几种常用机构 ppt课件

4.2 凸轮机构
（2）等加速—等减速运动规律
等加速、等减速运动规 律，在前半程用等加速运动 规律，后半程采用等减速运 动规律，两部分加速度绝对 值相等。
等加速、等减速运动规 律在运动起点A、中点B、终 点C的加速度突变为有限值， 产生柔性冲击。用于中速、 轻载的场合。
4.2 凸轮机构
（3）摆线运动规律 当半径为R 的滚圆沿纵坐标轴作 纯滚动时，圆周上某定点M的运动轨 迹为一摆线，该点在纵坐标轴上投影 的变化规律即构成摆线运动规律。 由运动线图可知，当从动件按摆 线运动规律运动时，其加速度按正弦 曲线变化，故又称为正弦加速度运动 规律。从动件在行程的始点和终点处 加速度皆为零，且加速度曲线均匀连 续而无突变，因此在运动中既无刚性 冲击，又无柔性冲击，常用于较高速 度的凸轮机构。
1.曲柄摇杆转化为曲柄滑块
4.1平面连杆机构
2.曲柄滑块转化为偏心轮滑块
4.1平面连杆机构
3.其他机构 如压水井
42 凸轮机构
§4.2凸轮机构
一、凸轮机构的应用和类型
1.凸轮机构的组成特性和应用 平面连杆机构一般只能近似地实现给定的 运动规律，而且设计较为复杂，在各种机器 中，特别是自动化机器中，为实现各种复杂 的运动要求，常采用凸轮机构。 右图所示为内燃机的气门机构，当具有曲 线轮廓的凸轮1作等速回转时，凸轮曲线轮 廓通过与气门2（从动件）的平底接触，迫 使气门2相对于气门导管3（机架）作往复直 线运动，从而控制了气门有规律的开启和闭 合。气门的运动规律取决于凸轮曲线轮廓的 形状。
4.2 凸轮机构
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，他通过与从动件 的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任 意预期运动。
凸轮机构结构简单、紧凑，能方便地设计凸轮轮廓以实现 从动件预期运动规律，广泛用于自动化和半自动化机械中作 为控制机构。

基本概念
1、铰链四杆机构： 概念： 铰链四杆机构是有四个杆件通过铰链
连接而成的传动机构，简称四杆机构，其基本 结构如图所示。
2、图示：在机构简图中，小圆圈表示铰链，线段 表示构件；带一组短斜线的线段或者两固定铰链间 的家乡连线，表示机构中固定不动的构件。
3、铰链四杆机构中各构件名称
机架：机构的固定构件，如杆4 。
C 3 D
2 4
A
1
B
运动特性：
特例：平行双曲柄机构
不等长双曲柄机构 两曲柄长度不等的双曲柄机构。
不等长双曲柄机构
平行双曲柄机构 连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度
相等，曲柄转向相同的双曲柄机构。
平行双曲柄机构
反向双曲柄机构 连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相
等，曲柄转向相反的双曲柄机构。
曲柄滑块机构： 改变构件的形状和运动副
双曲滑块机构的应用
内燃机气缸
冲压机
滚轮送料机
反向双曲柄机构
双曲柄机构的应用
惯性筛
天平
汽车车门启闭
火车驱动轮连动机构
三、双摇杆机构
两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇 杆机构。
B2 C
1 3
A
4
D
铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。 机构两极限位置：
B1C1D C2B2A
双摇杆机构
由于曲柄是连架杆，整转副处于机架上，才能 形成曲柄。所以，具有整转副的铰链四杆机构是否 存在曲柄，还应根据选择何杆为机架来判断。
铰链四杆机构类型的判断条件：
1 在满足杆长和的条件下：
（1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，该 机构为双曲柄机构。
（2）取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整 转副，该机构为曲柄摇杆机构.

二、凸轮机构的分类和应用
1、凸轮机构的分类 凸轮机构的种类很多，通常按凸轮形状和从 动件的端部结构分类。 2、凸轮机构的应用 应用实例 1 应用实例 2
凸轮机构分类（1）
凸轮机构分类（2）
动画演示1 动画演示2
凸轮机构应用实例1——靠模车削机构 靠模车削机构 • 靠模板4（相当于移动凸 轮）固定在车床床身上。 车削加工时，工件旋转， 刀架3带动车刀2（从动件） 沿工件轴向移动，由靠模 板曲线轮廓控制车刀相对 于工件的径向进给；车刀 按预定规律动作，从而车 削出具有曲面轮廓的工件。
2.匀加速匀减速运动规律
• 从动件在上升行程的前半段按匀加速上升，后半段按匀减速 继续上升至最大行程；回程时前半段按匀加速下降，后半段 按匀减速继续下降至初始位置。
S
等加速 上升
等减速 等加速 下降 上升
等减速 下降
h
动画演示
0 δ1 /2
δ1
δ1 /2
δ2 /2 δ2
δ2 /2
δ
• 匀加速匀减速运动规律的特点是：在一个运动循 环中，从动件的运动速度逐步增大又逐步减小， 避免了运动速度的突变；但在从动件运动的起始 点、转折点和终了点仍存在着加速度的有限突变， 还会有一定的惯性冲击，所以这种运动规律适用 于凸轮为中、低速转动，从动件质量不大的场合。
• 急回特性 若曲柄匀速转动， 若曲柄匀速转动，很 明显曲柄转过角 φ1=180°+θ比转过角 ° 比转过角 φ2=180°- θ需要的时间 ° 需要的时间 要多，这说明摇杆往复 要多， 摆动的平均速度不同。 摆动的平均速度不同。 铰链四杆机构的这种特 性称为摇杆的急回运动 特性。 特性
动画演示
• 止点位置 摇杆处于C 或 摇杆处于 1D或C2D两 两 极限位置时，连杆BC与 极限位置时，连杆 与 曲柄AB两次共线 此时， 两次共线， 曲柄 两次共线，此时， 摇杆经连杆施加给曲柄 的力F 的力 1或F2必然通过铰 链中心A， 链中心 ，曲柄不能获得 转矩， 转矩，机构将趋于静止 状态。 状态。机构所处的这种 位置称为止点位置。 位置称为止点位置。

4、曲面凸轮
圆柱表面用圆弧面代替的构件。(它 也是一种空间凸轮机构。)
二、按锁合方式分类
1、力锁合的凸轮机构
力锁合：如弹簧力、从动杆的重力
2、几何锁合的凸轮机构
几何锁合：利用几何形状来锁合，如凸轮上的凹槽、等 径及等宽凸轮等。
三、按从动件型式分类
1、尖顶从动件
与凸轮是点接触，只用于受力小的低速机构；尖顶能 与复杂的凸轮轮廓保持接触，传动精确 2、滚子从动件
运动形式： 把摇杆的往复摆动转化为曲柄的整周回转运动
2.双曲柄机构 一为曲柄 特点： 连架杆 一为曲柄 主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转 。
（1）一般双曲柄机构（不等长双曲柄机构）


特点： 两曲柄不相等，主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转动。 应用：惯性筛
（2）平行双曲柄机构：
特点：两曲柄相等、同向，角速度相等。 应用：火车车轮联动装置
起重机
一、凸轮简介
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成
优点：只需设计适当的凸轮轮廓曲线，便可使从动件得到任意预定的运动规
律，机构简单、紧凑。
局限性：凸轮机构是高副机构(凸轮与从动件为点、线接触)，易磨损，因此
只适用于传递动力不大的场合。
凸轮机构

（3）反向双曲柄机构： 特点：两曲柄相等、反向，角速度不相等。 应用：车门启闭机构。
平行双曲柄机构
连杆与机架的长度相等且两 曲柄长度相等，曲柄转向相 同的双曲柄机构
机车车轮联动装置
传动特点：主动曲柄和从动曲柄均以相同角速度转动。
三、双摇杆机构
特点： 两个连架杆均为摇杆 。
飞机起落架
汽车自卸翻斗装置

偏心轮用在： 曲柄销承受较大冲击载荷、曲柄长度 较短及需要装在直轴中部的机器之中 的机构中.
三、平面四杆机构的传动特性
急回特性 死点位置 压力角和传动角
急回特征
当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征
极位夹角： 对应从动杆的两个极限位置, 主动件两相应位置所夹锐
角.
急回特性分析： 1 = C 1 = 1 t1 =1800 + 2 = 1 t2 =1800 -
慢 快
(3) 传力特性
压力角和传动角
压力角 从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点 速度方位线所夹锐角. (不考虑摩擦)
传动角
压力角的余角.(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)
F
d
V
d
d
1800 d
传动不利，设计时规定 4050 通常，机构在运动过程中传动角是变化的，最小值在哪？
设计
已知活动铰点B、C中心位置，求固定铰链A、D 中心位置。
B1
C1
B2
A●
●D
C2
四杆机构 AB1C1D 为所求.
实现连杆给定的三个位置
C1 C2
B1 B2
B3 C3
D
A
四杆机构 AB1C1D 为所求.
2.具有急回特性的机构
按给定的 K 值,设计曲柄摇杆机构
1） 给定 K、y、LCD
① 分析.
(1) 曲柄存在条件
（以曲柄摇杆机构为例）
设 AB 为曲柄, 且 a<d . 由 △BCD :
b+c>f 、 b+f >c 、 c+f >b 以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代入并整理得：

中径d2 ：
在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆 柱面的直径，d2≈0.5(d+d1)。
λ
S 螺纹升距S ：
螺纹旋绕一周升高的距离。
螺纹升角λ ：
用规定螺纹中径的螺旋线升角代替螺纹升角。
tg S d 2
2。螺旋机构
2.2 螺纹的形成、种类及参数
牙形角：
α 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。 β牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。
α
三角螺纹： 2 β=60
梯形螺纹：2 β=30
矩形螺纹：2 β=0
螺纹旋向：
β
有左旋和右旋之分，右旋最常用。
螺纹线数Z：
有单线螺纹、双线螺纹、三线螺纹。
螺距P：
相邻螺纹对应点之间的轴向距离，与升距之间的关系如下：
β
P S Z
2。螺旋机构
2.2 螺纹的形成、种类及参数
2。螺旋机构
按螺纹的牙型分
矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
螺纹---- 一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆
柱体的轴线，就得到螺纹。
d2
螺纹
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
2。螺旋机构
（2）螺纹的参数
2.2 螺纹的形成、种类及参数
外径（大径）d（D）： 与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，
亦称公称直径。
内径（小径）d1(D1) ： 与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹
的
按螺旋线的根数分 单线螺纹 n线螺纹: S = n P 一般: n ≤ 4

主动凸轮轮连续转动 从动轮间歇转动
凸轮间歇运动机构
蜗杆凸轮式间歇运动机构
主动轮连续转动 从不动完轮间全歇齿转动轮机构
外啮合不完全齿轮机构
不完全齿轮齿条机构
组合机构
几种基本机构组和应用 满足工作要求
齿轮 — 连杆组合机构
组合机构
几种基本机构组和应用 满足工作要求
齿轮 — 连杆组合机构
组合机构
§ 8 - 1 棘轮机构
四 、动程的调整
1、驱动机构设计成行程可调机构
§ 8 - 1 棘轮机构
四、动程和动停比的调整
2、装置遮板
§ 8 - 1 棘轮机构
五 、棘轮机构的设计要点
齿面倾角、摩擦角
要使棘爪能顺利滑入，反力FR对O' 的力矩要迫使棘爪进入棘轮齿底， 即：
由图可知： 90
90
一般取 90
单动式棘轮机构 双（三）动式棘轮机构
§ 8 - 1 棘轮机构
三 、棘轮机构的功能
1、间歇送进
§ 8 - 1 棘轮机构
三 、棘轮机构的功能
2、制动
§ 8 - 1 棘轮机构
三 、棘轮机构的功能
3、转位、分度
§ 8 - 1 棘轮机构
三 、棘轮机构的功能
4、超越离合
1.星轮 2.套筒 3.弹簧顶杆 4.滚柱
1、槽数 z 和圆销数 n 的选取
运动系数 k： k td / t
td —— 拨盘转一周，槽轮的运动时间 t —— 拨盘转一周的总时间
拨盘1匀速转动
k
21 2
单销内槽轮机构：
2122
k2 2 1 2 2 2 2 2 /z1 21 z
由上式可见： k 1 z 3且 k 0 .5

（当取2个构件为原动件时，机构各构件 的运动才确定。）
铰 链 三 杆 机 构
铰链五杆机构
二、机构具有确定运动的条件：
通常，每个原动件只具有一个独立运动， 因此，机构自由度数与原动件的数目相等 时，机构才能有确定的运动。
结论： 机构具有确定运动的条件是 ：
Ｆ＞０且Ｆ等于原动件数W
【例2-1】分析牛头刨床主运动机构的自由度：
空
间
球
螺
运 动
面 副
旋 副
副
3.运动链
——两个以上的构件用运动副联接而构成的系统。
运动链
构件
运动副
开式链
闭式链
4.机构
——将某一构件固定，其余构件均有确定相对运动的运动链。
机构
固定一个构件的 运动链
1. 平面机构运动简图——
用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例 定出各运动副的位置。这种说明机构各机件间相对运动关 系的简单图形称为机构运动简图。
2 1
2 1
2 1
2 1
尖端推杆
凸
常轮
2
符 号
用 运 动
副
1
外啮合圆柱齿轮
副齿
轮
副
滚子推杆
2 1
内啮合圆柱齿轮
平底推杆
2 1
齿轮齿条啮合
2.运动简图的绘制步骤：
1）分析机构运动，弄清构件数目； 2）判定运动副的类型和数目；
——按接触情况和相对运动 3）表达运动副和构件；三选：
——选视图、选比例、选位置
课堂练习
绘制图示内燃机 机构的运动简图，计算机 构的自由度并判断机构是 否有确定的相对运动。
三、计算平面机构自由度时的注意问题

双摇杆机构
4、铰链四杆机构的应用实例1
1、分析缝纫机运动形式，说明其平面连杆机构 的形式。
2、分析汽车刮水器的机构形式及工作过程。
3、分析起重机的机构形式及工作过程。
三、曲柄滑块机构
1、组成 曲柄滑块机构由滑块、连杆、曲柄和机架四个构件 通过转动副和移动副连接而成。
2、运动形式的转换
当滑块为主动件时 ，机构将滑块的往 复移动转变为曲柄 的旋转运动；
用rmin表示。 （2）推程：推程运动角δt；
（3）远休止、远休止角δs； （4）回程、回程运动角δh； （5）近休止、近休止角δs ˊ ； （6）行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h
表示。
2、凸轮机构从动件的常用运动规律
（1）等速运动规律：等速运动规律的特点是当凸轮 等速回转时，从动件推程或回程中的速度为常数。
6.2 平面连杆机构
1、什么是机构？ 2、说明下列运动副的类型？
一、平面连杆机构
若干刚性构件通过低副（转动副和移动副） 联接而成的机构，是一种低副机构。
二、铰链四杆机构 1、定义
由四个构件通过转动副连接而成的平面 连杆机构。 2、组成
3、铰链四杆机构的基本形式 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
内啮合
内啮合
二、机构运动简图
用国标规定的简单符号和线 条代表运动副和构件，并按 比例定出各运动副的位置， 说明机构各构件间相对运动 关系的简化图形，称为机构 运动简图。
不严格按比例来绘制简 图，这样的简图通常称为机 构示意图。
讨论：机构 存在急回特 性的条件？