常用機構(gòu)簡介

——祁士森常用機構(gòu)簡介目錄一.機構(gòu)簡介二.平面機構(gòu)具有確定運動的條件三.平面連桿機構(gòu)四.凸輪機構(gòu)五.齒輪機構(gòu)六.間歇運動機構(gòu)機構(gòu)和機器的區(qū)別

機構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，而機器除構(gòu)件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)機構(gòu)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、物料和信息的功能構(gòu)件分成以下幾種機架（固定構(gòu)件）活動構(gòu)件主動件從動件其中，運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件稱為原動件，輸出運動或動力的從動件稱為輸出件。機構(gòu)的組成和運動副機構(gòu)的組成要素是構(gòu)件和運動副12341--連桿體2--螺栓3--螺母4--連桿蓋由若干零件組成的構(gòu)件——連桿二、運動副及其分類運動副：機構(gòu)中兩構(gòu)件直接接觸的可動聯(lián)接。約束：兩構(gòu)件用運動副聯(lián)接后，彼此的相對運動受到某些限制。運動副元素：兩構(gòu)件上參加接觸而構(gòu)成運動副的部分，如點、線、面。構(gòu)件自由度：構(gòu)件所具有的獨立運動數(shù)目。一個作平面運動的自由構(gòu)件具有三個自由度。運動副的分類根據(jù)運動副的接觸形式，運動副歸為兩類1）低副：面接觸的運動副。如轉(zhuǎn)動副、移動副。2）高副：點或線接觸的運動副。如齒輪副、凸輪副。也可將運動副分為平面運動副和空間運動副。1）平面運動副：組成運動副兩構(gòu)件間作相對平面運動，如轉(zhuǎn)動副、移動副、凸輪副、齒輪副。2）空間運動副：組成運動副兩構(gòu)件間作相對空間運動。如螺旋副，球面副。運動簡圖的繪制方法步驟：確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出構(gòu)件各構(gòu)件間構(gòu)成何種運動副？（注意微動部分）選定比例尺、投影面，確定原動件某一位置，按規(guī)定符號繪制運動簡圖標明機架、原動件和作圖比例尺繪制路線：原動件中間傳動件輸出構(gòu)件觀察重點：各構(gòu)件間構(gòu)成的運動副類型良好習(xí)慣：各種運動副和構(gòu)件用規(guī)定符號表達誤區(qū)：構(gòu)件外形構(gòu)件的表示方法桿、軸類構(gòu)件機架同一構(gòu)件兩副構(gòu)件三副構(gòu)件運動副的表示方法轉(zhuǎn)動副移動副高副（齒輪副、凸輪副）２二.平面機構(gòu)具有確定運動的條件平面機構(gòu)具有確定運動的條件四桿機構(gòu)五桿機構(gòu)桁架BACDBAED'CC'D一平面機構(gòu)的自由度1構(gòu)件的自由度AXYO

2兩構(gòu)件用運動副聯(lián)接后，彼此的相對運動受到某些約束。

機構(gòu)自由度是指機構(gòu)中各活動構(gòu)件相對于機架的可能獨立運動數(shù)目。3機構(gòu)自由度的一般公式F=3n-2Pl-Phn–活動構(gòu)件數(shù)；Pl–低副數(shù)；Ph–高副數(shù)n=3,Pl=4F=3×3–2×4=1n=4,Pl=5F=3×4–2×5=2二.平面機構(gòu)具有確定運動的條件是：１）機構(gòu)自由度數(shù)F≥1。2）原動件數(shù)目等于機構(gòu)自由度數(shù)F.三、計算機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的幾種情況1)正確確定運動副的數(shù)目由三個或三個以上構(gòu)件組成的軸線重合的轉(zhuǎn)動副稱為復(fù)合鉸鏈。

由m個構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)含有(m-1)個轉(zhuǎn)動副。321n=7Pl=10F=3×7–2×10=1BCDE12345678An=7Pl=10F=3×7–2×10=12)局部自由度（多余自由度）1、局部自由度：機構(gòu)中個別構(gòu)件不影響其它構(gòu)件運動，即對整個機構(gòu)運動無關(guān)的自由度。

2、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(gòu)件固接在一起。ABC321ABC21n=3Pl=3Ph=1F=3X3-2X3-1X1=2n=2Pl=2Ph=1F=2X3-2X2-1X1=13）虛約束1、虛約束：在機構(gòu)中與其他運動副作用重復(fù)，而對構(gòu)件間的相對運動不起獨立限制作用的約束。2、處理辦法：將具有虛約束運動副的構(gòu)件連同它所帶入的與機構(gòu)運動無關(guān)的運動副一并不計。拿掉一個F=-1的自由度，即去掉一個約束。常見的虛約束1)機構(gòu)中某兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副相聯(lián)的聯(lián)結(jié)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(jié)帶入的約束為虛約束。虛約束一虛約束二2）兩構(gòu)件組成的若干個導(dǎo)路中心線互相平行或重合的移動副。x1x2ABC1234x1x23）兩構(gòu)件組成若干個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副。AB4）機構(gòu)中對運動不起作用的自由度F=-1的對稱部分存在虛約束。行星輪n=3Pl=4Ph=1F=3×3-2×4-1×1=0思考題三.平面連桿機構(gòu)二、連桿機構(gòu)的分類1、根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動分為：平面連桿機構(gòu)，空間連桿機構(gòu)。2、根據(jù)機構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。一、連桿機構(gòu)是若干個構(gòu)件全用低副（轉(zhuǎn)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(gòu)，也稱之為低副機構(gòu)。三．平面連桿機構(gòu)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(gòu)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?qū)崿F(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(gòu)。4）可實現(xiàn)遠距離傳遞的操縱機構(gòu)。

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(gòu)的設(shè)計較為繁難。平面四桿機構(gòu)的基本形式、演變

及其應(yīng)用機架連架桿連架桿連桿

在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn)360°者稱為曲柄；僅能繞其軸線往復(fù)擺動者稱為搖桿。一、平面四桿機構(gòu)的基本形式1）曲柄搖桿機構(gòu)

兩連架桿中，一個為曲柄，而另一個為搖桿。2）雙曲柄機構(gòu)

兩連架桿均為曲柄。3）雙搖桿機構(gòu)

兩連架桿均為搖桿。4123平面四桿機構(gòu)設(shè)計中的共性問題一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件二、平面四桿機構(gòu)輸出件的急回特性三、平面機構(gòu)的壓力角和傳動角、死點平面連桿機構(gòu)有曲柄的條件：1）連架桿與機架中必有一桿為四桿機構(gòu)中的最短桿；2）最短桿與最長桿之和應(yīng)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(gòu)類型的判斷條件：2）若不滿足桿長和條件，該機構(gòu)只能是雙搖桿機構(gòu)。注意：鉸鏈四桿機構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：最長桿的桿長<其余三桿長度之和。1）在滿足桿長和的條件下：（1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；（2）以最短桿為機架，則兩連架桿為曲柄，該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；（3）以最短桿的對邊構(gòu)件為機架，均無曲柄存在，即該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。二、平面四桿機構(gòu)輸出件的急回特性擺角θψC1C2DAB1B2B1C2∵:1>2,∴:t1>t2,

v1<v2極位夾角⌒v2=C1C2/t21=180°+θ,2=180°-θ⌒v1=C1C2/t1=v2/v1=（C1C2/t2）/

（C1C2/t1）

=t1/t2=1/2=（180°+θ）/（180°-θ）

輸出件空回行程的平均速度

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輸出件工作行程的平均速度K=θ=180°（K-1）/（K+1）行程速比系數(shù)連桿機構(gòu)輸出件具有急回特性的條件1）原動件等角速整周轉(zhuǎn)動；2）輸出件具有正、反行程的往復(fù)運動；3）極位夾角θ>0。BACB1B2C2C1B1C2AC1BB2CθAB三、平面機構(gòu)的壓力角和傳動角、死點CDαγδFvcF1F2F1=FcosαF2=Fsinα1、機構(gòu)壓力角:在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)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(gòu)壓力角，通常用α表示。,F1傳動角：壓力角的余角。機構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定：γmin≥[γ]；[γ]=30°∽60°；αmax≤[α]。[γ]、[α]分別為許用傳動角和許用壓力角。vcABCDαγδFF1F2通常用γ表示.γF1vB3ABCF123αvB3ABCF123α=0°γ=90°ABCF231vB3αγmin=[δmin,180-δmax]min2、最小傳動角的確定F2F2ABCDγδFvcF1B’B’’C’’C’δmaxδminabcdγBACB’B’’C’C’’minB’C’’AC’BB’’C’’’

為提高機械傳動效率，應(yīng)使其最小傳動角處于工作阻力較小的空回行程中。3機構(gòu)的死點位置

在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力的條件下，當機構(gòu)處于傳動角γ=0°（或α=90°）的位置下，無論給機構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機構(gòu)運動，這個位置稱為機構(gòu)的死點位置。F1=FcosαF2=FsinαBDACFDABCFαv克服死點的措施利用構(gòu)件慣性力實例:家用縫紉機采用多套機構(gòu)錯位排列實例:蒸汽機車車輪聯(lián)動機構(gòu)蒸汽機車兩側(cè)利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構(gòu)使車輪聯(lián)動機構(gòu)通過死點GG’EFE’F’死點的利用實例:夾具飛機起落架機構(gòu)折疊家具機構(gòu)=00四.凸輪機構(gòu)1、凸輪機構(gòu)：凸輪是一個具有曲線輪廓的構(gòu)件。含有凸輪的機構(gòu)稱為凸輪機構(gòu)。它由凸輪、從動件和機架組成。一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用2、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用

內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的優(yōu)點：只需確定適當?shù)耐馆嗇喞€，即可實現(xiàn)從動件復(fù)雜的運動規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，運動可靠。缺點：從動件與凸輪接觸應(yīng)力大，易磨損用途：載荷較小的運動控制一）按凸輪的形狀分二、凸輪機構(gòu)的分類1、盤形凸輪

2、移動凸輪

3、圓柱凸輪4、圓錐凸輪1、尖頂從動件2、滾子從動件3、平底從動件二）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1、力鎖合的凸輪機構(gòu)2、形鎖合的凸輪機構(gòu)1）構(gòu)槽凸輪機構(gòu)2）等寬凸輪機構(gòu)3）等徑凸輪機構(gòu)4）主回凸輪機構(gòu)四）、根據(jù)從動件的運動形式分擺動從動件凸輪機構(gòu)

（對心、偏置）移動從動件凸輪機構(gòu)五.齒輪機構(gòu)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(gòu)齒輪機構(gòu)的傳動類型和特點一、齒輪機構(gòu)的傳動類型斜齒圓柱齒輪人字齒圓柱齒輪齒輪