《建筑施工機(jī)械》第二章常用機(jī)構(gòu)

第2章常用機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)及建筑機(jī)械1

2.1機(jī)械的組成12.2運(yùn)動(dòng)副及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖22.3平面四連桿機(jī)構(gòu)32.4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)4常用機(jī)構(gòu)目錄2.5凸輪機(jī)構(gòu)和棘輪結(jié)構(gòu)521、

機(jī)器——執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以變換和傳遞能量、物料和信息的裝置2.1機(jī)械的組成什么是機(jī)械呢？

特點(diǎn)：1）是人為實(shí)物的組合體，由多個(gè)構(gòu)件組成2）各構(gòu)件之間具有相對(duì)確定的運(yùn)動(dòng)3）可以用來(lái)轉(zhuǎn)換能量、完成有用功或處理信息機(jī)械——機(jī)器與機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱(chēng)把能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并用機(jī)械能完成某些工作的裝置3§1－1本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容氣缸體1活塞2進(jìn)氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9機(jī)器實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)功用：內(nèi)燃機(jī)是將燃?xì)馊紵龝r(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器4

2、機(jī)構(gòu)——只能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞與變換的裝置稱(chēng)為機(jī)構(gòu)。一部機(jī)器可能包含多種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)，也可能只包含一種機(jī)構(gòu)。帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)53、機(jī)器和機(jī)構(gòu)的區(qū)別：1）機(jī)構(gòu)的作用是傳遞運(yùn)動(dòng)和實(shí)現(xiàn)不同形式運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化2）機(jī)器能作有用功，而機(jī)構(gòu)不能。3）機(jī)構(gòu)不能代替或減輕人類(lèi)的勞動(dòng)（而機(jī)器可以），僅能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。4）機(jī)器是由幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)，最簡(jiǎn)單的機(jī)器只有一個(gè)機(jī)構(gòu)。6從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，構(gòu)件為機(jī)械的最小運(yùn)動(dòng)單元體連桿4、構(gòu)件——組成機(jī)器的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的單元稱(chēng)為構(gòu)件，構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的基本單元。7§1－1本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容構(gòu)件由零件組成；從機(jī)器制造的角度，它是一部機(jī)器的最小制造單元；拆卸后不可再拆的最小單元。5、零件8§1－1本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容6、部件：為完成同一使命而協(xié)同工作的許多零件的組合。如：滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等。9拓展7、裝配按機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)的要求，將零件和部件連接成機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程。10專(zhuān)用零部件：只在一定類(lèi)型機(jī)器中使用的零件，如曲軸。通用零部件：各種機(jī)器中普遍使用的零部件，如齒輪、螺栓。標(biāo)準(zhǔn)件：制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并由專(zhuān)門(mén)工廠生產(chǎn)的零部件。如：滾動(dòng)軸承、螺栓等。拓展11機(jī)器的組成：機(jī)器種類(lèi)繁多，形狀各異，但就其功能而言，機(jī)器是由五個(gè)部分組成。122.1.運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副是兩構(gòu)件直接接觸,而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。在機(jī)構(gòu)中，每個(gè)構(gòu)件都以一定方式和其他構(gòu)件相互聯(lián)接，這種可動(dòng)聯(lián)接不是鉚接和焊接之類(lèi)的剛性聯(lián)接，它能使相互聯(lián)接的兩個(gè)構(gòu)件之間存在著一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副代號(hào)2.2運(yùn)動(dòng)副及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖13運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)及代號(hào)按兩構(gòu)件接觸形式,可把運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副。1.低副

兩構(gòu)件之間為面與面的接觸，稱(chēng)為低副（因壓強(qiáng)低）。低副具有兩個(gè)約束。

低副可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。14（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副如圖2.2所示,兩構(gòu)件以圓柱面接觸，形成兩個(gè)約束，限制了沿x、y方向的兩個(gè)移動(dòng)，保留了一個(gè)繞A點(diǎn)的獨(dú)立相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)副也稱(chēng)為鉸鏈。圖2.2轉(zhuǎn)動(dòng)副15（2）移動(dòng)副如圖2.3所示，兩構(gòu)件以棱柱面接觸，只能沿某一直線軌道作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，形成了兩個(gè)約束,限制了沿y軸的移動(dòng)和繞A點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng),保留了一個(gè)沿x軸的移動(dòng)。圖2.3移動(dòng)副162.高副兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸，接觸應(yīng)力高，稱(chēng)為高副。如圖2.4所示，高副具有一個(gè)約束，限制了沿兩構(gòu)件接觸點(diǎn)法線n-n方向的移動(dòng)，保留了一個(gè)沿接觸點(diǎn)切線t-t方向的移動(dòng)和繞A點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2.4高副2.1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和自由度17在分析已有機(jī)構(gòu)或設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)時(shí)，為了討論機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)方便，略去構(gòu)件的形態(tài)、組成、運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)等與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的內(nèi)容，按統(tǒng)一規(guī)定，用最簡(jiǎn)單的符號(hào)和線條表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定比例定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，表示出機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)圖，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖18機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)19平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干個(gè)剛性構(gòu)件用平面低副聯(lián)接所組成的平面機(jī)構(gòu),也稱(chēng)為平面低副機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型很多，最基本的機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)。2.3平面連桿機(jī)構(gòu)20鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中四個(gè)構(gòu)件都用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接,是平面四桿機(jī)構(gòu)的最基本的形式。平面四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)的組成如圖所示。固定不動(dòng)的構(gòu)件4稱(chēng)為機(jī)架；與機(jī)架相連的構(gòu)件1、構(gòu)件3稱(chēng)連架桿，其中能作整周回轉(zhuǎn)的稱(chēng)曲柄，不能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿稱(chēng)搖桿；不與機(jī)架相聯(lián)接，且一般情況下作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱(chēng)連桿。21平面四連桿機(jī)構(gòu)22類(lèi)型根據(jù)兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式不同（是否存在曲柄）,可分為三種類(lèi)型,即：

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)平面四連桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，稱(chēng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。23當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)能將整周的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)以搖桿為主動(dòng)件時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可將搖桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。例如縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)。242.雙曲柄機(jī)構(gòu)平面四連桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿都是曲柄時(shí),稱(chēng)雙曲柄機(jī)構(gòu)。它能將主動(dòng)曲柄的等速回轉(zhuǎn)一周變?yōu)閺膭?dòng)曲柄的變速回轉(zhuǎn)一周。后面圖所示為慣性篩分機(jī)構(gòu)，構(gòu)件1、2、3、6構(gòu)成雙曲柄機(jī)構(gòu)。25慣性篩1，3—曲柄；2—連桿；4—拉桿；5—篩體；6—機(jī)架

當(dāng)曲柄1等角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲柄3作變角速轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)拉桿4使篩體5產(chǎn)生變速直線運(yùn)動(dòng)，利用篩體內(nèi)物料在慣性作用下抖動(dòng)而達(dá)到篩選物料的目的。26雙曲柄機(jī)構(gòu)273.雙搖桿機(jī)構(gòu)

平面四連桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿都是搖桿時(shí),稱(chēng)雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)能將主動(dòng)搖桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)搖桿的擺動(dòng)。后圖所示為港口用鶴式起重機(jī)的起重機(jī)構(gòu),屬雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)AB桿擺動(dòng)時(shí)，CD桿也作擺動(dòng)，此處用雙搖桿機(jī)構(gòu)，以使連桿CB上的E點(diǎn)及所吊重物作近似于水平的直線運(yùn)動(dòng)。28港口起重機(jī)29平面四連桿機(jī)構(gòu)的幾個(gè)基本問(wèn)題

當(dāng)平面四連桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí),構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式將發(fā)生變化,形成三種不同類(lèi)型的平面四連桿機(jī)構(gòu)。1三種基本型式的區(qū)分方法1）若有曲柄存在就必須滿(mǎn)足最短桿長(zhǎng)+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)小于等于其余兩桿之和，否則為雙搖桿機(jī)構(gòu)2）三種類(lèi)型的組成規(guī)律以最短桿件相鄰的任一桿件為靜件時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以最短桿件為靜件時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿件相對(duì)的桿件為靜件時(shí)機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)30平面四連桿機(jī)構(gòu)的幾個(gè)基本問(wèn)題

2若最短桿長(zhǎng)+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)大于其余兩桿之和，則不論哪一桿件為靜件都為為雙搖桿機(jī)構(gòu)3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性和行程速比系數(shù)以擺動(dòng)慢的行程為工作行程，擺動(dòng)快的行程為空回行程，這就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性。急回特性可以用行程速比系數(shù)K表示K=v2/v1v1—工作行程搖桿上頂點(diǎn)的平均速度

v2—空回行程搖桿上頂點(diǎn)的平均速度31平面四連桿機(jī)構(gòu)的演化32曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)連桿2帶動(dòng)滑塊3沿導(dǎo)路作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，可視作由圖

(a)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)。

2.4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)33曲柄回轉(zhuǎn)一周，滑塊往復(fù)一次。圖(e)中滑塊導(dǎo)路中心線mm′不與曲柄回轉(zhuǎn)中心A在一條線上，有一偏心距e，稱(chēng)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。34應(yīng)用：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用在沖床、剪床、鋼筋切斷機(jī)、空氣壓縮機(jī)中（將曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的移動(dòng)），或用于活塞式內(nèi)燃機(jī)中（將滑塊的移動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)）。351.偏心輪機(jī)構(gòu)2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中,四桿機(jī)構(gòu)b所示,將機(jī)架改為桿1固定，當(dāng)l1<l2時(shí)，桿2和桿4都能作整周回轉(zhuǎn)，稱(chēng)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)l1>l2時(shí)，機(jī)架1不是最短構(gòu)件，導(dǎo)桿4只能繞A擺動(dòng)，稱(chēng)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿4擺動(dòng)并帶動(dòng)桿5和滑塊6實(shí)現(xiàn)類(lèi)似牛頭刨床刨刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)（拓展）36擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)373.搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)也稱(chēng)擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu),液壓傳動(dòng)機(jī)器中應(yīng)用該機(jī)構(gòu)較多。圖所示為自卸卡車(chē)的翻斗機(jī)構(gòu)?？ㄜ?chē)翻斗機(jī)構(gòu)382.5凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，當(dāng)從動(dòng)件的位移、速度和加速度必須按照預(yù)定的規(guī)律變化，尤其當(dāng)原動(dòng)件作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而從動(dòng)件作間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，用連桿機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)，通常采用凸輪機(jī)構(gòu)。39按一定規(guī)律設(shè)計(jì)的凸輪,能使從動(dòng)件準(zhǔn)確地重現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在自動(dòng)控制裝置、自動(dòng)機(jī)床、縫紉機(jī)、印刷機(jī)等機(jī)器中按預(yù)定的工作要求帶動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件。2.凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)凸輪輪廓,可使從動(dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)方便。（3）凸輪與從動(dòng)件高副接觸，比壓大，易磨損，僅用于傳遞功率不大的場(chǎng)合。401.棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理如圖2.28所示，棘輪機(jī)構(gòu)主要由棘輪2、棘爪3、止退棘爪5及機(jī)架組成。棘輪2帶有單向棘齒，棘爪3鉸接于搖桿1上，當(dāng)搖桿1逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪3嵌入棘輪2齒槽中，推動(dòng)棘輪2轉(zhuǎn)過(guò)一定角度；當(dāng)搖桿1順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪3在棘爪2齒頂上滑過(guò)，棘輪不動(dòng)。隨搖桿1的往復(fù)擺動(dòng)，棘輪2作單向間歇運(yùn)動(dòng)。止退棘爪5用于防止棘輪反轉(zhuǎn)。棘輪的輪齒可做在輪的外緣上或內(nèi)緣上。棘輪機(jī)構(gòu)41棘輪常用的棘齒形狀有鋸齒形、矩形等，鋸齒形齒適用于單方向驅(qū)動(dòng)的棘輪機(jī)構(gòu)，矩形齒適用于雙方向驅(qū)動(dòng)的棘輪機(jī)構(gòu)。圖2.28棘輪機(jī)構(gòu)42