常用機(jī)械構(gòu)造

§2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度§2-2平面連桿機(jī)構(gòu)§2-3凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)第2章常用機(jī)構(gòu)2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度運(yùn)動副：構(gòu)件和構(gòu)件之間既要相互連接（接觸）在一起，又要有相對運(yùn)動。而兩構(gòu)件之間這種可動的連接（接觸）就稱為運(yùn)動副。運(yùn)動副元素：兩構(gòu)件上直接參加接觸構(gòu)成運(yùn)動副的部分。2.1.1運(yùn)動副2.1.2自由度和運(yùn)動副約束自由度：把構(gòu)件相對于參考系具有的獨立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目稱為自由度2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度按兩構(gòu)件接觸情況，常分為低副、高副兩大類。1、低副兩構(gòu)件以面接觸而形成的運(yùn)動副。

(1)轉(zhuǎn)動副：只允許兩構(gòu)件作相對轉(zhuǎn)動，又稱作鉸鏈。

a)固定鉸鏈2.1.2自由度和運(yùn)動副約束2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度b)活動鉸鏈轉(zhuǎn)動副2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度(2)移動副：只允許兩構(gòu)件作相對移動。移動副2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度2.高副兩構(gòu)件以點或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副。高副2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度齒輪副2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度二、空間運(yùn)動副若兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動均為空間運(yùn)動，則稱為空間運(yùn)動副。螺旋副球面副2-1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度2.1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖一、

運(yùn)動副及構(gòu)件的表示方法1.構(gòu)件構(gòu)件均用直線或小方塊等來表示，畫有斜線的表示機(jī)架。2.轉(zhuǎn)動副構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動副時，如下圖表示。圖垂直于回轉(zhuǎn)軸線時用圖a表示；圖面不垂直于回轉(zhuǎn)軸線時用圖b表示。表示轉(zhuǎn)動副的圓圈，其圓心必須與回轉(zhuǎn)軸線重合。一個構(gòu)件具有多個轉(zhuǎn)動副時，則應(yīng)在兩條交叉處涂黑，或在其內(nèi)畫上斜線。2.1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖

3.移動副兩構(gòu)件組成移動副，其導(dǎo)路必須與相對移動方向一致。2.1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖

4.平面高副

兩構(gòu)件組成平面高副時，其運(yùn)動簡圖中應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對于凸輪、滾子，習(xí)慣劃出其全部輪廓；對于齒輪，常用點劃線劃出其節(jié)圓。2.1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖

二、

機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動簡圖設(shè)計的步驟1）功能分析。確定機(jī)械系統(tǒng)的總功能和進(jìn)行功能分解。2）繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動循環(huán)圖。3）執(zhí)行（工作）機(jī)構(gòu)選型。4）繪制機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動方案圖。5）機(jī)構(gòu)的尺度綜合。6）繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動簡圖。2.1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖

例2-1試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖2.1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖

氣缸體1活塞2進(jìn)氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪10解：1）分析運(yùn)動，確定構(gòu)件的類型和數(shù)量2）確定運(yùn)動副的類型和數(shù)目3）選擇視圖平面4）選取比例尺，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸，定出各運(yùn)動副間的相對位置5）畫出各運(yùn)動副和機(jī)構(gòu)符號，并表示出各構(gòu)件2.1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖

2.1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度1.實例分析

不能產(chǎn)生運(yùn)動

給定構(gòu)件1運(yùn)動參數(shù)=(t)

構(gòu)件2、3的運(yùn)動是確定的

一、

機(jī)械具有確定運(yùn)動的條件給定構(gòu)件1運(yùn)動參數(shù)=(t)，構(gòu)件2、3、4的運(yùn)動是不確定的

再給定構(gòu)件4運(yùn)動參數(shù)=(t)，構(gòu)件2、3的運(yùn)動是確定的2.1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度2.結(jié)論

機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動時所必須給定的獨立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目稱機(jī)構(gòu)的自由度。

平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件：機(jī)構(gòu)原動件個數(shù)應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。

◆原動件數(shù)＜自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)無確定運(yùn)動

原動件數(shù)＞自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)在薄弱處損壞

2.1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度二、平面機(jī)構(gòu)自由度計算

1.構(gòu)件自由度

一個構(gòu)件未用運(yùn)動副與其它構(gòu)件連接之前，有三個自由度。

當(dāng)用運(yùn)動副連接后，構(gòu)件間的相對運(yùn)動受到約束，失去一些自由度。運(yùn)動副不同，失去的自由度數(shù)目和保留的自由度數(shù)目也不同。2.1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度2.計算公式n：機(jī)構(gòu)中活動構(gòu)件數(shù)；Pl：機(jī)構(gòu)中低副數(shù)；

Ph：機(jī)構(gòu)中高副數(shù)；F：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；F=3n-2Pl-Ph

3.計算實例n=3,Pl=4,Ph=0F=3n-2Pl-Ph

=3×3-2Pl-Ph

=3×3-2×4-0設(shè)則=12.1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度計算實例

n=5,Pl=7,Ph=0F=3n–2Pl–Ph

=3×5–2×7–0=1解：2.1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度三、自由度計算時應(yīng)注意的幾種情況

1.復(fù)合鉸鏈2.局部自由度3.虛約束

兩個以上構(gòu)件在同一軸線處用轉(zhuǎn)動副連接，就形成了復(fù)合鉸鏈。說明

個別構(gòu)件所具有的，不影響整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動的自由度稱為局部自由度。說明

重復(fù)出現(xiàn)的，對機(jī)構(gòu)運(yùn)動不起獨立限制作用的約束稱為虛約束。說明

4.虛約束常見情況及處理方法說明

5.虛約束對機(jī)構(gòu)的影響說明

2.1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度三個構(gòu)件在同一軸線處，兩個轉(zhuǎn)動副。推理：m個構(gòu)件時，有m–1個轉(zhuǎn)動副。2.1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度2.2平面連桿機(jī)構(gòu)③只用于速度較低的場合。2.2.1平面連桿機(jī)構(gòu)：用低副連接而成的平面機(jī)構(gòu)。2.2.2平面連桿機(jī)構(gòu)的特點：1、能實現(xiàn)多種運(yùn)動形式。如：轉(zhuǎn)動，擺動，移動，平面運(yùn)動2、運(yùn)動副為低副：面接觸：①承載能力大；②便于潤滑。壽命長③幾何形狀簡單——便于加工，成本低。3、缺點：①只能近似實現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律；②設(shè)計復(fù)雜；

2.2.4設(shè)計方法：

1、圖解法，2、解析法，3、圖譜法，4實驗法2.2.3平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題:選型：運(yùn)動尺寸設(shè)計：確定連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成：構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動副類型、數(shù)目。確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的參數(shù)：①轉(zhuǎn)動副中心之間的距離；②移動副位置尺寸1、實現(xiàn)構(gòu)件給定位置2、實現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律3、實現(xiàn)已知運(yùn)動軌跡

1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)☆

兩連架桿中一個為曲柄，另一個為搖桿。

曲柄為主動件時，可以實現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動到搖桿往復(fù)擺動的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。搖桿為主動件時，則可以將搖桿的擺動轉(zhuǎn)換為曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動。

應(yīng)用舉例：

①牛頭刨床工作臺橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

②縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)2.2.5機(jī)構(gòu)演變簡介縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)

牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板\牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)圖

(a)局部結(jié)構(gòu)圖;(b)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

1—主動齒輪;2—從動齒輪;3—連桿;4—搖桿（棘爪）;5—棘輪;6—絲杠;7—機(jī)架正平行四邊形機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車的車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)☆兩個連架桿都能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動振動篩（也稱為慣性篩）

在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果組成四邊形的對邊長度分別相等，即，則根據(jù)曲柄相對位置的不同，可得到正平行四邊形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形機(jī)構(gòu)。反平行四邊形機(jī)構(gòu)車門啟閉機(jī)構(gòu)

3.雙搖桿機(jī)構(gòu)☆兩連架桿均為搖桿飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)起重機(jī)中重物平移機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(等腰梯形機(jī)構(gòu))

1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)☆

一連架桿為曲柄，另一連架桿相對機(jī)架作往復(fù)移動而稱為滑塊應(yīng)用舉例：內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床和縫紉機(jī)等。對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機(jī)架，可以得到以下四種不同的機(jī)構(gòu)。2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)（搖塊機(jī)構(gòu)）移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)）應(yīng)用

(a)曲柄滑塊機(jī)構(gòu);(b)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);

（c)擺動導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)(搖塊機(jī)構(gòu)）;(d)移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)）

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖2

曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(a)曲柄擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);(b)電氣開關(guān)小型刨床機(jī)構(gòu)

卡車車廂自動翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)

手動抽水機(jī)

3.偏心輪機(jī)構(gòu)

特點：容易加工；工作時潤滑條件和受力情況好；可用于較重載荷的傳動中。應(yīng)用舉例：蒸汽機(jī)換氣閥傳動機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)傳動機(jī)構(gòu)等。（a）等效曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（b）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（c）等效曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（d)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一、曲柄存在條件

二、急回特性和行程速比系數(shù)三、壓力角和傳動角四、死點位置2.2.6平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本特性

在中①

②

在中整理得③

將式①、②、③中的三個不等式兩兩相加，化簡后得④④

曲柄存在條件：①最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；②連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。你會判斷由不同桿作機(jī)架時四桿機(jī)構(gòu)屬于哪種機(jī)構(gòu)么？一、曲柄存在條件雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿相鄰桿為機(jī)架以與最短桿相對的桿為機(jī)架以最短桿為機(jī)架NY判斷由不同桿作機(jī)架時四桿機(jī)構(gòu)屬于哪種機(jī)構(gòu)取不同構(gòu)件為機(jī)架時的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式(a)構(gòu)件4為機(jī)架;(b)構(gòu)件2為機(jī)架;(c)構(gòu)件1為機(jī)架;(d)構(gòu)件3為機(jī)架二、急回特性和行程速比系數(shù)搖桿的擺角ψ＝∠C1DC2；極位夾角θ工作行程回程曲柄等速轉(zhuǎn)動時，搖桿往復(fù)擺動的平均速度不相同，這種運(yùn)動稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動程度可以用2和的比值來衡量，

稱為行程速比系數(shù)。θ↗，↗，急回程度↗。θ=0時，

=1時，機(jī)構(gòu)無急回運(yùn)動。

傳動角壓力角的余角。三、壓力角和傳動角

壓力角

從動件受力點（C點）的受力方向與受力點的速度方向之間所夾的銳角。壓力角越小，傳動角越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。設(shè)計時應(yīng)使≥在△ABD和△BCD中，分別有式中，。聯(lián)立求解得δ與γ如何確定鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角？①當(dāng)δ≤時，=δ（對頂角關(guān)系）；②當(dāng)δ＞時，=-δ（互為補(bǔ)角關(guān)系）。由此可見，要判斷min位置前，首先應(yīng)判斷δmin、δmax位置?？煞忠韵氯N情況討論：

①δ≤時，min=δmin

；②δ＞時，min=-δmax

；③機(jī)構(gòu)中①和②兩種情況共存時，可先計算當(dāng)δ≤時的1min=δmin

，然后再計算當(dāng)δ＞時的=-δmax

。則min＝min{1min,2min}。結(jié)論：

min可能發(fā)生在主動曲柄與機(jī)架兩次共線（AB′，AB″）的位置之一處，即處。

進(jìn)一步分析δ與的關(guān)系四、死點位置1．死點的概念在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動件時，當(dāng)連桿與從動曲柄共線時，機(jī)構(gòu)的傳動角＝，此時主動件CD通過連桿作用于從動曲柄AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，所以出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動的頂死現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點位置或死點。2．死點的缺陷對于傳動機(jī)構(gòu)，存在死點位置是一個缺陷，常采用下列措施使機(jī)構(gòu)順利通過死點位置：①利用系統(tǒng)的慣性；②利用特殊機(jī)構(gòu)。

3．死點的利用在工程中也常常應(yīng)用死點位置實現(xiàn)工作要求。如快速夾具、飛機(jī)起落架等。

利用慣性利用機(jī)構(gòu)錯位排列

具夾速快2.2.7平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計主要任務(wù)根據(jù)給定的運(yùn)動條件，用圖解法、解析法或?qū)嶒灧ù_定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸。①按給定的位置或運(yùn)動規(guī)律要求設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)；②按給定的軌跡要求設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)。一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)二、按給定的連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)三、按給定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)四、按給定的運(yùn)動軌跡設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)１．連桿曲線２．圖譜法一、按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知條件：行程速比系數(shù)K、搖桿的長度CD和搖桿的擺角Ψ

（1）計算極位夾角（2）取適當(dāng)?shù)谋壤擀蘬=CD/CD(m/mm)，并由

CD和Ψ

作出兩極限位置C1D、C2D;（3）過C2點作∠C1C2N＝90°－θ的射線C2N，然后再過C1點作C2C1的垂線C1N交C2N于P;（4）以C2P為直徑作圓，圓心為O，則A點必在此圓上;（5）由其他已知條件在圓周上取點A，連AC1、AC2;（6）以A為圓心，AC1為半徑做圓弧交AC2于E點，作EC2的垂直平分線得EC2之半即為AB長度由于極限位置處曲柄與連桿共線，故AC2＝BC＋AB，AC1＝BC－AB，因此，容易得到（7）討論：由于A點可在△C1PC2的外接圓周的弧C1PC2上任意選取，所以，若僅按行程速比系數(shù)K來設(shè)計，可以得到無窮多組解。因此，在未給出其它附加條件的情況下，如欲獲得良好的傳動質(zhì)量，可按照傳動角最優(yōu)或其它輔助條件來確定A點的位置。1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

已知條件：行程速比系數(shù)K、滑塊行程H

偏心距e

①計算極位夾角;

②作直線C1C2＝H/μl，且C1、C2作為滑塊的兩極限位置;③根據(jù)C1、C2點求滿足極位夾角為θ的A點（結(jié)果為一圓弧C1PC2）;

④作一直線與平行，并使其間的距離等于偏心距e，則此直線與上述圓弧的交點即為曲柄的軸心A的位置;⑤連接AC1、AC2，并按上述作圖方法，即可得到曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。3．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

分析（機(jī)構(gòu)簡圖演示）：對于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，其極位夾角θ等于導(dǎo)桿的擺角Ψ，而所需要確定的尺寸是曲柄長度lAC。已知條件：行程速比系數(shù)K、機(jī)架長度lAD①計算極位夾角；

②選擇適當(dāng)?shù)谋壤咦髦本€μl，任選固定鉸鏈點D；③按夾角Ψ（＝θ）作出導(dǎo)桿的兩極限位置Dm和Dn；④作擺角Ψ的角平分線AD，并在AD上截取AD=lAD/μl，即可得到曲柄軸心A點的位置；⑤過A點作導(dǎo)桿極限位置的垂線AC1（或AC2），即得曲柄長度lAC=μlAC。二、按給定的連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)

分析：根據(jù)設(shè)計要求，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動過程中，其連桿必須能依次通過預(yù)定位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，……。顯然，此類機(jī)構(gòu)設(shè)計的實質(zhì)就是確定兩固定鉸鏈A、D點的位置。由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動可知，連桿上B、C兩點的運(yùn)動軌跡分別是以A、D兩點為圓心的圓或圓弧，而連桿相鄰位置對應(yīng)點的連線B1B2、B2B3、C1C2、C2C3……分別為對應(yīng)圓或圓弧上的弦長。所以，A、D兩點必然分別位于上述對應(yīng)弦長的垂直平分線上。這樣，此類連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計就變得比較簡單了。下面分別討論兩種情況的主要設(shè)計步驟：

1．給定連桿兩個位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)2．給定連桿三個位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)1．給定連桿兩個位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)主要設(shè)計步驟：①根據(jù)已知條件，選取適當(dāng)?shù)谋壤擀蘬，繪出連桿的兩個位置

；

②連接，并分別作它們的垂直平分線；③在和上分別任取兩點A、D（一般也可根據(jù)其它輔助條件選?。?；④連接AB1C1D即為所求四桿機(jī)構(gòu)的一個位置。

注意：在給定連桿的兩個位置要求設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)時，由于A、D兩點可在

和

上任意選取，因此可得無窮多組解。一般還應(yīng)該考慮其他輔助條件，例如，滿足合理的結(jié)構(gòu)要求，使機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中的最小傳動角最大，等等。例例2．給定連桿三個位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)已知B1C1、B2C2、B3C3為連桿所要到達(dá)的三個位置，要求設(shè)計該四桿機(jī)構(gòu)。

根據(jù)已知條件，活動鉸鏈B、C兩點的相對位置已定，所以，設(shè)計此四桿機(jī)構(gòu)的實質(zhì)仍然是要求出兩固定鉸鏈點A、D的位置。由于連桿上的鉸鏈中心B和C的軌跡分別為一圓弧而同時通過三點要求B1、B2、B3和C1、C2、C3的圓分別只有一個。所以，連架桿的固定鉸鏈中心A和D只有一個確定的解。即B1B2和B2B3的垂直平分線b12和b23的交點為A以及C1C2和C2C3的垂直平分線c12和c23的交點為D。連AB1C1D即為所求的四桿機(jī)構(gòu)在第一個瞬時位置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。三、按給定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)

反轉(zhuǎn)法的原理

按照連架桿的三組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)

反轉(zhuǎn)法的原理按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)按連桿預(yù)定位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)

按照連架桿的三組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)１．應(yīng)用連桿曲線

四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，連桿作平面運(yùn)動，連桿上任一點都將描繪出一條封閉曲線。該曲線稱為連桿曲線。顯然，連桿曲線的形狀隨連桿上點的位置以及各桿相對尺寸的不同而變化。正是由于連桿曲線的這種多樣性，才使其能在各種機(jī)械上得到越來越廣泛的應(yīng)用。如圖所示的自動線上步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu)，即為應(yīng)用連桿曲線（卵形曲線）來實現(xiàn)步進(jìn)式傳送工件的典型實例。２．圖譜法

圖譜法是按照給定的運(yùn)動軌跡設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)的另一種簡便的方法，它是利用連桿曲線圖譜（可查手冊），查出與要求軌跡曲線相似的連桿曲線，以及描繪該連桿曲線的四桿機(jī)構(gòu)的相對桿長，然后測量出圖譜中的連桿曲線與所要求的軌跡曲線之間的放大（或縮?。┍稊?shù)，即可求出機(jī)構(gòu)的各尺寸參數(shù)。分離式導(dǎo)軌可調(diào)間隙式移動副結(jié)構(gòu)矩形V形燕尾形組合形幾種平面接觸式移動副結(jié)構(gòu)2.3凸輪機(jī)構(gòu)2.3.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類2.3.2從動件的常用運(yùn)動規(guī)律2.3.3凸輪的輪廓線設(shè)計2.3.4間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)

◆組成：由凸輪、從動件和機(jī)架組成三構(gòu)件高副機(jī)構(gòu)。

◆特點：可使從動件實現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于設(shè)計；但因含點、線接觸的高副，易磨損。

◆應(yīng)用：各種機(jī)械，尤其是自動機(jī)械，主要是傳遞運(yùn)動。2.3.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及應(yīng)用從動件機(jī)架凸輪內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)自動機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)盤形、移動、圓柱1）按照凸輪形狀分類:2）按照從動件形狀分類:3）按照從動件運(yùn)動方式分類:4）按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類:尖頂、平底、滾子直動、擺動力封閉型（重力、彈力）形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類一、凸輪機(jī)構(gòu)的分類動畫

2.3.2從動件的常用運(yùn)動規(guī)律一、凸輪與從動件的運(yùn)動關(guān)系二、從動件的常用運(yùn)動規(guī)律從動件的運(yùn)動規(guī)律，指從動件的位移s、速度v、加速度a隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。通常用運(yùn)動方程或運(yùn)動線圖來描述。常用運(yùn)動規(guī)律有等速運(yùn)動規(guī)律、等加速等減速運(yùn)動規(guī)律和簡諧運(yùn)動規(guī)律?；鶊Arb：最小向徑為半徑所作的圓推程、推程角δt：向徑逐漸增大行程h：從動件的最大位移遠(yuǎn)休止、遠(yuǎn)休止角δs：最大向徑不變回程、回程角δh：向徑逐漸減小

近休止、近休止角：最小向徑不變速度由v0→0，a

由0→－∞（一）等速運(yùn)動規(guī)律定義從動件在推程或回程作等速運(yùn)動。適用場合一般在啟動與終止段用其它運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行過渡，以減小沖擊?？蛇m于低速、輕載、從動件質(zhì)量不大，有勻速要求的場合。從動件的常用運(yùn)動規(guī)律動力特性運(yùn)動線圖∞－∞啟動瞬間:終止瞬間:存在剛性沖擊(F=ma)速度由0→v0，a

由0→∞hsOtaOtOvtv0123456sδto（二）等加速等減速運(yùn)動規(guī)律定義從動件在推程或回程的前半行程作等加速運(yùn)動，后半行程作等減速運(yùn)動。適用場合中速輕載。從動件的常用運(yùn)動規(guī)律動力特性加速度在運(yùn)動的起始、中間和終止位置有突變。存在柔性沖擊(F=ma)運(yùn)動線圖vδtoaδtoa0δt/2δthh/2h/2從動件位移方程拋物線定義當(dāng)質(zhì)點在圓周上作勻速運(yùn)動時，其在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動規(guī)律稱為簡諧運(yùn)動規(guī)律，從動件在推程或回程按此規(guī)律運(yùn)動。（三）簡諧運(yùn)動規(guī)律從動件的常用運(yùn)動規(guī)律適用場合中速中載。當(dāng)從動件作無停歇的升--降--升連續(xù)運(yùn)動時，加速度曲線變成連續(xù)曲線，可用于高速場合。動力特性加速度在運(yùn)動的起始和終止位置有突變。存在柔性沖擊(F=ma)運(yùn)動線圖vδtoaδtosδtoδt123456h

設(shè)計問題按給定的從動件運(yùn)動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓曲線。

設(shè)計方法

圖解法：直觀，簡單；但誤差大，效率低，適用于不重要的凸輪。解析法：精確，高效，可直接用于數(shù)控加工編程，適用于高速和高精度凸輪。2.3.3凸輪的輪廓線設(shè)計

反轉(zhuǎn)法

根據(jù)相對運(yùn)動原理，若給整個凸輪機(jī)構(gòu)附加一個-ω運(yùn)動，機(jī)構(gòu)的相對運(yùn)動不變。此時，凸輪相對靜止，從動件則在反轉(zhuǎn)的同時相對凸輪作往復(fù)移動。一、設(shè)計的基本原理已知：rb、h、ω1、從動件運(yùn)動規(guī)律解:1．作位移曲線s

03600180021003000h1234567891011122．等份s-

圖ω10123456789103．作基圓4．沿-等份基圓5．量取相應(yīng)位移6．作輪廓線11h（一）尖頂對心移動從動件二、移動從動件盤形凸輪輪廓設(shè)計凸輪轉(zhuǎn)角從動件運(yùn)動0180等速上升

h180

210遠(yuǎn)休止210

300等速下降300

360近休止凸輪的輪廓線設(shè)計

1．按尖頂從動件作凸輪輪廓線η0（理論輪廓）；nn理論廓線η0實際廓線η２．以η0各點為圓心，滾子半徑為半徑作若干個滾子圓；３．作這些滾子圓的包絡(luò)線η（實際輪廓）。（二）滾子對心移動從動件凸輪的輪廓線設(shè)計η0和η為法向等距的曲線

1．按尖頂從動件作理論輪廓線一系列點A0，A1，A2，....

2．過各點作出平底A0B0，A1B1，A2B2......3．作這些平底的包絡(luò)線。A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10ω1（三）平底對心移動從動件凸輪的輪廓線設(shè)計

例圖示尖頂擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪基圓半徑rb＝30mm，凸輪軸心與從動件轉(zhuǎn)軸之間的中心距l(xiāng)OA=75mm，從動件長度為LAB=60mm，凸輪以等角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動，從動件的運(yùn)動規(guī)律如下表。試?yán)L制該凸輪的輪廓曲線。三、擺動從動件盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計凸輪的輪廓線設(shè)計凸輪轉(zhuǎn)角δ0°~180°180°~300°300°~360°從動件擺角φ簡諧上擺30°等加速、等減速返回始點停止擺動擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的輪廓線設(shè)計凸輪轉(zhuǎn)角δ0°~180°180°~300°300°~360°從動件擺角φ簡諧上擺30°等加速、等減速返回始點停止擺動解1．繪制從動件角位移線圖，φ—δ。比例尺μφ=1°/mm

μδ=0.3°/mmφδoδtδh12345612345678910φ1φ2φ3φ4φ5φ6φ7φ8φ9δt=180°δh=120°φ1φ2φ3φ4φ5φ6φ7φ8φ9φ102°5°15°25°28°30°22.5°15°7.5°0°凸輪的輪廓線設(shè)計

2．繪制凸輪廓線δt=180°δh=120°φ1φ2φ3φ4φ5φ6φ7φ8φ9φ102°5°15°25°28°30°22.5°15°7.5°0°rb＝30mmlOA=75mmLAB=60mmoA0B0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11φ0φ0=26°B1φ0+φ1=28°B2φ0+φ2=31°B3φ0+φ3=41°B4φ0+φ4=51°B5φ0+φ5=54°B6φ0+φ6=56°B7φ0+φ7=48.5°B8φ0+φ8=41°B9φ0+φ9=33.5°B10φ0+φ10=26°B11φ0+φ11=26°-ω1凸輪的輪廓線設(shè)計

2．繪制凸輪廓線δt=180°δh=120°φ1φ2φ3φ4φ5φ6φ7φ8φ9φ102°5°15°25°28°30°22.5°15°7.5°0°rb＝30mmlOA=75mmLAB=60mmoA0B0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11φ0φ0=26°B1φ0+φ1=28°B2φ0+φ2=31°B3φ0+φ3=41°B4φ0+φ4=51°B5φ0+φ5=54°B6φ0+φ6=56°B7φ0+φ7=48.5°B8φ0+φ8=41°B9φ0+φ9=33.5°B10φ0+φ10=26°B11φ0+φ11=26°-ω12.3.4間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)二、槽輪機(jī)構(gòu)三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)單動式棘輪機(jī)構(gòu)雙動式棘輪機(jī)構(gòu)可變向棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)1.工作原理:

主動件棘爪作往復(fù)擺動，從動件棘輪作單向間歇轉(zhuǎn)動。2.組成:棘輪、棘爪、機(jī)架和彈簧等3.特點：結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)整轉(zhuǎn)動角度。有較大沖擊和噪音，精度較差。牛頭刨床棘條式千斤頂卷揚(yáng)機(jī)制動機(jī)構(gòu)手槍盤分度機(jī)構(gòu)超越式棘輪機(jī)構(gòu)鉆床中的自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)4.類型5.應(yīng)用外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)

內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)

內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)

單動及雙動式棘輪機(jī)構(gòu)圖

單動式棘輪機(jī)構(gòu)雙動式棘輪機(jī)構(gòu)1-主動擺桿；2-主動棘爪；