機(jī)械基礎(chǔ)高職高專常用機(jī)構(gòu)

機(jī)械基礎(chǔ)高職高專常用機(jī)構(gòu)第1頁/共134頁1、繪制要點(diǎn)1.根據(jù)機(jī)械的功能分析其組成和運(yùn)動(dòng)情況。2.選擇機(jī)械的多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面為投影面。（以正確表達(dá)清楚為原則）3.按適當(dāng)?shù)谋壤ǔ龈鬟\(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置，用規(guī)定的簡(jiǎn)單線條和符號(hào)畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。有時(shí)僅為了表示機(jī)械的組成和運(yùn)動(dòng)情況，可以不嚴(yán)格按比例繪圖。即機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（示意圖）。4.構(gòu)件編號(hào)（小寫阿拉伯?dāng)?shù)字），運(yùn)動(dòng)副的字母（大寫英文字母）和主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向的標(biāo)注。標(biāo)注作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向時(shí)應(yīng)注意：?jiǎn)渭^一般表示可作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，雙箭頭表示作擺動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第2頁/共134頁2、注意事項(xiàng)1．熟記各類常用平面機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)表示法。

2．構(gòu)件的表達(dá)力求簡(jiǎn)明，一般不必考慮構(gòu)件本身的形狀和大小，而機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖中，構(gòu)件圖形的差異并不會(huì)影響構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。3.選取適當(dāng)?shù)耐队懊婧捅壤摺５?頁/共134頁3、方法與步驟：

1.確定構(gòu)件數(shù)目及原動(dòng)件、機(jī)架、執(zhí)行部分和傳動(dòng)部分；

2.根據(jù)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)副的種類和數(shù)目；

3.選定比例尺，按規(guī)定符號(hào)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；

4.標(biāo)明機(jī)架、原動(dòng)件和作圖比例尺；

5.驗(yàn)算自由度。第4頁/共134頁例1試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第5頁/共134頁1234ABC141223A14B12C23432414例1試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第6頁/共134頁例2抽水桶的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第7頁/共134頁（移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）例2抽水桶的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第8頁/共134頁當(dāng)曲軸2繞其軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)顎板3作往復(fù)擺動(dòng)，從而將處于動(dòng)顎板3和固定顎板6之間的礦石軋碎。試?yán)L制此碎礦機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。解：（1）運(yùn)動(dòng)分析此碎礦機(jī)由原動(dòng)件曲軸3、動(dòng)顎板4、擺桿5、機(jī)架7等4個(gè)構(gòu)件組成，固定顎板6是固定安裝在機(jī)架上的。（2）曲軸3于機(jī)架7在A點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副（即飛輪的回轉(zhuǎn)中心）；曲軸3與動(dòng)顎板4也構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其軸心在B點(diǎn)（即動(dòng)顎板繞曲軸的回轉(zhuǎn)幾何中心）；擺桿5分別與動(dòng)顎板4和機(jī)架7在C、D兩點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。第9頁/共134頁（3）其運(yùn)動(dòng)傳遞為：電機(jī)、皮帶、曲軸、動(dòng)顎板、擺桿。所以，其機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為曲軸，從動(dòng)件為擺桿、構(gòu)件3、機(jī)架5共同構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。（4）按圖量取尺寸，選取合適的比例尺，確定A、B、C、D四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的位置，即可繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。最后標(biāo)出原動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。由圖量取AB=3mm，BC=25mm，CD=14mm，AD=22mm.

第10頁/共134頁1、構(gòu)件的自由度自由度構(gòu)件所具獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)（確定構(gòu)件位置所需獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)）。一個(gè)完全自由的平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件具有三個(gè)自由度。三、平面機(jī)構(gòu)的自由度第11頁/共134頁F=1F=1

不論形成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件是否其中有一個(gè)相對(duì)固定，運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)S均相同。2、平面運(yùn)動(dòng)副的約束條件

約束—限制約束條件—約束數(shù)運(yùn)動(dòng)副的形成引入了約束，使構(gòu)件失去運(yùn)動(dòng)自由度。2.1轉(zhuǎn)動(dòng)副x0y0xy約束數(shù)S=2●第12頁/共134頁2.2移動(dòng)副約束數(shù)S=22.3齒輪副2.4凸輪副nn約束數(shù)S=1nn

平面低副約束數(shù)S=2

平面高副約束數(shù)S=1●第13頁/共134頁

三、平面機(jī)構(gòu)的自由度及計(jì)算

不同類型的運(yùn)動(dòng)副引入的約束不同，保留的自由度也不同。平面運(yùn)動(dòng)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副或一個(gè)移動(dòng)副引入兩個(gè)約束，保留一個(gè)自由度。一個(gè)平面高副引入一個(gè)約束，保留兩個(gè)自由度。綜上所述，平面機(jī)構(gòu)中：每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，使構(gòu)件失去兩個(gè)自由度；每個(gè)高副引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度。第14頁/共134頁三、平面機(jī)構(gòu)的自由度及計(jì)算3.平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式

在機(jī)構(gòu)中，若共有K個(gè)構(gòu)件，除去機(jī)架外，其活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=K-1。顯然，這些活動(dòng)構(gòu)件在未組成運(yùn)動(dòng)副之前，其自由度總數(shù)為3n，當(dāng)它們用PL個(gè)低副和PH個(gè)高副聯(lián)接組成機(jī)構(gòu)后，因?yàn)槊總€(gè)低副引入兩個(gè)約束，每個(gè)高副引入一個(gè)約束，所以，總共引入(2PL+PH)個(gè)約束。故整個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)為活動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)與全部運(yùn)動(dòng)副引入的約束總數(shù)之差，用F表示，即F=3n-2PL-PH

(1-1)

由上式可知：機(jī)構(gòu)自由度F取決于活動(dòng)構(gòu)件的件數(shù)與運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)（高副或低副）和個(gè)數(shù)。第15頁/共134頁機(jī)構(gòu)的自由度F=3活動(dòng)構(gòu)件數(shù)-2低副數(shù)-1高副數(shù)計(jì)算公式F＝3n2PLPH3.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式F＝3n2PLPH

＝3

2

340＝

1F＝3n2PLPH

＝3

2

450＝

2F＝3n2PLPH

＝3

2

221＝

1例第16頁/共134頁F=3n-2PL-PH=32-23-0=0●

三個(gè)構(gòu)件通過三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連,相當(dāng)于一個(gè)構(gòu)件。4.機(jī)構(gòu)(運(yùn)動(dòng)鏈)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件有一個(gè)機(jī)架自由度大于零（F>0）原動(dòng)件數(shù)=自由度數(shù)（通常，原動(dòng)件為含低副構(gòu)件且與機(jī)架相連,只有一個(gè)自由度。）第17頁/共134頁5.注意事項(xiàng)（1）復(fù)合鉸鏈m個(gè)構(gòu)件(m3)在同一處構(gòu)成共軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副412356F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－560＝

3F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－570＝1m-1個(gè)低副復(fù)—計(jì)算在內(nèi)要正確計(jì)算運(yùn)動(dòng)副數(shù)目523第18頁/共134頁F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－760＝

9F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－7100＝

1?復(fù)復(fù)復(fù)復(fù)例1圓盤鋸機(jī)構(gòu)第19頁/共134頁F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－231＝

－15.注意事項(xiàng)（續(xù)）

機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的局部運(yùn)動(dòng)，并不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度。（2）局部自由度—排除F＝3n－2PL－PH-F

＝3

－2－221＝

1這時(shí)

F＝3n－2PL－PH-F式中F

為局部自由度數(shù)目滾子作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦2）第20頁/共134頁（3）虛約束不產(chǎn)生實(shí)際約束效果的重復(fù)約束—排除5.注意事項(xiàng)（續(xù)）在特殊的幾何條件下，有些約束所起的限制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)將虛約束去除。第21頁/共134頁F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－123F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－231＝-11）兩構(gòu)件間構(gòu)成多個(gè)作用相同的運(yùn)動(dòng)副5.注意事項(xiàng)（續(xù)）錯(cuò)221＝1對(duì)同一軸線上兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副a.轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合b.移動(dòng)副導(dǎo)路平行或重合的移動(dòng)副第22頁/共134頁412351234F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－340＝

1F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－460＝

0？對(duì)5.注意事項(xiàng)（續(xù)）應(yīng)用實(shí)例F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－340＝

1a.兩連接構(gòu)件在連接點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)軌跡相重合虛約束消除平行四邊形運(yùn)動(dòng)不確定性2）兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合。機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)第23頁/共134頁a、兩構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合在該機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件2上的C點(diǎn)C2與構(gòu)件3上的C點(diǎn)C3在未連接前的軌跡都沿Y軸,軌跡重合，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)副C將引入一個(gè)虛約束為虛約束解決方法：計(jì)算時(shí)應(yīng)將構(gòu)件3及其引入的約束去掉來計(jì)算同理，也可將構(gòu)件4當(dāng)作虛約束，將構(gòu)件4及其引入的約束去掉來計(jì)算，效果完全一樣BAC(C2,C3)D1234F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－340＝1第24頁/共134頁平行四邊形機(jī)構(gòu)第25頁/共134頁b、兩構(gòu)件某兩點(diǎn)之間的距離在運(yùn)動(dòng)中保持不變時(shí)在這兩個(gè)例子中，加與不加紅色構(gòu)件MN效果完全一樣，為虛約束解決方法：計(jì)算時(shí)應(yīng)將構(gòu)件MN及其引入的約束去掉F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－340F＝3n－2PL－PH

＝3

－2

－460＝

0NM錯(cuò)對(duì)＝

1F＝3n－2PL－PH

＝3

－2－340＝1第26頁/共134頁與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的對(duì)稱部分，如多個(gè)行星輪虛約束改善受力c.機(jī)構(gòu)中傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分行星輪系F=3x3-2x3-2=1第27頁/共134頁第28頁/共134頁自用盤編號(hào)JJ321002B2I9C3A1J6H87DE4FG5計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。分析：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n：A1B2I9C3J6H87DE4FG592個(gè)低副復(fù)合鉸鏈:局部自由度2個(gè)虛約束:1處I8去掉局部自由度和虛約束后：

n=6PL

=7F=3n－2PL－PH

=3×6－2×7－3=1PH

=3第29頁/共134頁F＝3n－2PL－PH＝3

－2－681＝

1局復(fù)局F＝3n－2PL－PH＝3

－2－791＝

2例題例題41235678123456798第30頁/共134頁平面連桿機(jī)構(gòu)——由若干個(gè)構(gòu)件通過平面低副(轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副)聯(lián)接而構(gòu)成的平面機(jī)構(gòu)，也叫平面低副機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)具有承載能力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便等優(yōu)點(diǎn)，用它可以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡，但只能近似地實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)。最簡(jiǎn)單的平面連桿機(jī)構(gòu)由四個(gè)構(gòu)件組成，簡(jiǎn)稱平面四桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)是具有轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)功能而構(gòu)件數(shù)目最少的平面連桿機(jī)構(gòu)。第二節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)第31頁/共134頁鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)全部由回轉(zhuǎn)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)最基本的形態(tài)。

如圖所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由機(jī)架4、連架桿(與機(jī)架相連的1、3兩桿)和連桿(與機(jī)架不相聯(lián)的中間桿2)組成。曲柄——能繞機(jī)架上的轉(zhuǎn)動(dòng)副作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿——只能在某一角度范圍(小于360°)內(nèi)擺動(dòng)的連架桿。第二節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)第32頁/共134頁2-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其應(yīng)用第33頁/共134頁曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

當(dāng)曲柄為原動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。下圖所示的雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)和顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)即為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按照連架桿是曲柄還是搖桿分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本型式。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)——兩連架桿中一個(gè)是曲柄，一個(gè)是搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。第34頁/共134頁曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：兩連架桿一個(gè)是曲柄（整周轉(zhuǎn)）；一個(gè)是搖桿（擺動(dòng)）一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第35頁/共134頁一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第36頁/共134頁顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第37頁/共134頁雙曲柄機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：兩連架桿都是曲柄（整周轉(zhuǎn)）主動(dòng)曲柄勻速轉(zhuǎn)，從動(dòng)曲柄變速轉(zhuǎn)一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式2、雙曲柄機(jī)構(gòu)

兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)原動(dòng)曲柄連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄也作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，右圖所示為不等雙曲柄機(jī)構(gòu)。第38頁/共134頁

在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若其相對(duì)兩桿相互平行如右圖所示，則成為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)(或平行四邊形機(jī)構(gòu))。正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)（對(duì)邊平行且相等）的特點(diǎn)：主、從動(dòng)曲柄勻速且相等，但運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第39頁/共134頁一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第40頁/共134頁慣性篩的四桿機(jī)構(gòu)ABCD便是雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第41頁/共134頁一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第42頁/共134頁雙搖桿機(jī)構(gòu)

雙搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：兩連架桿都是搖桿（擺動(dòng)）一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式3、雙搖桿機(jī)構(gòu)

兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)(如圖)。第43頁/共134頁一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第44頁/共134頁?dān)Q式起重機(jī)如圖所示為雙搖桿機(jī)構(gòu)在鶴式起重機(jī)中的應(yīng)用。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第45頁/共134頁

在雙搖桿機(jī)構(gòu)中，若兩搖桿長(zhǎng)度相等，則形成等腰梯形機(jī)構(gòu)。下圖所示的汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，即為其應(yīng)用實(shí)例。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第46頁/共134頁一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第47頁/共134頁一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式第48頁/共134頁二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式（一）含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)

通過用移動(dòng)副取代轉(zhuǎn)動(dòng)副、變更桿件長(zhǎng)度、變更機(jī)架和擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副等途徑，可以得到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其他演化型式。1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

通過將搖桿改變?yōu)榛瑝K，搖桿長(zhǎng)度增至無窮大，可得到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，進(jìn)而還可演化出雙滑塊機(jī)構(gòu)和正弦機(jī)構(gòu)等。下圖所示為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(圖a)，演化為曲線導(dǎo)軌的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖b、c)、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖d)和對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖e)的過程。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于壓力機(jī)、往復(fù)泵、壓縮機(jī)等裝置中。第49頁/共134頁二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式第50頁/共134頁二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件而演化來的。如圖2-15a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若改取桿1為固定構(gòu)件，即得圖2-15b所示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。桿4稱為導(dǎo)桿，滑塊3相對(duì)導(dǎo)桿滑動(dòng)并一起繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。通常取桿2為原動(dòng)件。常用于牛頭刨床、插床和回轉(zhuǎn)式油泵之中。第51頁/共134頁二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式第52頁/共134頁二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式第53頁/共134頁

若取桿3為固定件，即可得圖2-15d所示固定滑塊機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)）。這種機(jī)構(gòu)常用于抽水唧筒（圖2-18）和抽油泵中。二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式3、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)

在圖2-15a所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若取桿2為固定構(gòu)件，即可得圖2-15c所示擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)(搖塊機(jī)構(gòu))。這種機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于擺缸式內(nèi)燃機(jī)和液壓驅(qū)動(dòng)裝置中。如圖2-17所示卡車車廂自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)。第54頁/共134頁（二）含兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式

雙滑塊機(jī)構(gòu)是具有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)。可以認(rèn)為是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩桿長(zhǎng)度趨于無窮大而演化成的。

按照兩個(gè)移動(dòng)副所處位置的不同，可將雙滑塊機(jī)構(gòu)分成四種型式。第55頁/共134頁⑴兩個(gè)移動(dòng)副不相鄰，如圖2-19所示。從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正切成正比，故稱為正切機(jī)構(gòu)。⑵兩個(gè)移動(dòng)副相鄰，且其中一個(gè)移動(dòng)副與機(jī)架相關(guān)聯(lián)，如圖2-20所示。從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正弦成正比，故稱為正弦機(jī)構(gòu)。二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式第56頁/共134頁⑶兩個(gè)移動(dòng)副相鄰，且均不與機(jī)架相關(guān)聯(lián)，如圖2-21a所示。這種機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件1與從動(dòng)件3具有相等的角速度。圖2-21b所示滑塊聯(lián)軸器就是這種機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例，它可用來連接中心線不重合的兩根軸。二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式第57頁/共134頁（三）具有偏心輪的四桿機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)或曲柄滑塊機(jī)構(gòu)通過擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副尺寸，可得到偏心輪機(jī)構(gòu)。如圖2-18所示為由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)或曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)副B的半徑擴(kuò)大至超過曲柄的長(zhǎng)度時(shí)，得到的偏心輪機(jī)構(gòu)。偏心距e即是曲柄的長(zhǎng)度。當(dāng)曲柄長(zhǎng)度很小時(shí)，通常都把曲柄做成偏心輪，這樣不僅增大了軸頸的尺寸，提高偏心軸的強(qiáng)度和剛度，而且當(dāng)軸頸位于中部時(shí)，還可安裝整體式連桿，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。因此，偏心輪廣泛應(yīng)用于傳力較大的剪床、沖床、顎式破碎機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中。第58頁/共134頁二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式第59頁/共134頁顎式破碎機(jī)

二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式第60頁/共134頁（四）四桿機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化形式

生產(chǎn)中常見的某些多桿機(jī)構(gòu)，也可以看成是由若干個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組合擴(kuò)展形成的。如左圖所示的手動(dòng)沖床是一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)和右圖所示的篩料機(jī)主體機(jī)構(gòu)，可以看成是由兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成的。第61頁/共134頁三、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)1、曲柄存在條件2、壓力角和傳動(dòng)角3、急回特性4、死點(diǎn)位置1、曲柄存在條件1.1最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和。1.2連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。第62頁/共134頁鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本類型的判別方法

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件：連架桿之一為最短桿第63頁/共134頁

雙曲柄機(jī)構(gòu)的條件：機(jī)架為最短桿第64頁/共134頁

雙搖桿機(jī)構(gòu)的條件：連桿為最短桿

當(dāng)最長(zhǎng)桿與最短桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和時(shí)，無論取哪一桿件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。第65頁/共134頁2、傳動(dòng)角和壓力角2.1傳動(dòng)角(γ):壓力角的余角2.2

壓力角(pressuresngle)(α):若不考慮各運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力及構(gòu)件重力和慣性力的影響,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)從動(dòng)件所受的驅(qū)動(dòng)力的方向線與該力作用點(diǎn)的速度方向線之間的夾角。2.3傳動(dòng)角越大，傳動(dòng)效果越好．所以，在連桿機(jī)構(gòu)中常用傳動(dòng)角的大小及其變化情況來衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的好壞。第66頁/共134頁3、急回特性

極位夾角——搖桿在C1D、C2D兩極限位置時(shí)，曲柄與連桿共線，對(duì)應(yīng)兩位置所夾的銳角，用θ表示。

急回特性：空回行程時(shí)的平均速度大于工作行程時(shí)的平均速度。第67頁/共134頁機(jī)構(gòu)的急回特性可用行程速比系數(shù)K表示：極位夾角θ越大，機(jī)構(gòu)的急回特性越明顯。第68頁/共134頁四、死點(diǎn)位置

搖桿處于左極限位置C1D時(shí),連桿與從動(dòng)件(曲柄)的共線位置C1A

B1。

搖桿處于右極限位置C2D時(shí),連桿與從動(dòng)件(曲柄)的共線位置C2B2A。第69頁/共134頁死點(diǎn)位置的利用

工件夾緊后，BCD成一直線，撤去外力F之后，機(jī)構(gòu)在工件反彈力T的作用下，處于死點(diǎn)位置。即使反彈力很大工件也不會(huì)松脫，使夾緊牢固可靠。第70頁/共134頁第71頁/共134頁

凸輪傳動(dòng)是通過凸輪與從動(dòng)件間的接觸來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是一種常見的高副機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任何預(yù)定的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律。第三節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)第72頁/共134頁內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)一、常用設(shè)備的凸輪機(jī)構(gòu)第73頁/共134頁自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu)一、常用設(shè)備的凸輪機(jī)構(gòu)第74頁/共134頁1、組成：凸輪，從動(dòng)件，機(jī)架二、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)第75頁/共134頁二、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)2、作用：將凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的移動(dòng)或擺動(dòng)第76頁/共134頁3、特點(diǎn):(1)只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧傻玫剿璧倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊(3)工作可靠，容易設(shè)計(jì)(4)高副接觸，易磨損，承載能力小4、應(yīng)用：適用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)第77頁/共134頁1、按凸輪的形狀和運(yùn)動(dòng)分類(1)、盤形回轉(zhuǎn)凸輪(2)、平板移動(dòng)凸輪

三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類第78頁/共134頁(3)、圓柱回轉(zhuǎn)凸輪

三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類第79頁/共134頁2、按從動(dòng)件的形狀分類(1)、尖頂從動(dòng)件(2)、滾子從動(dòng)件三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類第80頁/共134頁(3)、平底從動(dòng)件

三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類第81頁/共134頁3、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式(2)、擺動(dòng)從動(dòng)件(1)、移動(dòng)從動(dòng)件三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類第82頁/共134頁力鎖合凸輪：如靠重力、彈簧力鎖合的凸輪等；形鎖合凸輪：如溝槽凸輪、等徑及等寬凸輪、共軛凸輪等。4、按鎖合方式的不同三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類第83頁/共134頁（一）基本參數(shù)和概念四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第84頁/共134頁★基圓：以凸輪最小半徑r0所作的圓，r0稱為凸輪的基圓半徑。★推程、推程運(yùn)動(dòng)角★推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指推桿在運(yùn)動(dòng)過程中，其位移、速度和加速度隨時(shí)間變化（凸輪轉(zhuǎn)角δ變化）的規(guī)律?！镞h(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角★回程、回程運(yùn)動(dòng)角★近休、近休止角★行程：h★位移：s=r-r0四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第85頁/共134頁四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第86頁/共134頁(二)、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

★運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：推程：

0≤δ≤δ0

0≤S≤h初始條件：δ=0；S=0

終止條件:

δ=δ0

；

S=h

推程運(yùn)動(dòng)方程式：四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第87頁/共134頁回程：

0≤δ≤δh

0≤S≤h

初始條件：

δ=0S=h

終止條件：

δ=δh

S=0

推程運(yùn)動(dòng)方程式：四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第88頁/共134頁

運(yùn)動(dòng)特性：當(dāng)采用勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，推桿在運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)因速度有突變，在理論上加速度值為瞬時(shí)無窮大，使推桿產(chǎn)生非常大的慣性力，致使凸輪受到很大的沖擊，稱為剛性沖擊。推程運(yùn)動(dòng)線圖：適用場(chǎng)合：低速、輕載。四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第89頁/共134頁四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第90頁/共134頁2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：

0≤δ≤δ0

0≤S≤h等加速段：

0≤δ≤δ0／20≤S≤h／2

等減速段：

δ0／2≤δ≤δ0

h／2≤S≤h四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第91頁/共134頁回程：

0≤δ≤δ0＇

0≤S≤h

等加速段：

0≤δ≤δ0＇／2

h≤S≤h／2

等減速段：

δ0＇／2≤δ≤δ0

h／2≤S≤0

四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第92頁/共134頁

運(yùn)動(dòng)特性：當(dāng)采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)，加速度有突變，因而推桿的慣性力也將有突變，不過這一突變?yōu)橛邢拗担?，凸輪機(jī)構(gòu)中由此而引起的沖擊稱為柔性沖擊。

適用場(chǎng)合：中速、輕載。四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第93頁/共134頁四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第94頁/共134頁四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第95頁/共134頁四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第96頁/共134頁3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）：

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：當(dāng)一點(diǎn)在圓周上等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其在直徑上的投影的運(yùn)動(dòng)即為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第97頁/共134頁運(yùn)動(dòng)特性：

這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度在起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)有有限數(shù)值的突變，故也有柔性沖擊。適用場(chǎng)合：

中速、中載。四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第98頁/共134頁四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第99頁/共134頁（三）從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇1、選擇推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本要求

◆滿足機(jī)器的工作要求；◆使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力特性；◆使所設(shè)計(jì)的凸輪便于加工。四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第100頁/共134頁2、根據(jù)工作條件確定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾種常見情況(1)只對(duì)推桿工作行程有要求，而對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律無特殊要求推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律選取應(yīng)從便于加工和動(dòng)力特性來考慮。低速輕載凸輪機(jī)構(gòu)：采用圓弧、直線等易于加工的曲線作為凸輪輪廓曲線。高速凸輪機(jī)構(gòu)：首先考慮動(dòng)力特性，以避免產(chǎn)生過大的沖擊。大質(zhì)量從動(dòng)件不宜選用νmax太大的運(yùn)動(dòng)規(guī)律高速度從動(dòng)件不宜選用amax太大的運(yùn)動(dòng)規(guī)律四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第101頁/共134頁(2)機(jī)器工作過程對(duì)從動(dòng)件的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求凸輪轉(zhuǎn)速不高，按工作要求選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律；凸輪轉(zhuǎn)速較高時(shí)，選定主運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，進(jìn)行組合改進(jìn)。四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第102頁/共134頁正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律

——擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律◆組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第103頁/共134頁五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第104頁/共134頁小結(jié)：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：有剛性沖擊低速輕載等加速等減速運(yùn)動(dòng)：柔性沖擊中速輕載余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：柔性沖擊中低速重載正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：無沖擊中高速輕載五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：無沖擊高速中載運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性適用場(chǎng)合四、凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第105頁/共134頁謝謝！

第3節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)束開始第4節(jié)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第106頁/共134頁間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu):機(jī)器工作時(shí)，當(dāng)主動(dòng)件作連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，常需要從動(dòng)件產(chǎn)生周期性的運(yùn)動(dòng)和停歇，實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。類型：1.主動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)，從動(dòng)件間歇運(yùn)動(dòng)---棘輪機(jī)構(gòu)2.主動(dòng)件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件間歇運(yùn)動(dòng)---槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用：自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、刀架的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)等步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)是單方向的。第4節(jié)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第107頁/共134頁第4節(jié)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第108頁/共134頁一、棘輪機(jī)構(gòu)（一）棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理

如圖所示，棘輪機(jī)構(gòu)主要由棘輪、棘爪和機(jī)架所組成。棘輪2固聯(lián)在軸4上，其輪齒分布在輪的外緣（也可分布于內(nèi)緣或端面），原動(dòng)件1空套在軸4上。

當(dāng)原動(dòng)件1逆時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，與它相聯(lián)的驅(qū)動(dòng)棘爪3便借助彈簧或自重的作用插入棘輪的齒槽內(nèi)，使棘輪隨著轉(zhuǎn)過一定的角度。第109頁/共134頁一、棘輪機(jī)構(gòu)第110頁/共134頁齒式棘輪機(jī)構(gòu):

利用棘爪與棘輪上的棘齒嚙合與分離實(shí)現(xiàn)間歇1、單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)第111頁/共134頁外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)第112頁/共134頁2、雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)

當(dāng)原動(dòng)件1順時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪3便在棘輪齒背上滑過。這時(shí)，簧片6迫使制動(dòng)棘爪5插入棘輪的齒槽，阻止棘輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故棘輪靜止不動(dòng)。當(dāng)原動(dòng)件連續(xù)地往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。一、棘輪機(jī)構(gòu)第113頁/共134頁一、棘輪機(jī)構(gòu)第114頁/共134頁

改變?cè)瓌?dòng)件1的結(jié)構(gòu)形狀，可以得到如圖所示的雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。原動(dòng)件1往復(fù)擺動(dòng)時(shí)都能使棘輪2沿同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

驅(qū)動(dòng)棘爪3可以制成直的（圖a）或帶鉤頭的（圖b）。一、棘輪機(jī)構(gòu)第115頁/共134頁3、可變向棘輪機(jī)構(gòu)

翻轉(zhuǎn)變向棘輪機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)變向棘輪機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)第116頁/共134頁

當(dāng)棘輪輪齒制成方形時(shí)，成為可變向棘輪機(jī)構(gòu)，如圖a所示。其特點(diǎn)是當(dāng)棘爪1在實(shí)線位置時(shí)，棘輪2將沿逆時(shí)針方向作間歇運(yùn)動(dòng)；當(dāng)棘爪翻轉(zhuǎn)到虛線位置時(shí)，棘輪將沿順時(shí)針方向作間歇運(yùn)動(dòng)。

圖b所示為另一種可變向棘輪機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)棘輪順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向作間歇運(yùn)動(dòng)，還可使棘輪與棘爪脫開，則當(dāng)棘爪往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪靜止不動(dòng)。一、棘輪機(jī)構(gòu)第117頁/共134頁

利用棘爪與摩擦棘輪間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)

摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)，無噪聲，有打滑摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)：一、棘輪機(jī)構(gòu)第118頁/共134頁

上述棘輪機(jī)構(gòu)，棘輪的轉(zhuǎn)角都是相鄰兩齒所夾中心角的倍數(shù)，也就是說，棘輪的轉(zhuǎn)角是有級(jí)性改變的。如果要實(shí)現(xiàn)無級(jí)性改變，就需要采用無棘齒的棘輪。

右圖是通過棘爪1與棘輪2之間的摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)的（3為制動(dòng)棘爪），故又稱為摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)過程中很少發(fā)生噪聲，但其接觸表面間容易發(fā)生滑動(dòng)。一、棘輪機(jī)構(gòu)第119頁/共134頁

當(dāng)腳蹬踏板時(shí)，經(jīng)鏈輪1和鏈條2帶動(dòng)內(nèi)圈具有棘齒的鏈輪3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過棘爪4的作用，使后輪軸5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)使自行車前進(jìn)。自行車前進(jìn)時(shí)，如果令踏板不動(dòng)，后輪軸5便會(huì)超越鏈輪3而轉(zhuǎn)動(dòng)，讓棘爪4在棘輪齒背上滑過，從而實(shí)現(xiàn)不蹬踏板的自由滑行。

棘輪機(jī)構(gòu)除了實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)外，還能實(shí)現(xiàn)超越運(yùn)動(dòng)。如圖所示為自行車后輪軸上的棘輪機(jī)構(gòu)。一、棘輪機(jī)構(gòu)第120頁/共134頁二、槽輪機(jī)構(gòu)（一）槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理

槽輪機(jī)構(gòu)又稱為馬爾他機(jī)構(gòu)，如圖所示。它是由具有徑向槽的槽輪2、帶有圓銷A的撥盤1和機(jī)架組成。第121頁/共134頁二、槽輪機(jī)構(gòu)

撥盤1作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)使槽輪2作時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。撥盤1上的圓銷A尚未進(jìn)入槽輪2的徑向槽時(shí)，由于槽輪2的內(nèi)凹鎖住弧β被拔盤1的外凸圓弧α卡住，故槽輪2靜止不動(dòng)。圖中所示位置是當(dāng)圓銷A