第十章-常用機構(gòu)

機械基礎

閆芳制作內(nèi)燃機氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9第1節(jié)機構(gòu)分析基本知識

活塞下行，進氣閥打開，燃氣被吸入汽缸活塞上行，進氣閥關閉，壓縮燃氣點火后燃氣燃燒膨脹，推動活塞下行，經(jīng)連桿帶動曲軸輸出轉(zhuǎn)動

活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣工作過程：內(nèi)燃機第1節(jié)機構(gòu)分析基本知識1.1機器、機構(gòu)和機械

機器特征：1）它們是許多人為實體的組合；2）實體間具有確定的相對運動；3）在工作時能進行能量的轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機、發(fā)電機等）或做有效的機械功（如起重機、金屬切削機床等）。機器：凡同時具有上述三個特征的機械；機構(gòu)：僅有前兩個特征的稱為機構(gòu)。如連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)和螺旋機構(gòu)等。1.2構(gòu)件和零件

機構(gòu)中的運動單元稱為構(gòu)件。組成機器的不可拆卸的基本單元稱為機械零件，可見零件是制造的單元。

零件構(gòu)件2.1平面運動副及其分類

運動副定義：由于各構(gòu)件之間具有確定的相對運動，這就要求組成機構(gòu)的各構(gòu)件之間既要相互聯(lián)接(接觸)在一起，又要有相對運動，兩構(gòu)件之間這種可動的聯(lián)接(接觸)。平面機構(gòu)中的運動副稱為平面運動副。兩構(gòu)件構(gòu)成點線接觸的運動副稱為高副，兩構(gòu)件構(gòu)成面接觸的運動副稱為低副。第2節(jié)平面機構(gòu)的組成轉(zhuǎn)動副移動副

凸輪副齒輪副機架是機構(gòu)中視作固定不動的構(gòu)件，它用來支承其他活動構(gòu)件。例如各種機床的床身是機架，它支承軸、齒輪等活動構(gòu)件。原動件(主動件)是直接接受原動機或最先接受原動機作用，有驅(qū)動力或力矩的構(gòu)件，一般與機架相連。例如柴油機中的活塞。機構(gòu)通過原動件從外界輸入運動和動力。從動件是機構(gòu)中隨著原動件的運動而運動的其余活動構(gòu)件。如柴油機中的連桿、曲軸、齒輪等都是從動件。當從動件輸出運動或?qū)崿F(xiàn)機構(gòu)的功能時，便稱其為執(zhí)行件。第2節(jié)平面機構(gòu)的組成2.2構(gòu)件的分類

平面連桿機構(gòu)由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)結(jié)而成，也可稱為平面低副機構(gòu)。

平面連桿機構(gòu)插床中的平面六桿機構(gòu)3.1平面四桿機構(gòu)的基本形式

第3節(jié)平面連桿機構(gòu)◆制造比較簡單，承載能力大；◆

可使從動件得到多種不同的運動規(guī)律；◆

實現(xiàn)軌跡設計；

優(yōu)點

缺點◆為實現(xiàn)復雜運動規(guī)律或運動設計的平面連桿機構(gòu)一般比較復雜，且多數(shù)只能近似滿足設計要求；◆機構(gòu)構(gòu)件較多時，有較大的積累誤差。平面四桿機構(gòu)分類根據(jù)機構(gòu)中所含低副類型的不同，可分為全轉(zhuǎn)動副的平面四桿機構(gòu)和含有移動副的平面四桿機構(gòu)兩大類。曲柄——在連架桿中能繞固定軸線作整周回轉(zhuǎn)的連桿搖桿——只能在某一角度范圍內(nèi)擺動的連桿

圖

鉸鏈四桿機構(gòu)AD（桿4）為機架;AB（桿1）和CD（桿3）為連架桿;BC（桿2）為連桿★

鉸鏈四桿機構(gòu)可分為曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)三種。①

曲柄搖桿機構(gòu)：具有一個曲柄和搖桿（曲柄為主動件，搖桿為從動件）圖

腳踏砂輪機

圖

攪拌機圖（曲柄為從動件，搖桿為主動件）②雙曲柄機構(gòu)：具有兩個曲柄如圖所示的慣性篩機構(gòu)中的ABCD為一雙曲柄機構(gòu)1-主動曲柄，2-連桿，3-從動曲柄，4-機架，5-桿，6-滑塊圖

慣性篩機構(gòu)③雙搖桿機構(gòu)：兩連架桿均為搖桿鶴式起重機①曲柄滑塊機構(gòu)：一連架為曲柄，另一連架桿相對于機架往復移動而成為滑塊

圖

曲柄滑塊機構(gòu)a）對心曲柄滑塊機構(gòu)b）偏置曲柄滑塊機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的演變形式

②

導桿機構(gòu)：連架桿對滑塊的運動起導向作用

圖

導桿機構(gòu)1-機架2、4、5-構(gòu)件6-插刀及刨刀凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，主要由凸輪、從動件和機架組成，其結(jié)構(gòu)運動簡圖如下圖所示。凸輪機構(gòu)第3節(jié)凸輪機構(gòu)

分類◆平面凸輪機構(gòu)按其運動形式，分為：(如下圖所示）◆

空間凸輪機構(gòu)圖

凸輪機構(gòu)的運動簡圖a)平面凸輪機構(gòu)b)空間凸輪機構(gòu)c)移動凸輪機構(gòu)1-凸輪2-從動件3-機架第3節(jié)凸輪機構(gòu)應用實例凸輪機構(gòu)的應用

圖

內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)（一）內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)

1—凸輪

2—彈簧

3—導套

4—氣門挺桿3.1凸輪機構(gòu)的應用及特點第3節(jié)凸輪機構(gòu)圖

凸輪繞線機構(gòu)1-凸輪2-從動軸叉3-繞線軸（二）凸輪繞線機構(gòu)

（三）自動送料機構(gòu)

圖

自動送料機構(gòu)3.1凸輪機構(gòu)的應用及特點由上述例子可以看出，凸輪是一個具有一定形狀的曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，當凸輪運動時，通過其輪廓或凹槽與從動件接觸，使從動件實現(xiàn)預定的運動。從動件的運動規(guī)律完全取決于凸輪輪廓的形狀。

優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠

缺點由于凸輪與從動件之間為點接觸或線接觸，易于磨損3.1凸輪機構(gòu)的應用及特點

盤形凸輪

移動凸輪

圓柱凸輪（1）按凸輪的形狀（2）從動件端部形狀分類

尖頂從動件

滾子從動件

平底從動件3.2凸輪的分類從動件的運動規(guī)律即是從動件的位移s、速度v和加速度a隨時間變化的規(guī)律。實例現(xiàn)以對心移動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)為例，說明凸輪與從動件的運動關系。如下圖：a為凸輪機構(gòu)

b為從動件位移曲線3.3凸輪輪廓曲線與從動件運動規(guī)律的關系圖

凸輪與從動桿的運動關系：基圓半徑：勻角速：升距：推程角：遠休止角：回程角：近休止角（一）等速運動規(guī)律當凸輪一等角速度轉(zhuǎn)動時，從動件在推程或回程中的速度為常數(shù)。圖

等速運動線圖3.4常用從動件運動規(guī)律（二）等加速等減速運規(guī)律圖等加速等減速運動線圖（三）簡諧運動規(guī)律圖

簡諧運動線圖a)推程b)回程凸輪通常45鋼或40Cr制造，淬硬到52～58HRC。有時可用15鋼或20Cr滲碳并淬硬至56～62HRC，或用氮化處理的鋼材，以增加輪廓的耐磨性。輕載的凸輪可用鑄鐵、45鋼調(diào)質(zhì)或塑料制造。要求抗腐蝕時可選用有色金屬合金。滾子的制造和更換都比較方便，其材料和熱處理與凸輪相同時，滾子先磨損。故可用與凸輪相同的材料和熱處理，或用碳素工具鋼T8淬硬到55～59HRC，或用合適的滾動軸承作滾子。3.5凸輪的材料和熱處理凸輪與軸的固定方式有鍵聯(lián)接式、銷聯(lián)接、錐套螺母聯(lián)接式等。3.6凸輪與軸的固定

（一）棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理將主動件的連續(xù)運動變?yōu)閺膭蛹r動時停的運動，可采用間歇運動機構(gòu)。常見的有棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等。間歇運動機構(gòu)在自動機和輕工機械中應用很廣。第4節(jié)間歇運動機構(gòu)圖齒式棘輪機構(gòu)1-搖桿2-棘爪3-棘輪4-制動爪5-機架6-彈簧當搖桿作連的往復擺動時，棘輪將作單項間歇轉(zhuǎn)動。4.1棘輪機構(gòu)

圖

外棘輪機構(gòu)其他類型棘輪機構(gòu)

圖

內(nèi)棘輪機構(gòu)

圖

雙向式棘輪機構(gòu)a)矩形齒雙向棘輪機構(gòu)b)回轉(zhuǎn)棘爪雙向棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)的應用及特點應用實例

1—棘輪

2—卷筒

3—棘爪

圖

棘輪制動器

棘輪機構(gòu)的特點是機構(gòu)簡單，改變轉(zhuǎn)角大小比較方便，還可以實現(xiàn)超越運動；但他傳遞動力不大，且傳動平穩(wěn)性差，因此只適用于轉(zhuǎn)速不高、轉(zhuǎn)角不大的低速傳動，常用來實現(xiàn)機械的間歇送進、分度、制動和超越等運動?？偨Y(jié)工作過程由帶有圓柱銷A的主動撥盤、從動槽輪及機架構(gòu)成。撥盤以等角速度做連續(xù)回轉(zhuǎn)，操輪作間歇運動。圖

外嚙合槽輪機構(gòu)4.2槽輪