第六章機械組成原理

1、回章首回章首退出退出6-2 6-2 平面機構的運動簡圖平面機構的運動簡圖 6-3 6-3 機構的類型機構的類型 6-1 6-1 機器的組成機器的組成 第六章第六章 機械組成原理機械組成原理6-4 6-4 機構應用機構應用 回章首回章首退出退出機器機器 是是 執(zhí)行機械運動的裝置執(zhí)行機械運動的裝置， 用來用來變換或傳遞能量、物料與信息變換或傳遞能量、物料與信息。 機器機器由由 、 和和 組成。組成。 6-1 6-1 機器的組成機器的組成電動大門示意圖電動大門示意圖 汽車、火車、拖拉機、起重機、坦克、飛機、汽車、火車、拖拉機、起重機、坦克、飛機、車床、銑床、刨床、機器人、傳真機、打印機等車床、銑床、

2、刨床、機器人、傳真機、打印機等 原動機原動機 機械運動系統(tǒng)機械運動系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)機器組成示意圖機器組成示意圖 回章首回章首退出退出機機器器示示例例回章首回章首退出退出機器組成示意圖機器組成示意圖 原動機原動機傳動裝置傳動裝置工作執(zhí)行裝置工作執(zhí)行裝置控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)回章首回章首退出退出電動大門示意圖電動大門示意圖門柱減速器電動機連桿機構大門圍墻回章首回章首退出退出（1 1）電動機電動機：把電能轉換為機械能的機器把電能轉換為機械能的機器 （2 2）內燃機：內燃機：把熱能轉換為機械能的機器把熱能轉換為機械能的機器 （3 3）一次能源型原動機：一次能源型原動機：直接利用自然界中能直接利用自然界中

3、能源的機器源的機器 1.1.原動機原動機把其它形式的能量轉化為機械能的機器。把其它形式的能量轉化為機械能的機器。原動機為機器的運轉提供動力原動機為機器的運轉提供動力 分類分類 回章首回章首退出退出( (圖圖) )電動機、內燃機、風力機電動機、內燃機、風力機回章首回章首退出退出2.2.機械運動系統(tǒng)機械運動系統(tǒng)機器的傳動系統(tǒng)和工作執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)稱機器的傳動系統(tǒng)和工作執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)稱機械的運動系統(tǒng)機械的運動系統(tǒng) 裝載車和汽車吊對比圖裝載車和汽車吊對比圖 回章首回章首退出退出3 3. .機械的控制系統(tǒng)機械的控制系統(tǒng) （1）電氣控制系統(tǒng)的基本要求）電氣控制系統(tǒng)的基本要求 （2）控制對象）控制對象 （3）機械控制

4、系統(tǒng)的發(fā)展趨勢）機械控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 軟件伺服控制原理框圖軟件伺服控制原理框圖 1）滿足機械的動作要求或工藝條件。）滿足機械的動作要求或工藝條件。2）電氣、電子元件合理，工作安全可靠。）電氣、電子元件合理，工作安全可靠。3）停機時，控制系統(tǒng)的電子元器件不應長期帶電。）停機時，控制系統(tǒng)的電子元器件不應長期帶電。4）有較強的抗干擾能力，避免誤操作現(xiàn)象發(fā)生。）有較強的抗干擾能力，避免誤操作現(xiàn)象發(fā)生。5）便于維護與管理，經濟指標好。）便于維護與管理，經濟指標好。6）使用壽命長。）使用壽命長。7）自動控制系統(tǒng)中應設置緊急手動控制裝置。）自動控制系統(tǒng)中應設置緊急手動控制裝置。 1）對原動機進行控制）對原

5、動機進行控制 三相異步電三相異步電機控制電路原理圖三相異步電三相異步電機控制電路原理圖 2）對電磁鐵的控制）對電磁鐵的控制 直流電機的控制電路原理圖直流電機的控制電路原理圖 回章首回章首退出退出三三相相異異步步電電機機控控制制電電路路原原理理圖圖 三相異步電機控制電路原理圖三相異步電機控制電路原理圖 回章首回章首退出退出直直流流電電機機的的控控制制電電路路原原理理圖圖 直流電機的控制電路原理圖直流電機的控制電路原理圖 回章首回章首退出退出軟件伺服控制原理框圖軟件伺服控制原理框圖 微微 型型 計計 算算 機機D/A轉換轉換A/D轉換轉換伺服放大器伺服放大器伺服電機伺服電機速度發(fā)電機速度發(fā)電機脈沖

6、編碼器脈沖編碼器回章首回章首退出退出6-26-2平面機構的運動簡圖平面機構的運動簡圖1.1.構件的基本概念構件的基本概念 2.2.運動副的基本概念運動副的基本概念 3.3.運動鏈運動鏈 4.4.機構機構 5.5.機構運動簡圖機構運動簡圖 6.6.平面機構的自由度計算平面機構的自由度計算 回章首回章首退出退出1. 1. 構件的基本概念構件的基本概念（1）零件零件：指組成機器的最小制造單元。指組成機器的最小制造單元。 （2）構件構件：指組成機器的最小運動單元。指組成機器的最小運動單元。 構件可能是一個零件，也可能是幾個零件構件可能是一個零件，也可能是幾個零件的剛性組合。的剛性組合。 構構 件件回章

7、首回章首退出退出構構 件件回章首回章首退出退出轉動副：轉動副：兩構件之間的相對運動為轉動兩構件之間的相對運動為轉動移動副：移動副：兩構件之間的相對運動為移動兩構件之間的相對運動為移動運動副元素運動副元素：形成運動副的點、線、面部分：形成運動副的點、線、面部分 元素元素運動副的代表符號：運動副的代表符號：在繪制機構運動簡圖時在繪制機構運動簡圖時 常用圓圈表示轉動副，常用圓圈表示轉動副， 方塊表示移動副，方塊表示移動副， 兩曲線表示高副。兩曲線表示高副。2. 2. 運動副的基本概念運動副的基本概念兩構件之間的可動聯(lián)接，叫做兩構件之間的可動聯(lián)接，叫做 運動副運動副按按接觸方式接觸方式 按兩構件之間的

8、按兩構件之間的相對運動方式相對運動方式 低副：低副：兩構件之間以面接觸形式形成的運動副兩構件之間以面接觸形式形成的運動副 高副：高副：兩構件之間以點或線形式接觸而形成的兩構件之間以點或線形式接觸而形成的 運動副運動副 分分類類 運動副表示方法運動副表示方法回章首回章首退出退出運動副表示方法運動副表示方法 回章首回章首退出退出3. 3. 運動鏈運動鏈 分分類類運動鏈運動鏈 是是 若干構件通過運動副相聯(lián)接后組成的可動系統(tǒng)若干構件通過運動副相聯(lián)接后組成的可動系統(tǒng) 1 1）按構件間的相對運動方式）按構件間的相對運動方式 2 2）按各個構件是否封閉）按各個構件是否封閉 平面運動鏈：平面運動鏈：各構件在一

9、個平面或平行平面內運動的運各構件在一個平面或平行平面內運動的運 動鏈，稱為平面運動鏈。動鏈，稱為平面運動鏈?？臻g運動鏈：空間運動鏈：各構件不在一個平面或平行平面內運動的各構件不在一個平面或平行平面內運動的 運動鏈，稱為空間運動鏈。運動鏈，稱為空間運動鏈。 閉鏈：閉鏈：各構件首尾封閉的運動鏈，稱為閉鏈。各構件首尾封閉的運動鏈，稱為閉鏈。開鏈：開鏈：各構件首尾不封閉的運動鏈，稱為開鏈。各構件首尾不封閉的運動鏈，稱為開鏈。 運動鏈的表示方法運動鏈的表示方法回章首回章首退出退出運動鏈表示方法運動鏈表示方法 圖（圖（a a）為閉鏈；）為閉鏈；圖（圖（b b）為開鏈；）為開鏈；圖（圖（c c）不是運動鏈，

10、為桁架。（構件間無相對運動）不是運動鏈，為桁架。（構件間無相對運動） 回章首回章首退出退出4. .機構機構機構機構 是是 具有一個固定構件的可動運動鏈。具有一個固定構件的可動運動鏈。 圖（圖（a a）中，固定構件）中，固定構件4 4，可得到閉鏈機構。，可得到閉鏈機構。圖（圖（b b）中，固定構件）中，固定構件1 1，可得到開鏈機構。，可得到開鏈機構。 回章首回章首退出退出5. .機構運動簡圖機構運動簡圖 用簡單的線條和運動副的代表符號表示機器的組成用簡單的線條和運動副的代表符號表示機器的組成情況和運動情況的圖形情況和運動情況的圖形, ,如按比例尺畫出，則稱之為如按比例尺畫出，則稱之為機構機構運

11、動簡圖運動簡圖。否則為。否則為機構示意圖機構示意圖 長度比例尺長度比例尺 或或m/mmm/mm )mm()m(圖中尺寸實際尺寸l（1 1）畫法：）畫法：1 1）找出原動件和從動件）找出原動件和從動件2 2）使機構緩緩運動，觀察其組成情況和運動情況）使機構緩緩運動，觀察其組成情況和運動情況3 3）沿主）沿主從動件的傳遞路線找出構件數(shù)目和運動副的數(shù)目與種類從動件的傳遞路線找出構件數(shù)目和運動副的數(shù)目與種類4 4）選擇大多數(shù)構件所在平面為投影面）選擇大多數(shù)構件所在平面為投影面5 5）測量各運動副之間的尺寸，用運動副表示各構件的聯(lián)接，選比）測量各運動副之間的尺寸，用運動副表示各構件的聯(lián)接，選比例尺畫出各

12、構件，從而完成機構運動簡圖的設計。例尺畫出各構件，從而完成機構運動簡圖的設計。 （2）實例：）實例： 鄂式破碎機的機構運動簡圖鄂式破碎機的機構運動簡圖 回章首回章首退出退出鄂式破碎機的機構運動簡圖鄂式破碎機的機構運動簡圖 回章首回章首退出退出 自由構件在平面內有三個自由度，自由構件在平面內有三個自由度，n n個構件有個構件有3n3n個自個自由度。與其它構件聯(lián)接后就受到約束。由度。與其它構件聯(lián)接后就受到約束。 一個平面低副提供一個平面低副提供2 2個約束，個約束， 個低副提供個低副提供2 2 個約個約束束; ; 一個平面高副提供一個平面高副提供1 1個約束，個約束， 個高副提供個高副提供 個約個

13、約束，則機構自由度為：束，則機構自由度為： F F = =6. .平面機構的自由度計算平面機構的自由度計算lPlPhPhPhL23PPn（2 2）機構具有確定運動的條件）機構具有確定運動的條件 （1 1）自由度計算）自由度計算 機構的自由度等于機構的原動件數(shù)目，機構具有確定的機構的自由度等于機構的原動件數(shù)目，機構具有確定的運動。機構的自由度由機構的屬性決定，而機構的原動件由運動。機構的自由度由機構的屬性決定，而機構的原動件由人來確定。人來確定。 回章首回章首退出退出物體在平面坐標系中的運動物體在平面坐標系中的運動 回章首回章首退出退出機構具有確定運動的條件機構具有確定運動的條件圖（圖（a a）

14、中，）中，F(xiàn) F =1=1，有一個原動件即有確定的運動，有一個原動件即有確定的運動圖（圖（b b）中，）中，F(xiàn) F =2=2，有二個原動件即有確定的運動，有二個原動件即有確定的運動 回章首回章首退出退出6-3 6-3 機構的類型機構的類型 1.1.機構的基本型機構的基本型 2.2.機構的組合機構的組合 1)1)機構的基本型（一）機構的基本型（一）2)2)機構的基本型（二）機構的基本型（二）回章首回章首退出退出（3 3）含有二個移動副四桿機構的基本型）含有二個移動副四桿機構的基本型 （4 4）圓柱齒輪傳動機構的基本型）圓柱齒輪傳動機構的基本型 （5 5）圓錐齒輪傳動機構的基本型）圓錐齒輪傳動機構

15、的基本型 （6 6）蝸桿傳動機構的基本型）蝸桿傳動機構的基本型 （7 7）內嚙合行星齒輪傳動機構的基本型）內嚙合行星齒輪傳動機構的基本型 （8 8）直動從動件平面凸輪機構的基本型）直動從動件平面凸輪機構的基本型 （9 9）擺動從動件平面凸輪機構的基本型）擺動從動件平面凸輪機構的基本型 回章首回章首退出退出（1）全轉動副四桿機構的基本型）全轉動副四桿機構的基本型 曲柄搖桿機構的機構簡圖曲柄搖桿機構的機構簡圖 回章首回章首退出退出（2）含有一個移動副四桿機構的基本型）含有一個移動副四桿機構的基本型 曲柄滑塊機構的機構簡圖。曲柄滑塊機構的機構簡圖。回章首回章首退出退出（3）含有二個移動副四桿機構的基

16、本型）含有二個移動副四桿機構的基本型 正弦機構的機構簡圖正弦機構的機構簡圖 回章首回章首退出退出（4）圓柱齒輪傳動機構的基本型）圓柱齒輪傳動機構的基本型圓柱齒輪傳動機構的基本型圓柱齒輪傳動機構的基本型 回章首回章首退出退出（5）圓錐齒輪傳動機構的基本型）圓錐齒輪傳動機構的基本型斜齒圓錐齒輪傳動機構和曲齒圓錐齒輪傳動機構斜齒圓錐齒輪傳動機構和曲齒圓錐齒輪傳動機構回章首回章首退出退出（6）蝸桿傳動機構的基本型）蝸桿傳動機構的基本型延伸漸開線圓柱蝸桿傳動機構，漸開線圓柱蝸桿傳動機構延伸漸開線圓柱蝸桿傳動機構，漸開線圓柱蝸桿傳動機構 回章首回章首退出退出（7）內嚙合行星齒輪傳動機構的基本型）內嚙合行星

17、齒輪傳動機構的基本型 擺線針輪傳動機構、諧波傳動機構、內平動齒輪傳動機構、活齒傳動機構擺線針輪傳動機構、諧波傳動機構、內平動齒輪傳動機構、活齒傳動機構 回章首回章首退出退出（8）直動從動件平面凸輪機構的基本型）直動從動件平面凸輪機構的基本型直動從動件平面凸輪機構的基本型直動從動件平面凸輪機構的基本型回章首回章首退出退出（9）擺動從動件平面凸輪機構的基本型）擺動從動件平面凸輪機構的基本型擺動從動件平面凸輪機構的基本型擺動從動件平面凸輪機構的基本型 回章首回章首退出退出（1616）電磁傳動機構的基本型）電磁傳動機構的基本型 （1414）液、氣傳動機構的基本型）液、氣傳動機構的基本型 （1212）帶

18、傳動機構的基本型）帶傳動機構的基本型 （1313）鏈傳動機構的基本型）鏈傳動機構的基本型 （1111）擺動從動件圓柱凸輪機構的基本型）擺動從動件圓柱凸輪機構的基本型 （1010）直動從動件圓柱凸輪機構的基本型）直動從動件圓柱凸輪機構的基本型 回章首回章首退出退出圓柱凸輪機構的基本型圓柱凸輪機構的基本型回章首回章首退出退出帶傳動帶傳動 b) 鏈鏈傳動傳動 回章首回章首退出退出液、氣傳動的基本型液、氣傳動的基本型 回章首回章首退出退出傳動機構傳動機構的基本型的基本型圖圖 b) b) 電磁傳動機構的基本型電磁傳動機構的基本型 a) a) 螺旋傳動機構的基本型螺旋傳動機構的基本型傳動機構的基本型傳動機

19、構的基本型回章首回章首退出退出間歇運動機構的基本型間歇運動機構的基本型 b) b) 為外槽輪機構的基本型為外槽輪機構的基本型 a) a) 為外棘輪機構的基本型，為外棘輪機構的基本型，回章首回章首退出退出2.2.機構的組合機構的組合 各種機構的巧妙組合是機械創(chuàng)新設計的重要手段之各種機構的巧妙組合是機械創(chuàng)新設計的重要手段之一。其組合方法可分為各類基本機構的一。其組合方法可分為各類基本機構的串行聯(lián)接、并行串行聯(lián)接、并行聯(lián)接聯(lián)接、 封閉式聯(lián)接、疊加聯(lián)接封閉式聯(lián)接、疊加聯(lián)接五種。五種。 不同的聯(lián)接方式所產生的機構系統(tǒng)不同，串行聯(lián)接、不同的聯(lián)接方式所產生的機構系統(tǒng)不同，串行聯(lián)接、并行聯(lián)接、混合聯(lián)接、疊加聯(lián)

20、接所組成的機構系統(tǒng)稱為并行聯(lián)接、混合聯(lián)接、疊加聯(lián)接所組成的機構系統(tǒng)稱為機構組合系統(tǒng)機構組合系統(tǒng)，封閉式聯(lián)接所組成的機構系統(tǒng)稱為，封閉式聯(lián)接所組成的機構系統(tǒng)稱為組合組合機構系統(tǒng)。機構系統(tǒng)。 回章首回章首退出退出串聯(lián)組合串聯(lián)組合: : 前一個機構的輸出構件與后一個機構的輸入構件聯(lián)前一個機構的輸出構件與后一個機構的輸入構件聯(lián) 接在一起接在一起 。特特 征征: : 基礎機構和附加機構都是單自由度機構，組合后各基礎機構和附加機構都是單自由度機構，組合后各 機構的特征保持不變。機構的特征保持不變。串聯(lián)組合方法串聯(lián)組合方法: : I I型串聯(lián)型串聯(lián): : 聯(lián)接點選在作簡單運動的構件上聯(lián)接點選在作簡單運動的構

21、件上 . . IIII型串聯(lián)型串聯(lián): : 聯(lián)接點選在作復雜平面運動的構件上聯(lián)接點選在作復雜平面運動的構件上 。 機構的串聯(lián)組合框圖機構的串聯(lián)組合框圖串聯(lián)機構示意圖串聯(lián)機構示意圖回章首回章首退出退出機構的串聯(lián)組合框圖機構的串聯(lián)組合框圖 a) I型串聯(lián)型串聯(lián) b) II型串聯(lián)型串聯(lián) 機構機構1機構機構2機構機構1機構機構2回章首回章首退出退出a)a)圖：齒輪圖：齒輪 、 組成的齒輪機構為附加機構，連桿機構組成的齒輪機構為附加機構，連桿機構ABCDABCD為基礎機為基礎機構。附加齒輪機構中的輸出齒輪構。附加齒輪機構中的輸出齒輪2 2與基礎連桿機構輸入件與基礎連桿機構輸入件ABAB固接，形成固接，形成

22、I I型型串聯(lián)機構。串聯(lián)機構。 B)B)圖：齒輪圖：齒輪 、 和系桿和系桿OAOA組成的行星輪系機構為基礎機構，滑塊機構組成的行星輪系機構為基礎機構，滑塊機構ABCABC為附加機構。曲柄為附加機構。曲柄ABAB與作復雜平面運動的行星輪固接，稱為與作復雜平面運動的行星輪固接，稱為IIII型串聯(lián)型串聯(lián)機構機構 串聯(lián)機構示意圖串聯(lián)機構示意圖 a) b) 1Z2Z1Z2Z回章首回章首退出退出并行聯(lián)接并行聯(lián)接: :若干個單自由度基本機構的輸入構件連接在一起，保留各自的若干個單自由度基本機構的輸入構件連接在一起，保留各自的 輸出運動；或若干個單自由度機構的輸出構件連接在一起，保輸出運動；或若干個單自由度機

23、構的輸出構件連接在一起，保 留各自的輸入運動；或有共同的輸入構件與輸出構件的聯(lián)接留各自的輸入運動；或有共同的輸入構件與輸出構件的聯(lián)接 。特征特征: :各基本機構具有相同的自由度，且各機構特征不變。并聯(lián)組合中。各基本機構具有相同的自由度，且各機構特征不變。并聯(lián)組合中。 各基本機構的特性不變，其組合結果仍為機構的組合系統(tǒng)。各基本機構的特性不變，其組合結果仍為機構的組合系統(tǒng)。I I型并聯(lián)型并聯(lián) 各機構有共同的輸入件，保留各自輸出運動的聯(lián)接方式各機構有共同的輸入件，保留各自輸出運動的聯(lián)接方式 ； IIII型并聯(lián)型并聯(lián): :各機構有不同的輸入件，保留相同輸出運動的聯(lián)接方式各機構有不同的輸入件，保留相同輸

24、出運動的聯(lián)接方式 ； IIIIII型并聯(lián)型并聯(lián): :各機構有共同的輸入運動和共同的輸出運動的聯(lián)接方式各機構有共同的輸入運動和共同的輸出運動的聯(lián)接方式. . （2 2） 機構的并聯(lián)組合機構的并聯(lián)組合 并聯(lián)組合示意框圖并聯(lián)組合示意框圖并聯(lián)組合機構示意圖并聯(lián)組合機構示意圖回章首回章首退出退出并聯(lián)組合示意框圖并聯(lián)組合示意框圖 a) I型并聯(lián)型并聯(lián) b) II型并聯(lián)型并聯(lián) c) III型并聯(lián)型并聯(lián) 圖圖6-26 并聯(lián)組合示意框圖并聯(lián)組合示意框圖 機構機構1機構機構j機構機構1機構機構j機構機構1機構機構j回章首回章首退出退出并聯(lián)組合機構示意圖并聯(lián)組合機構示意圖 回章首回章首退出退出（3 3）機構的封閉式

25、聯(lián)接組合）機構的封閉式聯(lián)接組合 機構的封閉式組合示意框圖機構的封閉式組合示意框圖封閉組合機構示意圖封閉組合機構示意圖回章首回章首退出退出機構的封閉式組合示意框圖機構的封閉式組合示意框圖 基礎機構基礎機構附加機構附加機構基礎機構基礎機構基礎機構基礎機構附加機構附加機構附加機構附加機構附加機構附加機構 c) IIIc) III型封閉組合機構型封閉組合機構 I I型封閉組合機構型封閉組合機構 b) IIb) II型封閉組合機構型封閉組合機構 回章首回章首退出退出 封閉組合機構示意圖封閉組合機構示意圖 a） b） c） 回章首回章首退出退出機構的疊加組合機構的疊加組合I I型疊加機構示例型疊加機構示例II