机械制图.ppt

绪论绪论一、机械基础课程的主要内容一、机械基础课程的主要内容 1.常用机构及其功能常用机构及其功能 在介绍平面连杆机构、凸轮机构及其他常用机构的同时，在介绍平面连杆机构、凸轮机构及其他常用机构的同时，主要讨论它们的结构、工作原理和应用场合等。主要讨论它们的结构、工作原理和应用场合等。 2.轴系零件的种类及其功能轴系零件的种类及其功能 轴系零件一般包括常用连接、轴、轴承、离合器、联轴器轴系零件一般包括常用连接、轴、轴承、离合器、联轴器和制动器等。在本书中主要讨论它们的结构、特点、常用材和制动器等。在本书中主要讨论它们的结构、特点、常用材料和应用场合，并介绍有关标准和选用方法。料和应用场合，并介绍有关标准和选用方法。下一页绪论绪论3.常用机械传动的种类及功能常用机械传动的种类及功能 常用机械传动一般包括带传动、螺旋传动、链传动、齿轮常用机械传动一般包括带传动、螺旋传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等。在本书主要讨论机械传动的类型、组成、传动、蜗杆传动等。在本书主要讨论机械传动的类型、组成、工作原理、传动特点、传动比计算和应用场合等几个方面。工作原理、传动特点、传动比计算和应用场合等几个方面。 4.液压传动的构成液压传动的构成 本书在讲述液压传动的基本概念的同时，对其常用液压元本书在讲述液压传动的基本概念的同时，对其常用液压元件、液压基本回路和液压系统也进行讲述。件、液压基本回路和液压系统也进行讲述。上一页 下一页返回绪论绪论二、机械基础课程的学习方法二、机械基础课程的学习方法 1.认知认知 对基本概念的学习不能死记硬背，必须搞清其含义和指导对基本概念的学习不能死记硬背，必须搞清其含义和指导意义。要知道课程中的基本概念不仅仅是简单名词定义，它意义。要知道课程中的基本概念不仅仅是简单名词定义，它是课程的学习、认识和理解的基础，对基本概念的理解对本是课程的学习、认识和理解的基础，对基本概念的理解对本课程的学习有着非常重要的作用。课程的学习有着非常重要的作用。 2.理解理解只有在充分理解、正确地掌握这些原理的深层含义的情况下，只有在充分理解、正确地掌握这些原理的深层含义的情况下，才能灵活应用这些理论，且在实际应用过程中运用理论及其才能灵活应用这些理论，且在实际应用过程中运用理论及其公式来证明问题和解决问题，增强理论的说服能力和实际操公式来证明问题和解决问题，增强理论的说服能力和实际操作能力。作能力。上一页 下一页返回绪论绪论 3.运用运用 理论不与实践结合，是不会真正达到知识的融会贯通。要理论不与实践结合，是不会真正达到知识的融会贯通。要扎实地学习机械基础知识，除了多看书多作题以外，还应多扎实地学习机械基础知识，除了多看书多作题以外，还应多到工厂去实际观察一下。本书所强调的社会实践主要是指学到工厂去实际观察一下。本书所强调的社会实践主要是指学习者应经常与一线工作者接触，多问问工人师傅，将图纸搞习者应经常与一线工作者接触，多问问工人师傅，将图纸搞懂，将机械零件制图和实物对照来学习。懂，将机械零件制图和实物对照来学习。上一页 下一页返回绪论绪论三、机械基础知识概述三、机械基础知识概述 1.机器的种类和特点机器的种类和特点 一般来说机器的种类很多，根据用途不同，机器常可以分一般来说机器的种类很多，根据用途不同，机器常可以分为为:加工机器加工机器(如金属切削机床、纺织机、包装机、缝纫机等如金属切削机床、纺织机、包装机、缝纫机等)、动力机器动力机器(如电动机、内燃机、发电机、蒸汽机等如电动机、内燃机、发电机、蒸汽机等)、运输机、运输机器器(如汽车、拖拉机、起重机、输送机等如汽车、拖拉机、起重机、输送机等)、信息机器、信息机器(如计如计算机、机械积分仪、记账机等算机、机械积分仪、记账机等)。所谓机器是具有确定运动的。所谓机器是具有确定运动的构件组合体，它用来转换能量、改变或传递物料和处理信息，构件组合体，它用来转换能量、改变或传递物料和处理信息，以代替和减轻人的体力劳动和脑力劳动。以代替和减轻人的体力劳动和脑力劳动。上一页 下一页返回绪论绪论主要表现为以下几点主要表现为以下几点: .机器是由一系列构件机器是由一系列构件(也称运动单元体也称运动单元体)组成的统一体。如组成的统一体。如单缸内燃机，是由汽缸、活塞、连杆、曲轴、轴承等构件组单缸内燃机，是由汽缸、活塞、连杆、曲轴、轴承等构件组合而成的，如合而成的，如图图-1所示。所示。 .组成机器的各构件之间都存在着确定的相对运动关系。如组成机器的各构件之间都存在着确定的相对运动关系。如图图1中的曲轴中的曲轴4相对两端轴承相对两端轴承5的连续转动，活塞的连续转动，活塞2相对汽缸相对汽缸1的往复移动。的往复移动。 .机器一般都以能量转换的方式完成有用的机械功来代替或机器一般都以能量转换的方式完成有用的机械功来代替或减轻人类劳动的体力消耗。减轻人类劳动的体力消耗。上一页 下一页返回绪论绪论2.机器的组成机器的组成 机器一般是由工作部分、动力部分和传动装置三部分组成。机器一般是由工作部分、动力部分和传动装置三部分组成。 .工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装置的终端，其结构形式取决于机器的用途。例如金属切削装置的终端，其结构形式取决于机器的用途。例如金属切削机床的主轴、拖板、工作台等。机床的主轴、拖板、工作台等。 .动力部分是机器动力的来源。常用的发动机动力部分是机器动力的来源。常用的发动机(原动机原动机)有有电动机、内燃机和空气压缩机等。电动机、内燃机和空气压缩机等。 .传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。例如金属切削机床中常用的带传动、螺旋传动、中间环节。例如金属切削机床中常用的带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。上一页 下一页返回绪论绪论 3.机构机构 机构是由确定运动单元体组成的，是可以实现传递机械运机构是由确定运动单元体组成的，是可以实现传递机械运动和动力的构件组合体，这些运动单元体称为构件。如常见动和动力的构件组合体，这些运动单元体称为构件。如常见的齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、带和链传动的齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、带和链传动机构等。机构是用来传递运动和力的构件系统。机构等。机构是用来传递运动和力的构件系统。(1)机器与机构的共同特征机器与机构的共同特征.机构由若干个不同的构件所组成。机构由若干个不同的构件所组成。.组成机构的各构件之间都存在着相对运动的关系。组成机构的各构件之间都存在着相对运动的关系。 (2)机器与机构之间的区别机器的主要功用是利用机械能作机器与机构之间的区别机器的主要功用是利用机械能作功或实现能量的转换功或实现能量的转换;机构的主要功用在于传递或转变运动的机构的主要功用在于传递或转变运动的形式，但不能作机械功，也不能实现能量转换。形式，但不能作机械功，也不能实现能量转换。上一页 下一页返回绪论绪论 4.构件与零件构件与零件 一般而言，构件是机构中的运动单元体，是相互之间能作一般而言，构件是机构中的运动单元体，是相互之间能作相对运动的物体。刚性构件是在机械中应用最多的构件，是相对运动的物体。刚性构件是在机械中应用最多的构件，是作为刚体看待的构件。一个构件，可以是不能拆开的单一整作为刚体看待的构件。一个构件，可以是不能拆开的单一整体，如体，如图图-1所示的曲轴所示的曲轴4;也可以是几个相互之间没有相对运也可以是几个相互之间没有相对运动的物体组合而成的刚性体，动的物体组合而成的刚性体，图图-2是连杆构件的组成图，由是连杆构件的组成图，由连杆体连杆体1、连杆盖、连杆盖3、螺栓、螺栓2和螺母和螺母4等物体组合而成。等物体组合而成。 按其运动状况的不同，构件分为固定构件和运动构件两大按其运动状况的不同，构件分为固定构件和运动构件两大类。固定构件又称机架，是机构中固结于定参考系的构件。类。固定构件又称机架，是机构中固结于定参考系的构件。固定构件一般用来支持机构中可相对于机架运动的构件。运固定构件一般用来支持机构中可相对于机架运动的构件。运动构件又分成主动件动构件又分成主动件(原动件原动件)和从动件两种。和从动件两种。上一页 下一页返回绪论绪论零件是构件的组成部分。构件与零件的区别在于零件是构件的组成部分。构件与零件的区别在于:构件是运动构件是运动的单元，零件是加工制造的单元。机构运动时，属于同一构的单元，零件是加工制造的单元。机构运动时，属于同一构件中的零件相互之间没有相对运动。件中的零件相互之间没有相对运动。 5.运动副的种类运动副的种类 机构中，不同构件之间以一定的方式相互连接。这种使两机构中，不同构件之间以一定的方式相互连接。这种使两构件直接接触的可动连接称为运动副。如轴与轴承、轮齿与构件直接接触的可动连接称为运动副。如轴与轴承、轮齿与轮齿、滑块与导轨、凸轮与拉杆等的连接都构成了运动副。轮齿、滑块与导轨、凸轮与拉杆等的连接都构成了运动副。 根据运动副中两构件的接触形式不同，运动副可分为高副根据运动副中两构件的接触形式不同，运动副可分为高副和低副。和低副。(1)高副高副是指两构件以点或线接触的运动副，由于承受高副高副是指两构件以点或线接触的运动副，由于承受载荷时单位面积压力较高，故称高副。高副的特点是能传递载荷时单位面积压力较高，故称高副。高副的特点是能传递较复杂的运动。较复杂的运动。图图-3所示为常见的几种高副接触形式。所示为常见的几种高副接触形式。上一页 下一页返回绪论绪论 (2)低副低副是指两构件之间以面接触的运动副，其承受载低副低副是指两构件之间以面接触的运动副，其承受载荷时单位面积压力较低，故称低副。低副比高副的承载能力荷时单位面积压力较低，故称低副。低副比高副的承载能力大。大。移动副移动副:组成运动副的两构件之间只能作相对直线移动的运组成运动副的两构件之间只能作相对直线移动的运动副称为移动副，如动副称为移动副，如图图-4所示。所示。螺旋副螺旋副:组成运动副的两构件只能沿轴线作相对螺旋运动的组成运动副的两构件只能沿轴线作相对螺旋运动的运动副称为螺旋副，如运动副称为螺旋副，如图图-5所示。所示。 转动副转动副:转动副的两构件只能绕某一轴线作相对转动。转动副的两构件只能绕某一轴线作相对转动。图图-6所示的铰链连接就是转动副的一种形式，铰链连接是由圆所示的铰链连接就是转动副的一种形式，铰链连接是由圆柱销和销孔及其两端面组成的转动副。柱销和销孔及其两端面组成的转动副。上一页 下一页返回绪论绪论(3)低副机构和高副机构低副机构和高副机构.低副机构低副机构:机构中所有运动副均为低副的机构称为低副机构机构中所有运动副均为低副的机构称为低副机构;.高副机构高副机构:机构中至少有一个运动副是高副的机构称为高副机构中至少有一个运动副是高副的机构称为高副机构。机构。6.常见的机械传动常见的机械传动机械传动是应用最普遍也是最基本的一种传动方式。现代工机械传动是应用最普遍也是最基本的一种传动方式。现代工业中主要应用的传动方式有机械传动、液压传动、气动传动业中主要应用的传动方式有机械传动、液压传动、气动传动和电气传动四种。传动装置是机器的三大组成部分之一。用和电气传动四种。传动装置是机器的三大组成部分之一。用来传递运动和动力的机械装置叫作机械传动装置。来传递运动和动力的机械装置叫作机械传动装置。上一页 下一页返回绪论绪论机械传动可以按其传递运动和动力的方式分为两大类机械传动可以按其传递运动和动力的方式分为两大类:摩擦传摩擦传动和啮合传动动和啮合传动;按运动副构件的接触方式也可以分为两大类按运动副构件的接触方式也可以分为两大类:直接接触传动和有中间挠性件直接接触传动和有中间挠性件(带、链等带、链等)传动。传动。 机械传动中直接接触类传动包括机械传动中直接接触类传动包括:摩擦轮传动、齿轮传动摩擦轮传动、齿轮传动(圆圆柱齿轮传动、齿轮齿条传动、锥齿轮传动柱齿轮传动、齿轮齿条传动、锥齿轮传动)和蜗杆传动和螺旋和蜗杆传动和螺旋传动传动;挠性类传动包括带传动挠性类传动包括带传动(V带传动、平带传动、圆带传带传动、平带传动、圆带传动、同步带传动动、同步带传动)和链传动。和链传动。上一页返回图图-1单缸内燃机单缸内燃机1-汽缸汽缸;2-活塞活塞;3-连杆连杆;4-曲轴曲轴;5-轴承轴承返回图图-2内燃机的连杆构件内燃机的连杆构件1-连杆体连杆体;2-螺检螺检;3-连杆盖连杆盖;4-螺母螺母返回图图-3高副高副返回图图-4移动副移动副(a)燕尾滑板燕尾滑板;(b)滑块与导轨滑块与导轨返回图图-5螺旋副螺旋副返回图图-6转动轴转动轴(铰链连接铰链连接)返回第第1 1章常用机构及其功能介绍章常用机构及其功能介绍1.1 1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构1.2 1.2 凸轮机构凸轮机构1.3 1.3 变速机构变速机构1.4 1.4 步进运动机构步进运动机构1.1 1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构通过本章的学习，使学生了解常用机构的种类及其功能，并通过本章的学习，使学生了解常用机构的种类及其功能，并且能在实际中进行运用。且能在实际中进行运用。1.对铰链四杆机构及其衍生形式有所了解，并对相关概念、对铰链四杆机构及其衍生形式有所了解，并对相关概念、知识有基础的了解。知识有基础的了解。2.深入理解铰链四杆机构的性质，并对其原理进行深入学习，深入理解铰链四杆机构的性质，并对其原理进行深入学习，能够独立画出简单的机构运动图。能够独立画出简单的机构运动图。3.在认知和理解的基础上能够在实践中体会简单机构的原理在认知和理解的基础上能够在实践中体会简单机构的原理及作用。及作用。下一页返回1.1 1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构1.1.1 铰链四杆机构的概念及构成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，称为图用四个转动副在构件间相连的平面四杆机构，称为图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接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。图而成。图1-1(b)为铰链四杆机构的简图。平面铰链四杆机为铰链四杆机构的简图。平面铰链四杆机构，或者简称为铰链四杆机构。构，或者简称为铰链四杆机构。 在铰链四杆机构中，起固定在铰链四杆机构中，起固定作用的构件称为机架作用的构件称为机架(又称为固定件、静件又称为固定件、静件);机构中与机架用机构中与机架用低副相连的构件称为连架杆低副相连的构件称为连架杆;不与机架相连的构件称为连杆。不与机架相连的构件称为连杆。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。曲柄曲柄: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1.1 铰链四杆机构1.1.2 铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型1.曲柄摇杆机构的特点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，摇杆为从动件作往复摆动。在件作往复摆动。在图图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，并作逆时针等速转动。当曲柄为主动件，并作逆时针等速转动。当曲柄AB的的B端从端从B点点回转到回转到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 点回转到点回转到 点时，点时，C端从端从C点顺时针摆动到点顺时针摆动到q点。当点。当B端继续从端继续从B2点回转到点回转到B点时，点时，C端将从端将从q点逆时针摆回到点逆时针摆回到 点。点。上一页 下一页返回2B1C1.1 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，其传动方式采用了曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构工作时，齿轮杆机构。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(相当于曲柄相当于曲柄)一起转动，连杆一起转动，连杆4使带有棘爪的摇使带有棘爪的摇杆杆5绕绕D点摆动，与此同时棘爪推动棘轮点摆动，与此同时棘爪推动棘轮6上的轮齿，使与棘上的轮齿，使与棘轮同轴的丝杠轮同轴的丝杠7转动，从而完成工作台的横向运动转动，从而完成工作台的横向运动。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构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是一些实际是一些实际应用应用:(a)为雷达俯仰角度的摆动装置，为雷达俯仰角度的摆动装置，(b)为颗式破碎机。为颗式破碎机。它们在曲柄它们在曲柄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，完可以往复摆动，完成雷达天线的摆动俯仰、破碎矿石等动作。成雷达天线的摆动俯仰、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所示的缝纫机踏板所示的缝纫机踏板机构中，连杆机构中，连杆BC随着踏板作往复摆动，驱动曲轴随着踏板作往复摆动，驱动曲轴AB和带轮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，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成从动件曲柄的整周回转运动。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。上一页 下一页返回1.1 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。如图机构。如图1一所示的惯性筛中的铰链四杆机构就是双曲柄一所示的惯性筛中的铰链四杆机构就是双曲柄机构。当主动曲柄机构。当主动曲柄AB绕点绕点A匀速回转转动匀速回转转动 时，通过连杆时，通过连杆BC带动从动曲柄带动从动曲柄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，使点连接，使筛子作变速往复直线运动进行筛选工作。筛子作变速往复直线运动进行筛选工作。上一页 下一页返回01801.1 铰链四杆机构如果在双曲柄机构中，两曲柄的长度相等，连杆与机架的长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度也相等，那么可以称为平行双曲柄机构(图图1-8 )。在机械。在机械中平行双曲柄机构的应用也很广泛，如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始终处于水平位置始终处于水平位置;图图1-10所示的机车所示的机车车轮联动装置也是平行双曲柄机的应用实例。车轮联动装置也是平行双曲柄机的应用实例。如果曲柄转向不同，称为反向平行双曲柄机构，可以简称为如果曲柄转向不同，称为反向平行双曲柄机构，可以简称为反向双曲柄机构，如反向双曲柄机构，如图图1-11所示。所示。图图1-12为车门启闭机构，为车门启闭机构，它采用的就是反向双曲柄机构。它采用的就是反向双曲柄机构。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构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应用实例也很多:如如图图1-13所示的鹤式港口起重机中月刀为所示的鹤式港口起重机中月刀为机架，机架，AB和和CD为摇杆，当摇杆为摇杆，当摇杆AB摆动时，通过连杆摆动时，通过连杆CE将将重物重物Q近似水平直线移动到虚线位置。近似水平直线移动到虚线位置。图图1-14所示的自卸载所示的自卸载重汽车翻斗机构中，重汽车翻斗机构中，AD为机架，当液压缸输人液压油时，为机架，当液压缸输人液压油时，活塞杆向右伸出，使活塞杆向右伸出，使AB和和CD向右摆动，从而使车斗倾斜卸向右摆动，从而使车斗倾斜卸下货物。下货物。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构1.1.3 铰链四杆机构的性质铰链四杆机构的性质1.曲柄存在的条件曲柄存在的条件在铰链四杆机构中是否有作整圈旋转的构件，取决于各构件在铰链四杆机构中是否有作整圈旋转的构件，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。对曲柄存在之间的长度关系，这就是所谓的曲柄存在条件。对曲柄存在条件的分析条件的分析:在在图图1-15所示的曲柄摇杆机构中，假设曲柄所示的曲柄摇杆机构中，假设曲柄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。若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度则构成双曲柄机构。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，则无曲柄存在，只能构成双摇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。杆机构。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构2.死点位置的概念及其作用死点位置的概念及其作用当曲柄与连杆处于共线位置时，这时驱动力对从动件的回转当曲柄与连杆处于共线位置时，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，也不能推动曲柄转力矩等于零。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，机构的这种位置动，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。缝纫机踏板机构就叫死点位置。缝纫机踏板机构(图图1-16)中。死点位置影中。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通过死点位置。在取摇杆为主动件、曲柄为从动件的的转向通过死点位置。在取摇杆为主动件、曲柄为从动件的曲柄摇杆机构中曲柄摇杆机构中(图图1-17 )，死点位置有两个。，死点位置有两个。上一页 下一页返回1.1 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。如要求。如图图1-18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，从动杆从动杆CD与连杆与连杆BC共线。当飞机着陆时，机轮上虽然受到共线。当飞机着陆时，机轮上虽然受到很大的作用力很大的作用力F，但因机构处于死点位置，所以起落架不会，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。收起，从而提高了起落架工作的可靠性。图图1-19所示为一所示为一种钻床连杆式快速夹具。当通过手柄种钻床连杆式快速夹具。当通过手柄(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，这时构件连架杆成一直线，这时构件连架杆AB的左端的左端夹紧工件。夹紧工件。上一页返回下一页1.1 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。如标志。如图图1-20所示的曲柄摇杆机构中，曲柄所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可分解为沿可分解为沿点点C速度方向的分力速度方向的分力 及沿及沿CD方向的分力方向的分力 ;分力分力 经经CD杆杆作用在铰链作用在铰链D上，由图可知上，由图可知其中是作用在从动件上力的方向和从动件受力点的速度方向其中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之间所夹锐角 ，称为机构的压力角。从上式可见，压力角，称为机构的压力角。从上式可见，压力角越小，有效分力越小，有效分力 越大，而越大，而 越小，对机构越有利越小，对机构越有利上一页 下一页返回tFnFnFcosFFttFnF1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构(2)传动角为了度量的方便，令传动角为了度量的方便，令 。 是压力角的余是压力角的余角，称为传动角。显然，压力角角，称为传动角。显然，压力角 越小，或者传动角越小，或者传动角 越大，越大，使从动杆运动的有效分力就越大，对机构传动越有利。使从动杆运动的有效分力就越大，对机构传动越有利。运转时其传动角是变化的，为了保证机构传动性能良好，设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，计时一般应使， ，对高速大功率机械应使，对高速大功率机械应使 。为此，必须确定为此，必须确定 时机构的位置并检验时机构的位置并检验 的值的值是否大于等于上述的许用值。是否大于等于上述的许用值。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。法求得。上一页 下一页返回0900min400min50minmin1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构如图如图1-21(a)所示的偏置曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件所示的偏置曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件时，传动角时，传动角 为连杆为连杆BC与导路垂线的夹角。当曲柄处于垂直与导路垂线的夹角。当曲柄处于垂直于导路方向位置且于导路方向位置且B点距导路中心位置最大时，可得到最小点距导路中心位置最大时，可得到最小传动角传动角 。对于对心曲柄滑块机构，其最小传动角。对于对心曲柄滑块机构，其最小传动角 也也可同样确定。在图可同样确定。在图1-21(b)所示的导杆机构中，当曲柄为主所示的导杆机构中，当曲柄为主动件且不考虑摩擦时，滑块动件且不考虑摩擦时，滑块2对导杆对导杆3的作用力方向始终垂直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，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 ，所以导杆，所以导杆机构的传力性能好。机构的传力性能好。上一页 下一页返回minmin0901.1 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(见图见图1-22)，曲柄，曲柄AB以等角速度以等角速度 顺时顺时针回转，自针回转，自 ，回转到，回转到 即转过角度即转过角度 时，摇杆时，摇杆CD 自自 摆动到摆动到 ，摆动的角度为，摆动的角度为 ，曲柄，曲柄AB继续由继续由 回转到回转到 ，转过的角度为，转过的角度为 ，由图可知，由图可知 ，曲柄，曲柄AB在作等速转动时，摇杆在作等速转动时，摇杆CD在极限位置间作往复摆动，且在极限位置间作往复摆动，且往复两次摆动所用时间不等，平均速度也不相同。往复两次摆动所用时间不等，平均速度也不相同。通常摇杆由通常摇杆由 摆动到摆动到 的过程为机构中从动件的工作行的过程为机构中从动件的工作行程，摇杆由程，摇杆由 摆动到摆动到 的过程作为从动件的空回行程，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。以使空回行程的时间缩短，有利于提高生产率。上一页 下一页返回1AB2AB1DC1DC22AB1AB212DC1DC2DC2DC11.1 铰链四杆机构铰链四杆机构机构的急回特性用急回特性系数机构的急回特性用急回特性系数K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，机构有急回特时，机构有急回特性，并且性，并且K值越大，急回特性越显著值越大，急回特性越显著上一页 下一页返回00212112180180ttvvK度从动件工作行程平均速从动件空行程平均速度1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构1.1.4 铰链四杆机构的衍生形式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、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。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。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。导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。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。(1)摆动导杆机构如图摆动导杆机构如图1-23(a)所示的曲柄滑块机构，当取所示的曲柄滑块机构，当取杆杆1为固定件时，即可得到为固定件时，即可得到 1-23 (b),(c)所示的导杆机构。所示的导杆机构。上一页 下一页返回1.1 铰链四杆机构铰链四杆机构(2)转动导杆机构如图转动导杆机构如图1-24(a)所示为回转式液压泵，其中所示为回转式液压泵，其中缸体缸体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绕另一定绕另一定轴轴B转动时，活塞转动时，活塞3沿缸体相对移动。图沿缸体相对移动。图1-24(b)为回转式为回转式液压泵转动导杆机构运动简图。因液压泵转动导杆机构运动简图。因BC AB，当杆，当杆2整周回整周回转时，杆转时，杆4也作整周的回转，这种导杆机构称为转动导杆机也作整周的回转，这种导杆机构称为转动导杆机构。构。(3)曲柄摇块机构如曲柄摇块机构如图图1-25所示为牛头刨床中摆动导杆机构所示为牛头刨床中摆动导杆机构的应用实例。杆的应用实例。杆BC为主动件，作等速回转运动。可见摆动导为主动件，作等速回转运动。可见摆动导杆机构具有急回特性。为实现滑枕作往复直线运动，在机架杆机构具有急回特性。为实现滑枕作往复直线运动，在机架A处导杆的导槽中设置了一个滑块，使导杆在摆动时滑块能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。上下移动。下一页返回上一页1.1 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。所示为曲柄摇块机构在自卸装置中的应用实例。车厢车厢(杆杆1)可绕车架可绕车架(机架机架2)，活塞杆，活塞杆(导杆导杆4)、液压缸、液压缸(摇摇块块3)可绕车架上的可绕车架上的C点摆动，当液压缸中的活塞杆运动时，点摆动，当液压缸中的活塞杆运动时，车厢绕车厢绕B点转动，转到一定角度时货物自动卸下。点转动，转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，此机构通常以杆为固定件时，此机构通常以杆1为主为主动件，杆动件，杆1回转时，杆回转时，杆2绕绕C点摆动，杆点摆动，杆4仅相对固定滑块作仅相对固定滑块作往复移动。往复移动。图图1-27所示手摇泵中的定块机构，当摇动手柄所示手摇泵中的定块机构，当摇动手柄2时，活塞时，活塞4便在缸体便在缸体3中作往复移动，实现泵水的动作。中作往复移动，实现泵水的动作。上一页 下一页返回1.1 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，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。当摇杆其中的滑块是由曲柄摇杆机构中的摇杆演化而来的。当摇杆CD的长度趋向无穷大，原来沿圆弧作往复运动的的长度趋向无穷大，原来沿圆弧作往复运动的C点变成沿点变成沿直线作往复移动，也就是摇杆变成了沿导轨往复运动的滑块，直线作往复移动，也就是摇杆变成了沿导轨往复运动的滑块，曲柄摇杆机构就演化成如曲柄摇杆机构就演化成如图图1-28所示的曲柄滑块机构。所示的曲柄滑块机构。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所示为内燃机中所示为内燃机中的曲柄滑块机构。活塞的曲柄滑块机构。活塞(即滑块即滑块)的往复直线运动通过连杆转的往复直线运动通过连杆转换成曲轴换成曲轴(即曲柄即曲柄)的连续回转。的连续回转。上一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构1.2.1 凸轮机构的特点及构成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。如运动要求。如图图1-30所示，凸轮机构是由凸轮所示，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，完成配气要求。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。所示为自动车床刀架进给机构。上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构1.2.2 凸轮机构的基本类型凸轮机构的基本类型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。件和平底从动件。 (1)尖顶从动件，它的优点是结构简单、紧凑，可准确地尖顶从动件，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。用于传力小、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1-33所示，这种从动件的优点是所示，这种从动件的优点是:从从动件受力方向始终与底面垂直动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，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。摩擦、磨损。上一页 下一页返回1.2 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，但这种方式有局限性，滚子轴处有间隙，不宜高大的动力，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速，但是应用最广的一种从动件上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构2.从动件运动形式分类从动件运动形式分类(1)直动从动件直动从动件就是从动件在直线位置作往复移直动从动件直动从动件就是从动件在直线位置作往复移动。动。(2)摆动从动件摆动从动件就是从动件只作往复摆动。摆动从动件摆动从动件就是从动件只作往复摆动。 3.从凸轮的形状分类从凸轮的形状分类(1)盘形凸轮具有径向廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮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。盘形凸轮是一个具有变化半径的圆盘形构，称为盘形凸轮。盘形凸轮是一个具有变化半径的圆盘形构件，盘形凸轮分为两种件，盘形凸轮分为两种:以外轮廓推动从动件运动的称为盘形以外轮廓推动从动件运动的称为盘形外轮廓凸轮以曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形槽凸轮外轮廓凸轮以曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形槽凸轮(图图1-35 )。当盘形凸轮等速回转时，从动件在径向的盘面内运。当盘形凸轮等速回转时，从动件在径向的盘面内运动动(往复移动或摆动往复移动或摆动)。 上一页 下一页返回1.2 凸轮机构凸轮机构 (2)移动凸轮移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，就演化当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，就演化成移动凸轮，移动凸轮通常作往复直线移动，从动件则在同成移动凸轮，移动凸轮通常作往复直线移动，从动件则在同一平面内作往复直线移动或摆动。一平面内作往复直线移动或摆动。图图1-36所示为采用靠模所示