机械基础—常用机构

迹即为凸轮轮廓曲线。
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 对心尖顶盘形凸轮设计：
例: 已知 R0、H、 的方向、从动杆运动规律和凸轮 相应转角: 凸轮转角 0～180 180 ～210 210 ～300 300 ～360 从动杆运动规律 等速上升 H 上停程 等速下降 H 下停程
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构 对心尖顶盘形凸轮设计：
中等职业教育国家规划教材
机械基础
第三篇
常用机构与传动
机械基础—第五章 常用机构
第五章 常用机构
机械基础—第五章 常用机构
第一节 平面连杆机构
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
简介：
根据各杆作用面可分为：平面连杆机构和空间连杆 机构。四杆机构是最常见的平面连杆机构。
连杆机构是由若干构件，通过低副联接而成的机构。 特点：
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
平底从动件设计：
1) 将平底与推杆导路与推杆的交点 A视为推杆尖顶, 然后确定出点A在 反转中各位置1’、2’、…。
2) 过1’、2’、 …作一系列代表推
杆平底的直线； 3) 作出该直线族的包络线，即为凸 轮的实际轮廓曲线。
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
凸轮压力角：
四杆机构的演化及应用
②
曲柄滑块机构
导杆机构
定块机构 (直动滑杆机构)
A B
B A
C
C AB < AC
摇块机构
AB > AC
回转导杆机构
摆动导杆机构
几种机构动画
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
压力角与传动角
压力角 从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方
位线所夹锐角。(不考虑摩擦)
应用实例：
反平行四边形机构
平行四边形机构
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
曲柄存在条件
设 AB 为曲柄,
（以曲柄摇杆机构为例）
C
且 a<d . b
B
由 △BCD : b+c>f 、b+f >c 、c+f >b
以fmax = a + d ， fmin = d – a 代入并整理得： a<b b+c >a+d b+d >a+c 并可得: a<c a<d c+d >a+b
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（二）. 等加速等减速运动规律 从动件在前半行程中作等加速运动， 在后半行程中作等减速运动，而且加速 度的绝对值相等的运动规律。 ★推程运动方程：
2h s= 2d2 d0
v=
a=
s=
v=
2h
d0
4h
2 d d 0 2
4h
d 20
4h
d

2
d
连杆
2 C
连架杆
B 1 A 4
3
连架杆
D
机架
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 平面四杆机构类型：
铰链四杆机构 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
只有一个曲柄
有两个曲柄
没有曲柄
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
应用实例：
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
双曲柄机构
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
1、压力角： 指推杆沿凸轮廓线接触点的法 线方向与推杆速度方向之间所夹的锐角。 凸轮所受的压力可分解为： 有效分力 F1 = F cos 有害分力 F2 = F sin 压力角 有害分力F2
机构发 生自锁
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
凸轮压力角：
2. 许用压力角[]
max〈[]
推程时： 对于直动推杆取[]＝300 对于摆动推杆[]＝350～450
推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变，因而将 不产生冲击，适用于高速凸轮机构。
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
反转法原理：
假想给整个机构加一公共角 速度-,则凸轮相对静止不动， 而推杆一方面随导轨以-绕凸 轮轴心转动，另一方面又沿导 轨作预期的往复移动。推杆尖 顶在这种复合运动中的运动轨
1.扩大回转副
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
四杆机构的演化及应用
2.改变杆件长度
B A R D R C A B C
B A R
C
曲柄滑块机构
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
四杆机构的演化及应用
3.变换机架
①
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
飞机起落架
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
急回特性
C
C1
C2
b
B
c
a
1

B2

A
B1
d
D
2
从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的急回特性。
对应从动杆的两个极限位置, 主动件两相应位置所夹锐角称极位
夹角。 极位夹角0
机械基础—第五章 常用机构
第二节 凸轮机构
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
要组成部分，尤其在自动机上应用较多。
分类：间歇机构按其运动变换形式的不同分为间歇转动、摆 动和移动机构；按工作原理不同分类：棘轮机构、槽轮机构、 不完全齿轮机构等。 凸轮也可成为一种间歇运动机构。
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构动画
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构：
摇杆 棘爪 棘轮 止动爪
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
摩擦式棘轮机构
齿式棘轮机构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
内啮式 外啮式
单 动 式 棘 轮 机 构
棘条式
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
双 动 式 棘 轮 机 构
机械基础—第五章 常用机构
第三节 间歇运动机构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
简介：
机构的主动件作连续运动时。从动件能产生“动作--停止-动作”的运动，我们把这类机构称为间歇运动机构。 应用：间歇机构以多种用途广泛应用在各类机械上，常被作 为分度、夹持、进给、装配、包装、运输等机构中的一个重
传动角 压力角的余角。(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)
d
V F
d

=d
= 1800 - d
压力角越大，对传动越不利。
工程上要求：rmin≥[r]
min 40 ~ 50
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
死点
连杆与从动件共线的位置（ =0）为死点位置。
应用
连杆式快速夹具
（二）槽轮机构简介：
槽轮机构的组成及工作原理：
圆销
拨盘 槽轮
锁止弧
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（三）不完全齿轮机构动画
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
作图步骤（对心尖顶从动件）： 1、作位移曲线。 2、将位移曲线的推程角d 0、回程角d 2分别若干等份。 3、以O为圆心，rb 为半径作基圆。 d1 、 d1 和 d 3 ，并将各阶段 4、BO开始按- d 方向取 d 0 、 的凸轮转角分别等分，得到一系列径向线。 5、径向线上自基圆开始量取与位移相等的点。 6、将各点连成光滑的曲线即为所求。
在起始和终止点速度有突变，但数值有限，引起柔性冲击。
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（四）、摆线运动规律 当一个滚圆在一直线上作纯滚动时， 滚圆上一点所走过的轨迹。 ★推程运动方程：
d 2 1 s = h sin d d 2 d 0 0 2 h v= 1 cos d d d0 0 2 2 h 2 a= sin d 2 d0 d 0
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
可 变 向 棘 轮 机 构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
偏 心 楔 块 式 棘 轮 机 构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
滚 子 楔 紧 式 棘 轮 机 构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
棘轮机构的特点：
结构简单、制造方便； 转角可调、转向可变； 运动可靠； 有冲击，平稳性差； 会产生噪声和齿顶磨损； 转角不宜过大； 只能有级变化。
应用：棘轮机构常用于低速轻载、要求转角不太大或需要经 常改变转角的场合。
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
1、工作原理及组成：
曲柄摇杆机构
最短杆是连杆
推论2：
——双摇杆机构
双曲柄机构
当Lmax+Lmin>L(其余两杆长度之和)时 ——双摇杆机构
双摇杆机构
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
四杆机构的演化及应用
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
四杆机构的演化及应用
演化方法
1、扩大回转副 2、改变更杆件长度用移动副取代回转副 3、变更机架等
凸轮动画：
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
简介：
凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置所组成的高 副机构。当凸轮连续转动时，通过其曲线轮廓与从动件之间的高 副接触，推动从动件，使其按所预定的规律进行往复运动。
应用
靠 模 机 构
配 气 机 构
进 刀 机 构
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
分类：
回程时：
通常取700～800
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
基圆半径确定：
由图分析可知： v2 rb = -s t an 其中：r b——基圆半径； ω——凸轮角速度； v2——从动件上A点的速度； s——从动件位移； α——压力角； 经验公式：
r b>(0.8～1)ds
式中：ds——凸轮轴直径；
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
运动过程分析：
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（一）. 等速运动规律 从动件的速度为常数的运动规律称为 等速运动规律。
s= h
d0
d
★推程运动方程：
v=
h
d0
a=0
在起始和终止点速度有突变，使 瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无 穷大惯性力，引起 刚性冲击。 推程运动线图
面接触，承载能力高、耐磨损；易于制造和获得较高的精 度。但效率低，会产生较大的运动误差。
用途：
1、实现运动形式的转换。 2、实现一定的动作。 3、实现一定的轨迹。
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 连杆机构应用
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构 平面四杆机构组成
机架
连架杆 连杆 曲柄 摇杆 (摆杆)
3
H S
9
0
10
1 2 3 7 6 4 5
8
d 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1800 2100 3000 3600
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
滚子从动件设计：
1) 将滚子中心看作尖顶，然后按尖顶
推杆凸轮廓线的设计方法确定滚子中 心的轨迹，称其为凸轮的理论廓线； 2)以理论廓线上各点为圆心，以滚子 半径rr为半径，作一系列圆； 3) 再作此圆族的包络线，即为凸轮工 作廓线（实际廓线）。
按凸轮的形状分： 盘形、移动、圆柱
按从动杆运动形式分: 移动（直动）、摆动
按从动杆形状分： 尖顶、滚子、平底
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
特点：
优点：结构简单，适当设计凸轮的轮廓曲 线，可以使推杆得到各种预期的运动规律。 缺点：凸轮轮廓加工困难，凸轮与推杆之 间为点或线的接触，磨损大，多用于传递动力 不大的场合。
（二）槽轮机构动画：
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（二）槽轮机构简介：
槽轮机构的特点：
结构简单，工作可靠； 运动较棘轮机构平稳； 转变转角较为困难； 不宜用于高速。
应用：多用于低速且不需要经常 调整转角的分度装置中。
六角车床刀架转位机构
电影机的送片机构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
2
0
Baidu Nhomakorabea
(d 0 - d )
2 2
d0
2
a=-
4h
d0
在起始和终止点速度有突变，但数值有限，引起 柔性冲击。
机械基础—第五章 第二节 凸轮机构
常用运动规律：
（三）、简谐运动规律 简谐运动规律是当动点在一圆周 上作匀速运动时，由该点在此圆的直 径上的投影所构成的运动。 ★推程运动方程：
1 - cos d d 0 h v= sin d 2d 0 d0 2 h 2 a= cos d 2 2d 0 d0 h s= 2
a
A
f
c d
D
曲柄存在的条件： (1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。 (2)最短杆是连架杆或机架。
机械基础—第五章 第一节 平面连杆机构
曲柄存在条件
推论1：
（以曲柄摇杆机构为例）
当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时
最短杆是连架杆之一——曲柄摇杆机构 最短杆是机架 ——双曲柄机构