機(jī)械基礎(chǔ)第四章-常用機(jī)構(gòu)

第一章工程(gōngchéng)材料第二章鑄造(zhùzào)、鍛壓與焊接第三章機(jī)械傳動(dòng)概述第四章常用機(jī)構(gòu)第五章常用機(jī)械傳動(dòng)裝置第六章常用機(jī)械零件第七章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及其分析計(jì)算第八章液壓傳動(dòng)概述第九章液壓元件第十章第十一章典型液壓系統(tǒng)機(jī)機(jī)械械基基礎(chǔ)礎(chǔ)液壓基本回路及液壓系統(tǒng)1精品資料第四章常用(chánɡyònɡ)機(jī)構(gòu)§4.1平面四桿機(jī)構(gòu)§4.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)§4.3螺旋機(jī)構(gòu)§4.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2精品資料一、概述平面四桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性桿件用鉸鏈和滑道等連接而成的機(jī)構(gòu)，在生產(chǎn)中用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的變換(biànhuàn)和傳遞動(dòng)力。§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)3精品資料一、概述平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性桿件用鉸鏈和滑道等連接而成的機(jī)構(gòu)，在生產(chǎn)中用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的變換和傳遞動(dòng)力。因構(gòu)件形狀多呈桿狀并做平面(píngmiàn)運(yùn)動(dòng)，所以稱(chēng)為平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)?！?.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)4精品資料平面四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)的特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn):桿狀構(gòu)件可以傳遞較遠(yuǎn)距離的動(dòng)作低副可以承受很大的載荷曲線形式的多樣性運(yùn)動(dòng)形式的多樣性2.缺點(diǎn)：產(chǎn)生慣性力，設(shè)計(jì)較困難§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)5精品資料二、平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及演化平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)的基本型式：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中桿件的名稱(chēng)曲柄搖桿連桿機(jī)架連架桿§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)6精品資料平面四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)的演化方式：取不同構(gòu)件為機(jī)架（運(yùn)動(dòng)的可逆性）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)(jīgòu)，雙搖桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(jīgòu)含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)橢圓規(guī)，正弦機(jī)構(gòu)(jīgòu)4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)7精品資料平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例：翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)夾具機(jī)構(gòu)攪拌(jiǎobàn)機(jī)構(gòu)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)8精品資料三、平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)的工作特性§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性1.曲柄存在條件2.急回特性動(dòng)力特性1.壓力角、傳動(dòng)角2.死點(diǎn)9精品資料1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄(qūbǐng)存在條件最短桿和最長(zhǎng)桿之和小于或等于其它兩桿之和連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿（一）、運(yùn)動(dòng)(yùndòng)特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)，雙搖桿機(jī)構(gòu)10精品資料推論:以最短桿為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)(jīgòu)是雙曲柄機(jī)構(gòu)(jīgòu)；以最短桿的兩個(gè)鄰邊為機(jī)架，得到兩個(gè)不同曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)；以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，或最短桿和最長(zhǎng)桿之和大于其它兩桿之和，該機(jī)構(gòu)(jīgòu)是雙搖桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)。（一）、運(yùn)動(dòng)(yùndòng)特性11精品資料判斷曲柄(qūbǐng)存在與否

—及機(jī)構(gòu)類(lèi)型的流程圖12精品資料2、急回特性連桿機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)件等速回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件的工作行程速度慢，而回程(huíchéng)速度快，稱(chēng)急回特性。通常用行程速比系數(shù)K表示。K=V回/V工作≥1（一）、運(yùn)動(dòng)(yùndòng)特性13精品資料2、急回特性極位：從動(dòng)件所能達(dá)到的極限位置。極位夾角(jiājiǎo)：從動(dòng)件在兩個(gè)極限位置時(shí)，主動(dòng)件兩位置所夾之銳角，用θ表示。（一）、運(yùn)動(dòng)(yùndòng)特性行程速比系數(shù)與極位夾角的關(guān)系K=（180o+θ）/（180o-θ）14精品資料2、急回特性15精品資料2、急回特性牛頭刨床(niútóupáochuánɡ)16精品資料1、壓力角α、傳動(dòng)角γ壓力角α:在不計(jì)摩擦的情況下,從動(dòng)件受力方向與力作用點(diǎn)速度方向所夾的銳角。傳動(dòng)角γ:壓力角的余角，可以(kěyǐ)衡量機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)質(zhì)量。（二）、動(dòng)力(dònglì)特性17精品資料壓力(yālì)角：α=190傳動(dòng)角：γ=710（二）、動(dòng)力(dònglì)特性18精品資料討論：傳動(dòng)角γ越大，對(duì)機(jī)構(gòu)工作越有利；設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使γγmin（=400）；鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，曲柄與機(jī)架拉直共線和重疊共線的兩位置(wèizhi)處出現(xiàn)的傳動(dòng)角中，必有一處為最小傳動(dòng)角。（二）、動(dòng)力(dònglì)特性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)19精品資料2、死點(diǎn)從動(dòng)件在傳動(dòng)角為零的位置為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)；在分析死點(diǎn)位置時(shí)，要首先搞清楚哪個(gè)(nǎge)是主動(dòng)件；死點(diǎn)是機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所處的特殊位置，它與自由度為0不同,與機(jī)構(gòu)的自鎖也不同。（二）、動(dòng)力(dònglì)特性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)20精品資料2、死點(diǎn)死點(diǎn)的避免機(jī)構(gòu)(jīgòu)錯(cuò)位排列加飛輪,利用慣性通過(guò)死點(diǎn)死點(diǎn)的利用飛機(jī)起落架夾具（二）、動(dòng)力(dònglì)特性21精品資料四、平面四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)的其它常用型式在實(shí)際機(jī)器中，由于具體要求不同，平面四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)的外形和構(gòu)造也各不相同?！?.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)插床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)牛頭刨床滑枕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)22精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)23精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)24=00精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)25精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)26精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)27飛剪精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)28雨刮器精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)29夾緊(jiājǐn)機(jī)構(gòu)精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)30平行四邊形精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)31攪拌機(jī)破碎機(jī)精品資料§4.1平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)32慣性(guànxìng)篩精品資料第四章常用(chánɡyònɡ)機(jī)構(gòu)§4.1平面四桿機(jī)構(gòu)§4.2凸輪機(jī)構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)§4.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)33精品資料先看幾個(gè)凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的演示§4.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)1，2，3，4，534精品資料一、凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)是一種常用的高副機(jī)構(gòu)，廣泛用于各種機(jī)械傳動(dòng)和自動(dòng)控制裝置，例如：內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、鑄造用造型機(jī)、自動(dòng)車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)和縫紉機(jī)跳線機(jī)構(gòu)等等?！?.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)35精品資料一、凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的優(yōu)點(diǎn)：§4.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)36只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，就可以使從動(dòng)件獲得任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊。精品資料一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：由于凸輪輪廓表面(biǎomiàn)與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，故易磨損；凸輪輪廓加工比較困難；因此，通常用于傳力不大的場(chǎng)合?！?.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)37精品資料二、凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型凸輪(tūlún)的（形狀）類(lèi)型：盤(pán)形凸輪(tūlún)移動(dòng)凸輪(tūlún)圓柱凸輪(tūlún)§4.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)38精品資料二、凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的類(lèi)型從動(dòng)件的（形狀）類(lèi)型：尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件§4.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)39精品資料§4.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)40精品資料三、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本概念：凸輪(tūlún)的基圓：在凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)中,以凸輪(tūlún)輪廓的最小向徑rb為半徑所作的圓。行程（升距）：從動(dòng)件上升的最大距離h。§4.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)41精品資料基本概念：42精品資料三、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本概念：近休止(xiūzhǐ)角：從動(dòng)件將在距軸心最近的位置靜止不動(dòng)，與此對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角?！?.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)休止角：從動(dòng)件將在距軸心最遠(yuǎn)的位置靜止不動(dòng)，與此對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。43精品資料三、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律：1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律3.余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)規(guī)律)4.正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律)§4.2凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)44精品資料45精品資料46精品資料47精品資料48精品資料從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇(xuǎnzé)原則三、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律49精品資料四、用圖解法設(shè)計(jì)(shèjì)凸輪輪廓反轉(zhuǎn)法原理(yuánlǐ)直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)

（以尖底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)為例）50精品資料反轉(zhuǎn)(fǎnzhuǎn)法原理51精品資料四、用圖解法設(shè)計(jì)凸輪(tūlún)輪廓例如：已知從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律為從動(dòng)件在推程中以余弦加速度上升，在回程中以等加速等減速下降，行程h=30mm。設(shè)凸輪的基圓半徑為80mm。試用圖解法繪制從動(dòng)件的位移曲線，并設(shè)計(jì)尖底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓。（要求推程和回程運(yùn)動(dòng)角各分為8等份）（推程角）（遠(yuǎn)休止角）（回程角）（近休止角）52精品資料四、用圖解法設(shè)計(jì)(shèjì)凸輪輪廓解：根據(jù)公式計(jì)算位移(wèiyí)曲線各點(diǎn)的數(shù)值余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從動(dòng)件的位移

等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從動(dòng)件的位移53精品資料四、用圖解法設(shè)計(jì)凸輪(tūlún)輪廓根據(jù)所計(jì)算的數(shù)值畫(huà)凸輪(tūlún)輪廓54精品資料五、凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的應(yīng)用55精品資料凸輪輪廓(lúnkuò)與氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律氣門(mén)(qìmén)開(kāi)啟點(diǎn)消除氣門(mén)間隙階段氣門(mén)升程最大時(shí)刻氣門(mén)關(guān)閉點(diǎn)出現(xiàn)氣門(mén)間隙階段緩沖結(jié)束點(diǎn)精品資料五、凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用57等徑凸輪(tūlún)精品資料58４H用CAM（HP3)６H用CAM（HP4)精品資料五、凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用59車(chē)床(chēchuáng)靠模機(jī)構(gòu)精品資料第四章常用(chánɡyònɡ)機(jī)構(gòu)§4.1平面四桿機(jī)構(gòu)§4.2凸輪機(jī)構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)§4.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)60精品資料一、螺旋機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)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)(yídòng)，例如：螺桿傳動(dòng)§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)61精品資料一、螺旋機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)螺旋機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，能將較小的回轉(zhuǎn)力矩變成較大的軸向力，能達(dá)到較高的傳動(dòng)精度(jīnɡdù)，并且工作平穩(wěn)，易于自鎖；缺點(diǎn)：摩擦損失大，傳動(dòng)效率低，因此一般不用來(lái)傳遞大的功率。§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)62精品資料二、螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)的螺紋及其運(yùn)動(dòng)形式螺紋§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)三角形螺紋—主要用于聯(lián)接；梯形和鋸齒螺紋—主要用于傳動(dòng)；螺旋線數(shù)n—單線、雙線、三線和多線；螺距P和導(dǎo)程Ph關(guān)系—Ph=nP；螺紋的升角與自鎖。63精品資料二、螺旋機(jī)構(gòu)(jīgòu)的螺紋及其運(yùn)動(dòng)形式螺旋機(jī)構(gòu)(jīgòu)的形式§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)單螺旋機(jī)構(gòu)螺桿原位轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母作直線運(yùn)動(dòng)

螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)（1），如機(jī)床工作臺(tái)螺桿不動(dòng)，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并作直線運(yùn)動(dòng)

螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)（2），如螺旋千斤頂64精品資料二、螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)的螺紋及其運(yùn)動(dòng)形式螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)的形式§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)單螺旋機(jī)構(gòu)螺母不動(dòng)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并作直線運(yùn)動(dòng)

螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)（3），如臺(tái)虎鉗、壓力機(jī)螺母原位轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿作直線運(yùn)動(dòng)

螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)（4），如應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)觀察鏡調(diào)整裝置65精品資料二、螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)的螺紋及其運(yùn)動(dòng)形式螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)的形式§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)雙螺旋機(jī)構(gòu)差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)：兩螺旋副中螺紋旋向相同

L=(Ph1-Ph2)z

式中：L—可動(dòng)螺母1相對(duì)機(jī)架移動(dòng)的距離；Ph1—螺母1的導(dǎo)程，mm；Ph2—螺母2的導(dǎo)程，mm；z—螺桿轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。66精品資料二、螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)的螺紋及其運(yùn)動(dòng)形式§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)

差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)常用于精密儀器設(shè)備中的分度、測(cè)量機(jī)構(gòu)。復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)：兩螺旋副中螺紋旋向相反

L=(Ph1+Ph2)z

復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)常用于快速調(diào)整或移動(dòng)兩構(gòu)件相對(duì)位置的場(chǎng)合，如銑床快動(dòng)夾具。67精品資料三、滾珠(gǔnzhū)螺旋機(jī)構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)由于普通螺旋機(jī)構(gòu)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、減輕磨損，可采用以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦的滾珠螺旋機(jī)構(gòu)。滾珠螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，動(dòng)作靈敏；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，制造技術(shù)要求高。68精品資料三、滾珠(gǔnzhū)螺旋機(jī)構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)69精品資料三、滾珠螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)§4.3螺旋(luóxuán)機(jī)構(gòu)1.螺母2.絲桿3.滾珠4.滾珠循環(huán)裝置70精品資料71精品資料第四章常用(chánɡyònɡ)機(jī)構(gòu)§4.1平面四桿機(jī)構(gòu)(jīgòu)§4.2凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)§4.3螺旋機(jī)構(gòu)(jīgòu)§4.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(jīgòu)72精品資料§4.4間歇運(yùn)動(dòng)(yùndòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)需要從動(dòng)件產(chǎn)生周期性的運(yùn)動(dòng)和停頓時(shí)，可以(kěyǐ)應(yīng)用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。常見(jiàn)的有：棘輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)73精品資料§4.4間歇(jiànxiē)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一、棘輪(jílún)機(jī)構(gòu):主動(dòng)件為搖桿做往復(fù)擺動(dòng)，從動(dòng)件棘輪(jílún)做單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。棘輪(jílún)機(jī)構(gòu)74精品資料一、棘輪機(jī)構(gòu):優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)角度。缺點(diǎn)：有較大沖擊和噪音(zàoyīn)，轉(zhuǎn)動(dòng)精度較差?！?.4間歇(jiànxiē)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)75精品資料二、槽輪機(jī)構(gòu)：主動(dòng)件撥盤(pán)以等角速