常用机构功能介绍教学文案.ppt

常用机构功能介绍1.1 1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构1.1.1 铰链四杆机构的概念及构成铰链四杆机构的概念及构成用四个转动副在构件间相连的平面四杆机构，称为图用四个转动副在构件间相连的平面四杆机构，称为图1-1(a)所示为一铰链四杆机构，由四根杆状的构件分别用铰链连接所示为一铰链四杆机构，由四根杆状的构件分别用铰链连接而成。图而成。图1-1(b)为铰链四杆机构的简图。平面铰链四杆机构，为铰链四杆机构的简图。平面铰链四杆机构，或者简称为铰链四杆机构。或者简称为铰链四杆机构。在铰链四杆机构中，起固定作用在铰链四杆机构中，起固定作用的构件称为机架的构件称为机架(又称为固定件、静件又称为固定件、静件);机构中与机架用低副机构中与机架用低副相连的构件称为连架杆相连的构件称为连架杆;不与机架相连的构件称为连杆。图不与机架相连的构件称为连杆。图1-1中，构件中，构件4为机架，构件为机架，构件2为连杆，构件为连杆，构件1和和3为连架杆。连为连架杆。连架杆按其运动特征可分成摇杆和曲柄两种。架杆按其运动特征可分成摇杆和曲柄两种。摇杆摇杆:同机架用转动副相连但只绕该转动副轴线摆动的构件。同机架用转动副相连但只绕该转动副轴线摆动的构件。曲柄曲柄:同机架用转动副相连且绕该转动副轴线整圈旋转的构件。同机架用转动副相连且绕该转动副轴线整圈旋转的构件。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构1.1.2 铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型1.曲柄摇杆机构的特点及构成曲柄摇杆机构的特点及构成曲柄摇杆机构是具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。曲柄摇杆机构是具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。曲柄摇杆机构一般以曲柄为主动件作等速转动，摇杆为从动曲柄摇杆机构一般以曲柄为主动件作等速转动，摇杆为从动件作往复摆动。在件作往复摆动。在图图1-2所示的曲柄摇杆机构中，假定曲柄所示的曲柄摇杆机构中，假定曲柄AB为主动件，并作逆时针等速转动。当曲柄为主动件，并作逆时针等速转动。当曲柄AB的的B端从端从B点点回转到回转到B点时，动件摇杆点时，动件摇杆CD上的上的C端从端从C点摆动到点摆动到C点，而当点，而当B端从端从 点回转到点回转到 点时，点时，C端从端从C点顺时针摆动到点顺时针摆动到q点。当点。当B端继续从端继续从B2点回转到点回转到B点时，点时，C端将从端将从q点逆时针摆回到点逆时针摆回到 点。点。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构牛头刨床横向进给机构牛头刨床横向进给机构(图图1-3)，其传动方式采用了曲柄摇，其传动方式采用了曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构工作时，齿轮杆机构。曲柄摇杆机构工作时，齿轮1带动齿轮带动齿轮2并与齿轮并与齿轮2同轴的销盘同轴的销盘3(相当于曲柄相当于曲柄)一起转动，连杆一起转动，连杆4使带有棘爪的摇使带有棘爪的摇杆杆5绕绕D点摆动，与此同时棘爪推动棘轮点摆动，与此同时棘爪推动棘轮6上的轮齿，使与棘上的轮齿，使与棘轮同轴的丝杠轮同轴的丝杠7转动，从而完成工作台的横向运动转动，从而完成工作台的横向运动。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构曲柄摇杆机构在生产中的应用范围很广，曲柄摇杆机构在生产中的应用范围很广，图图1-4是一些实际是一些实际应用应用:(a)为雷达俯仰角度的摆动装置，为雷达俯仰角度的摆动装置，(b)为颗式破碎机。为颗式破碎机。它们在曲柄它们在曲柄AB连续回转的同时，摇杆连续回转的同时，摇杆CD可以往复摆动，完可以往复摆动，完成雷达天线的摆动俯仰、破碎矿石等动作。成雷达天线的摆动俯仰、破碎矿石等动作。在在图图1-5所示的脚踏砂轮机机构和所示的脚踏砂轮机机构和图图1-6所示的缝纫机踏板所示的缝纫机踏板机构中，连杆机构中，连杆BC随着踏板作往复摆动，驱动曲轴随着踏板作往复摆动，驱动曲轴AB和带轮和带轮进行连续的回转。在曲柄摇杆机构中，当取摇杆为主动件时，进行连续的回转。在曲柄摇杆机构中，当取摇杆为主动件时，可以使摇杆的往复摆动转换成从动件曲柄的整周回转运动。可以使摇杆的往复摆动转换成从动件曲柄的整周回转运动。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构2.双曲柄机构的特点及构成双曲柄机构的特点及构成 一般而言，两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄一般而言，两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构。如图机构。如图1一所示的惯性筛中的铰链四杆机构就是双曲柄机一所示的惯性筛中的铰链四杆机构就是双曲柄机构。当主动曲柄构。当主动曲柄AB绕点绕点A匀匀速回转转动速回转转动 时，通过连杆时，通过连杆BC带动从动曲柄带动从动曲柄CD绕绕D点变速回转一周并通过点变速回转一周并通过E点连接，使筛点连接，使筛子作变速往复直线运动进行筛选工作。子作变速往复直线运动进行筛选工作。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构如果在双曲柄机构中，两曲柄的长度相等，连杆与机架的长如果在双曲柄机构中，两曲柄的长度相等，连杆与机架的长度也相等，那么可以称为平行双曲柄机构度也相等，那么可以称为平行双曲柄机构(图图1-8)。在机械。在机械中平行双曲柄机构的应用也很广泛，如中平行双曲柄机构的应用也很广泛，如图图1-9所示的天平，所示的天平，它能保证天平盘它能保证天平盘1,2始终处于水平位置始终处于水平位置;图图1-10所示的机车所示的机车车轮联动装置也是平行双曲柄机的应用实例。车轮联动装置也是平行双曲柄机的应用实例。如果曲柄转向不同，称为反向平行双曲柄机构，可以简称为如果曲柄转向不同，称为反向平行双曲柄机构，可以简称为反向双曲柄机构，如反向双曲柄机构，如图图1-11所示。所示。图图1-12为车门启闭机构，为车门启闭机构，它采用的就是反向双曲柄机构。它采用的就是反向双曲柄机构。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构3.双摇杆机构的特点及构成双摇杆机构的特点及构成双摇杆机构是具有两个摇杆的铰链四杆机构。双摇杆机构的双摇杆机构是具有两个摇杆的铰链四杆机构。双摇杆机构的应用实例也很多应用实例也很多:如如图图1-13所示的鹤式港口起重机中月刀为所示的鹤式港口起重机中月刀为机架，机架，AB和和CD为摇杆，当摇杆为摇杆，当摇杆AB摆动时，通过连杆摆动时，通过连杆CE将将重物重物Q近似水平直线移动到虚线位置。近似水平直线移动到虚线位置。图图1-14所示的自卸载所示的自卸载重汽车翻斗机构中，重汽车翻斗机构中，AD为机架，当液压缸输人液压油时，活为机架，当液压缸输人液压油时，活塞杆向右伸出，使塞杆向右伸出，使AB和和CD向右摆动，从而使车斗倾斜卸下向右摆动，从而使车斗倾斜卸下货物。货物。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构1.1.3 铰链四杆机构的性质铰链四杆机构的性质1.曲柄存在的条件曲柄存在的条件在铰链四杆机构中是否有作整圈旋转的构件，取决于各构件在铰链四杆机构中是否有作整圈旋转的构件，取决于各构件之间的长度关系，这就是所谓的曲柄存在条件。对曲柄存在之间的长度关系，这就是所谓的曲柄存在条件。对曲柄存在条件的分析条件的分析:在在图图1-15所示的曲柄摇杆机构中，假设曲柄所示的曲柄摇杆机构中，假设曲柄AB、连杆连杆BC,摇杆摇杆CD和机架和机架AD四柄柄长之中取最短杆为机架时，四柄柄长之中取最短杆为机架时，则构成双曲柄机构。若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度则构成双曲柄机构。若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则无曲柄存在，只能构成双摇之和大于其余两杆长度之和，则无曲柄存在，只能构成双摇杆机构。杆机构。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构2.死点位置的概念及其作用死点位置的概念及其作用当曲柄与连杆处于共线位置时，这时驱动力对从动件的回转当曲柄与连杆处于共线位置时，这时驱动力对从动件的回转力矩等于零。因此，无论作用力有多大，也不能推动曲柄转力矩等于零。因此，无论作用力有多大，也不能推动曲柄转动，使机构处于卡死状态，且转向不确定，机构的这种位置动，使机构处于卡死状态，且转向不确定，机构的这种位置就叫死点位置。缝纫机踏板机构就叫死点位置。缝纫机踏板机构(图图1-16)中。死点位置影响中。死点位置影响机构的正常传递运动，因此应设法加以克服。通常是在从动机构的正常传递运动，因此应设法加以克服。通常是在从动件曲柄上安装飞轮，利用飞轮的运动惯性，使机构按原来的件曲柄上安装飞轮，利用飞轮的运动惯性，使机构按原来的转向通过死点位置。在取摇杆为主动件、曲柄为从动件的曲转向通过死点位置。在取摇杆为主动件、曲柄为从动件的曲柄摇杆机构中柄摇杆机构中(图图1-17)，死点位置有两个。，死点位置有两个。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构死点位置的特殊性使其常常在实际应用中能实现一定的工作死点位置的特殊性使其常常在实际应用中能实现一定的工作要求。如要求。如图图1-18所示的飞机起落架收放机构，放下机轮后，所示的飞机起落架收放机构，放下机轮后，从动杆从动杆CD与连杆与连杆BC共线。当飞机着陆时，机轮上虽然受到共线。当飞机着陆时，机轮上虽然受到很大的作用力很大的作用力F，但因机构处于死点位置，所以起落架不会收，但因机构处于死点位置，所以起落架不会收起，从而提高了起落架工作的可靠性。起，从而提高了起落架工作的可靠性。图图1-19所示为一种钻所示为一种钻床连杆式快速夹具。当通过手柄床连杆式快速夹具。当通过手柄(即连杆即连杆BC)施加外力施加外力F，使，使连杆连杆BC与连架杆与连架杆CD成一直线，这时构件连架杆成一直线，这时构件连架杆AB的左端夹的左端夹紧工件。紧工件。上一页返回下一页1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构3.压力角和传动角压力角和传动角(1)压力角压力角是衡量一个机构的力传递性能好坏的主要压力角压力角是衡量一个机构的力传递性能好坏的主要标志。如标志。如图图1-20所示的曲柄摇杆机构中，曲柄所示的曲柄摇杆机构中，曲柄AB为主动件。为主动件。AB杆经过连杆杆经过连杆BC作用于作用于CD杆上杆上C点的力为点的力为F,F可分解为沿可分解为沿点点C速度方向的分力速度方向的分力 及沿及沿CD方向的分力方向的分力 ;分力分力 经经CD杆杆作用在铰链作用在铰链D上，由图可知上，由图可知其中是作用在从动件上力的方向和从动件受力点的速度方向其中是作用在从动件上力的方向和从动件受力点的速度方向之间所夹锐角之间所夹锐角 ，称为机构的压力角。从上式可见，压力角，称为机构的压力角。从上式可见，压力角越小，有效分力越小，有效分力 越大，而越大，而 越小，对机构越有利越小，对机构越有利上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构(2)传动角为了度量的方便，令传动角为了度量的方便，令 。是压力角的余是压力角的余角，称为传动角。显然，压力角角，称为传动角。显然，压力角 越小，或者传动角越小，或者传动角 越大，越大，使从动杆运动的有效分力就越大，对机构传动越有利。使从动杆运动的有效分力就越大，对机构传动越有利。运转时其传动角是变化的，为了保证机构传动性能良好，设运转时其传动角是变化的，为了保证机构传动性能良好，设计时一般应使，计时一般应使，对高速大功率机械应使，对高速大功率机械应使 。为此，必须确定。为此，必须确定 时机构的位置并检验时机构的位置并检验 的的值是否大于等于上述的许用值。值是否大于等于上述的许用值。铰链四杆机构运转时，其最小传动角出现的位置可由下述方铰链四杆机构运转时，其最小传动角出现的位置可由下述方法求得。法求得。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构如图如图1-21(a)所示的偏置曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件所示的偏置曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件时，传动角时，传动角 为连杆为连杆BC与导路垂线的夹角。当曲柄处于垂直与导路垂线的夹角。当曲柄处于垂直于导路方向位置且于导路方向位置且B点距导路中心位置最大时，可得到最小点距导路中心位置最大时，可得到最小传动角传动角 。对于对心曲柄滑块机构，其最小传动角。对于对心曲柄滑块机构，其最小传动角 也也可同样确定。在图可同样确定。在图1-21(b)所示的导杆机构中，当曲柄为主所示的导杆机构中，当曲柄为主动件且不考虑摩擦时，滑块动件且不考虑摩擦时，滑块2对导杆对导杆3的作用力方向始终垂直的作用力方向始终垂直于导杆，而导杆上力作用点的速度方向也总是垂直于导杆，于导杆，而导杆上力作用点的速度方向也总是垂直于导杆，因此，压力角始终等于零，传动角恒等于因此，压力角始终等于零，传动角恒等于 ，所以导杆，所以导杆机构的传力性能好。机构的传力性能好。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构4.急回特性急回特性在曲柄摇杆机构中在曲柄摇杆机构中(见图见图1-22)，曲柄，曲柄AB以等角速度以等角速度 顺时顺时针回转，自针回转，自 ，回转到，回转到 即转过角度即转过角度 时，摇杆时，摇杆CD 自自 摆动到摆动到 ，摆动的角度为，摆动的角度为 ，曲柄，曲柄AB继续由继续由 回转到回转到 ，转过的角度为，转过的角度为 ，由图可知，由图可知 ，曲柄，曲柄AB在作等速转动时，摇杆在作等速转动时，摇杆CD在极限位置间作往复摆动，且在极限位置间作往复摆动，且往复两次摆动所用时间不等，平均速度也不相同。往复两次摆动所用时间不等，平均速度也不相同。通常摇杆由通常摇杆由 摆动到摆动到 的过程为机构中从动件的工作行的过程为机构中从动件的工作行程，摇杆由程，摇杆由 摆动到摆动到 的过程作为从动件的空回行程，的过程作为从动件的空回行程，以使空回行程的时间缩短，有利于提高生产率。以使空回行程的时间缩短，有利于提高生产率。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构机构的急回特性用急回特性系数机构的急回特性用急回特性系数K机构有无急回特性，取决于机构有无急回特性，取决于K的值。的值。K 1时，机构有急回特时，机构有急回特性，并且性，并且K值越大，急回特性越显著值越大，急回特性越显著上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构1.1.4 铰链四杆机构的衍生形式铰链四杆机构的衍生形式 铰链四杆机构常见的衍生形式有铰链四杆机构常见的衍生形式有:导杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构、曲柄滑块机构、曲柄摇块机构和定块机构。这里介绍前两种常用的衍生形成。曲柄摇块机构和定块机构。这里介绍前两种常用的衍生形成。1.导杆机构简介导杆机构简介 连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。导杆机构可以看成是改变曲柄滑块机构中固定件的位置构。导杆机构可以看成是改变曲柄滑块机构中固定件的位置衍生而成。导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。衍生而成。导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。(1)摆动导杆机构如图摆动导杆机构如图1-23(a)所示的曲柄滑块机构，当取所示的曲柄滑块机构，当取杆杆1为固定件时，即可得到为固定件时，即可得到 1-23(b),(c)所示的导杆机构。所示的导杆机构。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构(2)转动导杆机构如图转动导杆机构如图1-24(a)所示为回转式液压泵，其中所示为回转式液压泵，其中缸体缸体4相当于导杆，当缸体相当于导杆，当缸体4绕定轴绕定轴A转动，构件转动，构件2绕另一定绕另一定轴轴B转动时，活塞转动时，活塞3沿缸体相对移动。图沿缸体相对移动。图1-24(b)为回转式为回转式液压泵转动导杆机构运动简图。因液压泵转动导杆机构运动简图。因BC AB，当杆，当杆2整周回整周回转时，杆转时，杆4也作整周的回转，这种导杆机构称为转动导杆机构。也作整周的回转，这种导杆机构称为转动导杆机构。(3)曲柄摇块机构如曲柄摇块机构如图图1-25所示为牛头刨床中摆动导杆机构所示为牛头刨床中摆动导杆机构的应用实例。杆的应用实例。杆BC为主动件，作等速回转运动。可见摆动导为主动件，作等速回转运动。可见摆动导杆机构具有急回特性。为实现滑枕作往复直线运动，在机架杆机构具有急回特性。为实现滑枕作往复直线运动，在机架A处导杆的导槽中设置了一个滑块，使导杆在摆动时滑块能处导杆的导槽中设置了一个滑块，使导杆在摆动时滑块能上下移动。上下移动。下一页返回上一页1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构如如图图1-26所示为曲柄摇块机构在自卸装置中的应用实例。车所示为曲柄摇块机构在自卸装置中的应用实例。车厢厢(杆杆1)可绕车架可绕车架(机架机架2)，活塞杆，活塞杆(导杆导杆4)、液压缸、液压缸(摇块摇块3)可绕车架上的可绕车架上的C点摆动，当液压缸中的活塞杆运动时，车点摆动，当液压缸中的活塞杆运动时，车厢绕厢绕B点转动，转到一定角度时货物自动卸下。点转动，转到一定角度时货物自动卸下。(4)定块机构当取构件定块机构当取构件3为固定件时，此机构通常以杆为固定件时，此机构通常以杆1为主为主动件，杆动件，杆1回转时，杆回转时，杆2绕绕C点摆动，杆点摆动，杆4仅相对固定滑块作仅相对固定滑块作往复移动。往复移动。图图1-27所示手摇泵中的定块机构，当摇动手柄所示手摇泵中的定块机构，当摇动手柄2时，活塞时，活塞4便在缸体便在缸体3中作往复移动，实现泵水的动作。中作往复移动，实现泵水的动作。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构2.曲柄滑块机构简介曲柄滑块机构简介 曲柄滑块机构是由一个曲柄和一个滑块组成的平面四杆机构，曲柄滑块机构是由一个曲柄和一个滑块组成的平面四杆机构，其中的滑块是由曲柄摇杆机构中的摇杆演化而来的。当摇杆其中的滑块是由曲柄摇杆机构中的摇杆演化而来的。当摇杆CD的长度趋向无穷大，原来沿圆弧作往复运动的的长度趋向无穷大，原来沿圆弧作往复运动的C点变成沿点变成沿直线作往复移动，也就是摇杆变成了沿导轨往复运动的滑块，直线作往复移动，也就是摇杆变成了沿导轨往复运动的滑块，曲柄摇杆机构就演化成如曲柄摇杆机构就演化成如图图1-28所示的曲柄滑块机构。所示的曲柄滑块机构。曲柄滑块机构在机械中应用广泛，曲柄滑块机构在机械中应用广泛，图图1-29所示为内燃机中的所示为内燃机中的曲柄滑块机构。活塞曲柄滑块机构。活塞(即滑块即滑块)的往复直线运动通过连杆转换的往复直线运动通过连杆转换成曲轴成曲轴(即曲柄即曲柄)的连续回转。的连续回转。上一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构1.2.1 凸轮机构的特点及构成凸轮机构的特点及构成 凸轮是具有曲线或曲面轮廓形状的构件，从动杆与凸轮始终凸轮是具有曲线或曲面轮廓形状的构件，从动杆与凸轮始终保持直接接触，当凸轮运动时，迫使从动杆实现各种复杂的保持直接接触，当凸轮运动时，迫使从动杆实现各种复杂的运动要求。如运动要求。如图图1-30所示，凸轮机构是由凸轮所示，凸轮机构是由凸轮1、从动杆、从动杆2和机架和机架3组成的。如组成的。如图图1-31所示为内燃机中控制气阀开闭的所示为内燃机中控制气阀开闭的凸轮机构。它通过连续转动的凸轮的轮廓，驱动气阀杆往复凸轮机构。它通过连续转动的凸轮的轮廓，驱动气阀杆往复移动，从而按预定的时间打开或关闭气阀，完成配气要求。移动，从而按预定的时间打开或关闭气阀，完成配气要求。弹簧的作用是使气阀组件紧贴凸轮的轮廓曲面。如弹簧的作用是使气阀组件紧贴凸轮的轮廓曲面。如图图1-32所所示为自动车床刀架进给机构。示为自动车床刀架进给机构。上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构1.2.2 凸轮机构的基本类型凸轮机构的基本类型1.从动件端部结构形式分类从动件端部结构形式分类 按从动件端部的结构形式不同可分为尖顶从动件、滚子从动按从动件端部的结构形式不同可分为尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件。件和平底从动件。(1)尖顶从动件，它的优点是结构简单、紧凑，可准确地尖顶从动件，它的优点是结构简单、紧凑，可准确地实现任意运动规律，缺点是尖顶易于磨损，承载能力小，多实现任意运动规律，缺点是尖顶易于磨损，承载能力小，多用于传力小、速度低、传动灵敏的场合。用于传力小、速度低、传动灵敏的场合。(2)平底从动件如平底从动件如图图1-33所示，这种从动件的优点是所示，这种从动件的优点是:从从动件受力方向始终与底面垂直动件受力方向始终与底面垂直(不计摩擦时不计摩擦时)，故受力比较平，故受力比较平稳，在高速工作时，底面与凸轮间较易形成油膜，从而减少稳，在高速工作时，底面与凸轮间较易形成油膜，从而减少摩擦、磨损。摩擦、磨损。上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构(3)滚子从动件如滚子从动件如图图1-34、图图1-36、图图1-37所示，这种从所示，这种从动件的滚子与凸轮作滚动摩擦，不易磨损，故可用来传递较动件的滚子与凸轮作滚动摩擦，不易磨损，故可用来传递较大的动力，但这种方式有局限性，滚子轴处有间隙，不宜高大的动力，但这种方式有局限性，滚子轴处有间隙，不宜高速，但是应用最广的一种从动件速，但是应用最广的一种从动件上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构2.从动件运动形式分类从动件运动形式分类(1)直动从动件直动从动件就是从动件在直线位置作往复移直动从动件直动从动件就是从动件在直线位置作往复移动。动。(2)摆动从动件摆动从动件就是从动件只作往复摆动。摆动从动件摆动从动件就是从动件只作往复摆动。3.从凸轮的形状分类从凸轮的形状分类(1)盘形凸轮具有径向廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮，盘形凸轮具有径向廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮，称为盘形凸轮。盘形凸轮是一个具有变化半径的圆盘形构件，称为盘形凸轮。盘形凸轮是一个具有变化半径的圆盘形构件，盘形凸轮分为两种盘形凸轮分为两种:以外轮廓推动从动件运动的称为盘形外轮以外轮廓推动从动件运动的称为盘形外轮廓凸轮以曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形槽凸轮廓凸轮以曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形槽凸轮(图图1-35)。当盘形凸轮等速回转时，从动件在径向的盘面内运动。当盘形凸轮等速回转时，从动件在径向的盘面内运动(往复移动或摆动往复移动或摆动)。上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构(2)移动凸轮移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，就演化当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，就演化成移动凸轮，移动凸轮通常作往复直线移动，从动件则在同成移动凸轮，移动凸轮通常作往复直线移动，从动件则在同一平面内作往复直线移动或摆动。一平面内作往复直线移动或摆动。图图1-36所示为采用靠模车所示为采用靠模车削手柄的移动凸轮机构。削手柄的移动凸轮机构。(3)柱体凸轮轮廓曲线位于圆柱端部并绕其轴线旋转的凸轮，柱体凸轮轮廓曲线位于圆柱端部并绕其轴线旋转的凸轮，称为端面凸轮称为端面凸轮(图图1-37)。轮廓曲线位于圆柱面上并绕其轴轮廓曲线位于圆柱面上并绕其轴线旋转的凸轮称为圆柱凸轮。线旋转的凸轮称为圆柱凸轮。上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构1.2.3 凸轮机构的工作原理应用及特点凸轮机构的工作原理应用及特点1.从动件的运动规律从动件的运动规律(1)等速运动规律等速运动规律是从动件上升等速运动规律等速运动规律是从动件上升(或下降或下降)的速的速度为一定值的运动规律。度为一定值的运动规律。图图1-38(a)所示为一个等速盘形凸所示为一个等速盘形凸轮机构，从动件从最高位置降到最低位置，其推程为轮机构，从动件从最高位置降到最低位置，其推程为h;同理同理当凸轮沿顺时针方向以等角速度。回转时，回程也是当凸轮沿顺时针方向以等角速度。回转时，回程也是h。从动。从动件作等速运动时，它的位移件作等速运动时，它的位移s与运动时间与运动时间t的关系为的关系为:运动时间运动时间t与凸轮转角与凸轮转角 中的关系为中的关系为:可以得到可以得到:下一页返回上一页1.2 凸轮机构凸轮机构因此，等速运动规律只适用于低速、轻载的凸轮机构。为了因此，等速运动规律只适用于低速、轻载的凸轮机构。为了避免产生这种刚性冲击，通常在位移曲线转折处采用圆弧过避免产生这种刚性冲击，通常在位移曲线转折处采用圆弧过渡进行修正，修正圆弧半径渡进行修正，修正圆弧半径 可取可取 。图图1-39为等速为等速运动推程位移曲线的修正情况，其中虚线为修正后的位移曲运动推程位移曲线的修正情况，其中虚线为修正后的位移曲线，线，MN为两修正圆弧所在圆的内公切线。为两修正圆弧所在圆的内公切线。(2)等加速等减速运动规律从动件在行程的前半段为等加速，等加速等减速运动规律从动件在行程的前半段为等加速，而后半段为等减速的运动规律，称为等加速等减速的运动规而后半段为等减速的运动规律，称为等加速等减速的运动规律。律。如如图图1-40，从动件在推距中，先等加速运动，后等减，从动件在推距中，先等加速运动，后等减速运动，直至停止。速运动，直至停止。上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构2.凸轮机构的轮廓曲线与从动件运动规律的关系凸轮机构的轮廓曲线与从动件运动规律的关系 图图1-41所示为最基本的对心外轮廓盘形凸轮机构。凸轮轮所示为最基本的对心外轮廓盘形凸轮机构。凸轮轮廓上最小半径所在的圆称为凸轮的基圆，其半径用廓上最小半径所在的圆称为凸轮的基圆，其半径用 表示。表示。图中从动件位于最低位置，当凸轮逆时针回转时，凸轮的曲图中从动件位于最低位置，当凸轮逆时针回转时，凸轮的曲线轮廓线轮廓AB部分将连续与从动件的尖端接触。当轮廓上最大半部分将连续与从动件的尖端接触。当轮廓上最大半径的点径的点B回转到回转到 位置时，从动件升到最高位置。从动件自位置时，从动件升到最高位置。从动件自最低位置升到最高位置的过程称为推程。这时从动件移动的最低位置升到最高位置的过程称为推程。这时从动件移动的距离距离h称为升距，对应的凸轮转角称为升距，对应的凸轮转角 称为推程角。从动件自称为推程角。从动件自最高位置降到最低位置的过程称为回程。相对应的凸轮转角最高位置降到最低位置的过程称为回程。相对应的凸轮转角 称为回程角。凸轮继续回转时，从动件将重复前面所述的升称为回程角。凸轮继续回转时，从动件将重复前面所述的升一停一降一停的运动过程。一停一降一停的运动过程。上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构3.凸轮机构的特点凸轮机构的特点.凸轮机构可以用在对从动件运动规律要求严格的场合，也可凸轮机构可以用在对从动件运动规律要求严格的场合，也可以根据实际需要任意拟定从动件的运动规律。以根据实际需要任意拟定从动件的运动规律。.凸轮机构能传递较复杂的运动，但对复杂的运动特性要求，凸轮机构能传递较复杂的运动，但对复杂的运动特性要求，精确分析和设计凸轮的轮廓曲线比较困难，制造和维修也较精确分析和设计凸轮的轮廓曲线比较困难，制造和维修也较困难。困难。.凸轮机构是高副机构，两构件接触处为点接触或线接触，单凸轮机构是高副机构，两构件接触处为点接触或线接触，单位面积上承载压力较高难以保持良好的润滑，故容易磨损，位面积上承载压力较高难以保持良好的润滑，故容易磨损，所以这种机构一般用于传递功率不大的场合。所以这种机构一般用于传递功率不大的场合。.凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠。但是由于受凸轮尺凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠。但是由于受凸轮尺寸的限制，所以不适用于要求从动杆工作行程较大的地方。寸的限制，所以不适用于要求从动杆工作行程较大的地方。上一页返回1.3 变速机构变速机构1.3.1 有级变速机构的基本类型有级变速机构的基本类型 在机床和汽车中，我们常可以看到变速机构部件。有级变速在机床和汽车中，我们常可以看到变速机构部件。有级变速机构在机械式变速机构中的应用是最为普遍的，它们通常都机构在机械式变速机构中的应用是最为普遍的，它们通常都是通过改变机构中一对或几对齿轮传动比的大小来实现从动是通过改变机构中一对或几对齿轮传动比的大小来实现从动轴转速的变化。轴转速的变化。1.塔齿轮变速机构塔齿轮变速机构 图图1-42所示为一种塔齿轮变速机构，常用于转速不高但需所示为一种塔齿轮变速机构，常用于转速不高但需要有多种转速的场合，例如卧式车床进给箱中的基本螺距机要有多种转速的场合，例如卧式车床进给箱中的基本螺距机构。构。上一页 下一页返回1.3 变速机构变速机构2.滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构 滑移齿轮变速机构通常用于定轴轮系中，由于能实现转速在滑移齿轮变速机构通常用于定轴轮系中，由于能实现转速在较大范围内的多级变速，因此，广泛应用于各类机床的主轴较大范围内的多级变速，因此，广泛应用于各类机床的主轴变速。变速。图图1-43所示为所示为X6132万能升降台铣床的主轴传动万能升降台铣床的主轴传动系统。轴系统。轴 为输入为输入(主动主动)轴，由转速轴，由转速n=1450 r/min的的电动机直接驱动。轴电动机直接驱动。轴V为输出轴，在轴为输出轴，在轴 和轴和轴 上分别安装上分别安装有齿数为有齿数为19-22-16和和47-37-26的三联滑移齿轮，以及齿的三联滑移齿轮，以及齿数为数为82-29的双联滑移齿轮，与各固定齿轮组成滑移齿轮变的双联滑移齿轮，与各固定齿轮组成滑移齿轮变速机构。速机构。上一页 下一页返回1.3 变速机构变速机构根据定轴轮系转动比公式可以推出如下结论根据定轴轮系转动比公式可以推出如下结论:结合可知结合可知:轴和轴和 轴的传动比只有一种，轴的传动比只有一种，轴轴 和轴和轴 的的传动比有三种，轴传动比有三种，轴 和轴和轴 的传动比有三种，轴的传动比有三种，轴 和和 间有两种传动，这样轴间有两种传动，这样轴 有有 种速度。种速度。上一页 下一页返回1.3 变速机构变速机构3.倍增变速机构倍增变速机构图图1-44所示为一个倍增变速机构，由三根轴和齿轮组成。轴所示为一个倍增变速机构，由三根轴和齿轮组成。轴I为主动轴，其上装有一个固定的双联齿轮和两个空套的双联为主动轴，其上装有一个固定的双联齿轮和两个空套的双联齿轮，齿数均为齿轮，齿数均为39-26。轴。轴 上装有三个齿数为上装有三个齿数为52-39的空的空套双联齿轮和一个齿数为套双联齿轮和一个齿数为52的空套齿轮。输出轴的空套齿轮。输出轴 上装有上装有一个齿数为一个齿数为26的滑移齿轮。移动滑移齿轮，可与轴的滑移齿轮。移动滑移齿轮，可与轴 上任上任意一个齿数为意一个齿数为52的齿轮啮合，当滑移齿轮自左向右依次与它的齿轮啮合，当滑移齿轮自左向右依次与它们啮合时，变速机构可以得到下列四种传动比们啮合时，变速机构可以得到下列四种传动比:上一页返回下一页1.3 变速机构变速机构这四个传动比是按这四个传动比是按2的倍数增加的，所以这个变速机构称为倍的倍数增加的，所以这个变速机构称为倍增变速机构。增变速机构。下一页返回上一页1.3 变速机构变速机构4.拉键变速机构拉键变速机构图图1-45所示为一种拉键变速机构。齿轮所示为一种拉键变速机构。齿轮 通过键通过键联接固定在主动轴联接固定在主动轴3上上;齿轮齿轮 空套在从动套筒轴空套在从动套筒轴2上，中间用垫圈分隔。上，中间用垫圈分隔。通过改变插人套筒轴孔中的手柄轴通过改变插人套筒轴孔中的手柄轴4的位置的位置(手柄轴手柄轴4前端设前端设有弹簧键有弹簧键1，可由套筒轴，可由套筒轴2的穿通的长槽中弹出的穿通的长槽中弹出)，使其嵌人，使其嵌人任一个空套齿轮的键槽中任一个空套齿轮的键槽中(图示位置键嵌人齿轮图示位置键嵌人齿轮2内孔的键槽内孔的键槽)，从而可将主动轴的动力通过齿轮副和弹簧键传给从动轴。，从而可将主动轴的动力通过齿轮副和弹簧键传给从动轴。上一页 下一页返回1.3 变速机构变速机构1.3.2无级变速机构的基本类型无级变速机构的基本类型 通过适当地改变主动件和从动件的转动半径，使输出轴的转通过适当地改变主动件和从动件的转动半径，使输出轴的转速在一定范围内实现无级的变化的机构称为无级变速机构。速在一定范围内实现无级的变化的机构称为无级变速机构。它是通过摩擦轮的传动来实现转矩的传递。它是通过摩擦轮的传动来实现转矩的传递。1.锥轮锥轮-端面盘式无级变速机构端面盘式无级变速机构 图图1-46所示为锥轮一端面盘式无级变速机构的传动结构简所示为锥轮一端面盘式无级变速机构的传动结构简图。可改变锥轮与端面盘的接触半径图。可改变锥轮与端面盘的接触半径，和和 ，从而获得，从而获得不同的传动比不同的传动比 ，从而实现一定范围内的无级变速。，从而实现一定范围内的无级变速。上一页 下一页返回1.3 变速机构变速机构式中：式中：锥轮的转速，锥轮的转速，(r/min);断面盘的转速，断面盘的转速，(r/min);锥轮接触点半径，锥轮接触点半径，(mm);断面盘接触点半径，断面盘接触点半径，(mm)。上一页 下一页返回1.3 变速机构变速机构2.分离锥轮式无级变速机构分离锥轮式无级变速机构 图图1-47所示为分离锥轮式无级变速机构原理简图。两对可所示为分离锥轮式无级变速机构原理简图。两对可滑移的锥形轮滑移的锥形轮2和和4分别装在主动轴分别装在主动轴8和从动轴和从动轴5上，并用以上，并用以支架支架6为支点的杠杆为支点的杠杆3连接，两对锥形轮间的传动件可以是平连接，两对锥形轮间的传动件可以是平带、带、V带或使用钢环。转动手轮，两段旋向相反的螺杆带或使用钢环。转动手轮，两段旋向相反的螺杆7通过通过螺母螺母9使杠杆摆动，锥形轮使杠杆摆动，锥形轮2和和4分离或合拢，从而改变传动分离或合拢，从而改变传动带带10与两对锥形轮接触处的半径与两对锥形轮接触处的半径 和和 达到无级变速的达到无级变速的目的目的。上一页返回1.4步进运动机构步进运动机构1.4.1棘轮机构的特点及构成棘轮机构的特点及构成1.棘轮机构的工作原理棘轮机构的工作原理 含有棘轮和棘爪的步进运动机构称为棘轮机构。含有棘轮和棘爪的步进运动机构称为棘轮机构。图图1-48所所示为齿式棘轮机构，制动爪示为齿式棘轮机构，制动爪5在弹簧的作用下和棘轮在弹簧的作用下和棘轮1保持接保持接触触.棋杆棋杆3和棘轮和棘轮1的回转轴线重合。的回转轴线重合。图图1-49所示为一种结构简单的摩擦式棘轮机构。其传动过程所示为一种结构简单的摩擦式棘轮机构。其传动过程与齿式棘轮机构相似，也是将摇杆与齿式棘轮机构相似，也是将摇杆1的往复摆动转换为棘轮的往复摆动转换为棘轮3的步进运动的步进运动。下一页返回上一页1.4步进运动机构步进运动机构2.棘轮机构的调节棘轮机构的调节根据不同机构工作的需要，棘轮的转角通常需要调节，下面根据不同机构工作的需要，棘轮的转角通常需要调节，下面介绍两种常用的调节方法介绍两种常用的调节方法:(1)改变遮板的位置。棘轮装在可以转动的罩壳改变遮板的位置。棘轮装在可以转动的罩壳A内，通过内，通过罩壳的缺口，露出部分棘轮轮齿。改变罩壳缺口的位置，可罩壳的缺口，露出部分棘轮轮齿。改变罩壳缺口的位置，可使在摇杆摆动时，棘爪的行程有一部分在罩壳侧面的遮板上使在摇杆摆动时，棘爪的行程有一部分在罩壳侧面的遮板上滑过，从而不能推动棘轮转动。滑过，从而不能推动棘轮转动。(图图1-50)(2)改变摇杆摆角的大小。在改变摇杆摆角的大小。在图图1-51所示齿式棘轮机构中，所示齿式棘轮机构中，棘轮转角大小可通过调节曲柄长度改变摇杆摆角的方法调节。棘轮转角大小可通过调节曲柄长度改变摇杆摆角的方法调节。转动螺杆调节曲柄应发生变化。转动螺杆调节曲柄应发生变化。上一页 下一页返回1.4步进运动机构步进运动机构3.棘轮机构的其他形式和应用实例棘轮机构的其他形式和应用实例(1)双动式棘轮机构双动式棘轮机构图图1-52所示为双动式棘轮机构，可使棘所示为双动式棘轮机构，可使棘轮在摇杆往复摆动时都能作同一方向转动。驱动棘爪可作成轮在摇杆往复摆动时都能作同一方向转动。驱动棘爪可作成直头或钩头。直头或钩头。(2)双向棘轮机构双向棘轮机构，可使棘轮作双向间歇运动。双向棘轮机构双向棘轮机构，可使棘轮作双向间歇运动。图图1-53(a)采用具有矩形齿的棘轮，当爪处于实线位置时，采用具有矩形齿的棘轮，当爪处于实线位置时，棘轮作逆时针间歇转动棘轮作逆时针间歇转动;当棘爪处于虚线位置时，棘轮则作顺当棘爪处于虚线位置时，棘轮则作顺时针间歇运动。图时针间歇运动。图1-53(b)采用回转棘爪，当棘爪按图示位采用回转棘爪，当棘爪按图示位置放置时，棘轮将作逆时针间歇转动。置放置时，棘轮将作逆时针间歇转动。上一页 下一页返回1.4步进运动机构步进运动机构(3)牛头刨床的横向进给机构刨床主运动经过曲柄、连杆使牛头刨床的横向进给机构刨床主运动经过曲柄、连杆使摇杆往复摆动，装在摇杆上的棘爪推动棘轮作步进运动，刨摇杆往复摆动，装在摇杆上的棘爪推动棘轮作步进