机械设计基础第六章 机械常用机构

一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-2 牛头刨床横向自动进给机构 a) 牛头刨床示意图 b) 横向进给机构运动简图
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
2. 双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构。 如图6-4所示，在双曲柄机构中，双曲柄可分别为主、从动件，主动曲柄1等速转动，从动 曲柄3一般为变速转动。在如图6-5所示的惯性筛中，ABCD为双曲柄机构。惯性筛就是利用 从动曲柄3的变速转动使筛子具有适当的加速度，筛面上的物料由于惯性而来回抖动，从 达到筛分物料的目的。
平面连杆机构中，最常见的是四杆机构。下面主要介绍其类型、运动转换及其特 征。
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
如图6-1所示，当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。机 构中固定不动的构件4称为机架，与机架相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的 构件2称为连杆。连架杆相对于机架能作整周回转的构件(如杆1)称为曲柄，若只能绕机 架摆动的称为摇杆(如杆3)。
*三、 平面四杆机构的特性参数
1. 压力角α与传动角γ 如图6-16所示曲柄摇杆机构，曲柄AB为主动件，通过连杆BC驱动摇杆CD摆动。观察
分析从动件摇杆与连杆连接点C处，如忽略连杆BC的自重，则BC杆为二力杆，因此，摇 杆的受力FC必沿连杆BC或其延长线方向；摇杆CD绕D铰摆动，故速度vC必过C点并垂直于 CD杆(切向)，FC与vC之间所
第六章 机械常用机构
主编
概述中介绍了构成机器的三大主要组成部分：原动装置、传动装置和执行装置。其 中，原动装置如电动机、柴油机等，一般由专业工厂标准化生产，对工程人员而言，只 需根据计算功率和要求转速去合理选择即可。传动装置与执行装置的选择和确定就比较 复杂，问题集中在选择或设计恰当的运动机构并保证机械零件既有足够强度又合乎制造 工艺性。传动装置与执行装置通常由一些机构或机械传动组合而成。常用的机构与传动 方式有：平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、螺旋传动、齿轮传动、带传动等。 本章主要介绍常用机构。
1. 曲柄滑块机构 图6-10 曲柄滑块机构如图6-10所示，由曲柄1、连杆2、滑块3及机架4组成的平面连杆 机构，称为曲柄滑块机构。滑块的两个极限位置C1、C2之间的距离H称为滑块的行程。
图6-10 曲柄滑块机构
二、 其他形式的四杆机构及应用
在曲柄滑块机构中，若曲柄为主动件，可将曲柄的连续转动经连杆转换为从动滑块 的往复直线移动，例如图6-11所示的压力机等；反之，若滑块为主动件，其直线运动将 经连杆转换为从动曲柄的连续转动，例如图6-12所示的内燃机等。
如图6-9所示，在铰链四杆机构中，如果满足必要条件(1)，如取最短杆为连架杆， 得曲柄摇杆机构(图6-9a)；取最短杆为机架，得双曲柄机构(图6-9b)；取最短杆为连 杆，得双摇杆机构。
图6-9 铰链四杆机构的类型判别 a) 最短杆为连架杆时 b) 最短杆为机架时 c) 最短杆为连杆时
二、 其他形式的四杆机构及应用
3. 曲柄摇块机构 如图6-15a所示，由曲柄1、连杆2、摇块3(只能绕铰链C摆动)和机架4组成的机构，
称为曲柄摇块机构。该机构可将连杆相对摇块的移动，转换为曲柄的转动。如图6-15b所 示的卡车自动卸料机构就应用了曲柄摇块机构。车厢1相当于曲柄可绕车架上的A点转
图6-15 曲柄摇块机构 a) 曲柄摇块机构简图 b) 卡车自动卸料机构简图
图6-1 铰链四杆机构
(一) 基本形式 铰链四杆机构按有无曲柄、摇杆分为以下三种基本形式。 1. 曲柄摇杆机构 两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构，称为曲柄摇杆机构。
如图6-1所示，在曲柄摇杆机构中，当曲柄1(齿轮)为主动件时，可将曲柄的连续 转动经连杆转换为摇杆的往复摆动。图6-2a所示为牛头刨床，它的横向自动进给就是 利用曲柄摇杆机构传动的，当齿轮1转动时，通过连杆2带动摇杆往复摆动，并通过棘 轮5传送给丝杠6作单向间歇运动。图6-2b所示是曲柄摇杆机构的运动简图。
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-6 双曲柄机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-7 机车车轮联动机构
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3. 双摇杆机构 两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。 如图6-８a所示，双摇杆机构的两摇杆均可作为主动件，当主动摇杆1往复摆动时，
通过连杆2带动从动摇杆往复摆动。如图6-8b所示门式起重机的变幅机构即是双摇杆机 构，当主动摇杆1摆动时，从动摇杆3随之摆动，使连杆2的延长部分上的E点(吊重物
图6-3 缝纫机踏板机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
在双曲柄机构中，如两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行 双曲柄机构(图6-6的ABCD)。平行双曲柄机构有两种情况：图6-6a所示为同向双曲柄 机构；图6-6b所示为反向双曲柄机构。
图6-5 惯性筛
图6-4 双曲柄机构运动示意图
图6-8 双摇杆机构 a) 运动简图 b) 门式起重机变幅机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
(二) 铰链四杆机构存在曲柄的判别条件 铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于各构件长度之间的关系。实物演示和理论
分析都证明，连架杆成为曲柄必须满足下列两个条件： (1) 必要条件 最短杆与最长杆长度之和小于或等于另两杆之和。 (2) 充分条件 连架杆与机架中至少有一个是最短杆。
第一节 平面连杆机构
连杆机构是由若干构件用转动副或移动副连接而成的机构。在连杆机构中，所有 构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构，称为平面连杆机构。
平面连杆机构能够实现多种运动形式的转换，构件间均为面接触的低副，因此运 动副间的压强较小，磨损较慢。由于其两构件接触表面为圆柱面或平面，制造容易， 所以应用广泛。缺点是连接处间隙造成的累积误差比较大，运动准确性稍差。
图6-11 压力机运动简图
图6-12 内燃机
二、 其他形式的四杆机构及应用
图6-13 偏心轮机构
二、 其他形式的四杆机构及应用
2. 曲柄摆动导杆机构 如图6-14a所示，由曲柄1、滑块2、摆动导杆3和机架4组成的机构，称为曲柄摆动导杆
机构。
图6-14 曲柄摆动导杆机构
二、 其他形式的四杆机构及应用