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1、机械基础（少学时）课件第6章机构ppt课件第6章 机构 6.1 平面机构 6.2 平面四杆机构6.3 凸轮机构6.4 间歇运动机构 6.1 平面机构6.1.1平面机构的组成 1.构件 运动单元体。可以是一个零件，也可以是由一个以上零件组合而成。如下图所示的内燃机及内燃机中的连杆的组成 6.1 平面机构6.1.1平面机构的组成 1.构件 1）运动单元体。2）可以是一个零件，也可以是由一个以上零件组合而成。如图所示的内燃机及内燃机中的连杆的组成。3）按运动状况的不同，构件可分为固定机架和运动构件两种。6.1 平面机构2.运动副 两构件直接接触且又能产生一定形式的相对运动的可动连接。（1）低副两构件
2、之间作面接触的运动副称为低副。按两构件之间的相对运动特征可分为转动副、移动副和螺旋副 转动副：两构件接触处只允许做相对转动的运动副6.1 平面机构移动副 两构件接触处只允许做相对移动的运动副螺旋副两构件只能沿轴线做相对螺旋运动的运动副。在接触处两构件做一定关系的既转又移的复合运动 6.1 平面机构（2）高副两构件之间做点或线接触的运动副称为高副。按接触形式不同，高副通常有滚动轮接触、凸轮接触和齿轮接触。滚动轮接触 6.1 平面机构凸轮接触 齿轮接触 6.1 平面机构6.1.2平面机构的运动简图 1.一般构件的符号机架 杆、轴类构件 固连构件（同一构件）两副构件 三副构件 6.1 平面机构2.机
3、构运动简图的测绘（缝纫机踏板机构）拨动主动件踏板1，按运动传递顺序找出从动件连杆2、曲轴3等可动件和机架4。6.1 平面机构由机架的一端开始，按构件连接的顺序，找出机架与曲柄、曲柄与连杆、连杆与踏板、踏板与机架的另一端相连运动副分别是转动副A、B、C、D。确定各运动副间的相对位置，逐一量出各运动副（转动副）中心A与B、B与C、C与D、A与D之间的实际长度。绘制机构运动简图，选择适当的长度比例尺=实际尺寸(mm)/图示长度(mm)，定出各运动副的相对位置，绘制机构运动简图。从原动件开始，按运动传递路线顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件上标明箭头方向即其运动方向。6.1 平面机构6-1-
4、3低副是 摩擦，摩擦损失 ，因而效率 ，此外，低副 （能不能）传递较复杂的运动。二、思考题1什么是构件？什么是零件？构件与零件关系如何？试举例说明。2什么是运动副？运动副如何分类？并各举一个生产生活实例加以说明。3想一想，怎样绘制铝合金平开窗的机构示意图？一、填空题1机构中至少有一个运动副是 的机构称为高副机构。2高副主要有 、等类型。6.2 平面四杆机构6.2.1铰链四杆机构 铰链四杆机构：将四个构件用四个转动副组成的机构。机架机架4：机构中固定不动的构件连杆连杆2：与机架不直接相连的构件连架杆连架杆1和3：用转动副与机架相连的构件。其中，能绕机架作连续整周回转的连架杆称为曲柄曲柄，只能作一
5、定范围摆动的连架杆称为摇杆摇杆 1.铰链四杆机构的基本类型（1）曲柄摇杆机构：将曲柄1的整周回转运动转变为摇杆3的往复摆动。雷达天线中的曲柄摇杆机构6.2 平面四杆机构将摇杆3的往复摆动转变为曲柄1的整周回转运动的曲柄摇杆机构。缝纫机的踏板机构中的曲柄摇杆机构6.2 平面四杆机构（2）双曲柄机构：两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。能将主动曲柄AB的等速回转运动转变成从动曲柄的等速或变速回转运动。惯性筛中的双曲柄机构6.2 平面四杆机构平行双曲柄机构天平中的平行双曲柄机构6.2 平面四杆机构反向双曲柄机构 公共汽车车门启闭装置中 的反向双曲柄机构6.2 平面四杆机构（3）双摇杆机构：两连架杆均为摇
6、杆的铰链四杆机构。它的运动特点是两个摇杆都只能在一定范围内摆动。港口起重机中的双摇杆机构6.2 平面四杆机构2铰链四杆机构类型的判断方法 若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和时，取最短杆为连架杆时，构成曲柄摇杆机构；取最短杆为机架时，构成双曲柄机构；取最短杆为连杆时，构成双摇杆机构。若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则无曲柄存在，只能构成双摇杆机构。6.2 平面四杆机构例：如图所示的四杆机构，各杆尺寸如图，试判别此机构的类型。解：机构中最长杆和最短杆长度之和与其他两杆长度之和相比较：50+10060+80即最短杆与最长杆的长度之和比其他两
7、杆长度之和大，故则该机构无曲柄存在，从而判定该机构为双摇杆机构。6.2 平面四杆机构6.2 平面四杆机构6.2.2铰链四杆机构演化 1.曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 偏置滑块机构6.2 平面四杆机构1）将曲柄的整周转动转化为滑块的往复直线移动 内燃机中的曲柄滑块机构6.2 平面四杆机构2）将曲轴（曲柄）的整周回转运动转换成冲压头（即滑块）的往复直线运动 冲压机中的曲柄滑块机构6.2 平面四杆机构2.导杆机构连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。6.2 平面四杆机构1）转动导杆机架：当L1L2时，导杆4只能绕机架摆动牛头刨床中的摆动导
8、板机构6.2 平面四杆机构3定块机构若取对心曲柄滑块机构中的构件3（滑块）作为机架，即滑块固定不动，故称为固定滑块机构，简称定块机构 6.2 平面四杆机构手动抽水机中的定块机构 6.2 平面四杆机构4摇块机构若取对心曲柄滑块机构中的构件2作为机架，因滑块3只能相对机架摇动，故称为摇动滑块机构，简称摇块机构 6.2 平面四杆机构卡车车厢的自动翻转卸料机构 6.2 平面四杆机构6-2-一、填空题1铰链四杆机构分为 、和 三种基本类型。2铰链四杆机构中是否存在曲柄，主要取决于机构中各杆件的 和 的选择。3若以曲柄为主动件，曲柄滑块机构就可以把曲柄的 运动转换成滑块的 运动。4家用缝纫机踏板机构属于
9、机构，它是以 为主动件。5牛头刨床的横向进给运动由 机构实现；滑枕的运动由 机构实现的。6.2 平面四杆机构6-2-6如图6-29所示，试判断各铰链四杆机构的类型。6.2 平面四杆机构6-2-2曲柄摇杆机构中，曲柄的长度（）A最短 B最长 C介于最短与最长之间3下列装置中采用双曲柄机构的是（）A搅拌机 B自动翻斗装置C港口起重机 D汽车车门启闭机构4冲压机采用的是（）A导杆机构 B摇块机构 C定块机构D曲柄滑块机构5（）为曲柄滑块机构的应用实例A自卸汽车卸料装置B手动抽水机 C滚轮送料机二、选择题1铰链四杆机构中，能相对机架做整周旋转的连架杆为（）A连杆 B摇杆C曲柄 6.2 平面四杆机构6-
10、2-三、计算题1如图6-30所示，lAB=30mm，lCD=20mm，lAD=50mm。试求：若此机构为曲柄摇杆机构，求BC的长度范围；若此机构为双摇杆机构，求BC的长度范围。2已知铰链四杆机构ABCD的各杆长度分别为：lAB=60mm，lAD=50mm，lBC=45mm，lCD=30mm，试问：欲获得曲柄摇杆机构、双摇杆机构和双曲柄机构，应分别取何杆为机架？图6-30 机构ABCD 6.2 平面四杆机构6-2-四、思考题1试举出生产实习或日常生活中，铰链四杆机构的应用实例。2想一想，该怎样绘制铝合金平开窗的机构示意图？3仔细观察上图，分析汽车刮水器是如何实现其功能的？6.3 凸轮机构6.3.
11、1凸轮机构概述 内燃机的配气机构 靠模车削机构6.3 凸轮机构6.3.2凸轮机构的分类 1.按凸轮形状分 1）盘形凸轮 盘形凸轮是一个绕固定轴线转动并具有变化半径的盘形零件。从动件在垂直于凸轮旋转轴线的平面内运动 6.3 凸轮机构2）移动凸轮 移动凸轮可看做是盘形凸轮的回转中心趋于无穷远，相对于机架作直线往复移动 6.3 凸轮机构3）圆柱凸轮 圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆柱端面上做出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷成圆柱体演化而成的。6.3 凸轮机构1.按从动件端部形状分 1）尖顶从动件 构造最简单，但易磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）6.3
12、凸轮机构2）滚子从动件 滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，帮可用来传递较大的动力，应用较广。6.3 凸轮机构3）平底从动件 凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好，常用于高速传动中。6.3 凸轮机构6.3.3凸轮机构的工作原理 行程（行程（h)：从动件（推杆）在推程或回程中移动的距离称为行程。：从动件（推杆）在推程或回程中移动的距离称为行程。1.凸轮机构的运动参数与工作过程6.3 凸轮机构2.2.从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律：凸轮以等角速度凸轮以等角速度作等速转动时，作等速转动时，从动件在运动过程中，其从动件在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化（凸轮转角位移、速度和
13、加速度随时间变化（凸轮转角变化）的规律。变化）的规律。1)1)等速运动规律：等速运动规律：凸轮以等角速度凸轮以等角速度作等速转动时，作等速转动时，从动件上升（或下降）从动件上升（或下降）的速度为一常数的运动规律。的速度为一常数的运动规律。6.3 凸轮机构运动方程运动方程（以等速上升和等速下降过程为例）（以等速上升和等速下降过程为例）凸轮的转角凸轮的转角与时间的关系：与时间的关系：tt 位移位移s s与时间与时间t t的关系为：的关系为：s s=v tv t 等速上升或等速下降阶段等速上升或等速下降阶段的位移曲线是一条斜直线。的位移曲线是一条斜直线。、位移、位移S S与凸轮转角与凸轮转角成正比例
14、关系。成正比例关系。、A A、B B、CDCD三点处三点处 a =a =，有有刚性冲击。刚性冲击。、只适用于低速回转、从动件质量、只适用于低速回转、从动件质量小和轻载的场合。小和轻载的场合。、为避免产生刚性冲击，通常在位、为避免产生刚性冲击，通常在位移曲线转折处采用圆弧过渡进行修正移曲线转折处采用圆弧过渡进行修正（修正圆弧半径（修正圆弧半径r r取行程取行程h h的的1/2.1/2.运动特点分析：运动特点分析：运动线图运动线图 位移图：位移图：S S（）速度图：速度图：v v（）加速度图：加速度图：a a（）6.3 凸轮机构2)2)等加速、等减速运动规律：等加速、等减速运动规律：凸轮以等角速度
15、凸轮以等角速度作等速转动时，作等速转动时，从动件先作等加速运动，从动件先作等加速运动，后作等减速运动的运动规律。后作等减速运动的运动规律。（通常加速度的绝对值相等，加速段和减速段的时间相等，（通常加速度的绝对值相等，加速段和减速段的时间相等，位移也相等）位移也相等）6.3 凸轮机构推程前半段：推程前半段：运动方程：运动方程：h等分、等分、0等分，且等分，且等分数相同等分数相同 得得（角变化范围为角变化范围为 1/2 1）（角变化范围为角变化范围为 0 1/2）位移与时间的关系为：位移与时间的关系为：转角转角与时间的关系为：与时间的关系为：tt 等加速等减速运动的位移等加速等减速运动的位移线图是
16、二次抛物线线图是二次抛物线。反转法加加-w w角速度角速度(与凸轮角速度大小相等、方向相反）与凸轮角速度大小相等、方向相反）从动件与导轨绕角速度从动件与导轨绕角速度-w w绕凸轮转动绕凸轮转动凸轮静止不动从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线从动件相对导轨移动6.3 凸轮机构三、对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的确定三、对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的确定-6.3 凸轮机构例：盘状例：盘状凸轮需逆时针方向转动，从动凸轮需逆时针方向转动，从动件的运动规律如下。试按反转法画出其件的运动规律如下。试按反转法画出其轮廓曲线。轮廓曲线。1 1、作从动杆位移曲线、作
17、从动杆位移曲线2 2、等份、等份S-S-图图3 3、作基圆、作基圆(注意比例一致注意比例一致)4 4、反向等分基圆得导轨、反向等分基圆得导轨5 5、量取相应位移量取相应位移6 6、光滑连接各点得、光滑连接各点得轮廓线轮廓线注意比例一致注意比例一致凸轮转角凸轮转角从动杆运动从动杆运动0 180 等速上升等速上升 h180 210 停止不动停止不动210 300 等速下降到原处等速下降到原处300 360 停止不动停止不动解解:6.3 凸轮机构S03600180021003000h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12wA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A1000A1A2A3
18、A4A5A6A7A8A96.3 凸轮机构6-3-6.3 凸轮机构2在凸轮机构中，凸轮为 件，通常做 或 运动规律。3在凸轮机构中，通过改变凸轮 ，使从动件实现设计要求的运动。4在凸轮机构中，根据形状的不同，凸轮主要有 ，和 三种类型，从动件形状主要有 、和 等三种结构。一、填空题1凸轮机构主要由 、和 三个基本构件所组成。6-3-6.3 凸轮机构5上图为凸轮机构从动件的速度曲线（-），试回答：该机构从动件的运动规律为 。该机构在运动过程中将不会发生 冲击。二、应用题1举例说明凸轮的应用。2设盘状凸轮需逆时针方向转动，从动件的运动规律如下表所示，试按反转法画出其轮廓曲线（基圆半径为30mm）。凸
19、轮转角凸轮转角0150150210210300300360从动件位移从动件位移/mm等速上升等速上升30停止不动停止不动等速下降至原等速下降至原处处停止不动停止不动*6.4 间歇运动机构6.4.1 棘轮机构1棘轮机构的组成 棘轮3、棘爪2、摇杆1、止动爪4、弹簧5、曲柄6间歇运动机构：将主动件的匀速转动转换为时转时停的周期性运动的机构。常用的间歇机构有棘轮机构和槽轮机构。*6.4 间歇运动机构2棘轮机构的类型 外啮合式：单动式（a)、双动式(b)、或可变向式(c)（1）齿式棘轮*6.4 间歇运动机构内啮合式：（2）摩擦式棘轮齿式棘轮机构中，棘轮的转角大小与棘爪往复一次推过的齿数有关；摩擦式棘轮
20、机构的转角大小的变化不受轮齿的限制。因此，摩擦式棘轮机构在一定范围内可任意调节转角，传动噪声小，但传递较大载荷时易产生滑动。*6.4 间歇运动机构自行车后轴“飞轮”中的棘轮机构*6.4 间歇运动机构牛头刨床横向进给机构中的棘轮机构*6.4 间歇运动机构6.4.2 槽轮机构1槽轮机构的组成和工作原理 带圆柱销2的主动拨盘1的连续转动 带径向槽的从动槽轮3的间歇运动*6.4 间歇运动机构2槽轮机构的特点 槽轮机构的结构简单，制造方便，工作可靠，机械效率高，能平稳实现间歇运动，因此它广泛应用于自动化机械中。但是它的转角大小受到槽数的限制不能调节，在槽轮转动的始末位置处机构存在冲击现象，且随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故槽轮机构不适用于高速场合。*6.4 间歇运动机构放映机的卷片机构中的槽轮机构*6.4 间歇运动机构 刀架转位的槽轮机构6-4-一、填空题1间歇机构是能够将主动件的 运动转换成从动件的 的机构。间歇机构的常见类型有 、等。2槽轮机构主要由带圆销的 、和 等组成。3常用的棘轮机构主要由 、和 等组成。二、应用题1槽轮机构的传动特点是什么？试举一个生活生产实例加以说明。2拆卸自行车后轴上的飞轮机构，了解其内部结构。*6.4 间歇运动机构