第五章 获得往复运动的机构

G
G FP
FN FN=－ G
FN FP =－F
摩擦力的大小有如下变化范围：0≤F≤Fmax
极限值Fmax称为极限摩擦力（最大摩擦力）。
当推力FP增加到等于Fmax时的平衡称为临界平衡状态。 摩擦力的方向总是和物体的相对滑动趋势的方向相反。
F ma
x
5.1.4斜面机构
2. 静摩擦力极限摩擦定律
静摩擦力的最大值Fmax与物体对支承面的正压力或法向反作用力 FN 成正比。
● 两个重要结论 ① 如果作用于物体的主动力合力的作用线在摩擦锥内， 则不论这个力多大，物体总能平衡。
这种现象称为自锁。
FP
f
FR
5.1.4斜面机构 螺旋千斤顶
5.1.4斜面机构
斜面自锁条件
平衡时 F = Gsinα, FN= Gcosα 由 F≤Fmax= fs FN Gsinα ≤ f sGcosα
30º
矩形螺纹 （方牙螺纹）
三角形螺纹
15º
30º
3º
梯形螺纹
锯齿形螺纹
5.1.5螺旋机构
螺纹还可以做成多头的，也就是同时由几根同样断面 的斜面绕圆柱面而形成的多头螺旋，可以提高效率。
单头螺杆
单齿齿轮与齿条啮合的模型
5.1.6挠性件传动
利用挠性件可以传 递直线运动，在主动 轮和从动轮之间的皮 带可以单方向连续地 运动，再配以其他辅 助机件，用来执行一 定的功能。
5.1.2 齿轮齿条机构
同时控制钻双孔
1. 钻头1、9杆2、8加工成齿条 2. 齿轮3、7分别与杆2、8啮合 3. 扇形齿轮4、5控制齿轮3、7 4. 两根齿条同时进给
应用：通过调整两个钻头的角度，可以钻出轴线成任意角度的孔
5.1.2 齿轮齿条机构
齿轮齿条机构结构简单、成本低、运动速度较高、传动效 率高。易于实现较长的运动行程，因此，常用于机械设备的 主传动系统、进给机构、自动生产线传送装置、仪器支架的 升降装置等，如图所示。
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放大作用：上齿条移动4πR行程
襟翼
直线电机
直线电机 某型飞机的襟翼操纵机构
印刷机大行程送纸机构
利用齿轮齿条机构实现行程倍增
5.1.2 齿轮齿条机构
5.1.2 齿轮齿条机构
5.1.3 推杆凸轮机构
凸轮是最简单的从动件按预定的规律运动的机构。 推杆的行程由凸轮大小半径的差决定， 推杆运动速度的变化由凸轮的轮廓曲线和速度决定。
大摆锤用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略的线悬挂一
个质点,在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。
摆钟就是靠这个原理制作而成的。
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5.2.1曲柄摇杆机构
应用1：插齿机插刀往复运动
以插齿刀作为刀具来加 工齿轮、齿条等的齿形，这 种加工方法称为"插齿"。插 齿时，插齿刀作上下往复的 切削运动，同时与工件作相 对的滚动。
根据要实现运动的性质，凸轮轮廓线可设计成各种曲线形。
心形线凸轮
锥形盘端面凸轮
抛物线凸轮
形封闭凸轮
刀架 o 2
1
机床进给机构
5.1.4斜面机构
斜面机构是常见的一种简单机构。斜面机 构用得最多的是夹紧装置和导向斜面，也作 为实现某些直线往复运动的简单机件。
5.1.4斜面机构
补充力学知识：自锁
1. 静摩擦力的性质
第5章 获得往复运动的机构
教 师：徐丽君 办公室：学9301-3
教学要求
• 能力目标 • 1. 掌握获得直线往复运动的机构 • 2. 掌握获得往复摆动的机构
5.1 获得直线运动的机构
直线往复运动机构的运动轨迹是沿着直线来回运动的，尽管 在运动中途可以是匀速的，但一般来讲，在行程的两端有必然的 减速和停止，再做回返的运动。
摩擦角
最大全约束力FRm对法向反力FN的偏角f 。
FRm
f
FN
Fmax
Hale Waihona Puke Baidu
最大全约束力 FRm=FN+Fmax
tan f
Fmax FN
tan f
Fmax FN
fs FN FN
fs
由此可得重要结论：
摩擦角的正切=静摩擦系数
5.1.4斜面机构
摩擦锥
以支承面的法线为轴作出的以2f 为顶角的圆锥。
5.1.4斜面机构
通常原动机是发动机或电动机，输出均匀旋转运动。 因此，要获得直线往复运动就是如何将旋转运动转变为直线 往复运动？
5.1.1 曲柄滑块机构
• 内燃机实例
5.1.1 曲柄滑块机构
• 自卸汽车的卸料机构
5.1.1 曲柄滑块机构
（1）给煤机输送机构
曲柄1及连杆2带动托板3往复运动 曲柄——连续转动 托板——直线往复运动
5.1.2 齿轮齿条机构
5.1.2 齿轮齿条机构
直线差动形成倍增机构，由一个滚动齿轮和两个齿条组成，从动齿条 2在滚动齿轮的上方，根据相对运动原理，滚动齿轮与固定齿条的节点为 二者的速度瞬心，当滚动齿轮相对于固定齿条1滚动时，从动齿条2将沿滚 动齿轮中心运动相同的方向，以滚动齿轮中心2倍的速度平行移动。
tan ≤ fs tan f
α ≤ f
FN
F α
G
5.1.4斜面机构
传统木质榨油机——利用斜面的挤压作用
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5.1.5螺旋机构
螺旋机构是斜面机构的一种特殊形式，是将斜面绕在圆 柱体上形成的。螺旋机构的螺纹根据斜面形状不同分为若干 种类，而且各自具有不同的功能和特点，应用时需合理选择。
5.1.5螺旋机构
往复
5.1.1 曲柄滑块机构
（2）车门开闭机构
气缸
车门：相当于曲柄滑块机构的连杆 摆杆3绕固定轴销A转动 滑块C在滑道6内移动
曲轴设置为曲柄，带动多个滑块运动
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曲轴设置为曲柄， 带动多滑块运动
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5.1.2 齿轮齿条机构
齿轮齿条传动：齿数趋于无穷多的外齿轮演变成齿条，它与外 齿轮啮合时，齿轮转动(轴心固定，主动轮)，齿条直线移动。
5.1.6挠性件传动
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5.1.6挠性件传动
5.1.6挠性件传动
5.2 获得摆动的机构
摆动是机件或物体绕一固定的转动中心往复运动的一 种形式，实际上是转动的一部分。靠重力摆动是最简单的 一种形式，叫单摆运动，如计时钟上的摆锤的运动。在机 构中常利用摆动完成一些功能动作。摆动可以由多种机构 获得，如曲柄摇杆机构、摆动凸轮机构、齿轮齿条机构等。
即： Fmax=fs FN fs : 静摩擦因数
5.1.4斜面机构
4. 摩擦角、摩擦锥、自锁
全约束力
摩擦角
最大全约束力FR对法向反力FN的偏角f 。
FR
FN
FRm
f
FN
F
Fmax
全约束力 FR=FN+F
tan F
FN
最大全约束力 FRm=FN+Fmax
tan f
Fmax FN
5.1.4斜面机构