第1章 常用機(jī)構(gòu)功能介紹

第1章常用機(jī)構(gòu)及其功能介紹1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.2凸輪機(jī)構(gòu)1.3變速機(jī)構(gòu)1.4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解常用機(jī)構(gòu)的種類及其功能，并且能在實(shí)際中進(jìn)行運(yùn)用。1.對鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其衍生形式有所了解，并對相關(guān)概念、知識(shí)有基礎(chǔ)的了解。2.深入理解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的性質(zhì)，并對其原理進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，能夠獨(dú)立畫出簡單的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖。3.在認(rèn)知和理解的基礎(chǔ)上能夠在實(shí)踐中體會(huì)簡單機(jī)構(gòu)的原理及作用。下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的概念及構(gòu)成用四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副在構(gòu)件間相連的平面四桿機(jī)構(gòu)，稱為圖1-1(a)所示為一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，由四根桿狀的構(gòu)件分別用鉸鏈連接而成。圖1-1(b)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的簡圖。平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，或者簡稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，起固定作用的構(gòu)件稱為機(jī)架(又稱為固定件、靜件);機(jī)構(gòu)中與機(jī)架用低副相連的構(gòu)件稱為連架桿;不與機(jī)架相連的構(gòu)件稱為連桿。圖1-1中，構(gòu)件4為機(jī)架，構(gòu)件2為連桿，構(gòu)件1和3為連架桿。連架桿按其運(yùn)動(dòng)特征可分成搖桿和曲柄兩種。搖桿:同機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連但只繞該轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線擺動(dòng)的構(gòu)件。曲柄:同機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連且繞該轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線整圈旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是具有一個(gè)曲柄和一個(gè)搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一般以曲柄為主動(dòng)件作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿為從動(dòng)件作往復(fù)擺動(dòng)。在圖1-2所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，假定曲柄AB為主動(dòng)件，并作逆時(shí)針等速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)曲柄AB的B端從B點(diǎn)回轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時(shí)，動(dòng)件搖桿CD上的C端從C點(diǎn)擺動(dòng)到C點(diǎn)，而當(dāng)B端從

點(diǎn)回轉(zhuǎn)到點(diǎn)時(shí)，C端從C點(diǎn)順時(shí)針擺動(dòng)到q點(diǎn)。當(dāng)B端繼續(xù)從B2點(diǎn)回轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時(shí)，C端將從q點(diǎn)逆時(shí)針擺回到點(diǎn)。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)(圖1-3)，其傳動(dòng)方式采用了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)工作時(shí)，齒輪1帶動(dòng)齒輪2并與齒輪2同軸的銷盤3(相當(dāng)于曲柄)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿4使帶有棘爪的搖桿5繞D點(diǎn)擺動(dòng)，與此同時(shí)棘爪推動(dòng)棘輪6上的輪齒，使與棘輪同軸的絲杠7轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成工作臺(tái)的橫向運(yùn)動(dòng)。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍很廣，圖1-4是一些實(shí)際應(yīng)用:(a)為雷達(dá)俯仰角度的擺動(dòng)裝置，(b)為顆式破碎機(jī)。它們在曲柄AB連續(xù)回轉(zhuǎn)的同時(shí)，搖桿CD可以往復(fù)擺動(dòng)，完成雷達(dá)天線的擺動(dòng)俯仰、破碎礦石等動(dòng)作。在圖1-5所示的腳踏砂輪機(jī)機(jī)構(gòu)和圖1-6所示的縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)中，連桿BC隨著踏板作往復(fù)擺動(dòng)，驅(qū)動(dòng)曲軸AB和帶輪進(jìn)行連續(xù)的回轉(zhuǎn)。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)取搖桿為主動(dòng)件時(shí)，可以使搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及構(gòu)成一般而言，兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。如圖1一所示的慣性篩中的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)就是雙曲柄機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)曲柄AB繞點(diǎn)A勻速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過連桿BC帶動(dòng)從動(dòng)曲柄CD繞D點(diǎn)變速回轉(zhuǎn)一周并通過E點(diǎn)連接，使篩子作變速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行篩選工作。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)如果在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，兩曲柄的長度相等，連桿與機(jī)架的長度也相等，那么可以稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)(圖1-8

)。在機(jī)械中平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用也很廣泛，如圖1-9所示的天平，它能保證天平盤1,2始終處于水平位置;圖1-10所示的機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)裝置也是平行雙曲柄機(jī)的應(yīng)用實(shí)例。如果曲柄轉(zhuǎn)向不同，稱為反向平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，可以簡稱為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)，如圖1-11所示。圖1-12為車門啟閉機(jī)構(gòu)，它采用的就是反向雙曲柄機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)是具有兩個(gè)搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例也很多:如圖1-13所示的鶴式港口起重機(jī)中月刀為機(jī)架，AB和CD為搖桿，當(dāng)搖桿AB擺動(dòng)時(shí)，通過連桿CE將重物Q近似水平直線移動(dòng)到虛線位置。圖1-14所示的自卸載重汽車翻斗機(jī)構(gòu)中，AD為機(jī)架，當(dāng)液壓缸輸人液壓油時(shí)，活塞桿向右伸出，使AB和CD向右擺動(dòng)，從而使車斗傾斜卸下貨物。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.1.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的性質(zhì)1.曲柄存在的條件在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中是否有作整圈旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件，取決于各構(gòu)件之間的長度關(guān)系，這就是所謂的曲柄存在條件。對曲柄存在條件的分析:在圖1-15所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)曲柄AB、連桿BC,搖桿CD和機(jī)架AD四柄柄長之中取最短桿為機(jī)架時(shí)，則構(gòu)成雙曲柄機(jī)構(gòu)。若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則無曲柄存在，只能構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2.死點(diǎn)位置的概念及其作用當(dāng)曲柄與連桿處于共線位置時(shí)，這時(shí)驅(qū)動(dòng)力對從動(dòng)件的回轉(zhuǎn)力矩等于零。因此，無論作用力有多大，也不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)構(gòu)處于卡死狀態(tài)，且轉(zhuǎn)向不確定，機(jī)構(gòu)的這種位置就叫死點(diǎn)位置?？p紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)(圖1-16)中。死點(diǎn)位置影響機(jī)構(gòu)的正常傳遞運(yùn)動(dòng)，因此應(yīng)設(shè)法加以克服。通常是在從動(dòng)件曲柄上安裝飛輪，利用飛輪的運(yùn)動(dòng)慣性，使機(jī)構(gòu)按原來的轉(zhuǎn)向通過死點(diǎn)位置。在取搖桿為主動(dòng)件、曲柄為從動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中(圖1-17)，死點(diǎn)位置有兩個(gè)。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置的特殊性使其常常在實(shí)際應(yīng)用中能實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。如圖1-18所示的飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)，放下機(jī)輪后，從動(dòng)桿CD與連桿BC共線。當(dāng)飛機(jī)著陸時(shí)，機(jī)輪上雖然受到很大的作用力F，但因機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，所以起落架不會(huì)收起，從而提高了起落架工作的可靠性。圖1-19所示為一種鉆床連桿式快速夾具。當(dāng)通過手柄(即連桿BC)施加外力F，使連桿BC與連架桿CD成一直線，這時(shí)構(gòu)件連架桿AB的左端夾緊工件。上一頁返回下一頁1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)3.壓力角和傳動(dòng)角(1)壓力角壓力角是衡量一個(gè)機(jī)構(gòu)的力傳遞性能好壞的主要標(biāo)志。如圖1-20所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄AB為主動(dòng)件。AB桿經(jīng)過連桿BC作用于CD桿上C點(diǎn)的力為F,F可分解為沿點(diǎn)C速度方向的分力及沿CD方向的分力;分力經(jīng)CD桿作用在鉸鏈D上，由圖可知其中是作用在從動(dòng)件上力的方向和從動(dòng)件受力點(diǎn)的速度方向之間所夾銳角，稱為機(jī)構(gòu)的壓力角。從上式可見，壓力角越小，有效分力越大，而越小，對機(jī)構(gòu)越有利上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)(2)傳動(dòng)角為了度量的方便，令

。是壓力角的余角，稱為傳動(dòng)角。顯然，壓力角越小，或者傳動(dòng)角

越大，使從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)的有效分力就越大，對機(jī)構(gòu)傳動(dòng)越有利。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其傳動(dòng)角是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)使，，對高速大功率機(jī)械應(yīng)使。為此，必須確定時(shí)機(jī)構(gòu)的位置并檢驗(yàn)的值是否大于等于上述的許用值。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置可由下述方法求得。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)如圖1-21(a)所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)角

為連桿BC與導(dǎo)路垂線的夾角。當(dāng)曲柄處于垂直于導(dǎo)路方向位置且B點(diǎn)距導(dǎo)路中心位置最大時(shí)，可得到最小傳動(dòng)角。對于對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其最小傳動(dòng)角也可同樣確定。在圖1-21(b)所示的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件且不考慮摩擦?xí)r，滑塊2對導(dǎo)桿3的作用力方向始終垂直于導(dǎo)桿，而導(dǎo)桿上力作用點(diǎn)的速度方向也總是垂直于導(dǎo)桿，因此，壓力角始終等于零，傳動(dòng)角恒等于，所以導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳力性能好。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)4.急回特性在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中(見圖1-22)，曲柄AB以等角速度順時(shí)針回轉(zhuǎn)，自，回轉(zhuǎn)到即轉(zhuǎn)過角度時(shí)，搖桿CD自擺動(dòng)到，擺動(dòng)的角度為

，曲柄AB繼續(xù)由回轉(zhuǎn)到，轉(zhuǎn)過的角度為，由圖可知>，曲柄AB在作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿CD在極限位置間作往復(fù)擺動(dòng)，且往復(fù)兩次擺動(dòng)所用時(shí)間不等，平均速度也不相同。通常搖桿由擺動(dòng)到的過程為機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件的工作行程，搖桿由擺動(dòng)到的過程作為從動(dòng)件的空回行程，以使空回行程的時(shí)間縮短，有利于提高生產(chǎn)率。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的急回特性用急回特性系數(shù)K機(jī)構(gòu)有無急回特性，取決于K的值。K1時(shí)，機(jī)構(gòu)有急回特性，并且K值越大，急回特性越顯著上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1.1.4鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的衍生形式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)常見的衍生形式有:導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)。這里介紹前兩種常用的衍生形成。1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)簡介連架桿中至少有一個(gè)構(gòu)件為導(dǎo)桿的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以看成是改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中固定件的位置衍生而成。導(dǎo)桿是機(jī)構(gòu)中與另一運(yùn)動(dòng)構(gòu)件組成移動(dòng)副的構(gòu)件。(1)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)如圖1-23(a)所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)取桿1為固定件時(shí)，即可得到

1-23(b),(c)所示的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)(2)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)如圖1-24(a)所示為回轉(zhuǎn)式液壓泵，其中缸體4相當(dāng)于導(dǎo)桿，當(dāng)缸體4繞定軸A轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)件2繞另一定軸B轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活塞3沿缸體相對移動(dòng)。圖1-24(b)為回轉(zhuǎn)式液壓泵轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。因BC>AB，當(dāng)桿2整周回轉(zhuǎn)時(shí)，桿4也作整周的回轉(zhuǎn)，這種導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。(3)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)如圖1-25所示為牛頭刨床中擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。桿BC為主動(dòng)件，作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。可見擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有急回特性。為實(shí)現(xiàn)滑枕作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，在機(jī)架A處導(dǎo)桿的導(dǎo)槽中設(shè)置了一個(gè)滑塊，使導(dǎo)桿在擺動(dòng)時(shí)滑塊能上下移動(dòng)。下一頁返回上一頁1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)如圖1-26所示為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)在自卸裝置中的應(yīng)用實(shí)例。車廂(桿1)可繞車架(機(jī)架2)，活塞桿(導(dǎo)桿4)、液壓缸(搖塊3)可繞車架上的C點(diǎn)擺動(dòng)，當(dāng)液壓缸中的活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，車廂繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)貨物自動(dòng)卸下。(4)定塊機(jī)構(gòu)當(dāng)取構(gòu)件3為固定件時(shí)，此機(jī)構(gòu)通常以桿1為主動(dòng)件，桿1回轉(zhuǎn)時(shí)，桿2繞C點(diǎn)擺動(dòng)，桿4僅相對固定滑塊作往復(fù)移動(dòng)。圖1-27所示手搖泵中的定塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)搖動(dòng)手柄2時(shí)，活塞4便在缸體3中作往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)泵水的動(dòng)作。上一頁下一頁返回1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡介曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是由一個(gè)曲柄和一個(gè)滑塊組成的平面四桿機(jī)構(gòu)，其中的滑塊是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿演化而來的。當(dāng)搖桿CD的長度趨向無窮大，原來沿圓弧作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的C點(diǎn)變成沿直線作往復(fù)移動(dòng)，也就是搖桿變成了沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑塊，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)就演化成如圖1-28所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在機(jī)械中應(yīng)用廣泛，圖1-29所示為內(nèi)燃機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。活塞(即滑塊)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸(即曲柄)的連續(xù)回轉(zhuǎn)。上一頁返回1.2凸輪機(jī)構(gòu)1.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及構(gòu)成凸輪是具有曲線或曲面輪廓形狀的構(gòu)件，從動(dòng)桿與凸輪始終保持直接接觸，當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，迫使從動(dòng)桿實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求。如圖1-30所示，凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪1、從動(dòng)桿2和機(jī)架3組成的。如圖1-31所示為內(nèi)燃機(jī)中控制氣閥開閉的凸輪機(jī)構(gòu)。它通過連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪的輪廓，驅(qū)動(dòng)氣閥桿往復(fù)移動(dòng)，從而按預(yù)定的時(shí)間打開或關(guān)閉氣閥，完成配氣要求。彈簧的作用是使氣閥組件緊貼凸輪的輪廓曲面。如圖1-32所示為自動(dòng)車床刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回1.2凸輪機(jī)構(gòu)1.2.2凸輪機(jī)構(gòu)的基本類型1.從動(dòng)件端部結(jié)構(gòu)形式分類按從動(dòng)件端部的結(jié)構(gòu)形式不同可分為尖頂從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件和平底從動(dòng)件。

(1)尖頂從動(dòng)件，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，可準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，缺點(diǎn)是尖頂易于磨損，承載能力小，多用于傳力小、速度低、傳動(dòng)靈敏的場合。

(2)平底從動(dòng)件如圖1-33所示，這種從動(dòng)件的優(yōu)點(diǎn)是:從動(dòng)件受力方向始終與底面垂直(不計(jì)摩擦?xí)r)，故受力比較平穩(wěn)，在高速工作時(shí)，底面與凸輪間較易形成油膜，從而減少摩擦、磨損。上一頁下一頁返回1.2凸輪機(jī)構(gòu)(3)滾子從動(dòng)件如圖1-34、圖1-36、圖1-37所示，這種從動(dòng)件的滾子與凸輪作滾動(dòng)摩擦，不易磨損，故可用來傳遞較大的動(dòng)力，但這種方式有局限性，滾子軸處有間隙，不宜高速，但是應(yīng)用最廣的一種從動(dòng)件上一頁下一頁返回1.2凸輪機(jī)構(gòu)2.從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分類(1)直動(dòng)從動(dòng)件直動(dòng)從動(dòng)件就是從動(dòng)件在直線位置作往復(fù)移動(dòng)。(2)擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件就是從動(dòng)件只作往復(fù)擺動(dòng)。3.從凸輪的形狀分類(1)盤形凸輪具有徑向廓線尺寸變化并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪，稱為盤形凸輪。盤形凸輪是一個(gè)具有變化半徑的圓盤形構(gòu)件，盤形凸輪分為兩種:以外輪廓推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的稱為盤形外輪廓凸輪以曲線溝槽推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的稱為盤形槽凸輪(圖1-35)。當(dāng)盤形凸輪等速回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件在徑向的盤面內(nèi)運(yùn)動(dòng)(往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng))。

上一頁下一頁返回1.2凸輪機(jī)構(gòu)

(2)移動(dòng)凸輪當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，就演化成移動(dòng)凸輪，移動(dòng)凸輪通常作往復(fù)直線移動(dòng)，從動(dòng)件則在同一平面內(nèi)作往復(fù)直線移動(dòng)或擺動(dòng)。圖1-36所示為采用靠模車削手柄的移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。

(3)柱體凸輪輪廓曲線位于圓柱端部并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪，稱為端面凸輪(圖1-37)。

輪廓曲線位于圓柱面上并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪稱為圓柱凸輪。上一頁下一頁返回1.2凸輪機(jī)構(gòu)1.2.3凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理應(yīng)用及特點(diǎn)1.從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(1)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是從動(dòng)件上升(或下降)的速度為一定值的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。圖1-38(a)所示為一個(gè)等速盤形凸輪機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件從最高位置降到最低位置，其推程為h;同理當(dāng)凸輪沿順時(shí)針方向以等角速度。回轉(zhuǎn)時(shí)，回程也是h。從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的位移s與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的關(guān)系為:運(yùn)動(dòng)時(shí)間t與凸輪轉(zhuǎn)角中的關(guān)系為:可以得到:下一頁返回上一頁1.2凸輪機(jī)構(gòu)因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速、輕載的凸輪機(jī)構(gòu)。為了避免產(chǎn)生這種剛性沖擊，通常在位移曲線轉(zhuǎn)折處采用圓弧過渡進(jìn)行修正，修正圓弧半徑

可取。圖1-39為等速運(yùn)動(dòng)推程位移曲線的修正情況，其中虛線為修正后的位移曲線，MN為兩修正圓弧所在圓的內(nèi)公切線。(2)等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在行程的前半段為等加速，而后半段為等減速的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為等加速等減速的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如圖1-40，從動(dòng)件在推距中，先等加速運(yùn)動(dòng)，后等減速運(yùn)動(dòng)，直至停止。上一頁下一頁返回1.2凸輪機(jī)構(gòu)2.凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的關(guān)系

圖1-41所示為最基本的對心外輪廓盤形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪輪廓上最小半徑所在的圓稱為凸輪的基圓，其半徑用表示。圖中從動(dòng)件位于最低位置，當(dāng)凸輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪的曲線輪廓AB部分將連續(xù)與從動(dòng)件的尖端接觸。當(dāng)輪廓上最大半徑的點(diǎn)B回轉(zhuǎn)到

位置時(shí)，從動(dòng)件升到最高位置。從動(dòng)件自最低位置升到最高位置的過程稱為推程。這時(shí)從動(dòng)件移動(dòng)的距離h稱為升距，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角

稱為推程角。從動(dòng)件自最高位置降到最低位置的過程稱為回程。相對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角

稱為回程角。凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件將重復(fù)前面所述的升一停一降一停的運(yùn)動(dòng)過程。上一頁下一頁返回1.2凸輪機(jī)構(gòu)3.凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

.凸輪機(jī)構(gòu)可以用在對從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求嚴(yán)格的場合，也可以根據(jù)實(shí)際需要任意擬定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

.凸輪機(jī)構(gòu)能傳遞較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，但對復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)特性要求，精確分析和設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線比較困難，制造和維修也較困難。.凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，兩構(gòu)件接觸處為點(diǎn)接觸或線接觸，單位面積上承載壓力較高難以保持良好的潤滑，故容易磨損，所以這種機(jī)構(gòu)一般用于傳遞功率不大的場合。.凸輪機(jī)構(gòu)可以高速啟動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。但是由于受凸輪尺寸的限制，所以不適用于要求從動(dòng)桿工作行程較大的地方。上一頁返回1.3變速機(jī)構(gòu)1.3.1有級(jí)變速機(jī)構(gòu)的基本類型在機(jī)床和汽車中，我們?？梢钥吹阶兯贆C(jī)構(gòu)部件。有級(jí)變速機(jī)構(gòu)在機(jī)械式變速機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用是最為普遍的，它們通常都是通過改變機(jī)構(gòu)中一對或幾對齒輪傳動(dòng)比的大小來實(shí)現(xiàn)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的變化。1.塔齒輪變速機(jī)構(gòu)

圖1-42所示為一種塔齒輪變速機(jī)構(gòu)，常用于轉(zhuǎn)速不高但需要有多種轉(zhuǎn)速的場合，例如臥式車床進(jìn)給箱中的基本螺距機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回1.3變速機(jī)構(gòu)2.滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)通常用于定軸輪系中，由于能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速在較大范圍內(nèi)的多級(jí)變速，因此，廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床的主軸變速。圖1-43所示為X6132萬能升降臺(tái)銑床的主軸傳動(dòng)系統(tǒng)。軸

為輸入(主動(dòng))軸，由轉(zhuǎn)速n=1450r/min的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。軸V為輸出軸，在軸和軸

上分別安裝有齒數(shù)為19-22-16和47-37-26的三聯(lián)滑移齒輪，以及齒數(shù)為82-29的雙聯(lián)滑移齒輪，與各固定齒輪組成滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回1.3變速機(jī)構(gòu)根據(jù)定軸輪系轉(zhuǎn)動(dòng)比公式可以推出如下結(jié)論:結(jié)合可知:軸和軸的傳動(dòng)比只有一種，軸和軸的傳動(dòng)比有三種，軸和軸的傳動(dòng)比有三種，軸

和間有兩種傳動(dòng)，這樣軸有種速度。上一頁下一頁返回1.3變速機(jī)構(gòu)3.倍增變速機(jī)構(gòu)圖1-44所示為一個(gè)倍增變速機(jī)構(gòu)，由三根軸和齒輪組成。軸I為主動(dòng)軸，其上裝有一個(gè)固定的雙聯(lián)齒輪和兩個(gè)空套的雙聯(lián)齒輪，齒數(shù)均為39-26。軸上裝有三個(gè)齒數(shù)為52-39的空套雙聯(lián)齒輪和一個(gè)齒數(shù)為52的空套齒輪。輸出軸

上裝有一個(gè)齒數(shù)為26的滑移齒輪。移動(dòng)滑移齒輪，可與軸

上任意一個(gè)齒數(shù)為52的齒輪嚙合，當(dāng)滑移齒輪自左向右依次與它們嚙合時(shí)，變速機(jī)構(gòu)可以得到下列四種傳動(dòng)比:上一頁返回下一頁1.3變速機(jī)構(gòu)這四個(gè)傳動(dòng)比是按2的倍數(shù)增加的，所以這個(gè)變速機(jī)構(gòu)稱為倍增變速機(jī)構(gòu)。下一頁返回上一頁1.3變速機(jī)構(gòu)4.拉鍵變速機(jī)構(gòu)圖1-45所示為一種拉鍵變速機(jī)構(gòu)。齒輪

通過鍵聯(lián)接固定在主動(dòng)軸3上;齒輪空套在從動(dòng)套筒軸2上，中間用墊圈分隔。通過改變插人套筒軸孔中的手柄軸4的位置(手柄軸4前端設(shè)有彈簧鍵1，可由套筒軸2的穿通的長槽中彈出)，使其嵌人任一個(gè)空套齒輪的鍵槽中(圖示位置鍵嵌人齒輪2內(nèi)孔的鍵槽)，從而可將主動(dòng)軸的動(dòng)力通過齒輪副和彈簧鍵傳給從動(dòng)軸。上一頁下一頁返回1.3變速機(jī)構(gòu)1.3.2無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的基本類型通過適當(dāng)?shù)馗淖冎鲃?dòng)件和從動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，使輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)的變化的機(jī)構(gòu)稱為無級(jí)變速機(jī)構(gòu)。它是通過摩擦輪的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞。1.錐輪-端面盤式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)

圖1-46所示為錐輪一端面盤式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖?？筛淖冨F輪與端面盤的接觸半徑，和

，從而獲得不同的傳動(dòng)比

，從而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無級(jí)變速。上一頁下一頁返回1.3變速機(jī)構(gòu)式中：—錐輪的轉(zhuǎn)速，(r/min);

—斷面盤的轉(zhuǎn)速，(r/min);—錐輪接觸點(diǎn)半徑，(mm);—斷面盤接觸點(diǎn)半徑，(mm)。上一頁下一頁返回1.3變速機(jī)構(gòu)2.分離錐輪式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)圖1-47所示為分離錐輪式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)原理簡圖。兩對可滑移的錐形輪2和4分別裝在主動(dòng)軸8和從動(dòng)軸5上，并用以支架6為支點(diǎn)的杠桿3連接，兩對錐形輪間的傳動(dòng)件可以是平帶、V帶或使用鋼環(huán)。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，兩段旋向相反的螺桿7通過螺母9使杠桿擺動(dòng)，錐形輪2和4分離或合攏，從而改變傳動(dòng)帶10與兩對錐形輪接觸處的半徑

和

達(dá)到無級(jí)變速的目的。上一頁返回1.4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1.4.1棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及構(gòu)成1.棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理含有棘輪和棘爪的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為棘輪機(jī)構(gòu)。圖1-48所示為齒式棘輪機(jī)構(gòu)，制動(dòng)爪5在彈簧的作用下和棘輪1保持接觸.棋桿3和棘輪1的回轉(zhuǎn)軸線重合。圖1-49所示為一種結(jié)構(gòu)簡單的摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。其傳動(dòng)過程與齒式棘輪機(jī)構(gòu)相似，也是將搖桿1的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為棘輪3的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。下一頁返回上一頁1.4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2.棘輪機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)根據(jù)不同機(jī)構(gòu)工作的需要，棘輪的轉(zhuǎn)角通常需要調(diào)節(jié)，下面介紹兩種常用的調(diào)節(jié)方法:

(1)改變遮板的位置。棘輪裝在可以轉(zhuǎn)動(dòng)的罩殼A內(nèi)，通過罩殼的缺口，露出部分棘輪輪齒。改變罩殼缺口的位置，可使在搖桿擺動(dòng)時(shí)，棘爪的行程有一部分在罩殼側(cè)面的遮板上滑過，從而不能推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。(圖1-50)(2)改變搖桿擺角的大小。在圖1-51所示齒式棘輪機(jī)構(gòu)中，棘輪轉(zhuǎn)角大小可通過調(diào)節(jié)曲柄長度改變搖桿擺角的方法調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿調(diào)節(jié)曲柄應(yīng)發(fā)生變化。上一頁下一頁返回1.4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3.棘輪機(jī)構(gòu)的其他形式和應(yīng)用實(shí)例

(1)雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)圖1-52所示為雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)，可使棘輪在搖桿往復(fù)擺動(dòng)時(shí)都能作同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)棘爪可作成直頭或鉤頭。

(2)雙向棘輪機(jī)構(gòu)雙向棘輪機(jī)構(gòu)，可使棘輪作雙向間歇運(yùn)動(dòng)。圖1-53(a)采用具有矩形齒的棘輪，當(dāng)爪處于實(shí)線位置時(shí)，棘輪作逆時(shí)針間歇轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)棘爪處于虛線位置時(shí)，棘輪則作順時(shí)針間歇運(yùn)動(dòng)。圖1-53(b)采用回轉(zhuǎn)棘爪，當(dāng)棘爪按圖示位置放置時(shí)，棘輪將作逆時(shí)針間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。上一頁下一頁返回1.4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

(3)牛頭刨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)刨床主運(yùn)動(dòng)經(jīng)過曲柄、連桿使搖桿往復(fù)擺動(dòng)，裝在搖桿上的棘爪推動(dòng)棘輪作步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，刨床滑枕每往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次(刨削一次)，棘輪連同絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一次，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的橫向進(jìn)給(圖1-54)。

(4)自行車后軸的齒式棘輪超越機(jī)構(gòu)自行車后軸上的“飛輪”(圖1-55)，實(shí)際上就是一個(gè)內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。

(5)防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)起重設(shè)備中常用到這種機(jī)構(gòu)，(圖1-56)它是可以防止逆轉(zhuǎn)的棘輪機(jī)構(gòu)。上一頁下一頁返回1.4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1.4.2槽輪機(jī)構(gòu)1.槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理槽輪機(jī)構(gòu)又稱馬爾他機(jī)構(gòu)，它是由帶有圓柱銷2的主動(dòng)撥盤1、從動(dòng)槽輪3及機(jī)架等組成。如圖1-57所示，撥盤1以等角速度作連續(xù)回轉(zhuǎn)，槽輪3作步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)撥盤1上的圓柱銷2沒有進(jìn)人槽輪3的徑向槽時(shí)，槽輪3的內(nèi)凹鎖止弧面被撥盤1上的外凸鎖止弧面卡住，槽輪靜止不動(dòng)。內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)(圖1-58)工作原理與外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)相同，只是槽輪的回轉(zhuǎn)方向與曲柄的回轉(zhuǎn)方向相同。下一頁返回上一頁1.4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2.槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例

(1)刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)圖1-59為自動(dòng)機(jī)床的刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，該槽輪機(jī)構(gòu)可根據(jù)零件加工工藝的要求，自動(dòng)調(diào)換需要的刀具。

(2)電影放映機(jī)電影放映機(jī)的卷片機(jī)構(gòu)放映電影時(shí)，膠片以每秒24張的速度通過鏡頭，每張畫面在鏡頭前有一短暫的停留，這一步進(jìn)運(yùn)動(dòng)由槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，如圖1-60所示。上一頁下一頁返回1.4步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3.槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

.槽輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變化很大。.結(jié)構(gòu)簡單工作可靠，在圓銷進(jìn)入和退出嚙合時(shí)沒剛性沖擊。.內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)相對外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪靜止不動(dòng)的時(shí)間短，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較好，但內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)只能有一個(gè)圓銷。.槽輪的轉(zhuǎn)角與槽輪的槽數(shù)有關(guān)，即.單圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)中，曲柄每回轉(zhuǎn)一周，槽輪步進(jìn)運(yùn)動(dòng)一次，轉(zhuǎn)過的角度，槽輪靜止不動(dòng)的時(shí)間很長。圖1-61所示為雙圓銷槽輪機(jī)構(gòu)，此時(shí)，曲柄每回轉(zhuǎn)一周，槽輪步進(jìn)運(yùn)動(dòng)兩次。上一頁返回圖1-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1,3-連架桿;2-連桿;4-機(jī)架返回圖1-2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

返回圖1-3牛頭創(chuàng)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

(a)進(jìn)給機(jī)構(gòu);(b)運(yùn)動(dòng)簡圖1,2-齒輪;3-梢盤(曲柄);4-連桿;5-搖桿;6-棘輪;7-絲杠返回圖1-4曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例返回圖1-5腳踏砂輪機(jī)機(jī)構(gòu)返回圖1-6縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)返回圖1-7慣性篩機(jī)構(gòu)上一頁下一頁返回圖1-8平行雙曲柄機(jī)構(gòu)返回圖1-9天平返回圖1-10機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)裝置(a)車輪聯(lián)動(dòng)裝置;(b)聯(lián)動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)簡圖返回圖1-11反向雙曲柄機(jī)構(gòu)返回圖1-12車門啟閉機(jī)構(gòu)返回圖1-13鶴式港口起重機(jī)返回圖1-14自卸翻斗機(jī)構(gòu)返回圖1-15曲柄搖桿機(jī)構(gòu)返回圖1-16縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖返回圖1-17柄搖桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)死點(diǎn)位置返回圖1-18飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)返回圖1-19夾緊機(jī)構(gòu)返回圖1-20壓力角和傳動(dòng)角返回圖1-21曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角的位置返回圖1-22曲柄搖桿機(jī)構(gòu)返回圖1-23導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)返回圖1-24回轉(zhuǎn)式液壓泵中的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)返回圖1-25牛頭創(chuàng)床中的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖曲柄搖塊機(jī)構(gòu)返回圖1-26自卸裝置中的曲柄

搖塊機(jī)構(gòu)圖1-車廂;2-車架;3-液壓缸;4-活塞桿返回圖1-27定塊機(jī)構(gòu)在手搖泵中的應(yīng)用1-連桿