工信版（中职）机械基础第1章教学课件.ppt

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1、YCF（中职）机械基础第1章教学课件项目一项目一常用机构及其功能介绍常用机构及其功能介绍任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构任务二任务二凸轮机构凸轮机构任务三任务三变速机构变速机构任务四任务四步进运动机构步进运动机构下一页返回本章概述与教学目标本章概述与教学目标本章概述本章概述 通过本章的学习，使学生了解常用机构的种类及其功志并且能在实通过本章的学习，使学生了解常用机构的种类及其功志并且能在实际中进行运用。际中进行运用。教学目标教学目标1.对铰链四杆机构及其衍生形式有所了解，并对相关概念、知识有基对铰链四杆机构及其衍生形式有所了解，并对相关概念、知识有基砂的了解。砂的了解。2.深人理解辣链四杆

2、机构的性质，并时其原理进行深人理解辣链四杆机构的性质，并时其原理进行.深入学习深入学习f能够独能够独宾每出简单的机构运动图。宾每出简单的机构运动图。3.在认知和碑解的基施上能够在实残中体会简单机构的原理及作用。在认知和碑解的基施上能够在实残中体会简单机构的原理及作用。返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构一、铰链四杆机构的概念及构成一、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，称为平面铰链四杆机用四个转动副在构件间相连的平面四杆机构，称为平面铰链四杆机构，或者简称为铰链四杆机构。铰链四杆机构是四杆机构的基本形式，构，或者简称为铰链四杆机构。铰链四杆机构是四杆机构的基本

3、形式，是其他多杆机构的基础，因此掌握好铰链四杆机构也是进一步学习其是其他多杆机构的基础，因此掌握好铰链四杆机构也是进一步学习其他多杆机构的基础。他多杆机构的基础。图图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。接而成。图图1-1(b)为铰链四杆机构的简图。为铰链四杆机构的简图。下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构 在铰链四杆机构中，起固定作用的构件称为机架在铰链四杆机构中，起固定作用的构件称为机架(又称为固定件、静又称为固定件、静件件);机构中与机架用低副相连的构件称为连架杆机构中与机架用低副相连的构件称为连

4、架杆;不与机架相连的构件不与机架相连的构件称为连杆。称为连杆。图图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为连架为连架杆。连架杆按其运动特征可分成摇杆和曲柄两种。杆。连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。.曲栖曲栖: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 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构 二、铰链四杆机构的基本类型二、铰链四杆机构的基本类型 1.曲柄摇杆机构的特点

5、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，摇杆为从动件做往复摆动。杆机构一般以曲柄为主动件作等速转动，摇杆为从动件做往复摆动。在图在图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，并做逆时针为主动件，并做逆时针等速转动。当曲柄等速转动。当曲柄AB的的B端从端从B点回转到点回转到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B,点回转到点回转到B:点时，点时，C端从

6、端从C,点顺点顺时针摆动到时针摆动到C:点。当点。当B端继续从端继续从B:点回转到点回转到B1点时，点时，C端将从端将从C:点逆点逆时针摆回到时针摆回到C，点。这样，在曲柄，点。这样，在曲柄AB连续做等速回转时，摇杆连续做等速回转时，摇杆CD将将在在C,CZ范围内做变速往复摆动。范围内做变速往复摆动。即曲柄摇杆机构能将主动件即曲柄摇杆机构能将主动件(曲柄曲柄)整周的回转运动转换为从动件整周的回转运动转换为从动件(摇杆摇杆)的往复摆动。的往复摆动。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构 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杆机构。，其传动

7、方式采用了曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构工作时，齿轮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(相当相当于曲柄于曲柄)一起转动，连杆一起转动，连杆4使带有棘爪的摇杆使带有棘爪的摇杆5绕绕D点摆动，与此同时棘点摆动，与此同时棘爪推动棘轮爪推动棘轮6上的轮齿，使与棘轮同轴的丝杠上的轮齿，使与棘轮同轴的丝杠7转动，从而完成工作台转动，从而完成工作台的横向运动。的横向运动。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是一些实际应用是一些实际应用:图图1-4(a)为雷达俯仰角度的摆动装置，图为雷达俯仰角度的摆动装置，图1-4(b

8、)为领式破碎机。它们在曲为领式破碎机。它们在曲柄柄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，完成雷达天线的摆动可以往复摆动，完成雷达天线的摆动俯仰、破碎矿石等动作。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所示的缝纫机踏板机构中，连所示的缝纫机踏板机构中，连杆杆BC随着踏板做往复摆动，驱动曲轴随着踏板做往复摆动，驱动曲轴AB和带轮进行连续的回转。在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，可以使摇杆的往复摆动转换曲柄摇杆机构中，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。成从动件曲

9、柄的整周回转运动。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构 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，称为双曲柄机构。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。如如图图1-7所示的惯性筛中的铰链四杆机构就是双曲柄机构。所示的惯性筛中的铰链四杆机构就是双曲柄机构。当主动曲柄当主动曲柄AB纬占纬占A匀浦同转转动匀浦同转转动180时，通过连杆时，通过连杆BC带动从动曲带动从动曲柄柄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，使筛子做变速往复直线运点连接，使筛子做变速往复直线运动进行筛选工作。动进行筛选工作

10、。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等，那么可以称为平行双曲柄机构(图图1-8)。如果平行双曲柄机构两曲。如果平行双曲柄机构两曲柄转向相同，角速度始终相等，连杆也始终与机架平行，四根杆件形柄转向相同，角速度始终相等，连杆也始终与机架平行，四根杆件形成一个平行四边形，故又称为平行四边形机构。成一个平行四边形，故又称为平行四边形机构。在机械中平行双曲柄机构的应用也很广泛，如在机械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

11、水平位置始终处于水平位置;图图1-10所示的机车车轮联动装所示的机车车轮联动装置也是平行双曲柄机的应用实例。置也是平行双曲柄机的应用实例。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构 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，如柄机构，如图图1-11所示。所示。图图1-12为车门启闭机构，它采用的就是反向为车门启闭机构，它采用的就是反向双曲柄机构。当主动曲柄双曲柄机构。当主动曲柄AB转动时，通过连杆转动时，通过连杆BC使从动曲柄使从动曲柄CD反反向转动，这就可以保证两扇车门在开启和关闭的过程中同时到

12、达各自向转动，这就可以保证两扇车门在开启和关闭的过程中同时到达各自预定的位置。预定的位置。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。双摇杆机构的应用实例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也很多:如如图图1-13所示的鹤式港口起重机中，所示的鹤式港口起重机中，AD为机架，为机架，AB和和CD为为摇杆，当摇杆摇杆，当摇杆AB摆动时，通过连杆摆动时，通过连杆CE将重物将重物Q近似水平直线移动到近似水平直线移动到虚线位置。虚线位置。图图1-14所示的自卸载重汽车翻斗机构中，所示的自卸载重汽车翻斗机构中，AD为机架，当为机架，

13、当液压缸输人液压油时，活塞杆向右伸出，使液压缸输人液压油时，活塞杆向右伸出，使AB和和CD向右摆动，从而向右摆动，从而使车斗倾斜卸下货物。使车斗倾斜卸下货物。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构三、铰链四杆机构的性质三、铰链四杆机构的性质1.曲柄存在的条件曲柄存在的条件曲柄是机构中的关键性构件，在铰链四杆机构中曲柄是做整圈旋转的曲柄是机构中的关键性构件，在铰链四杆机构中曲柄是做整圈旋转的构件，这种能作整圈旋转的构件能用电动机等连续转动的装置来带动，构件，这种能作整圈旋转的构件能用电动机等连续转动的装置来带动，因此，该种构件在机构中具有非常重要的地位。所以，在铰链四杆机因此，该

14、种构件在机构中具有非常重要的地位。所以，在铰链四杆机构中是否有做整圈旋转的构件，取决于各构件之间的长度关系，这就构中是否有做整圈旋转的构件，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。是所谓的曲柄存在条件。对曲柄存在条件的分析对曲柄存在条件的分析:在在图图1-15所示的曲柄摇杆机构中，假设曲所示的曲柄摇杆机构中，假设曲柄柄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。则构成双曲柄机构。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构 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，若

15、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，只能构成双摇杆机构。则无曲柄存在，只能构成双摇杆机构。2.死点位置的概念及其作用死点位置的概念及其作用 缝纫机在使用中有时会出现倒车或踏不动现象，就是因为机构处在缝纫机在使用中有时会出现倒车或踏不动现象，就是因为机构处在死点位置造成的。在缝纫机踏板机构死点位置造成的。在缝纫机踏板机构(图图1-16)中，摇杆中，摇杆CD(踏板踏板)为主为主动件，曲柄动件，曲柄AB为从动件，当曲柄与连杆处于共线位置时，连杆为从动件，当曲柄与连杆处于共线位置时，连杆BC(B1C1传给曲柄传给曲柄AB(AB1)的力恰巧通过曲柄回转转动中心的力恰巧

16、通过曲柄回转转动中心A，这时驱，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，也不能推动曲柄转动，使机构处于卡死状态，且转向不确定，机构的这种位推动曲柄转动，使机构处于卡死状态，且转向不确定，机构的这种位置就叫死点位置。置就叫死点位置。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构 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

17、的转向通过死点位置。例如缝纫机曲柄上的大带轮，就兼有飞轮作用。在取通过死点位置。例如缝纫机曲柄上的大带轮，就兼有飞轮作用。在取摇杆为主动件、曲柄为从动件的曲柄摇杆机构中摇杆为主动件、曲柄为从动件的曲柄摇杆机构中(图图1-17)，当摇杆，当摇杆CD处于处于C1D和和C2D两极限位置时。连杆两极限位置时。连杆BC与从动件曲柄与从动件曲柄AB出现两次共出现两次共线。这两个位置就是死点位置。线。这两个位置就是死点位置。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构 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要求。如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。如图图1-1

18、8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(图中实线位置图中实线位置)，从，从动杆动杆CD与连杆与连杆BC共线。当飞机着陆时，机轮上虽然受到很大的作用共线。当飞机着陆时，机轮上虽然受到很大的作用力力F，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，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。落架工作的可靠性。图图1-19所示为一种钻床连杆式快速夹具。当通过所示为一种钻床连杆式快速夹具。当通过手柄手柄(即连杆即连杆BC)施加外力施加外力F，使连杆，使连杆BC与连架杆与连架杆CD成一直线，这时成一直线，这时构件连架杆构件连架杆A

19、B的左端夹紧工件的左端夹紧工件G，撤去手柄上的外力后，工件对连架，撤去手柄上的外力后，工件对连架杆杆AB的弹力的弹力FN因机构处于死点位置而不能使其转动，从而保证了工因机构处于死点位置而不能使其转动，从而保证了工件的可靠夹紧。当需要松开工件使机构脱出死点位置时，则必须向上件的可靠夹紧。当需要松开工件使机构脱出死点位置时，则必须向上扳动手柄。扳动手柄。上一页 下一页返回任务一任务一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标志。如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。如图图1-20所示的曲柄摇杆机构中，曲柄所

20、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可分解为沿点可分解为沿点C速度方向的分力速度方向的分力F,及及沿沿CD方向的分力方向的分力Fn;分力分力F。经。经CD杆作用在铰链杆作用在铰链D上，它不仅无助于上，它不仅无助于从动件的转动，反而增加了从动杆的摩擦阻力矩，从动件的转动，反而增加了从动杆的摩擦阻力矩，Fn为无效分力。而为无效分力。而Ft才是推动从动杆才是推动从动杆CD运动的有效分力。由图可知运动的有效分力。由图可知上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构其中其中是作用在从动件上力的方向和从动件受

21、力点的速度方向之间所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，称为机构的压力角。夹锐角，称为机构的压力角。从上式可见，压力角从上式可见，压力角a越小，有效分力越小，有效分力F,越大，而越大，而Fn越小，对机构越越小，对机构越有利。有利。(2)传动角为了度量的方便，令传动角为了度量的方便，令=90-是压力角的余角，称为传动是压力角的余角，称为传动角。显然，压力角角。显然，压力角越小，或者传动角越小，或者传动角越大，使从动杆运动的有效分越大，使从动杆运动的有效分力就越大，对机构传动越有利。力就越大，对机构传动越有利。a和和是反映机构传动性能的重要指标，是反映机构传动性能的重要指

22、标，由于由于角便于观察和测量，工程上常以角便于观察和测量，工程上常以角来衡量连杆机构的传动性能。角来衡量连杆机构的传动性能。机构运转时其传动角是变化的，为了保证机构传动性能良好，设计时机构运转时其传动角是变化的，为了保证机构传动性能良好，设计时一般应使一般应使min 40，对高速大功率机械应使，对高速大功率机械应使 min 50 。为此，必。为此，必须确定须确定=min。时机构的位置并检验。时机构的位置并检验 min的值是否大于等于上述的的值是否大于等于上述的许用值。许用值。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构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。铰链四

23、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。如如图图1-20所示，当连杆与从动件的夹角所示，当连杆与从动件的夹角为锐角时，则为锐角时，则=;若若为钝为钝角时，则角时，则=180-。因此，这两种情况下分别出现。因此，这两种情况下分别出现 min及及max的位的位置，即为可能出现置，即为可能出现 min的位置。又由的位置。又由图图1-20可知，在可知，在D BCD中，中，BC和和CD为定长，为定长，BD随随而变化，当而变化，当=max时，时，BD=BD max;当当=min时，时，BD=Bd max.对于对于图图1-20所示的机构，所示的机构，BD max=AD+AB2,BD min=A

24、DAB=ADAB1，即此机构在曲柄与机架共线的两位置之一处出现，即此机构在曲柄与机架共线的两位置之一处出现最小传动角。最小传动角。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构如如图图1-21(a)所示的偏置曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件时，传动角所示的偏置曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件时，传动角为连杆为连杆BC与导路垂线的夹角。当曲柄处于垂直于导路方向位置且与导路垂线的夹角。当曲柄处于垂直于导路方向位置且B点距导路中心位置最大时，可得到最小传动角点距导路中心位置最大时，可得到最小传动角 min。对于对心曲柄滑。对于对心曲柄滑块机构，其最小传动角块机构，其最小传动角 min也可同样确定

25、。在也可同样确定。在图图1-21(b)所示的导杆机所示的导杆机构中，当曲柄为主动件且不考虑摩擦时，滑块构中，当曲柄为主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，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，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90 ，所以导杆机构的传力，所以导杆机构的传力性能好。性能好。上一页 下一页返回任务一任务一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(见见图图1-22)，曲柄，曲柄AB以等角速度。顺时针回

26、转，以等角速度。顺时针回转，自自AB1回转到回转到AB2即转过角度即转过角度时，摇杆时，摇杆CD自自C1D(左端极限位置左端极限位置)摆动摆动到到C2D(右端极限位置右端极限位置)，摆动角度为甲，设，摆动角度为甲，设C,摇柄摇柄CD的平均线速度为的平均线速度为v,，所需时间为，所需时间为t,;当曲柄当曲柄AB继续由继续由AB2回转到回转到AB,，转过角度，转过角度P2时，时，摇杆摇杆CD自几自几D摆回到摆回到C1D，摆动角度仍为甲，设，摆动角度仍为甲，设C点的平均线速度为点的平均线速度为v2，所需时间为，所需时间为t2。由图不难看出，。由图不难看出，1 2，所以，所以t1 t2，即，即v2 v

27、1。即曲柄即曲柄AB在做等速转动时，摇杆在做等速转动时，摇杆CD在在C1 D与与C2D的极限位置间做摆的极限位置间做摆角为沪的往复摆动，且往复两次摆动所用时间不等，平均速度也不相角为沪的往复摆动，且往复两次摆动所用时间不等，平均速度也不相同。同。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构通常摇杆由通常摇杆由C1D摆动到摆动到C2D的过程为机构中从动件的工作行程，摇杆的过程为机构中从动件的工作行程，摇杆由由C2D摆动到摆动到C1 D的过程作为从动件的空回行程，以使空回行程的时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。曲柄摇杆机构中，曲柄虽做等速转动，间缩短

28、，有利于提高生产率。曲柄摇杆机构中，曲柄虽做等速转动，而摇杆摆动时空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度而摇杆摆动时空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度(即即v2 v1，这种性质称为机构的急回特性。机构的急回特性用急回特性系，这种性质称为机构的急回特性。机构的急回特性用急回特性系数数K(又称行程速度变化系数又称行程速度变化系数)表示表示:上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构机构有无急回特性，取决于机构有无急回特性，取决于K的值。的值。K 1时，机构有急回特性，并且时，机构有急回特性，并且K值越大，急回特性越显著，也就是从动件回程越快值越大，急回特性越显著，也就是从动

29、件回程越快;K=1时，机构无时，机构无急回特性。急回特性系数急回特性。急回特性系数K与极位夹角与极位夹角有关，有关，=0,K=1，机构无急，机构无急回特性回特性;0 ，机构有急回特性，且，机构有急回特性，且越大，急回特性越显著。越大，急回特性越显著。四、铰链四杆机构的衍生形式四、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、曲柄导杆机构、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。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

30、构。导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衍生而成。导杆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。是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构(1)摆动导杆机构如摆动导杆机构如图图1-23(a)所示的曲柄滑块机构，当取杆所示的曲柄滑块机构，当取杆1为固定件为固定件时，即可得到如时，即可得到如图图1-23(b),(c)所示的导杆机构。在该导杆机构中，与所示的导杆机构。在该导杆机构中，与构件构件3组成移动副的构件组成移动副的

31、构件4称为导杆。构件称为导杆。构件3称为滑块，可相对导杆滑称为滑块，可相对导杆滑动，并可随导杆一起绕动，并可随导杆一起绕A点回转。在导杆机构中，通常取杆点回转。在导杆机构中，通常取杆2为主动件。为主动件。导杆机构分转动导杆机构导杆机构分转动导杆机构图图1-23(b)与摆动导杆机构与摆动导杆机构图图1-23(c)两种，当机架两种，当机架1的长度的长度L,小于杆小于杆2的长度的长度lz时，主动件杆时，主动件杆2与从动件与从动件(导导杆杆)4均可做整周回转，即为转动导杆机构均可做整周回转，即为转动导杆机构;当当l1 l2时，主动件杆做整时，主动件杆做整周回转时，从动件只能做往复摆动，即为摆动导杆机构

32、。周回转时，从动件只能做往复摆动，即为摆动导杆机构。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构(2)转动导杆机构如转动导杆机构如图图1-24(a)所示为回转式液压泵，其中缸体所示为回转式液压泵，其中缸体4相当于相当于导杆，当缸体导杆，当缸体4绕定轴绕定轴A转动，构件转动，构件2绕另一定轴绕另一定轴B转动时，活塞转动时，活塞3沿缸沿缸体相对移动。体相对移动。图图1-24(b)为回转式液压泵转动导杆机构运动简图。因为回转式液压泵转动导杆机构运动简图。因BC AB，当杆，当杆2整周回转时，杆整周回转时，杆4也做整周的回转，这种导杆机构称也做整周的回转，这种导杆机构称为转动导杆机构。为转动

33、导杆机构。(2)转动导杆机构如转动导杆机构如图图1-24(a)所示为回转式液压泵，所示为回转式液压泵，其中缸体其中缸体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绕另一定轴绕另一定轴B转转动时，活塞动时，活塞3沿缸体相对移动。沿缸体相对移动。图图1-24(b)为回转式液压泵转动导杆机为回转式液压泵转动导杆机构运动简图。因构运动简图。因BC AB，当杆，当杆2整周回转时，杆整周回转时，杆4也做整周的回转，也做整周的回转，这种导杆机构称为转动导杆机构。这种导杆机构称为转动导杆机构。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆机构(3)曲柄摇块机构如曲柄摇块机构

34、如图图1-25所示为牛头刨床中摆动导杆机构的应用实例。所示为牛头刨床中摆动导杆机构的应用实例。杆杆BC为主动件，做等速回转运动。当杆为主动件，做等速回转运动。当杆BC从从BC，回转到，回转到BC2时，从时，从动件导杆动件导杆AD由左极限位置由左极限位置AD1摆动到右极限位置摆动到右极限位置AD2，牛头刨床滑枕，牛头刨床滑枕的行程的行程D1D2即为工作行程即为工作行程;当杆当杆BC继续由继续由BC2回转到回转到BC，时，导杆，时，导杆AD从从AD2摆回摆回AD1，滑枕行程，滑枕行程D1D2即为空回行程。可见摆动导杆机即为空回行程。可见摆动导杆机构具有急回特性。为实现滑枕做往复直线运动，在机架构具

35、有急回特性。为实现滑枕做往复直线运动，在机架A处导杆的导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。杆槽中设置了一个滑块，使导杆在摆动时滑块能上下移动。杆BC为传为传动丝杠，在动丝杠，在C点处与铰链点处与铰链(螺母螺母)连接，杆连接，杆BC的长度可调节，从而调节的长度可调节，从而调节滑枕行程。滑枕行程。当取杆当取杆2为固定件为固定件(机架机架)时，即可得到时，即可得到图图1-23(d)所示的曲柄摇块机所示的曲柄摇块机构。此机构一般以杆构。此机构一般以杆1(或杆或杆4)为主动件。为主动件。l1 l2时，杆时，杆1只能做摆动。当杆只能做摆动。当杆1做整周回转或摆动时，导杆做整周回转

36、或摆动时，导杆4相对滑相对滑块块3滑动，并一起绕滑动，并一起绕C点摆动。滑块点摆动。滑块3只能绕机架上只能绕机架上C点摆动，称为摇点摆动，称为摇块。当杆块。当杆4为主动件在滑块为主动件在滑块3中移动时，杆中移动时，杆1则绕则绕B点回转或摆动，所点回转或摆动，所以称为曲柄摇块机构。以称为曲柄摇块机构。上一页 下一页返回任务一任务一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。车厢所示为曲柄摇块机构在自卸装置中的应用实例。车厢(杆杆1)可可绕车架绕车架(机架机架2)上的上的B点摆动，活塞杆点摆动，活塞杆(导杆导杆4)、液压缸、液压缸(摇块摇块3)可绕车可绕车架上

37、的架上的C点摆动，当液压缸中的活塞杆运动时，车厢绕点摆动，当液压缸中的活塞杆运动时，车厢绕B点转动，转点转动，转到一定角度时，货物自动卸下。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，即可得到图为固定件时，即可得到图1-23(e)所示的定块所示的定块机构。此机构通常以杆机构。此机构通常以杆1为主动件，杆为主动件，杆1回转时，杆回转时，杆2绕绕C点摆动，杆点摆动，杆4仅相对固定滑块做往复移动。仅相对固定滑块做往复移动。图图1-27所示手摇泵中的定块机构，当摇所示手摇泵中的定块机构，当摇动手柄动手柄2时，活塞时，活塞4便在缸体便在缸体3中做往复移动，实现泵水的动

38、作。中做往复移动，实现泵水的动作。上一页 下一页返回任务一任务一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，其中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。由的滑块是由曲柄摇杆机构中的摇杆演化而来的。由图图1-17可知当摇杆可知当摇杆CD的长度趋向无穷大，原来沿圆弧做往复运动的的长度趋向无穷大，原来沿圆弧做往复运动的C点变成沿直线做往点变成沿直线做往复移动，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

39、演化成如演化成如图图1-28所所示的曲柄滑块机构。示的曲柄滑块机构。在在图图1-28所示的曲柄滑块机构中，若取曲柄所示的曲柄滑块机构中，若取曲柄AB为主动件，并做连续为主动件，并做连续整周回转时，通过连杆整周回转时，通过连杆BC可以带动滑块可以带动滑块C做往复直线运动，滑块做往复直线运动，滑块C移移动的距离动的距离s等于曲柄长度等于曲柄长度l1的两倍，即的两倍，即s=2l1。反之，若取滑块。反之，若取滑块C为主为主动件，当滑块做往复直线运动时，通过连杆动件，当滑块做往复直线运动时，通过连杆BC可以带动曲柄可以带动曲柄AB做整做整周回转，但存在从动件曲柄与连杆共线的两个死点位置，需要采取相周回转

40、，但存在从动件曲柄与连杆共线的两个死点位置，需要采取相应的措施。应的措施。上一页 下一页返回任务一任务一铰链四杆机构铰链四杆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所示为内燃机中的曲柄滑块所示为内燃机中的曲柄滑块机构。活塞机构。活塞(即滑块即滑块)的往复直线运动通过连杆转换成曲轴的往复直线运动通过连杆转换成曲轴(即曲柄即曲柄)的连的连续回转。由于滑块为主动件，因此该机构存在两个死点位置续回转。由于滑块为主动件，因此该机构存在两个死点位置(俗称上死俗称上死点和下死点点和下死点)。对于单缸工作的内燃机，如手扶拖拉机用的柴油机，通。对于单缸工作的内燃机，如手扶拖拉

41、机用的柴油机，通常采用附加飞轮，利用惯性来使曲轴顺利通过死点位置常采用附加飞轮，利用惯性来使曲轴顺利通过死点位置;对于多缸工作对于多缸工作的内燃机，如汽车发动机、船用柴油机和活塞式航空发动机等，通常的内燃机，如汽车发动机、船用柴油机和活塞式航空发动机等，通常采用错列各缸的曲柄滑块机构的方式。采用错列各缸的曲柄滑块机构的方式。上一页返回任务二任务二凸轮机构凸轮机构一、凸轮机构的特点及构成一、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，从动杆与凸轮始终保持直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运动要求。如接接触，当凸

42、轮运动时，迫使从动杆实现各种复杂的运动要求。如图图1-30所所示，凸轮机构是由凸轮示，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凸轮机构。它通过连续转动的凸轮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，驱动气阀杆往复移动，从而按预定的时间打开或关闭气阀，完轮廓，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。弹簧的作用是使气阀组件紧贴凸轮的轮廓曲面。如成配气要求。弹簧的作用是使气阀组件紧贴凸轮的轮廓曲面。如图图1-32所示为自动车床刀架进给机构。当凸轮所示为自动车床刀架进给机构。当凸轮

43、4转动时，其轮廓迫使从动转动时，其轮廓迫使从动杆杆3往复摆动，通过固定在从动杆上的扇形齿轮往复摆动，通过固定在从动杆上的扇形齿轮2，带动刀架下部的齿，带动刀架下部的齿条，使刀架条，使刀架1前后移动，完成所需要的进刀和退刀运动。前后移动，完成所需要的进刀和退刀运动。下一页返回任务二任务二凸轮机构凸轮机构二、凸轮机构的基本类型二、凸轮机构的基本类型 按照不同的分类标准有不同形式的分类。按照不同的分类标准有不同形式的分类。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、滚子从动件和平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。底从

44、动件。(1)尖顶从动件如尖顶从动件如图图1-30所示，它的优点是结构简单、紧凑，可准确所示，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，多用于传地实现任意运动规律，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。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1-31、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:从动从动件受力方向始终与底面垂直件受力方向始终与底面垂直(不计摩擦时不计摩擦时)，故受力比较平稳，在高速，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，从而减少摩擦、磨损，故高速工

45、作时，底面与凸轮间较易形成油膜，从而减少摩擦、磨损，故高速凸轮机构中应用较多。但凸轮轮廓呈凹形时不能用这种从动件。凸轮机构中应用较多。但凸轮轮廓呈凹形时不能用这种从动件。上一页 下一页返回任务二任务二凸轮机构凸轮机构(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，这种从动件的滚子与所示，这种从动件的滚子与凸轮作滚动摩擦，不易磨损，故可用来传递较大的动力，但这种方式凸轮作滚动摩擦，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，不宜高速，但是应用最广的一种从动件。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。2.从动件运动形式分类

46、从动件运动形式分类 按从动件的运动形式不同可分为直动从动件和摆动从动件。按从动件的运动形式不同可分为直动从动件和摆动从动件。(1)直动从动件直动从动件就是从动件在直线位置做往复移动，如直动从动件直动从动件就是从动件在直线位置做往复移动，如图图1-30、图图1-31所所示。示。(2)摆动从动件摆动从动件就是从动件只做往复摆动，如摆动从动件摆动从动件就是从动件只做往复摆动，如图图1-34所示。所示。上一页 下一页返回任务二任务二凸轮机构凸轮机构 3.从凸轮的形状分类从凸轮的形状分类 按凸轮的形状不同可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。按凸轮的形状不同可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。(1)盘形凸

47、轮具有径向廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮，称为盘盘形凸轮具有径向廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮，称为盘形凸轮形凸轮(图图1-30、图图1-31、图图1-32)。盘形凸轮是一个具有变化半径的。盘形凸轮是一个具有变化半径的圆盘形构件，结构比较简单，应用较多，但从动杆的行程不能太大，圆盘形构件，结构比较简单，应用较多，但从动杆的行程不能太大，所以盘形凸轮多用在行程较短的传动中。盘形凸轮分为两种所以盘形凸轮多用在行程较短的传动中。盘形凸轮分为两种:以外轮廓以外轮廓推动从动件运动的称为盘形外轮廓凸轮推动从动件运动的称为盘形外轮廓凸轮(图图1-30、图图1-31、图图1-32);以以曲线沟槽推动从动件

48、运动的称为盘形槽凸轮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。当盘形凸轮等速回转时，从动件在径向的盘面内运动速回转时，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)。因此，盘形凸轮属于平面凸轮，盘形凸轮机构属于平面凸轮机构。因此，盘形凸轮属于平面凸轮，盘形凸轮机构属于平面凸轮机构。因从动件的行程或摆动太大会引起凸轮径向尺寸变化过大，不利于机因从动件的行程或摆动太大会引起凸轮径向尺寸变化过大，不利于机构正常工作并增大结构尺寸，因此，盘形凸轮机构一般应用于从动件构正常工作并增大结构尺寸，因此，盘形凸轮机构一般应用于从动件行程或摆动较小的场合。行程或摆动较小的场

49、合。上一页 下一页返回任务二任务二凸轮机构凸轮机构(2)移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，就演化成移动凸移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，就演化成移动凸轮，移动凸轮通常做往复直线移动，从动件则在同一平面内做往复直轮，移动凸轮通常做往复直线移动，从动件则在同一平面内做往复直线移动或摆动。线移动或摆动。图图1-36所示为采用靠模车削手柄的移动凸轮机构。工所示为采用靠模车削手柄的移动凸轮机构。工件件1回转时，移动凸轮回转时，移动凸轮(靠模板靠模板)3和工件一起向右做纵向移动，由于移和工件一起向右做纵向移动，由于移动凸轮的曲线轮廓的推动，从动件动凸轮的曲线轮廓的推动，从动件(刀架刀架)

50、2带着车刀按一定规律做横向带着车刀按一定规律做横向移动，从而车削出具有凸轮表面形状的手柄。移动凸轮机构常用于靠移动，从而车削出具有凸轮表面形状的手柄。移动凸轮机构常用于靠模仿形机械和蒸汽机的气阀机构，以及其他自动控制装置。模仿形机械和蒸汽机的气阀机构，以及其他自动控制装置。上一页 下一页返回任务二任务二凸轮机构凸轮机构(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，称为端柱体凸轮轮廓曲线位于圆柱端部并绕其轴线旋转的凸轮，称为端面凸轮面凸轮(图图1-37)。轮廓曲线位于圆柱面上并绕其轴线旋转的凸轮称为。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。圆柱凸轮是具有曲线沟槽的圆柱体构