常用传动机构

图8-7 平行双曲柄机构
图8-8 反向双曲柄机构


若两曲柄等长，连杆与机架也等长，则该机构又称为平 行四边形机构或平行双曲柄机构。根据曲柄相对位置的 不同，可得到平行双曲柄机构（如图8-7所示）和反向 双曲柄机构（如图8-8所示）。前者两曲柄的回转方向 相同，且角速度时时相等；而后者两曲柄的回转方向相 反，且角速度不等。由于平行双曲柄机构具有等传动比 的特点，故在传动机械中常用。 3. 双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆的机构，则称为双摇杆机构，如 图8-9所示的汽车前轮转向系统即为双摇杆机构。


如图8-18所示，当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时， 就成为移动凸轮。在移动凸轮机构中，凸轮作往复直线 运动。 3． 圆柱凸轮机构 图8-19 圆柱凸轮机构



如图8-19所示，在这种凸轮机构中，圆柱凸轮可看成是 将移动凸轮卷在圆柱体上而得到的凸轮。圆柱凸轮机构 是一个空间凸轮机构。 （二）按从动杆的端部型式分 1． 尖顶从动杆凸轮机构





在平面连杆机构中，铰链四杆机构为最基本形式，其他 形式的四杆机构可以看作是在铰链四杆机构的基础上演 化而成的。 一． 铰链四杆机构的基本类型 铰链四杆机构是将4个构件以4个转动副(铰链)联接而成 的平面机构。机构中与机架相联的构件称为连架杆，连 架杆能绕机架作整周转动的称为曲柄，若只能绕机架在 小于360°的范围内作往复摆动的则称为摇杆，与连架 杆相联的构件称为连杆。铰链四杆机构有三种类型：曲 柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 1. 曲柄摇杆机构 铰链四杆机构的两个连架杆，若一杆为曲柄，另一杆 为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构，如图8-2所示。


8.1.2 机器、机构、机械


图8-1所示的单缸内燃机是由活塞1、连杆2、曲轴3、气 缸体4、凸轮5、推杆6、排气阀7、大齿轮8、小齿轮9等 构件组成的。 机器具有以下三个特征：一是由多个构件组成；二是各 构件间具有确定的相对运动，能够实现预期的机械运动； 三是能够完成有效的机械功（如金属切削机床的切削加 工）或进行能量转换（如内燃机把热能转换成机械能）。 具有机械前个特征的多构件组合体，称为机构。机构能 实现一定规律的运动。

平面连杆机构的主要优点是：能够进行多种运动形式的 转换；构件一般由铰链低副连接，为面接触，压强低、 磨损量少、便于润滑、使用寿命较长，而且构成运动副 的表面为圆柱面或平面，制造方便；又由于这类机构容 易实现常见的转动、移动及其转换，所以获得广泛应用。
它的缺点是：由于低副中存在着间隙，机构将不可避免 地产生运动误差，另外，平面连杆机构不易精确地实现 复杂的运动规律。
按照接触部分的几何形状分类：可以分为圆柱副、平面 与平面副、球面副、螺旋副等。




表8-1 运动副的分类
运动副名称 运动副符号 两运动构件构成的运 动副 两构件之一为固定时的 运动副
平面 运动 副
转动副 移动副 平面高副
空间 运动 副
螺旋副
球面副及球销副
8.2 平面连杆机构

平面连杆机构是由若干构件以低副(转动副和移动副)联 接而成的机构，在生产过程中用来实现运动的变换和传 递动力。因构件形状多呈杆状，并作平面运动，所以称 为平面连杆机构。

显然，构件和零件的区别就在于：构件是运动的 单元，而零件是制造的单元。构件可能是由多个 零件刚性连接而成，也可能是一个单独零件。

另外，构件和通常所说的部件（或组件）是有区别的。 部件是指机器中由若干零件所组成的装配单元体，部件 中的各零件之间不一定具有刚性连接。把一台机器划分 为若干个部件，其目的是有利于设计，制造，运输，安 装和维修。


2. 导杆机构 导杆机构是在改变曲柄滑块机构的固定件而演变来的， 如图8-11所示 。
图8-11 曲柄导杆机构
3.曲柄摇块机构 如图8-12所示，杆件1的长度小于机架2，能绕机架2作 整圆周转动，杆件4与滑块3组成移动副，滑块3与机架2组 成转动副，滑块3只能作定轴转动，所以称为曲柄摇块机 构。
本章要点


1.平面连杆机构功用、类型、工作原理及特点 2.凸轮机构功用、类型、工作原理、特点及应用 3.间歇运动机构的功用、类型及工作原理
8.1 基本概念

Fra Baidu bibliotek
8.1.1 零件、构件、部件
任何机器都是由许多零件组成的。所谓零件，是 指机器中不可拆卸的每一个最基本的制造单元体。 机械中的零件通常分为两类：一类是通用零件， 它们在各种类型的机械中都可能用到，如螺栓、 轴、齿轮、弹簧等；另一类是专用零件，只用于 某些类型的机械中，如电动机中的转子、叠片、 内燃机、蒸汽机中的曲轴、活塞等。
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凸轮机构的种类很多，一般分类如下： （一）按凸轮的形状分
按照凸轮形状不同可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸 轮。 1． 盘形凸轮机构
图8-17 盘形凸轮机构



如图8-17所示，在这种凸轮机构中，凸轮是一个绕固定 轴转动且具有变化半径的盘形零件。它是凸轮中最基本 的型式。 2． 移动凸轮机构 图8-18 移动凸轮机构



三． 铰链四杆机构的演化机构 1. 曲柄滑块机构 曲柄滑块机构如图8-10所示，一个连架杆相对于机架 作往复直线移动而成为滑块。其中一个转动副成为移动 副。
a.对心曲柄滑块机构
b. 偏置曲柄滑块机构 c.偏心轮的曲柄滑块机构 图8-10 曲柄滑块机构
在曲柄滑块机构中，若曲柄为主动件，当滑块作往复直 线运动时，可通过连杆带动滑块作往复直线运动；反之， 若滑块为主动件，当滑块作往复直线运动时，又可通过连 杆带动曲柄作整周连续转动。
1-活塞；2-连杆；3-曲轴； 4-气缸体； 5-凸轮；6-推杆； 7-排气阀；8-大齿轮；9-小齿轮 图8-1 内燃机




机器的种类繁多，其结构和用途也各不相同。一部完整 的机器就其基本组成来讲，一般有以下几个部分： （1）动力机部分,它是驱动整个机器完成预定功能的动 力源。 （2）执行部分，它是机器中直接完成工作任务的组成 部分。 （3）传动部分，它是机器中介于原动机和执行部分之 间，用来完成运动形式，运动和动力参数转换的组成部 分。 在汽车的各基本部分中，发动机为动力部分，车轮为执 行部分，离合器、变速器、传动轴和驱动桥等位传动部 分，转向盘和转向系统、变速杆、制动及其踏板、离合 器踏板及加速踏板等组成汽车的控制系统。

图8-2曲柄摇杆机构
图8-3 雷达天线机构
曲柄摇杆机构的运动特点：在曲柄摇杆机构中，当曲柄 1为主动件时，可将曲柄的整周连续转动变为摇杆3的往复 摆动。当摇杆为主动件时，可将摇杆3的往复运动变成曲 柄1的整周连续转动。图8-3所示的雷达天线机构即为曲柄 摇杆机构。 另外，曲柄摇杆机构还具有以下两个特点: (1)具有急回特性。如图8-4所示 (2)存在死点位置。如图8-4所示


具有机械前个特征的多构件组合体，称为机构。机构能 实现一定规律的运动。例如在图8-1中，由曲轴、连杆、 活塞和汽缸所组成的曲柄滑块机构可以把往复直线运动 转变为连续转动；由大小齿轮和气缸体所组成的齿轮机 构可以改变转速的大小和方向；由凸轮推杆和气缸体所 组成的凸轮机构可以将连续转动变成有规律的往复运动。 机构和机器一般统称为机械。
第8章 常用传动机构
本章导读


机器是人类经过长期生产实践创造出来的重要工 具。利用机器进行生产可以减轻或代替体力劳动， 大大提高劳动生产率和产品质量，便于对生产进 行严格分工与科学管理，便于实现机械化和自动 化生产。随着科学技术的发展，使用机器进行生 产的水平已经成为衡量一个国家工业技术水平和 现代化程度的重要标志之一。 机器在工作时，是靠其内部的各种机构和零部 件来传递运动和动力的。机械传动时采用机械方 式来传递运动和动力。在生产实际中，机械传动 是一种最基本的传动方式。



8.1.3 运动副
两个构件之间直接接触并且又能产生一定相对运动的联 接形式称为运动副。运动副有多种分类方法（如表8-1 所示）： 按照运动副的接触形式分类:面和面接触的运动副在接 触部分的压强较低，为低副，而点线接触的运动副称为 高副，高副比低副容易磨损。 按照相对运动的形式分类：构成运动副的两个构件之间 的相对运动若是平面运动则为平面运动副，若为空间运 动则称为空间运动副，两个构件之间只做相对转动的运 动副被称为转动副，两个构件之间只做相对移动的运动 副称为移动副。

图8-15 为一内燃机配气机构。凸轮是一个具有径向变化 的盘形构件。凸轮匀速转动时，通过凸轮的轮廓使气门 做有规律的往复直线运动，从而使气门按预期运动规律 打开或关闭。图8-16是用在自动机上的送料机构，当圆 柱形齿轮1转动时，通过凹槽中的滚子，驱使从动件2做 往复移动。



8.3.2 凸轮机构的类型
图 8-4 急回特性
2. 双曲柄机构 铰链四杆机构的两个连架杆都是曲柄，则称为双曲柄机构， 如图8-5所示。
图8-5 双曲柄机构 图8-6 惯性筛构

在双曲柄机构中，两曲柄可分别为主动件。其运动特点 是：主动曲柄等速回转一周时，从动曲柄变速回转一周； 从动曲柄的角速度在一周中有时小于主动曲柄的角速度， 有时大于主动曲柄的角速度。如图所示的惯性筛就是利 用了双曲柄机构的运动特点，使筛子作急回运动，图86中1、2、3、4构成双曲柄机构，运动件曲柄1匀速转动， 从动曲柄3作周期性变速会装运动，通过连杆5使筛子在 往复运动中具有必要的加速度，从而使筛中的物料因惯 性而进行分筛处理。
图8-9 汽车前轮转向系统



二．铰链四杆机构的类型判别 铰链四杆机构有曲柄存在的条件是： （1）最短杆与最长杆的长度之和小于等于其余两杆 的长度之和； （2）在机架和连架杆当中必有一杆是最短杆。 铰链四杆机构的类型一般判定方法: 1、若最短杆与最长杆的长度之和小于等于其余两杆 的长度之和，则 （1）当取最短杆的邻边为机架时，该机构称为曲柄 摇杆机构； （2）当取最短杆为机架时，该机构称为双曲柄机构； （3）当取最短杆的对边为机架时，该机构称为双摇 杆机构。 2、若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆的 长度之和，则不论取哪一构件为机架，均无曲柄存在， 该机构是双摇杆机构。
图8-12 曲柄摇块机构
4. 移动导杆机构 如图8-13所示的四连杆机构中，杆件1的长度小于杆件2。 这种机构一般以杆件1为主动构件，杆件2绕C点摆动，导 杆3相对滑块4作往复移动，滑块4为机架，称定块，故称 为固定滑块机构或移动导杆机构。
图8-13 移动导杆机构
8.3 凸轮机构
图8-14 凸轮机构分类


8.3.1 凸轮机构的应用和特点
凸轮机构是机械中常用的机构之一，在机械式自动化和 自动控制装置中用得最多。凸轮机构广泛应用于各种自 动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如 此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂 的运动要求，而且结构简单、紧凑。
图8-16凸轮自动送料机构
图8-15 内燃机气门控制机构