常用機構(gòu)基本概念和應用

1、常用機構(gòu)基本概念和應用 常用機構(gòu)的基本功用是變換運動形式，例如，將回轉(zhuǎn)運動變換為往復直線運動，將勻速轉(zhuǎn)動變換為非勻速轉(zhuǎn)動或間歇性運動等。 第一節(jié)基 本 概 念 一、零件、構(gòu)件、部件（見圖-、圖-） 任何機器都是由零件組成的。所謂零件，是指機器中每一個最基本的制造單元體。 在機器中，由一個或幾個零件所構(gòu)成的運動單元體，稱為構(gòu)件。 所謂部件，是指機器中由若干零件所組成的裝配單元體 。部件中的各零件之間不一定具有剛性聯(lián)系。圖1-1 單缸內(nèi)燃機 1氣缸體 2活塞 3進氣閥 4排氣閥 5推桿 6凸輪 7連桿 8曲軸 9大齒輪 10小齒輪 圖1-2 連桿 1連桿體 2連桿頭 3螺母 4螺栓 二、機器、機構(gòu)

2、、機械 機器具有以下特征： （1）它是由許多構(gòu)件經(jīng)人工組合而成的； （2）構(gòu)件之間具有確定的相對運動； （3）用來代替人的勞動去轉(zhuǎn)換產(chǎn)生機械能或完成有用的機械功。 具有機器前兩個特征的多構(gòu)件組合體，稱為機構(gòu)。機構(gòu)能實現(xiàn)一定規(guī)律的運動。 當一個或幾個機構(gòu)的組合能代替人的勞動來轉(zhuǎn)換機械能，或完成有用的機械功時，就成為機器。 機器和機構(gòu)一般總稱為機械。 三、運動副 使兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接稱為運動副。 用銷軸與圓孔構(gòu)成的聯(lián)接，稱為轉(zhuǎn)動副；用滑塊與滑道構(gòu)成的聯(lián)接，稱為移動副；二齒輪間用齒廓構(gòu)成的聯(lián)接稱為齒輪副；凸輪和推桿（從動桿）之間的聯(lián)接稱為凸輪副。第二節(jié) 平面連桿機構(gòu) 一、鉸鏈

3、四桿機構(gòu) 圖-所示為鉸鏈四桿機構(gòu)在破碎機中的應用。 如用四個具有等效運動規(guī)律的桿件代替圖-中相應的構(gòu)件，則可繪出如圖-所示的四桿機構(gòu)圖，其中、分別為四個鉸鏈。鉸鏈的結(jié)構(gòu)和簡化畫法如圖-所示。圖1-3 破碎機的破碎機構(gòu) 圖1-4 鉸鏈四桿機構(gòu) 圖1-5 鉸鏈的結(jié)構(gòu)和簡化畫法 a）外觀 b）組成 c）簡化畫法 分析研究機構(gòu)的運動時，用規(guī)定符號（見附表）畫出能表達其運動特性的簡化圖形，稱為機構(gòu)運動簡圖。 圖-所示為鉸鏈四桿機構(gòu)運動簡圖。 圖1-6 四桿機構(gòu)運動簡圖 四桿機構(gòu)的基本型式有以下三種： 曲柄搖桿機構(gòu) 在四桿機構(gòu)中，如果一個臂為曲柄，另一個臂為搖桿，則此機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。曲柄搖桿機構(gòu)的應

4、用實例見圖-、圖-、圖-、圖-10。 圖1-7 縫紉機的驅(qū)動機構(gòu) a）外觀 b）驅(qū)動機構(gòu)簡圖 圖1-9 攪拌機的攪拌機構(gòu) 圖1-10 牛頭刨床的進給機構(gòu) a）機床外觀 b）進給機構(gòu)簡圖 分析曲柄搖桿機構(gòu)須注意以下兩個特點（見圖-）： （）具有急回特性 （）存在死點位置 圖1-8 搖桿的最大擺角和死點位置 圖1-11 雙曲柄機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu) 在四桿機構(gòu)中，如果兩臂均為曲柄，則此機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。在雙曲柄機構(gòu)中，兩曲柄可分別為主動件，如圖1-11所示。 雙曲柄機構(gòu)應用實例見圖-12、圖-13、圖-14。 圖1-12 慣性篩 圖1-13 平行雙曲柄機構(gòu)和反向雙曲柄機構(gòu) a）平行雙曲柄機構(gòu) b）反向

5、雙曲柄機構(gòu) 圖1-14 機車主動輪聯(lián)動裝置 a）結(jié)構(gòu)示意 b）機構(gòu)簡圖 雙搖桿機構(gòu) 在四桿機構(gòu)中，如果兩個臂均為搖桿，則此機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)，如圖-15所示。 雙搖桿機構(gòu)的應用實例見圖-16、圖-17。 圖1-15 雙搖桿機構(gòu) 圖1-16 造型機翻臺機構(gòu) 圖1-17 港口起重機 a）結(jié)構(gòu)示意 b）機構(gòu)簡圖 四桿機構(gòu)基本形式的判別（見表-）： 在四桿機構(gòu)中，當最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和時，一般可以有以下三種情況： 1) 取與最短桿相鄰的任一桿為靜件，并取最短桿為曲柄，則此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)； 2) 取最短桿為靜件時，此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)； 3) 取最短桿對面的桿為靜件時，此機

6、構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。 當四桿機構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和時，則不論取哪一桿為靜件，都只能構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)。 表- 鉸鏈四桿機構(gòu)基本形式的判別 雙 曲 柄 機 構(gòu)曲 柄 搖 桿 機 構(gòu)雙 搖 桿 機 構(gòu)雙 搖 桿 機 構(gòu)最短桿固定與最短桿相鄰的桿固定與最短桿相對的桿固定任意桿固定注：最短桿長度；最長桿長度；、其余兩桿長度。 圖1-18 曲柄滑塊機構(gòu) 二、曲柄滑塊機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)是由曲柄、連桿、滑塊及機架組成的另一種平面連桿機構(gòu)。圖-18為曲柄滑塊機構(gòu)簡圖。 曲柄滑塊機構(gòu)在各種機械中應用相當廣泛（見圖-19、圖-20）。圖1-19 壓力機中的曲柄滑塊機構(gòu) a）機構(gòu)示意 b）機構(gòu)簡圖

7、 1工件 2滑塊 3連桿 4曲軸 5齒輪 圖1-20 內(nèi)燃機中的曲柄滑塊機構(gòu) a）機構(gòu)示意 b）機構(gòu)簡圖 1曲軸 2連桿 3活塞 第三節(jié) 凸 輪 機 構(gòu) 一、凸輪機構(gòu)的應用和特點 凸輪機構(gòu)在機械傳動中應用很廣，下面是幾個應用實例。 圖-21所示為內(nèi)燃機氣閥機構(gòu)。 圖-22所示為鑄造車間造型機的凸輪機構(gòu)。 圖-23所示為自動車床的橫刀架進給機構(gòu)。 圖-24所示為車床變速操縱機構(gòu)。 圖-25所示為縫紉機的挑線機構(gòu)。圖1-21 內(nèi)燃機氣閥機構(gòu) 1凸輪 2氣閥 圖1-22 造型機凸輪機構(gòu) 1凸輪 2滾子 3工作臺 圖1-23 橫刀架進給機構(gòu) 1凸輪 2擺桿 3扇形齒輪 4橫刀架 圖1-24 變速操縱機

8、構(gòu) 1圓柱凸輪 2撥叉 3三聯(lián)滑移齒輪 圖1-25 縫紉機挑線機構(gòu) a）總體外觀 b）機構(gòu)示意 1圓柱凸輪 2挑線桿 凸輪機構(gòu)主要由凸輪、從動桿和機架所組成。 凸輪機構(gòu)有如下基本特性：當凸輪轉(zhuǎn)動時，借助于本身的曲線輪廓或凹槽迫使從動桿作一定規(guī)律的運動，即從動桿的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線或凹槽曲線的形狀。 凸輪機構(gòu)的最大優(yōu)點是：只要做出適當?shù)耐馆嗇喞涂梢允箯膭訔U得到任意預定的運動規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊。 凸輪機構(gòu)的主要缺點是：凸輪輪廓加工比較困難；凸輪輪廓與從動桿之間是點或線接觸，容易磨損。 二、凸輪機構(gòu)的類型 按凸輪的形狀分 （）盤形凸輪機構(gòu)（見圖-21、圖-22、圖-23） （）

9、移動凸輪機構(gòu)（見圖-26） （）圓柱凸輪機構(gòu)（見圖-24、圖-25、圖-27） 按從動桿的型式分 （）尖頂從動桿凸輪機構(gòu)（見圖-28a） （） 滾子從動桿凸輪機構(gòu)（見圖-28b） （）平底從動桿凸輪機構(gòu)（見圖-28c） 圖1-26 移動凸輪機構(gòu) 1凸輪 2從動桿 圖1-27 圓柱凸輪機構(gòu) 1圓柱凸輪 2從動桿 圖1-28 從動桿的型式 a）尖頂從動桿 b）滾子從動桿 c）平底從動桿 三、移動從動桿盤形凸輪輪廓曲線的繪制 1尖頂從動桿盤形凸輪輪廓曲線的繪制 設已知某尖頂從動桿盤形凸輪機構(gòu)的凸輪按順時針方向回轉(zhuǎn)，從動桿中心線通過凸輪回轉(zhuǎn)中心，從動桿尖頂距凸輪回轉(zhuǎn)中心的最小距離為30mm。當凸輪轉(zhuǎn)動

10、時，在090范圍內(nèi)從動桿勻速上升20mm，在90180范圍內(nèi)從動桿停止不動，在180360范圍內(nèi)從動桿勻速下降至原處。試繪制此凸輪輪廓曲線。 作圖步驟如下： 1）繪制從動桿的位移曲線。如圖1-29a所示。 2）按區(qū)間等分位移曲線橫坐標軸，確定從動桿的相應位移量。如圖1-29a所示。 3) 作基圓，作各區(qū)間的相應等分角線。如圖1-29b所示。 4) 繪制凸輪輪廓曲線。如圖1-29b所示。 圖1-29 尖頂從動桿盤形凸輪輪廓曲線的繪制 a) 從動桿位移曲線 b) 凸輪輪廓曲線 2滾子從動桿盤形凸輪輪廓曲線的繪制 1) 把從動桿滾子中心作為從動桿的尖頂，按照尖頂從動桿盤形凸輪輪廓曲線的繪制方法，繪制

11、一凸輪輪廓曲線I，該曲線稱為理論輪廓曲線 (見圖1-30)。 2) 以理論輪廓曲線上的各點為圓心，以已知滾子半徑為半徑作一系列的圓，再作這些圓的光滑內(nèi)切曲線，即得該滾子從動桿盤形凸輪的實際輪廓曲線 (見圖1-30)。 圖1-30 滾子從動桿盤形凸輪輪廓曲線的繪制 I 理論輪廓曲線 實際輪廓曲線第四節(jié) 螺 旋 機 構(gòu) 一、螺旋機構(gòu)的應用和特點 螺旋機構(gòu)在各種機械設備和儀器中得到廣泛的應用。圖-31所示為應用實例之一。 圖1-31 機床手搖進給機構(gòu) 1螺桿 2螺母 3機架 螺旋機構(gòu)的基本工作特性是將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€移動。 螺旋機構(gòu)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，能將較小的回轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的軸向力

12、，能達到較高的傳動精度，并且工作平穩(wěn)，定位可靠。 螺旋機構(gòu)的主要缺點是摩擦損失大，傳動效率低。 二、螺旋機構(gòu)的螺紋 螺紋的類型 根據(jù)螺紋截面形狀的不同，螺紋分為矩形、梯形、鋸齒形和三角形等幾種（見圖-32）。 根據(jù)螺旋線旋繞方向的不同，螺紋可分為右旋和左旋兩種（見圖-33）。 根據(jù)螺旋線數(shù)目的不同，螺紋又可分為單線、雙線、三線和多線等幾種（見圖-33）。 1-32 螺紋的牙型 a）矩形 b）梯形 c）鋸齒形 d）三角形 圖1-33 螺紋的旋向和線數(shù) a）右旋，單線 b）左旋，雙線 c）右旋，三線 螺紋的導程和升角 由圖-33可知，螺紋的導程與螺距及線數(shù)的關(guān)系是 L = n 參照圖-34，螺紋升

13、角可根據(jù)幾何關(guān)系得出： tan = L / d 在一般情況下，螺紋升角都較小，當螺桿（或螺母）受到軸向力作用時，無論這個力有多大，螺母（或螺桿）也不會自行松退，這就是螺紋的自鎖作用。由于螺旋機構(gòu)易于自鎖，故在停止傳動的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)精確可靠的軸向定位。 圖1-34 螺紋升角 三、螺旋機構(gòu)的型式 根據(jù)從動件運動狀況的不同，螺旋機構(gòu)有單速式、差速式和增速式三種基本型式。 1單速式螺旋機構(gòu) 當螺桿旋轉(zhuǎn)時，螺母以某一速度作軸向移動。這種螺旋機構(gòu)的應用實例見圖1-31、圖1-35。 圖1-35 臺虎鉗 1螺桿 2活動鉗口 3固定鉗口 2差速式螺旋機構(gòu) 如圖1-36所示為差速式螺旋機構(gòu)簡圖。設A、B兩處

14、的螺旋方向相同，兩導程之間的差值很小，則當螺桿轉(zhuǎn)動時，螺母可實現(xiàn)極其緩慢的差速移動。 差速式螺旋機構(gòu)的優(yōu)點是既能得到極小的位移，而其螺紋的導程又無需太小，因而便于加工制造。 差速式螺旋機構(gòu)常用于較精密的機械或儀器中。如圖1-37所示，差動微調(diào)鏜刀桿就是利用差速式螺旋機構(gòu)實現(xiàn)微調(diào)的。 圖1-36 差速式螺旋機構(gòu) 1螺桿 2螺母（或滑塊） 3機架 圖1-37 差動式微調(diào)鏜刀桿 1螺桿 2鏜刀 3刀套 4鏜桿 3增速式螺旋機構(gòu) 圖1-38所示為增速式螺旋機構(gòu)簡圖。在螺桿1上，a、b 兩段螺紋旋向相反，當螺桿1在支架3的支承內(nèi)轉(zhuǎn)動時，兩螺母2和2將在滑槽內(nèi)產(chǎn)生較快的逆向運動，或快速分離，或快速趨合。

15、這種螺旋機構(gòu)常用于機械加工自動定心夾具和兩腳規(guī)中。 圖1-38 自動定心夾具的螺旋機構(gòu) 1螺桿 2、2，螺母 3機架 四、滾珠螺旋機構(gòu) 滾珠螺旋機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理如圖1-39所示。 滾珠螺旋機構(gòu)由于以滾動摩擦代替了滑動摩擦，故摩擦阻力小，傳動效率高，運動穩(wěn)定，動作靈敏；但結(jié)構(gòu)復雜，尺寸大，制造技術(shù)要求高。 滾珠螺旋機構(gòu)目前主要用于數(shù)控機床和精密機床的進給機構(gòu)、重型機械的升降機構(gòu)、精密測量儀器以及各種自動控制裝置中。 圖1-39 滾珠螺旋機構(gòu) 1螺母 2絲杠 3滾珠 4滾珠循環(huán)裝置 第五節(jié) 間歇運動機構(gòu) 間歇運動機構(gòu)的種類很多，常見的有棘輪機構(gòu)和槽輪機構(gòu)兩種。 一、棘輪機構(gòu) 棘輪機構(gòu)的工作原理如圖1-40所示。 棘輪轉(zhuǎn)過的角度是可以調(diào)節(jié)的，如圖1-41所示。 棘輪機構(gòu)一般用于主動件