第8章常 用 機(jī) 構(gòu)

1、平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)8.1凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)8.2間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8.3變速機(jī)構(gòu)和變向機(jī)構(gòu)變速機(jī)構(gòu)和變向機(jī)構(gòu)8.4 平面連桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用平面連桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副連接而成的，在同一平轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副連接而成的，在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 它能實(shí)現(xiàn)多種形式的轉(zhuǎn)換，構(gòu)件之它能實(shí)現(xiàn)多種形式的轉(zhuǎn)換，構(gòu)件之間連接處是面接觸，單位面積上的壓力間連接處是面接觸，單位面積上的壓力較低，制造容易，在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣，較低，制造容易，在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣，如軍事中應(yīng)用的雷達(dá)、飛機(jī)和自卸翻斗如軍事中應(yīng)用的雷達(dá)、飛機(jī)和自卸翻斗車（見圖車（見圖

2、8.1）等。）等。 圖圖8.1 平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 平面連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件形狀較多，但平面連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件形狀較多，但大多是桿狀，故習(xí)慣上稱其構(gòu)件為桿。大多是桿狀，故習(xí)慣上稱其構(gòu)件為桿。 由由4個(gè)桿件組成的平面連桿機(jī)構(gòu)，叫個(gè)桿件組成的平面連桿機(jī)構(gòu)，叫平面四桿機(jī)構(gòu)。平面四桿機(jī)構(gòu)。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)副中兩構(gòu)件的接觸形式不根據(jù)運(yùn)動(dòng)副中兩構(gòu)件的接觸形式不同，運(yùn)動(dòng)副又可分為低副和高副。同，運(yùn)動(dòng)副又可分為低副和高副。1低副低副 低副是指兩構(gòu)件之間作面接觸的運(yùn)低副是指兩構(gòu)件之間作面接觸的運(yùn)動(dòng)副（見圖動(dòng)副（見圖8.2）。）。 按兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，可分為按兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，可分為以下以下3種。種。（

3、1）轉(zhuǎn)動(dòng)副）轉(zhuǎn)動(dòng)副（2）移動(dòng)副）移動(dòng)副（3）螺旋副）螺旋副圖圖8.2 低副低副 高副是指兩構(gòu)件之間作點(diǎn)或線接觸高副是指兩構(gòu)件之間作點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副（見圖的運(yùn)動(dòng)副（見圖8.3）。）。圖圖8.3 高副高副 當(dāng)平面四桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)當(dāng)平面四桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。動(dòng)副時(shí)，稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 1、3-連架桿連架桿2-連桿連桿4-機(jī)架機(jī)架圖圖8.4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連架桿，如在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連架桿，如果一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，那么該果一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，那么該機(jī)構(gòu)就稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（見圖機(jī)構(gòu)就稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（見圖8.5）。）。

4、圖圖8.5 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為曲柄，則該機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。曲柄，則該機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。 常見的雙曲柄機(jī)構(gòu)類型如表常見的雙曲柄機(jī)構(gòu)類型如表8.2所示，所示，應(yīng)用如表應(yīng)用如表8.3所示。所示。 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為搖在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為搖桿時(shí)，則該機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。桿時(shí)，則該機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 在雙搖桿機(jī)構(gòu)中，兩桿均可作為主動(dòng)件。在雙搖桿機(jī)構(gòu)中，兩桿均可作為主動(dòng)件。 主動(dòng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，通過連桿帶動(dòng)從動(dòng)主動(dòng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，通過連桿帶動(dòng)從動(dòng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)。應(yīng)用如表搖桿往復(fù)擺動(dòng)。應(yīng)用如表8.4所示

5、。所示。 從鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的從鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的3種基本形式可知，種基本形式可知，它們的根本區(qū)別在于連架桿是否為曲柄。它們的根本區(qū)別在于連架桿是否為曲柄。 圖圖8.6 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)u小結(jié)小結(jié) 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，要使連架桿在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，要使連架桿AB為為曲柄，它必須是四桿中的最短桿，且最短曲柄，它必須是四桿中的最短桿，且最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和應(yīng)小于其余兩桿長(zhǎng)度桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和應(yīng)小于其余兩桿長(zhǎng)度之和，考慮到更一般的情形，可將鉸鏈四之和，考慮到更一般的情形，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件概括為（桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件概括為（1）連架桿與）連架桿與機(jī)架中必有一個(gè)最短桿；（機(jī)架中必有一個(gè)最短桿；（

6、2）最短桿與最）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和必小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和必小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。之和。圖圖8.7 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 除了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的上述除了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的上述3種形式外，人種形式外，人們還廣泛采用其他形式的平面四桿機(jī)構(gòu)。們還廣泛采用其他形式的平面四桿機(jī)構(gòu)。 1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)（a）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）曲柄搖桿機(jī)構(gòu) （b）搖桿改成弧形滑塊）搖桿改成弧形滑塊 （c）偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu) （d）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 1-曲柄曲柄 2-連桿連桿 3-搖桿（滑塊）搖桿

7、（滑塊） 4-機(jī)架機(jī)架圖圖8.8 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化圖圖8.9 銷釘擴(kuò)大銷釘擴(kuò)大圖圖8.10 偏心輪的結(jié)構(gòu)形式偏心輪的結(jié)構(gòu)形式圖圖8.11 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖圖8.12 搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)1急回特性急回特性2死點(diǎn)死點(diǎn)圖圖8.13 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 圖圖8.16 兩組車輪的錯(cuò)列裝置兩組車輪的錯(cuò)列裝置 圖圖8.17 夾緊機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu) 在有些機(jī)械中，要求從動(dòng)件的位移、速度在有些機(jī)械中，要求從動(dòng)件的位移、速度和加速度必須嚴(yán)格地按預(yù)定規(guī)律變化，此時(shí)可和加速度必須嚴(yán)格地按預(yù)定規(guī)律變化，此時(shí)可采用凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖采用凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖8.18所示的繞線機(jī)所示

8、的繞線機(jī)、自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu)中都應(yīng)用了凸輪機(jī)構(gòu)。、自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu)中都應(yīng)用了凸輪機(jī)構(gòu)。 凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械工程中的一種常用機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械工程中的一種常用機(jī)構(gòu)。圖圖8.18 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪機(jī)構(gòu)的組成2凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用圖圖8.19 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)圖圖8.20 汽車內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)汽車內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 圖圖8.21 自動(dòng)車床的走刀機(jī)構(gòu)自動(dòng)車床的走刀機(jī)構(gòu) u小結(jié)小結(jié) 凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。件。 它能控制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此凸輪它能控制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此凸輪通常作主動(dòng)件并作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)通常作主動(dòng)件并作等速

9、轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，借助它的曲線輪廓（或凹槽），可使時(shí)，借助它的曲線輪廓（或凹槽），可使從動(dòng)件作預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)件作預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。 （1）便于準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；）便于準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律； （2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于設(shè)計(jì)；）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于設(shè)計(jì)； （3）凸輪機(jī)構(gòu)可以高速啟動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確）凸輪機(jī)構(gòu)可以高速啟動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；可靠； （4）由于是高副接觸，不便潤(rùn)滑，容易）由于是高副接觸，不便潤(rùn)滑，容易磨損，為延長(zhǎng)使用壽命，傳遞動(dòng)力不宜磨損，為延長(zhǎng)使用壽命，傳遞動(dòng)力不宜過大；過大； （5）凸輪輪廓曲線不易加工。）凸輪輪廓曲線不易加工。 凸輪機(jī)構(gòu)按凸輪的形狀與從動(dòng)件形凸輪機(jī)構(gòu)按凸輪的形狀與從動(dòng)

10、件形式可分為不同類型。式可分為不同類型。1按凸輪形狀分按凸輪形狀分（1）盤形凸輪）盤形凸輪（2）移動(dòng)凸輪）移動(dòng)凸輪（3）圓柱凸輪）圓柱凸輪 根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式和端部形狀根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式和端部形狀區(qū)分，基本類型如表區(qū)分，基本類型如表8.8所示。所示。1-工件工件2-從動(dòng)件從動(dòng)件3-凸輪凸輪 圖圖8.22 移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 圖圖8.23 端面圓柱凸輪機(jī)構(gòu)端面圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 1基圓半徑基圓半徑2行程和轉(zhuǎn)角行程和轉(zhuǎn)角3位移曲線位移曲線4壓力角壓力角 圖圖8.24 凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線（凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線（s 曲線）曲線）1等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 當(dāng)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件當(dāng)凸輪以等角速

11、度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程和回程的速度為常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)在推程和回程的速度為常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律叫做等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如圖規(guī)律叫做等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如圖8.26所示。所示。2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)律圖圖8.26 尖頂式移動(dòng)凸輪的畫法尖頂式移動(dòng)凸輪的畫法圖圖8.27 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線1“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”作圖方法作圖方法2輪廓曲線畫法步驟輪廓曲線畫法步驟 （1）先畫出從動(dòng)件的位移曲線圖。用凸）先畫出從動(dòng)件的位移曲線圖。用凸輪轉(zhuǎn)角作橫坐標(biāo)，以從動(dòng)件的位移作縱輪轉(zhuǎn)角作橫坐標(biāo)，以從動(dòng)件的位移作縱坐標(biāo)，由從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移曲坐標(biāo)，由從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移曲線，如圖線，

12、如圖8.26（b）所示。）所示。 （2）再畫凸輪輪廓曲線。在凸輪基圓上作等分）再畫凸輪輪廓曲線。在凸輪基圓上作等分角線，用角線，用“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”以與位移曲線相同的比例以與位移曲線相同的比例截取各對(duì)應(yīng)點(diǎn)（位移行程），連接各點(diǎn)，即可截取各對(duì)應(yīng)點(diǎn)（位移行程），連接各點(diǎn)，即可得凸輪輪廓曲線。如圖得凸輪輪廓曲線。如圖8.26（a）所示。）所示。 隨著機(jī)械化程度的提高，間歇運(yùn)動(dòng)隨著機(jī)械化程度的提高，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用日趨廣泛。機(jī)構(gòu)的應(yīng)用日趨廣泛。 圖圖8.28 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理2棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)3棘輪機(jī)構(gòu)的常用類型棘輪機(jī)構(gòu)的常用類型4

13、棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方法棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方法1-棘輪棘輪2-棘爪棘爪3-搖桿搖桿4-曲柄曲柄5-止回棘爪止回棘爪6-彈簧彈簧圖圖8.29 棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理2槽輪機(jī)構(gòu)的類型和工作特點(diǎn)槽輪機(jī)構(gòu)的類型和工作特點(diǎn)3槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用1-主動(dòng)撥盤主動(dòng)撥盤2-圓銷圓銷3-從動(dòng)槽輪從動(dòng)槽輪圖圖8.30 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)u小結(jié)小結(jié) 單圓銷外嚙合的槽輪機(jī)構(gòu)，曲柄旋單圓銷外嚙合的槽輪機(jī)構(gòu)，曲柄旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪轉(zhuǎn)過一個(gè)槽口完成一次轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪轉(zhuǎn)過一個(gè)槽口完成一次間歇運(yùn)動(dòng)，槽輪的轉(zhuǎn)向與曲柄的轉(zhuǎn)向相間歇運(yùn)動(dòng)，槽輪的轉(zhuǎn)向與曲柄的轉(zhuǎn)向相反。反。 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪的旋

14、轉(zhuǎn)方向內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪的旋轉(zhuǎn)方向和曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相同。和曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相同。 雙圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，工作中曲雙圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，工作中曲柄旋轉(zhuǎn)一周，雙圓銷即可使槽輪間歇地柄旋轉(zhuǎn)一周，雙圓銷即可使槽輪間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)兩次，如表轉(zhuǎn)動(dòng)兩次，如表8.10所示。所示。8.4.1 變速機(jī)構(gòu)變速機(jī)構(gòu)1塔齒輪變速機(jī)構(gòu)塔齒輪變速機(jī)構(gòu)2倍增齒輪變速機(jī)構(gòu)倍增齒輪變速機(jī)構(gòu)3拉鍵變速機(jī)構(gòu)拉鍵變速機(jī)構(gòu)4滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)5無級(jí)變速機(jī)構(gòu)無級(jí)變速機(jī)構(gòu)1-塔齒輪塔齒輪2-塔齒輪軸塔齒輪軸3、4-離合器離合器5-絲杠絲杠6-光桿光桿7-光桿齒輪光桿齒輪8-插孔板插孔板 9-插銷插銷10-撥叉撥叉11-滑移齒輪滑移齒輪12-中間齒輪中間齒輪13-中間齒輪軸中間齒輪軸14-導(dǎo)向鍵導(dǎo)向鍵15-主軸主軸圖圖8.31 塔齒輪變速機(jī)構(gòu)塔齒輪變速機(jī)構(gòu) （a） （b）圖圖8.33 拉鍵變速機(jī)構(gòu)拉鍵變速機(jī)構(gòu)1-錐形盤錐形盤2-端面盤端面盤3-彈簧彈簧4-齒條齒條5-齒輪齒輪6-底板支架底板支架圖圖8.34 摩擦盤無級(jí)變速機(jī)構(gòu)摩