第十章-常用機(jī)構(gòu)

機(jī)械基礎(chǔ)

閆芳制作內(nèi)燃機(jī)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第1節(jié)機(jī)構(gòu)分析基本知識

活塞下行，進(jìn)氣閥打開，燃?xì)獗晃肫谆钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng)

活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣工作過程：內(nèi)燃機(jī)第1節(jié)機(jī)構(gòu)分析基本知識1.1機(jī)器、機(jī)構(gòu)和機(jī)械

機(jī)器特征：1）它們是許多人為實(shí)體的組合；2）實(shí)體間具有確定的相對運(yùn)動(dòng)；3）在工作時(shí)能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)等）或做有效的機(jī)械功（如起重機(jī)、金屬切削機(jī)床等）。機(jī)器：凡同時(shí)具有上述三個(gè)特征的機(jī)械；機(jī)構(gòu)：僅有前兩個(gè)特征的稱為機(jī)構(gòu)。如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺旋機(jī)構(gòu)等。1.2構(gòu)件和零件

機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)單元稱為構(gòu)件。組成機(jī)器的不可拆卸的基本單元稱為機(jī)械零件，可見零件是制造的單元。

零件構(gòu)件2.1平面運(yùn)動(dòng)副及其分類

運(yùn)動(dòng)副定義：由于各構(gòu)件之間具有確定的相對運(yùn)動(dòng)，這就要求組成機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件之間既要相互聯(lián)接(接觸)在一起，又要有相對運(yùn)動(dòng)，兩構(gòu)件之間這種可動(dòng)的聯(lián)接(接觸)。平面機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副稱為平面運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件構(gòu)成點(diǎn)線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，兩構(gòu)件構(gòu)成面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。第2節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副

凸輪副齒輪副機(jī)架是機(jī)構(gòu)中視作固定不動(dòng)的構(gòu)件，它用來支承其他活動(dòng)構(gòu)件。例如各種機(jī)床的床身是機(jī)架，它支承軸、齒輪等活動(dòng)構(gòu)件。原動(dòng)件(主動(dòng)件)是直接接受原動(dòng)機(jī)或最先接受原動(dòng)機(jī)作用，有驅(qū)動(dòng)力或力矩的構(gòu)件，一般與機(jī)架相連。例如柴油機(jī)中的活塞。機(jī)構(gòu)通過原動(dòng)件從外界輸入運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。從動(dòng)件是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。如柴油機(jī)中的連桿、曲軸、齒輪等都是從動(dòng)件。當(dāng)從動(dòng)件輸出運(yùn)動(dòng)或?qū)崿F(xiàn)機(jī)構(gòu)的功能時(shí)，便稱其為執(zhí)行件。第2節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成2.2構(gòu)件的分類

平面連桿機(jī)構(gòu)由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)結(jié)而成，也可稱為平面低副機(jī)構(gòu)。

平面連桿機(jī)構(gòu)插床中的平面六桿機(jī)構(gòu)3.1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式

第3節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)◆制造比較簡單，承載能力大；◆

可使從動(dòng)件得到多種不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；◆

實(shí)現(xiàn)軌跡設(shè)計(jì)；

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)◆為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的平面連桿機(jī)構(gòu)一般比較復(fù)雜，且多數(shù)只能近似滿足設(shè)計(jì)要求；◆機(jī)構(gòu)構(gòu)件較多時(shí)，有較大的積累誤差。平面四桿機(jī)構(gòu)分類根據(jù)機(jī)構(gòu)中所含低副類型的不同，可分為全轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)和含有移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)兩大類。曲柄——在連架桿中能繞固定軸線作整周回轉(zhuǎn)的連桿搖桿——只能在某一角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的連桿

圖

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)AD（桿4）為機(jī)架;AB（桿1）和CD（桿3）為連架桿;BC（桿2）為連桿★

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種。①

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：具有一個(gè)曲柄和搖桿（曲柄為主動(dòng)件，搖桿為從動(dòng)件）圖

腳踏砂輪機(jī)

圖

攪拌機(jī)圖（曲柄為從動(dòng)件，搖桿為主動(dòng)件）②雙曲柄機(jī)構(gòu)：具有兩個(gè)曲柄如圖所示的慣性篩機(jī)構(gòu)中的ABCD為一雙曲柄機(jī)構(gòu)1-主動(dòng)曲柄，2-連桿，3-從動(dòng)曲柄，4-機(jī)架，5-桿，6-滑塊圖

慣性篩機(jī)構(gòu)③雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿均為搖桿鶴式起重機(jī)①曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：一連架為曲柄，另一連架桿相對于機(jī)架往復(fù)移動(dòng)而成為滑塊

圖

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)a）對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)b）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的演變形式

②

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：連架桿對滑塊的運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用

圖

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-機(jī)架2、4、5-構(gòu)件6-插刀及刨刀凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，主要由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成，其結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如下圖所示。凸輪機(jī)構(gòu)第3節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)

分類◆平面凸輪機(jī)構(gòu)按其運(yùn)動(dòng)形式，分為：(如下圖所示）◆

空間凸輪機(jī)構(gòu)圖

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖a)平面凸輪機(jī)構(gòu)b)空間凸輪機(jī)構(gòu)c)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)1-凸輪2-從動(dòng)件3-機(jī)架第3節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

圖

內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)（一）內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)

1—凸輪

2—彈簧

3—導(dǎo)套

4—?dú)忾T挺桿3.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及特點(diǎn)第3節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)圖

凸輪繞線機(jī)構(gòu)1-凸輪2-從動(dòng)軸叉3-繞線軸（二）凸輪繞線機(jī)構(gòu)

（三）自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)

圖

自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及特點(diǎn)由上述例子可以看出，凸輪是一個(gè)具有一定形狀的曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過其輪廓或凹槽與從動(dòng)件接觸，使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全取決于凸輪輪廓的形狀。

優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠

缺點(diǎn)由于凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)接觸或線接觸，易于磨損3.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及特點(diǎn)

盤形凸輪

移動(dòng)凸輪

圓柱凸輪（1）按凸輪的形狀（2）從動(dòng)件端部形狀分類

尖頂從動(dòng)件

滾子從動(dòng)件

平底從動(dòng)件3.2凸輪的分類從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律即是從動(dòng)件的位移s、速度v和加速度a隨時(shí)間變化的規(guī)律。實(shí)例現(xiàn)以對心移動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例，說明凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。如下圖：a為凸輪機(jī)構(gòu)

b為從動(dòng)件位移曲線3.3凸輪輪廓曲線與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的關(guān)系圖

凸輪與從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：基圓半徑：勻角速：升距：推程角：遠(yuǎn)休止角：回程角：近休止角（一）等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪一等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程中的速度為常數(shù)。圖

等速運(yùn)動(dòng)線圖3.4常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律（二）等加速等減速運(yùn)規(guī)律圖等加速等減速運(yùn)動(dòng)線圖（三）簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖

簡諧運(yùn)動(dòng)線圖a)推程b)回程凸輪通常45鋼或40Cr制造，淬硬到52～58HRC。有時(shí)可用15鋼或20Cr滲碳并淬硬至56～62HRC，或用氮化處理的鋼材，以增加輪廓的耐磨性。輕載的凸輪可用鑄鐵、45鋼調(diào)質(zhì)或塑料制造。要求抗腐蝕時(shí)可選用有色金屬合金。滾子的制造和更換都比較方便，其材料和熱處理與凸輪相同時(shí)，滾子先磨損。故可用與凸輪相同的材料和熱處理，或用碳素工具鋼T8淬硬到55～59HRC，或用合適的滾動(dòng)軸承作滾子。3.5凸輪的材料和熱處理凸輪與軸的固定方式有鍵聯(lián)接式、銷聯(lián)接、錐套螺母聯(lián)接式等。3.6凸輪與軸的固定

（一）棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理將主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閺膭?dòng)件時(shí)動(dòng)時(shí)停的運(yùn)動(dòng)，可采用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。常見的有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在自動(dòng)機(jī)和輕工機(jī)械中應(yīng)用很廣。第4節(jié)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖齒式棘輪機(jī)構(gòu)1-搖桿2-棘爪3-棘輪4-制動(dòng)爪5-機(jī)架6-彈簧當(dāng)搖桿作連的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪將作單項(xiàng)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。4.1棘輪機(jī)構(gòu)

圖

外棘輪機(jī)構(gòu)其他類型棘輪機(jī)構(gòu)

圖

內(nèi)棘輪機(jī)構(gòu)

圖

雙向式棘輪機(jī)構(gòu)a)矩形齒雙向棘輪機(jī)構(gòu)b)回轉(zhuǎn)棘爪雙向棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及特點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例

1—棘輪

2—卷筒

3—棘爪

圖

棘輪制動(dòng)器

棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡單，改變轉(zhuǎn)角大小比較方便，還可以實(shí)現(xiàn)超越運(yùn)動(dòng)；但他傳遞動(dòng)力不大，且傳動(dòng)平穩(wěn)性差，因此只適用于轉(zhuǎn)速不高、轉(zhuǎn)角不大的低速傳動(dòng)，常用來實(shí)現(xiàn)機(jī)械的間歇送進(jìn)、分度、制動(dòng)和超越等運(yùn)動(dòng)。總結(jié)工作過程由帶有圓柱銷A的主動(dòng)撥盤、從動(dòng)槽輪及機(jī)架構(gòu)成。撥盤以等角速度做連續(xù)回轉(zhuǎn)，操輪作間歇運(yùn)動(dòng)。圖

外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)4.2槽輪