機(jī)械基礎(chǔ) 課件全套 宋奇慧 第0-10章 緒論 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)-軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

緒論機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)導(dǎo)航知識(shí)目標(biāo)：能力目標(biāo)：了解本課程的研究對(duì)象。掌握零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的原則。認(rèn)知機(jī)械零件常見(jiàn)的失效形式。機(jī)械設(shè)計(jì)：

根據(jù)使用要求，對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述，以作為制造依據(jù)的工作過(guò)程?！稒C(jī)械原理》《典型機(jī)械機(jī)構(gòu)》《機(jī)械設(shè)計(jì)》《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》《流體力學(xué)》《液壓與氣壓傳動(dòng)》《工程材料》《熱處理》《機(jī)械制圖》CAD&UG緒論機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)緒論機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

(1)規(guī)劃~確定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

(2)總體方案設(shè)計(jì)

(3)技術(shù)設(shè)計(jì)：編制技術(shù)文件，技術(shù)審定

(4)樣機(jī)試制

(5)跟蹤反饋、完善總體方案并不是唯一的任務(wù)一機(jī)械設(shè)計(jì)初步機(jī)械整體設(shè)計(jì)步驟1

(1)強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

(2)剛度準(zhǔn)則

(3)耐磨性準(zhǔn)則

(4)振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則

(5)散熱性準(zhǔn)則

(6)可靠性準(zhǔn)則失效：機(jī)械零件由于某種原因喪失正常工作能力。可靠性：系統(tǒng)、機(jī)器或零件等在規(guī)定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定工作的程度或性質(zhì)。機(jī)械零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2任務(wù)一機(jī)械設(shè)計(jì)初步機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性鑄造零件的結(jié)構(gòu)工藝性1(1)為了防止?jié)茶T不足，對(duì)于不同鑄造方法，鑄件壁厚有一允許的最小值。(2)零件箱壁交叉部分要有過(guò)渡圓角，以避免尖角處產(chǎn)生裂紋。(3)鑄件應(yīng)有明顯的分型面。鑄件過(guò)渡圓角大小應(yīng)適當(dāng)鑄件應(yīng)有明顯的分型面機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性鑄造零件的結(jié)構(gòu)工藝性1

(4)鑄件應(yīng)有必要的斜度以便于取出模型。

(5)為避免采用活塊，可將凸臺(tái)加長(zhǎng)，引至分型面。避免采用活塊機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性鑄造零件的結(jié)構(gòu)工藝性1

(6)鑄鐵抗拉強(qiáng)度差而抗壓強(qiáng)度高，在設(shè)計(jì)零件形狀時(shí)應(yīng)盡可能把拉應(yīng)力(或彎曲應(yīng)力)化作壓應(yīng)力。避免鑄鐵受拉力

機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性2

(1)避免銳邊尖角，應(yīng)將其倒鈍或改成圓角，圓角半徑要大些。

(2)零件形狀要求簡(jiǎn)單、對(duì)稱。

(3)軸類零件的長(zhǎng)度與直徑之比不可太大。

(4)提高零件的結(jié)構(gòu)剛性，必要時(shí)增加加強(qiáng)肋。

(5)形狀復(fù)雜或者不同部位有不同性能要求時(shí)，可用組合結(jié)構(gòu)(如機(jī)床鑄鐵床身上鑲裝鋼導(dǎo)軌)。機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性切削加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性3

(1)加工表面的幾何形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，盡可能布局在同一平面上或同一軸線上，盡可能統(tǒng)一尺寸，以便于加工。

減速箱側(cè)面加工機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性切削加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性3

(2)有相互位置精度要求的各表面最好能在一次安裝中加工。如零件須從兩端加工，改進(jìn)后可在一端一次加工，這樣能減少工件的安裝次數(shù)，提高加工效率，同時(shí)也提高位置精度。兩孔在一次安裝中加工

機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性切削加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性3

(3)加工時(shí)應(yīng)能準(zhǔn)確定位、可靠夾緊，并便于加工、易于測(cè)量。

(4)應(yīng)盡量減少加工面的數(shù)目。

(5)形狀應(yīng)便于刀具進(jìn)刀、退刀，如螺紋應(yīng)該有退刀槽。

(6)被加工表面形狀應(yīng)有助于提高刀具的剛性和延長(zhǎng)刀具壽命。減少不必要的配合面避免在斜面上鉆孔機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性零件裝配的結(jié)構(gòu)工藝性4

(1)零件應(yīng)該有正確的裝配基面，由于螺紋間有間隙，對(duì)中不好，活塞桿易產(chǎn)生偏移。如將螺紋聯(lián)接改為配合，使工作情況有了改進(jìn)。不應(yīng)以螺紋面對(duì)中機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性零件裝配的結(jié)構(gòu)工藝性4

(2)應(yīng)使裝配方便。如圖所示，若D,D1處均有配合，則裝配困難。

(3)應(yīng)使拆卸方便。如圖所示，為了便于從機(jī)體上卸下軸承外圈，孔臺(tái)肩處的直徑應(yīng)大于軸承外環(huán)的內(nèi)徑。應(yīng)使拆卸方便任務(wù)二課程的基本要求和學(xué)習(xí)方法本課程作為機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是一門綜合性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要介紹機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動(dòng)特性、通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。本課程研究的主要內(nèi)容如下：

(1)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和自由度計(jì)算。

(2)平面連桿機(jī)構(gòu)的組成原理、運(yùn)動(dòng)分析及設(shè)計(jì)。

(3)各種聯(lián)接零件(如螺紋聯(lián)接、鍵銷聯(lián)接等)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)選擇。

(4)各種傳動(dòng)零件(如帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等)的設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)選擇。

(5)軸系零件(如軸、軸承等)的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承參數(shù)類型選擇。課程的主要內(nèi)容1

(1)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論解決簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)和零件的設(shè)計(jì)問(wèn)題，掌握通用機(jī)械零件的工作原理、特點(diǎn)、選用及計(jì)算方法，初步具有分析失效原因和提高改進(jìn)措施的能力。

(2)培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)部件和簡(jiǎn)單機(jī)械的能力。

(3)學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等設(shè)計(jì)資料。本課程的性質(zhì)與過(guò)去所學(xué)的基礎(chǔ)課程有所不同，思路上有其明顯特點(diǎn)，學(xué)生往往不能很快適應(yīng)而影響學(xué)習(xí)效果，因此在學(xué)習(xí)中學(xué)生要盡快掌握本課程的特點(diǎn)和分析、解決問(wèn)題的方法，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。任務(wù)二課程的基本要求和學(xué)習(xí)方法課程的基本要求2任務(wù)二課程的基本要求和學(xué)習(xí)方法課程的學(xué)習(xí)方法3

本課程是從理論性、系統(tǒng)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課向?qū)嵺`性較強(qiáng)的專業(yè)課過(guò)渡的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，應(yīng)注意幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)本課程將多門先修課程的基本理論應(yīng)用到實(shí)際中去。

(2)本課程的各部分內(nèi)都是按照工作原理、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計(jì)算、使用維護(hù)的順序介紹的。

(3)常采用很多經(jīng)驗(yàn)公式、參數(shù)以及簡(jiǎn)化計(jì)算（條件性計(jì)算）。

(4)計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果不像基礎(chǔ)課那樣具有唯一性。

(5)逐步培養(yǎng)把理論計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝等結(jié)合起來(lái)解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。項(xiàng)目一基礎(chǔ)力學(xué)分析學(xué)習(xí)導(dǎo)航知識(shí)目標(biāo)：能力目標(biāo)：掌握靜力學(xué)公理及推論。掌握各種約束力方向的判定方法。掌握平面一般力系向一點(diǎn)簡(jiǎn)化的方法。掌握力矩、力偶的概念。會(huì)分析平面一般力系平衡條件和平衡方程。項(xiàng)目一基礎(chǔ)力學(xué)分析任務(wù)一靜力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)二力矩與力偶任務(wù)三受力分析與受力圖任務(wù)四平面匯交力系任務(wù)五平面一般力系任務(wù)六空間力系簡(jiǎn)介任務(wù)一靜力學(xué)基礎(chǔ)靜力學(xué)概述：研究物體的受力分析、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）、建立各種力系的平衡條件的科學(xué)。

1、物體的受力分析：分析物體（包括物體系）受哪些力，每個(gè)力的作用位置和方向，并畫(huà)出物體的受力圖。

2、力系的等效替換（或簡(jiǎn)化）：用一個(gè)簡(jiǎn)單力系等效代替一個(gè)復(fù)雜力系。

3、建立各種力系的平衡條件：建立各種力系的平衡條件，并應(yīng)用這些條件解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題．1.1.1靜力學(xué)基本概念⒈力的定義

力是物體間的相互作用，作用的結(jié)果，是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體發(fā)生變形。

1.1.1靜力學(xué)基本概念⒈力的定義

力是物體間的相互作用，作用的結(jié)果，是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體發(fā)生變形。

2.力的三要素及表示方法

1.1.1靜力學(xué)基本概念3.平衡

物體相對(duì)于地面處于靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，它是一個(gè)相對(duì)的概念。平衡是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的一種特殊情況。

1.1.1靜力學(xué)基本概念4.力系

若干個(gè)力組成的系統(tǒng)稱為力系，如果一個(gè)力系與另一個(gè)力系對(duì)物體的作用效應(yīng)相同，則這兩個(gè)力系互稱為等效力系5.剛體

在靜力學(xué)中，常把研究的物體抽象為剛體。剛體是一種理想化的力學(xué)模型。

一個(gè)物體能否視為剛體，不僅取決于變形的大小，而且和問(wèn)題本身的要求有關(guān)。公理1：二力平衡公理二力等值、反向、共線(剛體，忽略重力)。用矢量式表示F1=－F2。1.1.2靜力學(xué)公理二力平衡條件公理2：加減平衡力系公理

在任意一個(gè)已知力系上加上或減去任一個(gè)平衡力系，不會(huì)改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。1.1.2靜力學(xué)公理推論1：力的可傳遞性原理

作用于剛體上的力，可沿其作用線滑移到任一點(diǎn)，不會(huì)改變?cè)摿?duì)該剛體的作用效果。1.1.2靜力學(xué)公理F’FAF’’BFB

公理3：力的平行四邊形公理1.1.2靜力學(xué)公理矢量表達(dá)式：R=F1+F2AF1F2R作用在剛體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn)，合力的大小、方向，由這兩個(gè)力為邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定。三角形法則力的多邊形矢量法（幾何法）力多邊形設(shè)

為作用在A點(diǎn)的力系，求其合力A合力為力多邊形的封閉邊。1.1.2靜力學(xué)公理推論2(三力匯交定理)

當(dāng)剛體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用而平衡時(shí)，此三力的作用線必匯交于一點(diǎn)。F1F3R1F2A=證明：A3F1F2F3A3AA2A11.1.2靜力學(xué)公理公理4：作用與反作用公理與公理1的區(qū)別1.1.2靜力學(xué)公理1.1.3力的投影與分解在分析物體受力情況時(shí)，力的方向是十分復(fù)雜的。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)于平面力系，常使用平面直角坐標(biāo)系對(duì)力進(jìn)行分解。這是利用了靜力學(xué)的那條公理呢？力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，包括力對(duì)物體的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，其中力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力矩來(lái)度量。力矩是力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量力矩的表示力矩的矩心、力臂大小、轉(zhuǎn)向、作用面正負(fù)號(hào)規(guī)定量綱單位：牛頓.米[N.m]或千牛.米[kN.m]順負(fù)，逆正任務(wù)二力矩與力偶1.2.1力矩力系中合力對(duì)一點(diǎn)的矩，等于力系中各分力對(duì)同一點(diǎn)之矩的代數(shù)和。設(shè)某力系為Fi（i=1,2,…n），其合力為FR，根據(jù)以上理論，則有表達(dá)式：合力矩定理汽車制動(dòng)踏板，a=380mm，b=50mm，角度a=60度，工作阻力F=1700N，駕駛員蹬力Fp=193.7N，求阻力和蹬力對(duì)O點(diǎn)的力矩。1.2.1力矩例1-1例1-2圓柱齒輪如圖，受到嚙合力Fn的作用，設(shè)Fn=1400N，齒輪的壓力角α=200，節(jié)圓半徑，r=60mm，試計(jì)算力Fn對(duì)軸心O的力矩。解：1）直接法：由力矩定義求解2）合力矩定理將力Fn分解為切向力Ft和法(徑)向力Fr，即由合力矩定理得：1.2.1力矩1.2.2力偶1、定義：作用在同一物體上的大小相等、指向相反而作用線不重合的兩個(gè)平行力所組成的力系，稱為力偶。1.2.2力偶力偶作用的實(shí)例2、力偶矩：M=Fd順時(shí)針為負(fù)，逆時(shí)針為正3.力偶的性質(zhì)力偶不能與力等效，力偶只能用力偶平衡。力與力偶是兩個(gè)不同的基本物理量。(2)力偶對(duì)其作用面內(nèi)任意一點(diǎn)之矩，恒等于其力偶矩，而與矩心的位置無(wú)關(guān)1.2.2力偶(3)力偶的等效性①同一平面內(nèi)的力偶只要保持力偶矩大小和力偶的轉(zhuǎn)向不變，作用于剛體上的力偶可以在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，或同時(shí)改變力和力偶臂的大小(力偶距不變)而它對(duì)剛體的效應(yīng)不變。ABAB1.2.2力偶②平行平面內(nèi)的力偶在同一剛體上可以搬移到與其作用面相平行的平面內(nèi)，而不改變其對(duì)剛體的效應(yīng)。可見(jiàn)兩力偶等效的條件為：A、力偶矩大小相等；B、力偶作用面平行；C、力偶轉(zhuǎn)向相同。符合以上三個(gè)條件的力偶稱為互等力偶，這三個(gè)條件也就是力偶的三要素。力偶對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)取決于力偶的三要素。1.2.2力偶

定義：作用于同一物體上的兩個(gè)或兩個(gè)以上力偶組成的力系稱為力偶系。若力偶系中各力偶均作用在同一平面，則稱為平面力偶系。

(1)平面力偶系的合成平面力偶系合成的結(jié)果為一合力偶，其合力偶矩等于各分力偶矩的代數(shù)和。即4.平面力偶系的合成與平衡1.2.2力偶例1

某物體受三個(gè)共面力偶的作用，已知F1=9kN，d1=lm，F(xiàn)2=8kN，d2=0.5m，M3=-12kNm，試求合力偶。因此，此力偶系的合力偶的轉(zhuǎn)向是順時(shí)針，力偶矩大小為17kN·m。

平面力偶系1.2.2力偶（2）平面力偶系的平衡要使平面力偶系平衡，則M必為零，因此平面力偶系平衡的必要與充分條件是力偶系中各力偶矩的代數(shù)和為零。即1.2.2力偶例2：梁AB

受一主動(dòng)力偶作用，如圖，其力偶矩，梁長(zhǎng)，梁的自重不計(jì)，求兩支座的約束反力。

解:以梁為研究對(duì)象，受力圖，如圖所示。作用于梁上的有矩為M的力偶和兩支座的約束反力FA、FB。根據(jù)力偶只能用力偶來(lái)平衡的性質(zhì)可知FA必須與FB組成一個(gè)力偶，即力FA必須與FB大小相等、方向相反、作用線平行。平衡方程為：1.2.2力偶任務(wù)三受力分析與受力圖自由體非自由體約束約束力給定力——

不受限制自由運(yùn)動(dòng)的物體?！?/p>

運(yùn)動(dòng)(位移)受到某些限制而不能作任意運(yùn)動(dòng)的物體?！?/p>

約束對(duì)被約束體的作用力?！?/p>

限制非自由體運(yùn)動(dòng)的物體．——

約束力以外的力。T1.3.1約束力約束力大小——平衡方程求解方向——與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點(diǎn)——接觸處列車是非自由體鐵軌是約束體1.3.2約束類型

一、柔性約束：約束是物體，不是力柔繩、鏈條、膠帶構(gòu)成的約束1.3.2約束類型

一、柔性約束：約束是物體，不是力約束反力：拉力，作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體。1.3.2約束類型

二、光滑面約束：光滑接觸面約束FFF約束力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體1.3.2約束類型

二、光滑面約束：例

一重為G的球體A，用繩子BC系在光滑的鉛垂墻壁上，試畫(huà)出球體A的約束力。GADBCGADBFTFN1.3.2約束類型三、光滑圓柱面約束：1、固定鉸鏈支座ABF光滑圓柱鉸鏈約束AB課件素材\圓柱鉸實(shí)例.avi

1.3.2約束類型三、光滑圓柱面約束：1、固定鉸鏈支座F光滑圓柱鉸鏈約束課件素材\圓柱鉸實(shí)例.avi

支座固定在支承面上，支座與物體的聯(lián)接采用鉸鏈聯(lián)接。1.3.2約束類型三、光滑圓柱面約束：2、中間鉸鏈F光滑圓柱鉸鏈約束課件素材\圓柱鉸實(shí)例.avi

約束力：一對(duì)正交分力AAＮAXＮAYAＮ?AXＮ?AY1.3.2約束類型三、光滑圓柱面約束：2、中間鉸鏈F光滑圓柱鉸鏈約束課件素材\圓柱鉸實(shí)例.avi

約束力：一對(duì)正交分力1.3.2約束類型三、光滑圓柱面約束：3、活動(dòng)鉸鏈支座F光滑圓柱鉸鏈約束工程上有時(shí)為適應(yīng)某些構(gòu)件變形的需要，在固定鉸鏈支座的座體與支承面間加裝滾子，成為活動(dòng)鉸鏈支座NN1.3.3受力分析與受力圖光滑圓柱鉸鏈約束1.3.3受力分析與受力圖光滑圓柱鉸鏈約束1.3.3受力分析與受力圖光滑圓柱鉸鏈約束ＮAＮBACBAB1.3.3受力分析與受力圖光滑圓柱鉸鏈約束CABABＮAＮB約束力正確嗎?1.3.3受力分析與受力圖CABABＮAＮB平面匯交力系

平面共點(diǎn)力系任務(wù)四平面匯交力系平面匯交力系平衡的必要與充分條件是力系的合力等于零。平面匯交力系平衡的解析條件：力系中各力在兩直角坐標(biāo)軸上投影的代數(shù)和分別等于零。求解平面匯交力系平衡的步驟：1．選取適當(dāng)?shù)钠胶馕餅檠芯繉?duì)象，并畫(huà)出簡(jiǎn)圖。2．進(jìn)行受力分析。畫(huà)出研究對(duì)象的全部已知力和未知力，并設(shè)定未知力的方向。3．選取合適的坐標(biāo)系，計(jì)算各力的投影。4．列平衡方程解出未知量。

任務(wù)四平面匯交力系任務(wù)四平面匯交力系例

.某組合機(jī)床同時(shí)在工件上鉆出4個(gè)徑向孔(如圖所示)。各鉆頭對(duì)工件的軸向壓力的大小為F1＝250N，F(xiàn)2＝500N，F(xiàn)3＝300N，F(xiàn)4＝1000N，方向如圖示。求這些力的合力。例

.如圖所示一簡(jiǎn)易起重機(jī)裝置，重量G=2kN的重物吊在鋼絲繩的一端，鋼絲繩的另一端跨過(guò)定滑輪A，繞在絞車D的鼓輪上，定滑輪用直桿AB和AC支承，定滑輪半徑忽略不計(jì)，定滑輪、直桿以及鋼絲繩的重量不計(jì)，各處接觸都為光滑。試求當(dāng)重物被勻速提升時(shí)，桿AB、AC所受的力。FGFABFACxxy任務(wù)四平面匯交力系FGFABFACxy解:

選滑輪A為研究對(duì)象。

取坐標(biāo)系xAy如圖所示，算出各力的投影，可列出滑輪B的平衡方程

-FAB-FACcos30°-Fsin30°=0

A-FACsin30°-Fcos30°-G=0

任務(wù)四平面匯交力系任務(wù)四平面匯交力系例

.斜面上一滾子，其重量G＝2kN，用平行于斜面的繩BC系住，并受一力F＝0.2kN的作用(見(jiàn)圖)。圖中θ＝30°，斜面傾角λ＝30°。不計(jì)摩擦。試求：(1)繩和斜面所受的力；(2)力F增為多大才能拉動(dòng)滾子。任務(wù)五平面一般力系作用在剛體上某點(diǎn)的力，可以平移至剛體上任意一點(diǎn)，但同時(shí)必須增加一個(gè)附加力偶，該力偶的力偶矩等于原力對(duì)該點(diǎn)之矩。M=?一、力的平移定理

任務(wù)五平面一般力系

在平面問(wèn)題中，可將固定端約束的約束反力簡(jiǎn)化為一組正交的約束反力與一個(gè)約束力偶。二、固定端約束固定端約束任務(wù)五平面一般力系三、平面一般力系的平衡條件任務(wù)五平面一般力系例

.鏜刀桿用卡盤(pán)夾持，其A端可視為固定端。已知A端至鏜刀的距離l＝200mm，孔徑D＝50mm，鏜孔時(shí)鏜刀在圖面內(nèi)受到的軸向切削力Fx＝3000N、徑向切削力Fy＝600N，鏜刀桿自重不計(jì)。試求固定端A的約束力。任務(wù)五平面一般力系例

.絞車的鼓輪與棘輪固連，由向心軸承O支承。鼓輪上的鋼絲繩受到被吊重物的拉力G＝28kN，棘爪AB阻止鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)。不計(jì)摩擦和各零件自重，各部尺寸如圖(單位均為mm)，求棘爪和軸承對(duì)棘輪的約束力。任務(wù)五平面一般力系例

.折梯的兩半AB和AC在A點(diǎn)鉸接，又在D、E兩點(diǎn)用水平繩相連，放在光滑水平面上，AC段上作用有鉛垂力F，已知l、h、a和α，如圖所示，不計(jì)梯重，求繩的拉力。任務(wù)六

空間力系簡(jiǎn)介空間力系是物體受力的最一般情況，力系中各力的作用線不在同一平面內(nèi)，這種力系稱為空間力系。投影指向與坐標(biāo)軸同向取正號(hào)，反向則取負(fù)號(hào)。任務(wù)六

空間力系簡(jiǎn)介2.二次投影法當(dāng)力與坐標(biāo)軸的夾角不是全部已知時(shí)，可采用二次投影法。即先將力投影到某一坐標(biāo)平面上得到一個(gè)矢量，然后再將該矢量進(jìn)一步投影到坐標(biāo)軸上。任務(wù)六

空間力系簡(jiǎn)介，，

任務(wù)六

空間力系簡(jiǎn)介項(xiàng)目二平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析學(xué)習(xí)導(dǎo)航知識(shí)目標(biāo)：能力目標(biāo)：掌握機(jī)構(gòu)的組成。掌握平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法。掌握機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法。會(huì)區(qū)分運(yùn)動(dòng)副的類型。會(huì)繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。會(huì)判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。項(xiàng)目二平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析任務(wù)一機(jī)構(gòu)的組成任務(wù)三平面機(jī)構(gòu)的自由度任務(wù)四計(jì)算自由度時(shí)的特殊情況任務(wù)二

平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

1.機(jī)器概述機(jī)架曲軸連桿活塞進(jìn)氣閥排氣閥推桿凸輪大齒輪小齒輪動(dòng)畫(huà)單缸內(nèi)燃機(jī)1.機(jī)器概述顎式破碎機(jī)功用：壓碎物料組成：見(jiàn)右圖大帶輪4電動(dòng)機(jī)1V帶3小帶輪2肘板7定顎板8動(dòng)顎板6偏心軸5動(dòng)畫(huà)2.機(jī)器功能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)潤(rùn)滑、顯示、照明等輔助部分操縱與控制系統(tǒng)傳感器傳感器傳感器2.機(jī)器功能控制器(控制)電動(dòng)機(jī)(原動(dòng))帶(傳動(dòng))減速器(傳動(dòng))波輪(執(zhí)行)分析自動(dòng)洗衣機(jī)的組成：3.機(jī)器和機(jī)構(gòu)的定義

機(jī)器的主要特征：

1.它們都是人為實(shí)體（構(gòu)件）的組合。

2.各個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)體（構(gòu)件）之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

3.能夠?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，代替或減輕人類完成有用的機(jī)械功。具有以上3個(gè)特征的實(shí)物組合稱為機(jī)器。而僅具備前兩個(gè)特征的稱為機(jī)構(gòu)。機(jī)器由機(jī)構(gòu)組成，從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析，兩者無(wú)差異。工程上將機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為機(jī)械。3.機(jī)器和機(jī)構(gòu)的定義凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)

如圖所示的齒輪機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是把高速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)榈退俎D(zhuǎn)動(dòng)或者相反。如圖所示的凸輪機(jī)構(gòu)，它利用凸輪的輪廓曲線使從動(dòng)件做周期性的有規(guī)律的移動(dòng)或擺動(dòng)。4.構(gòu)件和零件的定義

構(gòu)件，是指機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)單元。它可以是單一的零件，也可以是幾個(gè)零件聯(lián)接而成的運(yùn)動(dòng)單元。

零件是組成機(jī)器的最小制造單元。

部件是機(jī)器的裝配單元。4.構(gòu)件和零件的定義4.構(gòu)件和零件的定義動(dòng)畫(huà)內(nèi)燃機(jī)連桿套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋第2章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)械一般由若干個(gè)常用機(jī)構(gòu)組成，而機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)以上具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組成的。若組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或平行平面中運(yùn)動(dòng)，則稱該機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu)。工程中常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)大多屬于平面機(jī)構(gòu)，本章僅討論平面機(jī)構(gòu)。任務(wù)一機(jī)構(gòu)的組成學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握運(yùn)動(dòng)副的分類及構(gòu)件組成。2.1.1基本概念2.1.2運(yùn)動(dòng)副及其分類機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件有三類：固定不動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)架（或固定構(gòu)件）；按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為原動(dòng)件；機(jī)構(gòu)中其他活動(dòng)構(gòu)件稱為從動(dòng)件。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件尺寸。構(gòu)件的受力狀況及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)與構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，下面介紹幾種常見(jiàn)的構(gòu)件結(jié)構(gòu)。

2.1.1基本概念如圖所示，圖(a)~圖(c)為含有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件，圖(d)~圖(f)為含有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件。桿件的形狀主要取決于機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證運(yùn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生干涉。具有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件1桿狀構(gòu)件具有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件

2.1.1基本概念設(shè)計(jì)時(shí)為了保證桿件受力時(shí)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，其截面形狀可以設(shè)計(jì)成不同形式，常見(jiàn)的有如圖所示的幾種。具有轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的桿狀構(gòu)件1桿狀構(gòu)件截面形狀

2.1.1基本概念具有移動(dòng)副元素和轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的構(gòu)件2單缸內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

2.1.1基本概念2.1.2運(yùn)動(dòng)副及其分類自由度1運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于參考系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，稱為構(gòu)件的自由度。

任一做平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。

自由構(gòu)件的自由度動(dòng)畫(huà)2.1.2運(yùn)動(dòng)副及其分類約束2當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，它們之間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到限制，對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)所加的限制稱為約束。每加上一個(gè)約束，自由構(gòu)件便失去一個(gè)自由度。

運(yùn)動(dòng)副的約束數(shù)目和約束特點(diǎn)取決于運(yùn)動(dòng)副是低副還是高副。2.1.2運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副的概念3兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件只能在同一平面內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為平面運(yùn)動(dòng)副。機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的多構(gòu)件組合體，為了傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，各構(gòu)件之間必須以一定的方式連接起來(lái)，并且具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。2.1.2運(yùn)動(dòng)副及其分類平面運(yùn)動(dòng)副的分類4按兩構(gòu)件間接觸性質(zhì)不同，平面運(yùn)動(dòng)副通?？煞譃榈透焙透吒薄?1)低副兩構(gòu)件形成面與面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，又分轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)2.1.2運(yùn)動(dòng)副及其分類平面運(yùn)動(dòng)副的分類4(2)高副

兩構(gòu)件以點(diǎn)或線的形式相接觸而組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)2.1.2運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副分類舉例限制自由度數(shù)量限制作用低副（面接觸）轉(zhuǎn)動(dòng)副（圓柱面）2個(gè)限制兩個(gè)平移移動(dòng)副（平面）限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)法線平移高副（點(diǎn)線接觸）齒輪副1個(gè)限制法線平移凸輪副任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖學(xué)習(xí)要點(diǎn)認(rèn)識(shí)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的符號(hào)及繪畫(huà)方法。2.2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2.2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念在研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，可不考慮構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的實(shí)際結(jié)構(gòu)，只考慮與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的構(gòu)件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副類型及相對(duì)位置。用規(guī)定的線條和符號(hào)表示構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例確定運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置及與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，這種表明機(jī)構(gòu)的組成和各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。不嚴(yán)格按比例繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖。2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制表明機(jī)構(gòu)的組成和各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟：

(1)分析機(jī)構(gòu)的組成，確定機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件。

(2)由原動(dòng)件開(kāi)始，依次分析構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。

(3)選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面和原動(dòng)件位置，以便清楚地表達(dá)各構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。通常選擇與構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平面平行的平面作為投影面。

(4)選擇適當(dāng)?shù)谋壤擀蘬=構(gòu)件實(shí)際長(zhǎng)度/構(gòu)件圖樣長(zhǎng)度。(5)標(biāo)記原動(dòng)件。2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制例2-1繪制如圖所示的顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制例2-1繪制如圖所示的顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。解

(1)由圖可知，顆式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)由機(jī)架1、偏心軸2(如圖(b)所示)、動(dòng)顆3、肘板4組成。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)由帶輪J輸人，帶輪J與偏心軸2固連成一體(屬于同一構(gòu)件)，繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心A轉(zhuǎn)動(dòng)，故偏心軸2為原動(dòng)件。動(dòng)領(lǐng)3和肘板4為從動(dòng)件，動(dòng)顆3通過(guò)肘板4與機(jī)架相連，并在偏心軸2的帶動(dòng)下做平面運(yùn)動(dòng)將礦石打碎，故動(dòng)顆3和肘板4為從動(dòng)件。

(2)偏心軸2與機(jī)架1、偏心軸2與動(dòng)領(lǐng)3、動(dòng)領(lǐng)3與肘板4、肘板4與機(jī)架1均構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心分別為A、B、C、D。選擇構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面為視圖平面，圖(c)所示的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)位置為原動(dòng)件位置。2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制

例2-2繪制如圖所示單缸內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知LAB=75mm，LBC=300mm。

單缸內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制解(1)在內(nèi)燃機(jī)中，活塞為原動(dòng)件，曲軸AB為工作構(gòu)件?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)連桿BC變換為曲軸AB的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

(2)活塞與缸體(機(jī)架)組成移動(dòng)副，與連桿BC在C點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副;曲軸與缸體在A點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，與連桿BC在B點(diǎn)組成轉(zhuǎn)動(dòng)副。

(3)選長(zhǎng)度比例尺μl=0.01m/mm，按規(guī)定符號(hào)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖所示。活塞的大小與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，可酌定。任務(wù)三平面機(jī)構(gòu)的自由度學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握自由度與約束的概念。會(huì)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度并判斷機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性。2.3.1機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算2.3.2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2.3.1機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)由N個(gè)構(gòu)件組成，其中必有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，則活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=N-1。它們?cè)谖唇M成運(yùn)動(dòng)副之前，共有3n個(gè)自由度。用運(yùn)動(dòng)副連接后便引入了約束，減少了自由度。若機(jī)構(gòu)中有PL個(gè)低副、PH個(gè)高副。則平面機(jī)構(gòu)的自由度F的計(jì)算公式為F=3n-2PL-PH因此，當(dāng)機(jī)構(gòu)中原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)時(shí)，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件就會(huì)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2.3.1機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算顎式破碎機(jī)的自由度。2.3.2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件當(dāng)F≤0時(shí)F=3n-2PL-PH=3×2-2×3-0=0剛性結(jié)構(gòu)不可動(dòng)，不是機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)當(dāng)F＞0，P＞F時(shí)F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1機(jī)構(gòu)卡死或損壞2.3.2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件動(dòng)畫(huà)F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-0=2當(dāng)F＞0，P＜F時(shí)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定2.3.2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件由上述分析可知，機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目、原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性之間有著密切的聯(lián)系。自由度數(shù)目原動(dòng)件數(shù)目結(jié)論F≤0－機(jī)構(gòu)變?yōu)閯傂越Y(jié)構(gòu)，構(gòu)件之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不能構(gòu)成機(jī)構(gòu)F＞0P＞F會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)的薄弱構(gòu)件損壞P＜F機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定，從動(dòng)件首先沿阻力小的方向運(yùn)動(dòng)P=F機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的判斷方法動(dòng)畫(huà)2.3.2機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件任務(wù)四計(jì)算自由度時(shí)的特殊情況學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握復(fù)合鉸鏈的識(shí)別和應(yīng)對(duì)方法。掌握局部自由度的識(shí)別和應(yīng)對(duì)方法。掌握虛約束的識(shí)別和應(yīng)對(duì)方法。2.4.1復(fù)合鉸鏈2.4.2局部自由度2.4.3

虛約束2.4.1復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以同軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，稱為復(fù)合鉸鏈。一般地，k個(gè)構(gòu)件形成復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有（k-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)注意找出復(fù)合鉸鏈。復(fù)合鉸鏈動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)2.4.1復(fù)合鉸鏈

如圖所示為直線機(jī)構(gòu)，其構(gòu)件的長(zhǎng)為AF=FE，AD=AB，BC=

CD=DE=EB，當(dāng)構(gòu)件FE搖動(dòng)時(shí)，C點(diǎn)的軌跡為垂直于AF的直線。該機(jī)構(gòu)在A、B、D、E四點(diǎn)均為由三個(gè)構(gòu)件組成軸線重合的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，即復(fù)合鉸鏈。該機(jī)構(gòu)n=7，PL=10，PH=0，其自由度為：F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1

直線機(jī)構(gòu)2.4.1復(fù)合鉸鏈2.4.2局部自由度

機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。這些構(gòu)件所產(chǎn)生的這種局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。

在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，局部自由度應(yīng)略去不計(jì)。

該機(jī)構(gòu)的自由度為F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1動(dòng)畫(huà)凸輪機(jī)構(gòu)局部與整體動(dòng)畫(huà)2.4.2局部自由度2.4.3虛約束

機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的限制作用的約束，稱為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)除去不計(jì)。

虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合:

(1)兩構(gòu)件間形成多個(gè)具有相同作用的運(yùn)動(dòng)副。

①兩構(gòu)件在同一軸線上組成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)按一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副計(jì)算。兩構(gòu)件組成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)②兩構(gòu)件組成多處接觸點(diǎn)公法線重合的高副同樣應(yīng)只考慮一處高副，其余為虛約束。

③兩構(gòu)件組成多個(gè)導(dǎo)路平行或重合的移動(dòng)副。

計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)只算作一個(gè)移動(dòng)副。兩構(gòu)件組成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副2.4.3虛約束(2)兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合。在計(jì)算機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)除去不計(jì)，即

F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的虛約束動(dòng)畫(huà)2.4.3虛約束例計(jì)算圖所示篩料機(jī)構(gòu)的自由度。篩料機(jī)構(gòu)

2.4.3虛約束例計(jì)算圖所示篩料機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)中n=7，PL=9，PH=1，其自由度為F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2篩料機(jī)構(gòu)

2.4.3虛約束任務(wù)四計(jì)算自由度時(shí)的特殊情況例計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度并判斷運(yùn)動(dòng)的確定性。第3章平面連桿機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)導(dǎo)航知識(shí)目標(biāo)：能力目標(biāo)：了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及演化形式。掌握平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性及在工程實(shí)際中的應(yīng)用。掌握平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。掌握曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)的概念及應(yīng)用。會(huì)分析鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式及應(yīng)用。會(huì)根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。第3章平面連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件通過(guò)低副連接而形成的機(jī)構(gòu)，又稱為低副機(jī)構(gòu)?；顒?dòng)構(gòu)件均在同一平面或在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：1、低副中的兩運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓強(qiáng)小，易于潤(rùn)滑，磨損小，壽命長(zhǎng)；2、可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡等要求；3、運(yùn)動(dòng)副接觸面均為規(guī)則的圓柱面或平面，制造簡(jiǎn)單；4、運(yùn)動(dòng)副中的間隙會(huì)引起運(yùn)動(dòng)積累誤差；5、有些構(gòu)件所產(chǎn)生的慣性力難以平衡，高速時(shí)會(huì)引起較大的振動(dòng)和動(dòng)載荷。因此，平面連桿機(jī)構(gòu)常與機(jī)器的工作部分相連，起執(zhí)行和控制作用。第3章平面連桿機(jī)構(gòu)任務(wù)一平面連桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用任務(wù)二平面四桿機(jī)構(gòu)的演化任務(wù)三平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件任務(wù)四平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性任務(wù)五平面四桿機(jī)構(gòu)的尺度綜合學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)會(huì)判斷平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式。掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。3.1.1平面連桿機(jī)構(gòu)的基本概念任務(wù)一平面連桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用

3.1.1平面連桿機(jī)構(gòu)的基本概念連桿機(jī)構(gòu)是剛性構(gòu)件通過(guò)低副連接而形成的機(jī)構(gòu)，又稱為低副機(jī)構(gòu)?；顒?dòng)構(gòu)件均在同一平面或在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)含有移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

雙曲柄機(jī)構(gòu)

雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

定塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件為機(jī)架；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件為連架桿，不與機(jī)架直接相聯(lián)的構(gòu)件稱為連桿。連架桿中，能繞機(jī)架的固定鉸鏈作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為曲柄，僅能在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的稱為搖桿。

3.1.1平面連桿機(jī)構(gòu)的基本概念3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，如圖所示。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件4是機(jī)架，與機(jī)架4相連的構(gòu)件1和3稱為連架桿，不與機(jī)架相連的構(gòu)件2稱為連桿。相對(duì)于機(jī)架能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿稱為曲柄；只能在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)腳踏砂輪機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用雙曲柄機(jī)構(gòu)2兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱雙曲柄機(jī)構(gòu)。

插床六桿機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用雙曲柄機(jī)構(gòu)2動(dòng)畫(huà)天平機(jī)構(gòu)由于這種機(jī)構(gòu)兩曲柄的角速度始終保持相等，且連桿始終保持平動(dòng)，因此應(yīng)用較廣泛，例如圖所示的天平機(jī)構(gòu)。3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用雙曲柄機(jī)構(gòu)2平行四邊形機(jī)構(gòu)有以下三個(gè)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):(1)兩曲柄轉(zhuǎn)速相等動(dòng)畫(huà)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用雙曲柄機(jī)構(gòu)2(2)連桿始終與機(jī)架平行如圖所示的攝影車升降機(jī)構(gòu)，其升降高度的變化采用兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，且利用連桿始終做平動(dòng)這一特點(diǎn)，可使與連桿固連一體的座椅始終保持水平位置，以保證攝影人員安全可靠地?cái)z影。攝影車升降機(jī)構(gòu)3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用雙曲柄機(jī)構(gòu)2(3)運(yùn)動(dòng)的不確定性如圖所示，在平行四邊形機(jī)構(gòu)中，當(dāng)兩曲柄轉(zhuǎn)至與機(jī)架共線位置時(shí)，主動(dòng)曲柄AB繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，例如到達(dá)AB2位置;從動(dòng)曲柄CD可能按原轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)到C2D位置，此時(shí)機(jī)構(gòu)仍是平行四邊形機(jī)構(gòu)，也可能反向轉(zhuǎn)到C'D位置。平行四邊形機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用雙曲柄機(jī)構(gòu)2帶有輔助構(gòu)件的平行四邊形機(jī)構(gòu)

為了克服運(yùn)動(dòng)的不確定性，可以對(duì)從動(dòng)曲柄施加外力，或利用飛輪及構(gòu)件本身的慣性作用。也可以采用輔助曲柄等措施解決。3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用動(dòng)畫(huà)雙曲柄機(jī)構(gòu)2

反平行四邊形機(jī)構(gòu)即連桿與機(jī)架的長(zhǎng)度相等，兩個(gè)曲柄長(zhǎng)度相等所組成的轉(zhuǎn)向相反的雙曲柄機(jī)構(gòu)。反平行四邊形機(jī)構(gòu)車門啟閉機(jī)構(gòu)3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用動(dòng)畫(huà)雙搖桿機(jī)構(gòu)3兩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)，常用于操縱機(jī)構(gòu)、儀表機(jī)構(gòu)等。如圖所示港口起重機(jī)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)貨物的水平移動(dòng)，以減少功率消耗。起重機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)3.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的演化曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1由曲柄、連桿、滑塊和機(jī)架組成的機(jī)構(gòu)，稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化動(dòng)畫(huà)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1滑塊軌道中心線通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A，對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)?；瑝K軌道中心線偏離曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心A，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的演化偏心輪機(jī)構(gòu)2由偏心輪、連桿、滑塊和機(jī)架組成的機(jī)構(gòu)稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。動(dòng)畫(huà)偏心輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的演化導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3由曲柄、導(dǎo)桿、滑塊和機(jī)架組成的機(jī)構(gòu)，稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。由于導(dǎo)桿能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)，因此稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，此時(shí)機(jī)架長(zhǎng)度小于曲柄長(zhǎng)度。若取機(jī)架長(zhǎng)度大于曲柄長(zhǎng)度，導(dǎo)桿4只能做往復(fù)擺動(dòng)，形成擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的演化導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3簡(jiǎn)易刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

動(dòng)畫(huà)任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的演化導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3牛頭刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

動(dòng)畫(huà)任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的演化搖塊機(jī)構(gòu)4若將對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿BC作為機(jī)架，滑塊只能繞C點(diǎn)擺動(dòng)，就得到曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱搖塊機(jī)構(gòu)。搖塊機(jī)構(gòu)吊車任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的演化定塊機(jī)構(gòu)5若將偏置曲柄滑塊中的滑塊3作為機(jī)架，BC桿成為繞轉(zhuǎn)動(dòng)副C擺動(dòng)的搖桿，AC桿成為滑塊做往復(fù)移動(dòng)，就得到搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，又稱為定塊機(jī)構(gòu)。定塊機(jī)構(gòu)手搖唧筒動(dòng)畫(huà)任務(wù)二

平面四桿機(jī)構(gòu)的演化任務(wù)三平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件

(1)連架桿和機(jī)架中必有一桿為最短桿（簡(jiǎn)稱最短桿條件）。

(2)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和（簡(jiǎn)稱長(zhǎng)度和條件）此條件亦稱桿長(zhǎng)條件。a+c≤b+d

a+d≤b+c

a+b≤c+d將上述三式中每?jī)墒较嗉硬⒑?jiǎn)化，可得a≤b

a≤c

a≤d通過(guò)分析可得如下結(jié)論：

(1)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則根據(jù)機(jī)架選取的不同，可有下列三種情況：①取與最短桿相鄰的桿為機(jī)架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，組成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。②取最短桿為機(jī)架，則兩連架桿均為曲柄，組成雙曲柄機(jī)構(gòu)。③取最短桿對(duì)面的桿為機(jī)架，則兩連架桿均為搖桿，組成雙搖桿機(jī)構(gòu)。

(2)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則不論取哪一桿為機(jī)架，都沒(méi)有曲柄存在，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。動(dòng)畫(huà)任務(wù)三平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件任務(wù)四平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握機(jī)構(gòu)的急回特性、壓力角、傳動(dòng)角及死點(diǎn)的概念，并

能夠在運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上進(jìn)行標(biāo)注。3.4.1急回特性3.4.2壓力角和轉(zhuǎn)動(dòng)角3.4.3死點(diǎn)位置3.4.1急回特性

當(dāng)主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件在返回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度的特性。

K值的大小取決于極位夾角θ

，θ角越大，K值越大，急回運(yùn)動(dòng)特性越明顯；反之，則愈不明顯。當(dāng)θ

=0時(shí)，K=1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。3.4.1急回特性偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)也具有急回特性。值得注意的是在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中θ=ψ。機(jī)構(gòu)急回特性的判定

動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)3.4.2

壓力角和傳動(dòng)角3.4.2

壓力角和傳動(dòng)角壓力角越小，傳動(dòng)角越大，機(jī)構(gòu)的傳力效果越好。由此可見(jiàn)，壓力角和傳動(dòng)角是反映機(jī)構(gòu)傳力性能的重要標(biāo)志。作用在從動(dòng)件搖桿CD上的力F，與該力作用點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)線速度vc之間所夾的銳角α稱為壓力角。傳動(dòng)角：壓力角的余角即連桿與從動(dòng)件間所夾的銳角。動(dòng)畫(huà)3.4.2

壓力角和傳動(dòng)角規(guī)定工作行程中的最小傳動(dòng)角γmin≥40°～50°。分析表明，在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，γmin可能出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩個(gè)位置時(shí)，一般可通過(guò)計(jì)算或作圖量取此二位置的傳動(dòng)角，其中的小值即為γmin。3.4.3死點(diǎn)位置在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿為主動(dòng)件，當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，從動(dòng)曲柄與連桿共線，主動(dòng)搖桿通過(guò)連桿傳給從動(dòng)曲柄的作用力通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，此時(shí)曲柄的壓力角α=90°，傳動(dòng)角γ=0°，因此無(wú)法推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置動(dòng)畫(huà)3.4.3死點(diǎn)位置在工程上有時(shí)也需利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來(lái)進(jìn)行工作。例如飛機(jī)的起落架、折疊式家具和夾具等機(jī)構(gòu)。動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)

任務(wù)五

平面四桿機(jī)構(gòu)的尺度綜合學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)會(huì)給定三個(gè)和兩個(gè)連桿位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。學(xué)會(huì)按給定急回特性系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。3.5.1按給定的連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)3.5.2按給定的連桿兩個(gè)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)3.5.3按給定的急回特性系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)3.5.1按給定的連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題是:根據(jù)機(jī)構(gòu)工作要求，結(jié)合附加限定條件確定繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖所必需的參數(shù)，包括各構(gòu)件的長(zhǎng)度尺寸及運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置。

平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法有圖解法、實(shí)驗(yàn)法和解析法。解析法精確，圖解法幾何關(guān)系清晰，實(shí)驗(yàn)法直觀、簡(jiǎn)便。本節(jié)介紹圖解法。3.5.1按給定的連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中連桿的長(zhǎng)度及三個(gè)預(yù)定位置，要求確定四桿機(jī)構(gòu)的其余構(gòu)件尺寸。按給定的連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.5.2按給定的連桿兩個(gè)位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)(參見(jiàn)上圖)中連桿的長(zhǎng)度及兩個(gè)預(yù)定位置，兩連架桿與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心A、D可分別在B1B2和C1C2的中垂線上任意選取，得到無(wú)窮多個(gè)解。結(jié)合附加限定條件，從無(wú)窮解中選取滿足要求的解。造型機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1—機(jī)架;2、4—搖桿;3、5—連桿;6—活塞;7—砂箱;8—翻臺(tái);9—振實(shí)臺(tái);10—托臺(tái)鑄造車間的造型機(jī)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是雙搖桿機(jī)構(gòu)，如圖所示，在圖中粗實(shí)線位置Ⅰ時(shí)，砂箱7和翻臺(tái)8緊固連接，并在振實(shí)臺(tái)9上振實(shí)造型。當(dāng)壓力油推動(dòng)活塞6時(shí)，通過(guò)連桿5使搖桿4擺動(dòng)，從而將砂箱7與翻臺(tái)8轉(zhuǎn)到細(xì)虛線位置Ⅱ。托臺(tái)10上升接觸砂箱，解除砂箱與翻臺(tái)間的緊固連接并起模，即要求翻臺(tái)能實(shí)現(xiàn)B1C1、B2C2兩個(gè)位置。3.5.3按給定的急回特性系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性系數(shù)K、搖桿的長(zhǎng)度lCD

及擺角ψ，要求確定機(jī)構(gòu)中其余構(gòu)件尺寸。按急回特性系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)項(xiàng)目四凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)導(dǎo)航知識(shí)目標(biāo)：能力目標(biāo)：了解凸輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。了解凸輪機(jī)構(gòu)的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及位移曲線繪制方法。掌握反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的繪制方法。會(huì)分析凸輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用。會(huì)繪制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線。會(huì)用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓。項(xiàng)目四凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)任務(wù)一凸輪機(jī)構(gòu)的組成與分類任務(wù)二凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律任務(wù)三凸輪輪廓曲線的繪制任務(wù)四常見(jiàn)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)任務(wù)一凸輪機(jī)構(gòu)的組成與分類學(xué)習(xí)要點(diǎn)了解凸輪機(jī)構(gòu)的組成、分類方法和在工程實(shí)際中的應(yīng)用。4.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和組成4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類4.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和組成凸輪機(jī)構(gòu)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械和自動(dòng)控制裝置中。如圖所示為內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)。其中構(gòu)件3為機(jī)架，凸輪1以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并用其曲線輪廓驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件氣閥2做上下往復(fù)移動(dòng)，從而有規(guī)律地開(kāi)啟或關(guān)閉氣閥。內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)4.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和組成沖床送料機(jī)構(gòu)繞線機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)4.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和組成綜上所述，凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成。凸輪是具有變化向徑或曲線輪廓的構(gòu)件，凸輪與從動(dòng)件通過(guò)高副連接，故凸輪機(jī)構(gòu)屬于高副機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)的主要作用是將主動(dòng)凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)方便，只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧梢允箯膭?dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)是凸輪輪廓與從動(dòng)件之間是點(diǎn)或線接觸，易磨損，通常用于傳力不大的控制機(jī)械中。4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類按凸輪形狀分類1(1)盤(pán)形凸輪具有變化向徑的盤(pán)狀構(gòu)件稱為盤(pán)形凸輪。它是凸輪的基本形式。內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)繞線機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu)4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類按凸輪形狀分類1

(2)移動(dòng)凸輪

做移動(dòng)的平面凸輪。可看作是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)中心在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)盤(pán)形凸輪的演化形式。沖床送料機(jī)構(gòu)4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類按凸輪形狀分類1

(3)圓柱凸輪

圓柱體的表面上具有曲線凹槽或端面上具有曲線輪廓，稱為圓柱凸輪。屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類按從動(dòng)件的端部結(jié)構(gòu)分類2(1)尖頂從動(dòng)件從動(dòng)件端部以尖頂與凸輪輪廓接觸，如圖所示。這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，尖頂能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，因此理論上可以實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。尖頂從動(dòng)件是研究其他類型從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。由于尖頂與凸輪是點(diǎn)接觸，易磨損，故僅適用于低速輕載的凸輪機(jī)構(gòu)中。動(dòng)畫(huà)4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類按從動(dòng)件的端部結(jié)構(gòu)分類2

(2)滾子從動(dòng)件從動(dòng)件端部裝有可以自山轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子，滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，耐磨損，可以承受較大的載荷，故應(yīng)用廣泛，如圖所示。動(dòng)畫(huà)4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類按從動(dòng)件的端部結(jié)構(gòu)分類2

(3)平底從動(dòng)件從動(dòng)件的端部是一平底，這種從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸處在一定條件下易形成油膜，利于潤(rùn)滑，傳動(dòng)效率較高，且能傳動(dòng)較大的作用力，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中，如圖所示。動(dòng)畫(huà)4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式分類3

(1)移動(dòng)從動(dòng)件，從動(dòng)件做往復(fù)直線移動(dòng)。

(2)擺動(dòng)從動(dòng)件，從動(dòng)件做往復(fù)擺動(dòng)。按鎖合方式分類4使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸的特性稱為鎖合。

(1)力鎖合利用重力、彈簧力或其他力鎖合。凸輪機(jī)構(gòu)利用彈簧力鎖合。

(2)形鎖合利用凸輪和從動(dòng)件的特殊幾何形狀鎖合。任務(wù)二凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律學(xué)習(xí)要點(diǎn)了解等速運(yùn)動(dòng)、等加速等減速運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)

線圖的繪制方法、運(yùn)動(dòng)特性和適用范圍。4.2.1凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的基本概念4.2.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2.1凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的基本概念在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線的形狀。結(jié)合凸輪輪廓，分析從動(dòng)件的位移、速度、加速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。

升—?！怠＿\(yùn)動(dòng)過(guò)程是凸輪機(jī)構(gòu)典型的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)4.2.1凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的基本概念綜上所述，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)取決于凸輪輪廓曲線的形狀，即凸輪輪廓決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此，設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線時(shí)，首先根據(jù)工作要求選定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再按從動(dòng)件的位移曲線設(shè)計(jì)出相應(yīng)的凸輪輪廓曲線。4.2.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)速度為定值的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)凸輪以等角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程中的速度為常數(shù)。凸輪轉(zhuǎn)角θ與時(shí)間t的關(guān)系為θ=ω1t。推程時(shí)，從動(dòng)件位移s與時(shí)間t的關(guān)系為s=vt。等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律1等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度、加速度線圖4.2.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的前半程做等加速運(yùn)動(dòng)，后半程做等減速運(yùn)動(dòng)，兩部分加速度的絕對(duì)值相等，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度、加速度線圖4.2.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的加速度按余弦規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律。加速度曲線為半個(gè)周期的余弦曲線，位移曲線為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)曲線。圖所示為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度、加速度線圖。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度、加速度線圖任務(wù)三凸輪輪廓曲線的繪制學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握反轉(zhuǎn)法原理，能夠利用圖解法設(shè)計(jì)對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)

件、對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件和對(duì)心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪

輪廓。4.3.1用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓4.3.2用解析法設(shè)計(jì)圓形凸輪輪廓根據(jù)工作條件要求，確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選定凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、基圓半徑等，進(jìn)而可以對(duì)凸輪輪廓曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)。凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法。圖解法簡(jiǎn)便易行、直觀，但精度較低，可用于設(shè)計(jì)一般精度要求的凸輪機(jī)構(gòu)。解析法精度高，但計(jì)算量大，多用于設(shè)計(jì)精度要求較高的凸輪機(jī)構(gòu)。任務(wù)三凸輪輪廓曲線的繪制4.3.1用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓如圖所示，凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，主動(dòng)凸輪以等角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)。用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓時(shí)，給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共的角速度—ω1。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，凸輪靜止不動(dòng);從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)路(即機(jī)架)以角速度—ω1，繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又在導(dǎo)路中按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律做往復(fù)移動(dòng)。此時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有改變。反轉(zhuǎn)法原理4.3.1用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪1對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的畫(huà)法4.3.1用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪2對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的畫(huà)法

(1)將滾子的中心看做是尖頂從動(dòng)件的尖頂，按前述方法繪制尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線，該曲線稱為凸輪的理論輪廓曲線。

(2)以理論輪廓曲線上各點(diǎn)為圓心、以滾子半徑rT為半徑作一系列的滾子圓，然后作這些滾子圓的內(nèi)包絡(luò)線，此包絡(luò)線即為所求的對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線，稱為凸輪的實(shí)際輪廓曲線。4.3.1用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓對(duì)心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪3對(duì)心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的畫(huà)法對(duì)心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的繪制與對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的繪制類似。如圖所示，將平底從動(dòng)件的軸線與平底的交點(diǎn)A?？闯杉忭攺膭?dòng)件的尖端，按尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線的繪制方法求得理論輪廓線上的各點(diǎn)，然后過(guò)這些點(diǎn)畫(huà)出一系列平底線這些平底線形成的包絡(luò)線就是凸輪的實(shí)際輪廓曲線。4.3.2用解析法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓凸輪理論輪廓曲線方程式1偏置滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線方程式推導(dǎo)如圖所示為一偏置滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線方程式推導(dǎo)。在直角坐標(biāo)系中，B點(diǎn)為滾子從動(dòng)件中心在凸輪理論輪廓曲線上的一個(gè)位置，由圖中的幾何關(guān)系可知，該點(diǎn)的直角坐標(biāo)為4.3.2用解析法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓凸輪實(shí)際輪廓曲線方程式2由前述可知，在滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的實(shí)際輪廓曲線與理論輪廓曲線為法向等距曲線，兩者在法線方向上相距滾子半徑rT。任務(wù)四常見(jiàn)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)要點(diǎn)了解間歇機(jī)構(gòu)的組成、分類方法和在工程實(shí)際中的應(yīng)用。4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)4.4.2棘輪機(jī)構(gòu)4.4.3槽輪機(jī)構(gòu)4.4.4不完全齒輪機(jī)構(gòu)

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)由螺桿、螺母和機(jī)架組成。它主要用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。螺紋按其功用可分為兩種:一種是利用螺紋連接件如螺釘、螺栓和螺母等將需要相對(duì)固定在一起的零件連接起來(lái)，稱為螺紋連接。

另一種是由螺桿、螺母和機(jī)架組成的螺旋機(jī)構(gòu)，其工作原理是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力。螺紋的形成1螺紋的形成

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)螺紋的類型2

(1)按螺旋線的繞行方向，可將螺紋分為左旋螺紋和右旋螺紋，規(guī)定將外螺紋軸線直立時(shí)螺旋線向右上升為右旋螺紋，向左上升為左旋螺紋。一般采用右旋螺紋，有特殊要求時(shí)才采用左旋螺紋。

(2)按螺旋線的數(shù)目，可將螺紋分為單線螺紋和等距排列的多線螺紋。為了制造方便，螺紋線數(shù)一般不超過(guò)4線。

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)螺紋的類型2螺紋的牙型

(3)按平面圖形的形狀(即牙型)，可將螺紋分為二角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等，如圖所示。二角形螺紋多用于連接，其余螺紋多用于傳動(dòng)。

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)螺紋的主要兒何參數(shù)

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)

(1)大徑d與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱體直徑，在有關(guān)螺紋的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為公稱直徑。

(2)小徑d1與外螺紋牙底相重合的假想圓柱體直徑，在強(qiáng)度計(jì)算中作為危險(xiǎn)剖面的計(jì)算直徑。

(3)中徑d2在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱體直徑，近似等于螺紋的平均直徑。d2≈0.5（d+d1）

(4)螺距P相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)螺紋的參數(shù)3

(5)線數(shù)n

螺紋螺旋線的數(shù)目，一般為便于制造取n≤4。

(6)導(dǎo)程S

同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間的關(guān)系為S=nP

(7)螺旋升角ψ

在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面之間的夾角。

(8)牙型角α及牙型斜角β

在軸向剖面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角稱為牙型角α；牙型斜角β是指螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角。若牙型角對(duì)稱，則β=α/2。

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)螺紋的應(yīng)用4普通螺紋即三角形米制螺紋，牙型角α=60°，大徑d為公稱直徑，單位為mm。同一公稱直徑按螺距的大小，可分為粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余都稱為細(xì)牙螺紋。一般連接多用粗牙螺紋。細(xì)牙螺紋的螺距小、小徑大、螺旋升角小，因而自鎖性能較好、強(qiáng)度高，但不耐磨、容易滑扣，適用于薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接中，也可作為微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整螺紋。

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)管螺紋的牙型角α=55°，牙頂呈圓弧形，內(nèi)外螺紋旋合后無(wú)徑向間隙，緊密性好。管螺紋為英制螺紋，公稱直徑近似為管子的內(nèi)徑。按螺紋是分布在圓柱上還是圓錐上，將管螺紋分為圓柱管螺紋和圓錐管螺紋，如圖所示。管螺紋

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)矩形螺紋牙型為正方形，牙型角α=0°，牙厚為螺距的一半。其傳動(dòng)效率較其他螺紋高，但牙根強(qiáng)度較低，精加工較困難，且螺紋磨損后軸向間隙難以補(bǔ)償。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角α=30°。其傳動(dòng)效率比矩形螺紋低，但工藝性較好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好。鋸齒形螺紋工作面的牙型斜角為3°，非工作面的牙型斜角為30°。這種螺紋兼有矩形螺紋傳動(dòng)效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)可以用來(lái)把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€移動(dòng)，在各種機(jī)械設(shè)備和儀器中得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)床手搖進(jìn)給機(jī)構(gòu)

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)單速式螺旋機(jī)構(gòu)臺(tái)虎鉗

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)差速式螺旋機(jī)構(gòu)差速式螺旋機(jī)構(gòu)如圖所示為差速式螺旋機(jī)構(gòu)(也稱差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu))簡(jiǎn)圖。這種螺旋機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是既能得到極小的位移，其螺紋的導(dǎo)程又無(wú)須太小，因而便于加工制造。差速式螺旋機(jī)構(gòu)常用于較精密的機(jī)械或儀器中，如測(cè)微器、分度機(jī)構(gòu)及機(jī)床刀具的微調(diào)機(jī)構(gòu)等。

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)增速式螺旋機(jī)構(gòu)增速式螺旋機(jī)構(gòu)

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)普通的螺旋機(jī)構(gòu)，由于齒面之間存在相對(duì)滑動(dòng)摩擦，所以傳動(dòng)效率低。為了提高效率并減輕磨損，可采用以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦的滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。

4.4.1螺旋機(jī)構(gòu)

4.4.2棘輪機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)要點(diǎn)認(rèn)識(shí)和了解棘輪機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用場(chǎng)合。棘輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)

4.4.2棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)按其工作原理可分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)兩大類。按嚙合的情況，又分為外齒嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)齒嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)。齒式棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪外緣、內(nèi)緣或端面上具有剛性的輪齒，按照其運(yùn)動(dòng)形式又分為以下幾類：

4.4.2棘輪機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是搖桿正向擺動(dòng)時(shí)棘爪驅(qū)動(dòng)棘輪沿同一方向轉(zhuǎn)過(guò)某一角度;搖桿反向擺動(dòng)時(shí)，棘輪靜止。單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)1雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)2動(dòng)畫(huà)雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)

4.4.2棘輪機(jī)構(gòu)可變向棘輪機(jī)構(gòu)3可變向棘輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)

4.4.2棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)4齒式棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪轉(zhuǎn)角都是相鄰兩齒所夾中心角的倍數(shù)，也就是說(shuō)，棘輪的轉(zhuǎn)角是有級(jí)性改變的。如果需要無(wú)級(jí)性改變轉(zhuǎn)角，可采用摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。如圖所示，它山摩擦輪3和搖桿1及其鉸接的驅(qū)動(dòng)偏心楔塊2、止動(dòng)楔塊4和機(jī)架5組成。當(dāng)搖桿1逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)偏心楔塊2與摩擦輪3之間的摩擦力，使摩擦輪沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)

4.4.2棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)4棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，運(yùn)動(dòng)可靠。齒式棘輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，但運(yùn)動(dòng)只能有級(jí)調(diào)節(jié)，且噪聲、沖擊和磨損都較大。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪聲，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但其運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性較差。因此，棘輪機(jī)構(gòu)常用于速度較低和載荷不大的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械的間歇送料、分度、制動(dòng)和超越離合器等運(yùn)動(dòng)。

4.4.2棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)4自動(dòng)線上的澆注輸送裝置牛頭刨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

4.4.3槽輪機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)要點(diǎn)認(rèn)識(shí)和了解槽輪機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用場(chǎng)合。槽輪機(jī)構(gòu)由帶圓銷的主動(dòng)撥盤(pán)1、具有徑向槽的從動(dòng)槽輪2和機(jī)架組成。單圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)

4.4.3槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)分：外槽輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。雙圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，此時(shí)撥盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩次。動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)

雙圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)電影放映機(jī)中的槽輪機(jī)構(gòu)

4.4.3槽輪機(jī)構(gòu)

自動(dòng)車床上的槽輪機(jī)構(gòu)

4.4.4不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類型，一般常用外嚙合形式。不完個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)與其他間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例不受機(jī)構(gòu)的限制；缺點(diǎn)是從動(dòng)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始和終止時(shí)，角速度有突變，沖擊較大，故一般只用于低速輕載場(chǎng)合。學(xué)習(xí)要點(diǎn)認(rèn)識(shí)和了解不完全齒輪機(jī)構(gòu)。外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)

4.4.4不完全齒輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)

4.4.4不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)與其他間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例不受機(jī)構(gòu)的限制。

缺點(diǎn)是從動(dòng)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始和終止時(shí)，角速度有突變，沖擊較大，故一般只用于低速輕載場(chǎng)合。如果用于高速場(chǎng)合，則可安裝瞬心附加桿，使從動(dòng)件的角速度由零逐漸增加到某一數(shù)值，以使機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)。項(xiàng)目五帶傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)學(xué)習(xí)導(dǎo)航知識(shí)目標(biāo)：能力目標(biāo)：了解帶傳動(dòng)的特點(diǎn)、類型及應(yīng)用。掌握帶傳動(dòng)的受力分析和應(yīng)力分析的方法。掌握帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比的概念及計(jì)算方法。熟悉V帶結(jié)構(gòu)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及V帶輪的常用材料和結(jié)構(gòu)。掌握帶傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)方法。熟悉帶傳動(dòng)的張緊和安裝方法。了解鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用。學(xué)會(huì)分析帶傳動(dòng)的受力情況。學(xué)會(huì)分析帶傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。能夠依據(jù)手冊(cè)設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)，合理選擇帶的型號(hào)。項(xiàng)目五帶傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)任務(wù)一帶傳動(dòng)概述任務(wù)二V帶和V帶輪任務(wù)三V帶傳動(dòng)的工作能力分析任務(wù)四V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)五帶傳動(dòng)的使用與維護(hù)任務(wù)六同步帶傳動(dòng)任務(wù)七鏈傳動(dòng)任務(wù)一帶傳動(dòng)概述學(xué)習(xí)要點(diǎn)認(rèn)識(shí)帶的類型及傳動(dòng)特點(diǎn)。帶傳動(dòng)是由主動(dòng)輪1、從動(dòng)輪2及傳動(dòng)帶3組成。帶是撓性件，張緊在兩輪上，通過(guò)它將主動(dòng)輪1的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給從動(dòng)輪2。帶傳動(dòng)

任務(wù)一帶傳動(dòng)概述6.1.1帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用6.1.2帶傳動(dòng)的特點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)認(rèn)識(shí)帶的類型及傳動(dòng)特點(diǎn)。5.1.1帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用截面形狀為矩形，其工作面為內(nèi)表面。常用的平帶為橡膠帆布帶。平帶傳動(dòng)多用于高速和中心距較大的場(chǎng)合。平帶傳動(dòng)1摩擦帶傳動(dòng)的類型5.1.1帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用截面形狀為等腰梯形，其工作面為兩側(cè)面，V帶與平帶相比，當(dāng)量摩擦系數(shù)大，能傳遞較大的功率，且結(jié)構(gòu)緊湊，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣。V帶傳動(dòng)2摩擦帶傳動(dòng)的類型5.1.1帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動(dòng)帶。多楔帶能傳遞的功率更大，且能避免多根V帶長(zhǎng)度不等而產(chǎn)生的傳力不均的缺點(diǎn)。故適用于傳遞功率較大且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。多楔帶傳動(dòng)3摩擦帶傳動(dòng)的類型5.1.1帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用圓帶的橫截面為圓形，如圖所示。常用于小功率傳動(dòng)，如儀表、縫紉機(jī)、牙科醫(yī)療器械等。圓形帶4摩擦帶傳動(dòng)的類型5.1.2帶傳動(dòng)的特點(diǎn)

(1)彈性帶可緩沖吸振，故傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。

(2)過(guò)載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，從而起到保護(hù)其他傳動(dòng)件免受損壞的作用。

(3)帶傳動(dòng)的中心距較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)較方便，且成本低廉。

(4)由于帶