhuǎn)動和移動相互轉(zhuǎn)換的平面連桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中與機(jī)架構(gòu)成移動副的構(gòu)件為滑塊，通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接曲柄和滑塊的構(gòu)件為連桿。3.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化--導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若取曲柄為機(jī)架,則演變?yōu)閷?dǎo)桿機(jī)構(gòu)3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化--雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)是一種特殊的平面四桿機(jī)構(gòu)，其特點在于具備兩個滑塊。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)工作特性四4.1急回特性四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動件做勻速回轉(zhuǎn)時，從動件搖桿的往返擺動行程和往返速度往往是不一樣的，返程比往程要快，這種運動特性稱為急回特性。急回運動的特性，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實際，它可以使工作行程平均速度小，因而工作行程平穩(wěn)，非工作行程速度加快，以縮短非工作時間，達(dá)到提高工作效率的目的。4.2死點位置死點位置是指在機(jī)構(gòu)的運動過程中，從動件上的傳動角等于零（或壓力角等于90°）的位置，此時驅(qū)動力對從動件的有效回轉(zhuǎn)力矩為零。在機(jī)構(gòu)中，這通常表現(xiàn)為連桿與從動件（如曲柄）共線的狀態(tài)。4.2死點位置【課堂互動】講述一下在生活中你是否看到過這樣的機(jī)構(gòu)，它有什么樣的特點？課堂總結(jié)本課程的內(nèi)容本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程的學(xué)習(xí)方法掌握比較簡單的平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法小組學(xué)習(xí)法、預(yù)習(xí)法、網(wǎng)絡(luò)資源、理論聯(lián)系實際掌握平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運動特性及應(yīng)用課后作業(yè)1.完成四桿機(jī)構(gòu)類型的判別；2.分別講述每種機(jī)構(gòu)的功能與用途；3.找一找生活中的例子。任務(wù)二

認(rèn)識凸輪機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)的概念一二凸輪輪從動件常用運動規(guī)律三任務(wù)二學(xué)習(xí)導(dǎo)航凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型和應(yīng)用盤形凸輪設(shè)計方法四問題引入為什么凸輪機(jī)構(gòu)能夠在各種機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用？它的工作原理是什么？凸輪機(jī)構(gòu)的概念一定義1.1凸輪機(jī)構(gòu)的概念

凸輪機(jī)構(gòu)是能實現(xiàn)復(fù)雜運動規(guī)律要求的高副機(jī)構(gòu),它廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械中。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計的是根據(jù)工作要求合理地確定從動件的運動規(guī)律,并設(shè)計凸輪輪廓，從而實現(xiàn)周期性的規(guī)定動作。1.2凸輪機(jī)構(gòu)特征【課堂互動】討論凸輪機(jī)構(gòu)有什么特性？凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型和應(yīng)用二2.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成1.凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪1、從動件2、機(jī)架3三個基本構(gòu)件及鎖合裝置組成。是一種高副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動，從動件則在凸輪輪廓的控制下按預(yù)定的運動規(guī)律作往復(fù)移動或擺動。

高副機(jī)構(gòu)2.2.1凸輪機(jī)構(gòu)按從動件運動形式分類分類1.對心移動從動件凸輪機(jī)構(gòu)；2.偏置移動從動件凸輪機(jī)構(gòu)；3.擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)；2.2.2凸輪機(jī)構(gòu)按從動件運動形式分類分類①尖端移動從動件；

②滾子移動從動件；

③平底移動從動件；2.2.3凸輪機(jī)構(gòu)按從動件和凸輪保持高副接觸的方式分類分類①力封閉凸輪機(jī)構(gòu)：利用從動件的重力、彈簧力或其他外力使從動件與凸輪保持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)

②形封閉凸輪機(jī)構(gòu)：依靠凸輪與從動件的特殊幾何結(jié)構(gòu)來保持兩者接觸的凸輪機(jī)構(gòu)。2.2.4凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場景①自動車床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)：凸輪1轉(zhuǎn)動,帶動從動桿2往復(fù)擺動,再通過從動桿2上的扇形齒輪3帶動橫刀架4運動,完成進(jìn)刀和退刀的動作。

②繞線機(jī)機(jī)構(gòu)：軸3轉(zhuǎn)動,通過蝸桿5和蝸輪6帶動凸輪1轉(zhuǎn)動,擺動從動件2的往復(fù)擺動使得線繩通過從動件2端部的撥叉被均勻地纏繞到線軸4上。凸輪輪從動件常用運動規(guī)律三3.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)工作循環(huán)包括推程、遠(yuǎn)休、回程和近休四個階段。其中，推程是指凸輪推動從動件運動的過程；遠(yuǎn)休是指凸輪停止推動，從動件自由運動的過程；回程是指從動件在凸輪作用下返回原位的過程；近休是指從動件停止運動，準(zhǔn)備下一輪推程的過程?；鶊A—以凸輪輪廓的最小向徑為半徑的圓。推程—從動件以一定運動規(guī)律由距離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)最遠(yuǎn)位置B。與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ為推程運動角。回程—從動件在彈簧或重力作用下，以一定運動規(guī)律回到起始位置。與回程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ’為回程運動角。遠(yuǎn)休—當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φs

，從動件在最遠(yuǎn)位置停止不動。近休—當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φ’s

，從動件在最近位置停止不動。3.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)工作循環(huán)包括推程、遠(yuǎn)休、回程和近休四個階段。其中，推程是指凸輪推動從動件運動的過程；遠(yuǎn)休是指凸輪停止推動，從動件自由運動的過程；回程是指從動件在凸輪作用下返回原位的過程；近休是指從動件停止運動，準(zhǔn)備下一輪推程的過程?；鶊A—以凸輪輪廓的最小向徑為半徑的圓。推程—從動件以一定運動規(guī)律由距離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)最遠(yuǎn)位置B。與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ為推程運動角?；爻獭獜膭蛹趶椈苫蛑亓ψ饔孟?，以一定運動規(guī)律回到起始位置。與回程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ’為回程運動角。遠(yuǎn)休—當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φs

，從動件在最遠(yuǎn)位置停止不動。近休—當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φ’s

，從動件在最近位置停止不動。3.2.1從動件常用運動規(guī)律--從動件等速運動規(guī)律從動件在推程（或回程）中的速度為常數(shù)。這種運動規(guī)律會產(chǎn)生剛性沖擊，適用于低速輕載的場合。運動特性分析剛性沖擊:從動件的瞬時加速度趨于無窮大時，慣性力也趨于無窮大，致使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，這種沖擊稱為剛性沖擊。適用范圍由于產(chǎn)生剛性沖擊，故只適用低速、輕載的凸輪機(jī)構(gòu)。3.2.2從動件常用運動規(guī)律--從動件等加速等減速運動規(guī)律在前半程采用等加速運動規(guī)律，后半程采用等減速運動規(guī)律，兩部分加速度的絕對值相等。這種運動規(guī)律會產(chǎn)生柔性沖擊，適用于中低速的場合。運動特性分析柔性沖擊:從動件的瞬時加速度發(fā)生有限值變化，慣性力也發(fā)生有限值變化，機(jī)構(gòu)由此受到的沖擊稱為柔性沖擊。適用范圍由于存在柔性沖擊，故僅適用中、低速場合。盤形凸輪設(shè)計方法四4.1盤形凸輪設(shè)計原理凸輪反轉(zhuǎn)原理：

給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上繞凸輪軸心O點的公共角速度-ω1，機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間的相對運動不變，此時，凸輪將靜止，而從動件一方面隨機(jī)架和導(dǎo)路以角速度-ω1繞O點轉(zhuǎn)動，另一方面沿導(dǎo)路按預(yù)定運動規(guī)律作往復(fù)移動。尖頂復(fù)合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計凸輪的輪廓曲線。O-ω13’1’2’331122ω14.2對心直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓繪制

對心直動尖頂從動件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度ω和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟小結(jié)：①選比例尺μl作基圓r0；②反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏；③確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等分點的位置。④將各尖頂點連接成一條光滑曲線。4.2死點位置【課堂互動】講述一下在生活中你是否看到過的凸輪機(jī)構(gòu)，它有什么樣的特點？課堂總結(jié)本課程的內(nèi)容本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程的學(xué)習(xí)方法掌握凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型和應(yīng)用方法小組學(xué)習(xí)法、預(yù)習(xí)法、網(wǎng)絡(luò)資源、理論聯(lián)系實際了解凸輪機(jī)構(gòu)的從動件常用運動規(guī)律課后作業(yè)1.完成凸輪機(jī)構(gòu)類型的判別；2.分別講述每種凸輪機(jī)構(gòu)的功能與用途；3.找一找生活中的例子。任務(wù)三

認(rèn)識間歇運動機(jī)構(gòu)了解棘輪機(jī)構(gòu)的基本形式、工作原理及應(yīng)用一二應(yīng)用實例三任務(wù)三學(xué)習(xí)導(dǎo)航了解槽輪機(jī)構(gòu)的組成、工作原理及應(yīng)用問題引入生活中常見的放映機(jī)、卷尺、棘輪扳手可以實現(xiàn)間歇運動，它的原理是什么呢？棘輪機(jī)構(gòu)的基本形式、工作原理及應(yīng)用一1.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型

棘輪機(jī)構(gòu)是利用棘爪推動棘輪上的棘齒和從棘齒上滑過的方式，以實現(xiàn)周期性間歇運動的機(jī)構(gòu)。

棘輪機(jī)構(gòu)的組成：棘輪、棘爪和機(jī)架組成。1-棘輪2-驅(qū)動棘爪3-扭簧4-原動件（搖桿）5-止回棘爪1.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型工作過程

搖桿逆時針擺動→棘爪插入棘齒槽內(nèi)推動→棘輪轉(zhuǎn)過一定角度；搖桿逆時針擺動→棘爪沿棘齒背滑過→棘輪停止不動→獲得間歇運動。止回棘爪可阻止棘輪的逆向轉(zhuǎn)動。1.1

棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型【課堂互動】討論這種機(jī)構(gòu)有什么應(yīng)用場景？1.2棘輪機(jī)構(gòu)類型按工作原理分1）齒式棘輪機(jī)構(gòu)2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)1.2棘輪機(jī)構(gòu)類型按嚙合方式分1）外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)2)內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)1.2棘輪機(jī)構(gòu)類型按運動情況分類1）單向棘輪機(jī)構(gòu)2)雙向棘輪機(jī)構(gòu)1.3棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（1）棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和運動可靠；（2）從動棘輪的轉(zhuǎn)角大小可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，止回棘爪具有防止反轉(zhuǎn)的作用；（3）傳動時有較大沖擊較大和噪聲、運動平穩(wěn)性差；

棘輪機(jī)構(gòu)常應(yīng)用于速度較低，載荷不大，運動精度要求不高的場合。如：如：

自行車：自行車的后撥鏈器就采用了棘輪機(jī)構(gòu)，使得鏈條能夠單向傳動，防止倒轉(zhuǎn)。

鐘表：鐘表的秒針和分針通常采用棘輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動，實現(xiàn)精確的間歇運動。

紡織機(jī)械：在紡織機(jī)械中，棘輪機(jī)構(gòu)常用于控制紗線或布匹的輸送速度和方向。

制動器：棘輪機(jī)構(gòu)可用于杠桿控制的帶式制動器中，實現(xiàn)制動功能。1.4

棘輪機(jī)構(gòu)【課堂互動】討論棘輪機(jī)構(gòu)特性與用途？槽輪機(jī)構(gòu)的組成、工作原理及應(yīng)用二2.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型當(dāng)主動撥盤作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，槽輪會被驅(qū)動作間歇轉(zhuǎn)動。槽輪每轉(zhuǎn)動一次和停歇一次構(gòu)成一個運動循環(huán)。

主動撥盤、從動槽輪和機(jī)架組成。2.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型工作過程靜止階段：在主動撥盤上的圓柱銷進(jìn)入槽輪的徑向槽之前，凸鎖止弧會將凹鎖止弧鎖住，此時槽輪處于靜止?fàn)顟B(tài)。驅(qū)動轉(zhuǎn)動：當(dāng)主動撥盤上的圓柱銷進(jìn)入槽輪的徑向槽時，凸鎖止弧和凹鎖止弧剛好分離，圓柱銷便開始驅(qū)動槽輪轉(zhuǎn)動。再次靜止：隨著主動撥盤的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)圓柱銷脫離徑向槽時，凸鎖止弧又會將凹鎖止弧鎖住，從而使槽輪再次靜止不動。2.1

槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型【課堂互動】討論這種機(jī)構(gòu)有什么應(yīng)用場