常用機構簡介

1、祁士森常用機構簡介目錄一.機構簡介二.平面機構具有確定運動的條件三.平面連桿機構四.凸輪機構五.齒輪機構六.間歇運動機構機構和機器的區(qū)別機構和機器的區(qū)別 機構只是一個構件系統(tǒng)，而機器除構件系統(tǒng)外，還機構只是一個構件系統(tǒng)，而機器除構件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)包含電氣、液壓等其它系統(tǒng) 機構只用來傳遞運動和力，而機器除傳遞運動和力機構只用來傳遞運動和力，而機器除傳遞運動和力外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能構件分成以下幾種構件分成以下幾種機架（固定構件）機架（固定構件）活動構件活動構件主動件主動件從動件從動件其中，運動規(guī)律已知的活動構件稱為

2、原動件，其中，運動規(guī)律已知的活動構件稱為原動件，輸出運動或動力的從動件稱為輸出件。輸出運動或動力的從動件稱為輸出件。機構的組成和運動副機構的組成和運動副機構的組成要素是構件和運動副機構的組成要素是構件和運動副1 12 23 34 41-1-連桿體連桿體2-2-螺栓螺栓3-3-螺母螺母4-4-連桿蓋連桿蓋由若干零件組成的構件連桿二、運動副及其分類二、運動副及其分類運動副：運動副：機構中兩構件直接接觸的可動聯(lián)接。機構中兩構件直接接觸的可動聯(lián)接。 約束：約束：兩構件用運動副聯(lián)接后，彼此的相對兩構件用運動副聯(lián)接后，彼此的相對運動受到某些限制。運動受到某些限制。運動副元素：運動副元素：兩構件上參加接觸而

3、構成運動副兩構件上參加接觸而構成運動副 的部分，如點、線、面的部分，如點、線、面。構件自由度構件自由度：構件所具有的獨立運動數(shù)目。一：構件所具有的獨立運動數(shù)目。一個作平面運動的自由構件具有三個自由度。個作平面運動的自由構件具有三個自由度。運動副的分類運動副的分類根據(jù)運動副的接觸形式，運動副歸為兩類根據(jù)運動副的接觸形式，運動副歸為兩類1 1）低副：面接觸的運動副。）低副：面接觸的運動副。 如轉動副、移動副。如轉動副、移動副。2 2）高副：點或線接觸的運動副。）高副：點或線接觸的運動副。 如齒輪副、凸輪副。如齒輪副、凸輪副。也可將運動副分為也可將運動副分為平面運動副平面運動副和和空間運動副空間運動

4、副。1 1）平面運動副：組成運動副兩構件間作相對平）平面運動副：組成運動副兩構件間作相對平面運動，如轉動副、移動副、凸輪副、齒輪副。面運動，如轉動副、移動副、凸輪副、齒輪副。2 2）空間運動副：組成運動副兩構件間作相對空）空間運動副：組成運動副兩構件間作相對空間運動。如螺旋副，球面副。間運動。如螺旋副，球面副。運動簡圖的繪制方法步驟：確定構件數(shù)目及原動件、輸出構件確定構件數(shù)目及原動件、輸出構件各構件間構成何種運動副？（注意微動部分）各構件間構成何種運動副？（注意微動部分）選定比例尺選定比例尺、投影面，確定原動件某一位置，、投影面，確定原動件某一位置，按規(guī)定按規(guī)定符號繪制運動簡圖符號繪制運動簡圖

5、標明機架、原動件和作圖比例尺標明機架、原動件和作圖比例尺繪制路線：原動件中間傳動件 輸出構件觀察重點：各構件間構成的運動副類型良好習慣：各種運動副和構件用規(guī)定符號表達誤 區(qū)：構件外形構件的表示方法桿、軸類構件機架同一構件兩副構件三副構件運動副的表示方法轉動副移動副高副（齒輪副、凸輪副）二二. .平面機構具有確定運平面機構具有確定運動的條件動的條件平面機構具有確定運動的條件平面機構具有確定運動的條件四桿機構五桿機構桁架B BA AC CD DB BA AE ED D C CC C D D一一 平面機構的自由度平面機構的自由度1 1 構件的自由構件的自由度度A AX XY YO O 2 2 兩構件

6、用運動副聯(lián)接后，彼此兩構件用運動副聯(lián)接后，彼此的相對運動受到某些的相對運動受到某些約束約束。 機構自由度機構自由度是指機構中各活動構件相對于機架是指機構中各活動構件相對于機架的可能獨立運動數(shù)目。的可能獨立運動數(shù)目。3 3 機構自由度的一般公式機構自由度的一般公式F=3n-2Pl-Phn n 活動構件數(shù)；活動構件數(shù)；P Pl l 低副數(shù)；低副數(shù)；P Ph h 高副數(shù)高副數(shù)n = 3, Pn = 3, Pl l= 4= 4F = 3F = 33 32 24 = 14 = 1n = 4, Pn = 4, Pl l = 5= 5F = 3F = 34 42 25 = 25 = 2二二. .平面平面機構

7、具有確定運動的條件是機構具有確定運動的條件是：）機構自由度數(shù)）機構自由度數(shù) F1F1。2 2） 原動件數(shù)目等于機構自由度數(shù)原動件數(shù)目等于機構自由度數(shù)F.F.三、計算機構自由度時應注意的幾種情況三、計算機構自由度時應注意的幾種情況1) 1) 正確確定運動副的數(shù)目正確確定運動副的數(shù)目 由三個或三個以上構件組成的軸線重合的轉由三個或三個以上構件組成的軸線重合的轉動副稱為復合鉸鏈。動副稱為復合鉸鏈。 由由m m個構件組成的復合鉸鏈應含有個構件組成的復合鉸鏈應含有( (m m- -1)1)個轉個轉動副。動副。3 32 21 1 n = 7 P n = 7 Pl l = 10= 10F = 3F = 37

8、27210 = 110 = 1B BC CD DE E1 12 23 34 45 56 67 78 8A A n =7 P n =7 Pl l = 10= 10F = 3F = 3727210 = 110 = 12)2)局部自由度（多余自由度）局部自由度（多余自由度）1 1、局部自由度：機構中個別構件不影響其它構件運、局部自由度：機構中個別構件不影響其它構件運動，即對整個機構運動無關的自由度。動，即對整個機構運動無關的自由度。2 2、處理辦法：在計算自由度時，拿掉這個局部自由、處理辦法：在計算自由度時，拿掉這個局部自由度，即可將滾子與裝滾子的構件固接在一起。度，即可將滾子與裝滾子的構件固接在一

9、起。A AB BC C3 32 21 1A AB BC C2 21 1n=3 P3 Pl l=3 P=3 Ph h=1=1F=3F=3X 3-2 X3-1 X1=2X 3-2 X3-1 X1=2n=2 P2 Pl l=2 P=2 Ph h=1=1F=2 F=2 X3-2 X2-1 X1=1X3-2 X2-1 X1=13 3）虛約束）虛約束1 1、虛約束：在機構中與其他運動副作用重復，而、虛約束：在機構中與其他運動副作用重復，而對構件間的相對運動不起獨立限制作用的約束。對構件間的相對運動不起獨立限制作用的約束。2 2、處理辦法：將具有虛約束運動副的構件連同它、處理辦法：將具有虛約束運動副的構件連

10、同它所帶入的與機構運動無關的運動副一并不計。拿所帶入的與機構運動無關的運動副一并不計。拿掉一個掉一個F = -1F = -1的自由度，即去掉一個約束。的自由度，即去掉一個約束。常見的虛約束常見的虛約束1)1)機構中某兩構件用轉動副相聯(lián)的聯(lián)結點，在未組成機構中某兩構件用轉動副相聯(lián)的聯(lián)結點，在未組成運動副之前，其各自的軌跡已重合為一，則此聯(lián)結運動副之前，其各自的軌跡已重合為一，則此聯(lián)結帶入的約束為虛約束。帶入的約束為虛約束。虛約束一虛約束一虛約束二虛約束二2 2）兩構件組成的若干個導路中心線互相平行或）兩構件組成的若干個導路中心線互相平行或重合的移動副。重合的移動副。x x1 1x x2 2A A

11、B BC C1 12 23 34 4x x1 1x x2 23 3）兩構件組成若干個軸線互相重合的轉動副。）兩構件組成若干個軸線互相重合的轉動副。A AB B4 4）機構中對運動不起作用的自由度）機構中對運動不起作用的自由度F=-1F=-1的對稱的對稱部分存在虛約束。部分存在虛約束。行星輪行星輪n=3 Pn=3 Pl l=4 P=4 Ph h=1=1F=3F=33-2 3-2 4-1 4-1 1=0 1=0思考題思考題三三. .平面連桿機構平面連桿機構二、連桿機構的分類1、根據(jù)構件之間的相對運動分為：平面連桿機構，空間連桿機構。2、根據(jù)機構中構件數(shù)目分為：四桿機構、五桿機構、六桿機構等。一、連

12、桿機構是若干個構件全用低副（轉動副、移動副、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副）聯(lián)接而成的機構，也稱之為低副機構。三平面連桿機構的特點1）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機械。2）依靠運動副元素的幾何形面保持構件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度3）能夠實現(xiàn)多種運動軌跡曲線和運動規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機構。4）可實現(xiàn)遠距離傳遞的操縱機構。 不足之處：1）不易于傳遞高速運動。2）可能產(chǎn)生較大的運動累積誤差。3）平面連桿機構的設計較為繁難。平面四桿機構的基本形式、演變及其應用機架連架桿連架桿連桿 在連架桿中，能繞其軸線回轉360者稱為曲柄；僅能繞其軸線往復擺動

13、者稱為搖桿。一、平面四桿機構的基本形式1）曲柄搖桿機構 兩連架桿中，一個為曲柄，而另一個為搖桿。2）雙曲柄機構 兩連架桿均為曲柄。3）雙搖桿機構 兩連架桿均為搖桿。4123平面四桿機構設計中的共性問題一、平面四桿機構有曲柄的條件二、平面四桿機構輸出件的急回特性三、平面機構的壓力角和傳動角、死點平面連桿機構有曲柄的條件：1）連架桿與機架中必有一桿為四桿機構中的最短桿；2）最短桿與最長桿之和應小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和條件）鉸鏈四桿機構類型的判斷條件：2）若不滿足桿長和條件，該機構只能是雙搖桿機構。注意：鉸鏈四桿機構必須滿足四構件組成的封閉多邊形條件：最長桿的桿長2 , : t1t2

14、, v10。BACB1B2C2C1B1C2AC1BB2CAB三、平面機構的壓力角和傳動角、死點CDFvcF1F2F1 = FcosF2 = Fsin1、機構壓力角:在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機構中驅使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機構壓力角，通常用表示。,F1傳動角：壓力角的余角。機構的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定：min ；= 3060；max。、分別為許用傳動角和許用壓力角。vcABCDFF1F2通常用表示. F1vB3ABCF123vB3ABCF123= 0 = 90ABCF231vB3min=min , 180-maxmin2、最小傳動角的確

15、定F2F2ABCDFvcF1BBCCmaxminabcdBACBBCCminBCACBBC 為提高機械傳動效率，應使其最小傳動角處于工作阻力較小的空回行程中。3 機構的死點位置 在不計構件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力的條件下，當機構處于傳動角=0（或=90）的位置下，無論給機構主動件的驅動力或驅動力矩有多大，均不能使機構運動，這個位置稱為機構的死點位置。F1 = FcosF2 = FsinBDACFDABCFv克服死點的措施 利用構件慣性力實例:家用縫紉機采用多套機構錯位排列實例:蒸汽機車車輪聯(lián)動機構蒸汽機車兩側利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構使車輪聯(lián)動機構通過死點GGEFEF死點的利用實

16、例:夾具飛機起落架機構折疊家具機構=00四四. .凸輪機構凸輪機構1 1、凸輪機構：凸輪、凸輪機構：凸輪是一個具有曲線輪是一個具有曲線輪廓的構件。含有凸廓的構件。含有凸輪的機構稱為凸輪輪的機構稱為凸輪機構。它由機構。它由凸輪凸輪、從動件從動件和和機架機架組成。組成。一、凸輪機構的應用一、凸輪機構的應用2 2、凸輪機構的應用、凸輪機構的應用 內(nèi)燃機配氣凸輪機構內(nèi)燃機配氣凸輪機構凸輪機構的優(yōu)點：凸輪機構的優(yōu)點：只需確定適當?shù)耐馆嗇喞€，即可實現(xiàn)從動件復雜的運動規(guī)律；結構簡單，運動可靠。 缺點：從動件與凸輪接觸應力大， 易磨損用途：載荷較小的運動控制一）按凸輪的形狀分一）按凸輪的形狀分二、凸輪機構

17、的分類二、凸輪機構的分類1 1、盤形凸輪盤形凸輪 2 2、移動凸輪移動凸輪 3 3、圓柱凸輪圓柱凸輪4 4、圓錐凸輪、圓錐凸輪1 1、尖頂從動件、尖頂從動件 2 2、滾子從動件、滾子從動件 3 3、平底從動件、平底從動件二）按從動件上高副元素的幾何形狀分二）按從動件上高副元素的幾何形狀分三）、按凸輪與從動件的鎖合方式分三）、按凸輪與從動件的鎖合方式分1 1、力鎖合的凸輪機構、力鎖合的凸輪機構2 2、形鎖合的凸輪機構、形鎖合的凸輪機構1 1）構槽凸輪機構）構槽凸輪機構2 2）等寬凸輪機構）等寬凸輪機構3 3）等徑凸輪機構）等徑凸輪機構4 4）主回凸輪機構）主回凸輪機構四）、根據(jù)從動件的運動形式分四）、根據(jù)從動件的運動形式分擺動從動件凸輪機構擺動從動件凸輪機構 （對心、偏置）（對心、偏置）移動從動件凸輪機構移動從動件凸輪機構五五. .齒輪機構齒輪機構外嚙合直齒輪內(nèi)嚙合直齒輪1、兩軸線平行的圓柱齒輪機構齒輪機構的傳動類型和特點