1、机 械 基 础,中等职业教育国家规划教材,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,第一节 平面连杆机构,机械基础第五章 常用机构,简介：,机械基础第五章 第一节 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。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。,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。,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。,特点：,连杆机构应用,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,连杆,连架杆,曲柄,摇杆 (摆杆),机架
2、,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,平面四杆机构组成,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,平面四杆机构类型：,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,应用实例：,平行四边形机构,反平行四边形机构,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,应用实例：,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, 且 ad .,由 BCD :,b+cf 、,b+f c 、,c+f b,以fmax = a + d ， fmin = d a 代入并整理得：,b+c a+d b+d a+c c+d a+b,ab ac ad,（以曲柄摇
3、杆机构为例）,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。,并可得:,机械基础第五章 第一节 平面连杆机构,曲柄存在条件,（以曲柄摇杆机构为例）,推论1： 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 最短杆是连杆 双摇杆机构 推论2： 当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时双摇杆机构,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,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,1.扩大回转副,演化方法,1、扩
4、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,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,3.变换机架,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,四杆机构的演化及应用,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构 (直动滑杆机构),AB AC 回转导杆机构,AB AC 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,a,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),传动角,g = d
5、,g = 1800 - d,压力角的余角。(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角),工程上要求：rminr,压力角越大，对传动越不利。,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,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,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。,极位夹角0,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。,第二节 凸轮机构,机械基础第五章 常用机构,凸轮动画：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,简介：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,应用,配气机构,靠模机构,进刀机构
6、,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。,分类：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,按凸轮的形状分：,按从动杆运动形式分:,按从动杆形状分：,盘形、移动、圆柱,移动（直动）、摆动,尖顶、滚子、平底,特点：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,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。,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：,机械基础
7、第五章 第二节 凸轮机构,（一）. 等速运动规律,推程运动方程：,推程运动线图,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。,从动件的速度为常数的运动规律称为等速运动规律。,常用运动规律：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,（二）. 等加速等减速运动规律,推程运动方程：,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。,在起始和终止点速度有突变，但数值有限，引起 柔性冲击。,常用运动规律：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,（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
8、上的投影所构成的运动。,推程运动方程：,在起始和终止点速度有突变，但数值有限，引起柔性冲击。,常用运动规律：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,（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：,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。,反转法原理：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,假想给整个机构加一公共角速度-w,则凸轮相对静止不动，而推杆一方面随导轨以-w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迹即为凸轮轮廓曲线。,对心尖顶盘形凸轮设计：,机械基础第五章 第二节
9、凸轮机构,例: 已知 R0、H、w 的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角:,对心尖顶盘形凸轮设计：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,1、作位移曲线。 2、将位移曲线的推程角 、回程角 分别若干等份。 3、以O为圆心， 为半径作基圆。 4、BO开始按- 方向取 、 、 和 ，并将各阶段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。,作图步骤（对心尖顶从动件）：,S,d,0,3600,1800,2100,3000,H,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,w,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,滚子从动件设计：
10、,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,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）。,平底从动件设计：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,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。,凸轮压力角：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,1、压力角： 指推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向
11、与推杆速度方向之间所夹的锐角。,压力角a,凸轮所受的压力可分解为：,有效分力,有害分力,凸轮压力角：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,2. 许用压力角a,推程时：对于直动推杆取a300对于摆动推杆a350450回程时：通常取700800,amaxa,基圆半径确定：,机械基础第五章 第二节 凸轮机构,r b(0.81)ds,由图分析可知：,其中：r b基圆半径； 凸轮角速度； v2从动件上A点的速度； s从动件位移； 压力角；,经验公式：,式中：ds凸轮轴直径；,第三节 间歇运动机构,机械基础第五章 常用机构,简介：,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,机构的主动件作连续运动时。从动件能产生
12、“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。,（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：,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
13、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。,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,1、工作原理及组成：,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,齿式棘轮机构,摩擦式棘轮机构,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,内啮式,棘条式,外啮式,单 动 式 棘 轮 机 构,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,双 动 式 棘 轮 机 构,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,可 变 向 棘 轮 机 构,（一）、棘
14、轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,偏心楔块式棘轮机构,（一）、棘轮机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,2、类型：,滚子楔紧式棘轮机构,（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。,电影机的送片机构,六角车床刀架转位机构,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,（二）槽轮机构简介：,槽轮机构的组成及工作原理：,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
15、五章 第三节 间歇运动机构,（三）不完全齿轮机构简介：,不完全齿轮机构的特点：,结构简单，制造方便，从动轮的运动时间和静止时间的比例可不受机构结构的限制。但由于齿轮传动为定传动比运动，所以从动轮从静止到转动或从转动到静止时，速度有突变，冲击较大，所以一般只用于低速或轻载场合。,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,（三）不完全齿轮机构简介：,不完全齿轮机构的工作原理：,机械基础第五章 第三节 间歇运动机构,主动轮一般为只有一个或几个齿的不完全齿轮，从动轮可以是普通的完整齿轮，也可以是一个不完全齿轮。这样当主动轮的有齿部分作用时，从动轮随主动轮转动，当主动轮无齿部分作用时，从动轮应停止不动，因而
16、当主动轮作连续回转运动时，从动轮可以得到间歇运动。为了防止从动轮在停止期间的运动，一般在齿轮上装有锁止弧。,第四节 螺 旋 机 构,机械基础第五章 常用机构,简介：,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,螺旋机构的特点：,螺旋机构结构简单、制造方便、运动准确、能获得很大的降速比和力的增益，工作平稳、无噪音，合理选择螺纹导程角可具有自锁功能，但效率较低，实现往复运动要靠主动件改变转动方向。螺旋机构主要应用于传递运动和动力、转变运动形式、调整机构尺寸、微调与测量等场合。,简介：,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,螺旋机构的组成：,螺旋机构由螺杆、螺母和机架等组成。,联接螺纹： 普通螺纹：粗牙、细牙 管
17、 螺 纹：薄壁零件，以管子内径为公称直径。 联接螺纹有左旋和右旋之分，常用右旋，便于制造。,螺纹的类型和应用：,外螺纹、内螺纹 联接螺纹、传动螺纹 左旋螺纹、右旋螺纹 单线螺纹、双线螺纹、多线螺纹 米制螺纹、英制螺纹 普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹,螺纹及主要参数,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,外径：d -公称直径 小径：d1-危险剖面直径 中径：d2-指一个假想圆柱体的直径 线数：n -头数，螺旋线数目。 nl，2，3，4 等，单头，自锁性好， 用于联接；多头，效率高，用于传动。,螺距：P-螺纹相邻两牙型对应点间的轴向距离 导程：S-取螺纹上任一点，沿同一条螺旋线转一周
18、所移动的轴向距离：单头： SP；多头： SnP,螺纹及主要参数,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,升角： -螺旋线的切线与垂直轴线的平面间的夹角。,牙型角：-轴剖面内螺纹牙两侧边的夹角。,螺纹牙型,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,螺纹牙型,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,螺纹牙型,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,1、联接螺纹：,牙型为等边三角形，牙型角为60； 升角小，自锁性好，强度高，但不耐磨，易滑扣。 一般联接多用粗牙，细牙常用于薄壁、细小零件。,说明： 1、粗牙不标螺距； 2、旋向：左旋“LH”，右旋不标； 3、中、顶径公差带相同的可标一个代号； 4、旋合长度：短“S”、中“N”、
19、长“L”，其中中等旋合长度N可不标。,普通螺纹(牙型代号M),牙型 公称直径螺距 旋向中径公差带 顶径公差带旋合长度代号,如：M16-5g6g-S、M161 LH-6H、M20,管螺纹,1、联接螺纹：,牙型为等腰三角形，牙型角为55； 锥管螺纹，其螺纹分布在锥度为1：16的圆锥管上。,说明： 1、牙型：有密封性圆柱管螺纹Rp，有密封性外圆锥管螺纹R，有密封性内圆锥管螺纹Rc，无密封性管螺纹G。 2、尺寸代号：并非螺纹大径，指管子通径尺寸，单位英寸； 3、旋向：左旋“LH”，右旋不标；,牙型 尺寸代号旋向,如：Rp1/2LHG1/2,梯形螺纹（代号Tr）,2、传动螺纹：,牙型为等腰梯形，牙型角为
20、30； 传动效率略低于矩形螺纹。 牙根强度高，工艺性好。 对中性好，内外螺纹贴紧不易松动。,牙型 公称直径导程（螺距） 旋向中径公差带旋合长度代号,如：Tr4014(P7)LH-7e、 Tr407-7c,说明： 1、旋向：左旋“LH”，右旋不标； 2 、旋合长度：短“S”、中“N”、长“L”，其中中等旋合长度N可不标。,锯齿形螺纹(代号B),2、传动螺纹：,牙型为不等腰梯形，工作面牙型角为3，非工作面牙型斜角为30；内外螺纹旋合后，外径处无间隙。 传动效率高。牙根强度高。 只能用于单向传力。,牙型 公称直径导程（螺距） 旋向中径公差带旋合长度代号,如：B407 LH-7e、 B407-7c,说
21、明： 1、旋向：左旋“LH”，右旋不标； 2 、旋合长度：短“S”、中“N”、长“L”，其中中等旋合长度N可不标。,普通螺旋机构,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,螺杆转动，螺母移动,螺杆固定，螺母转动并移动,螺母固定，螺杆转动并移动,螺母转动，螺杆移动,差动螺旋机构,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,式中n一螺杆1的转数； -两螺旋旋向相同时取“；相反时取“。 差动螺旋机构常用于测微计、分度机构、调节机构和夹具等，如镗刀进刀量调节机构、反向螺旋的车辆联接拉紧器等。,由主动螺杆1、螺母滑块2和带螺孔的机架3组成。螺杆1由螺距分别为P2、P3的两段螺旋制成，与螺母2、机架3组成螺旋副。当螺杆1转动时，螺母2的移动距离为：,例一,差动螺旋传动中，Pa=4mm，Pb=3.5mm，a、b旋向相同，当丝杠转1/100r时，螺母2移动多少距离？,滚珠丝杠,机械基础第五章 第四节 螺旋机构,传动特点：传动效率高，传动精度高，起动阻力矩小，传动灵活平稳，工作寿命长。 滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为： 内循环：滚珠始终和螺杆接触，两个封闭循环回路有两个反向器，三个封闭循环回路有三个反向器。特点：流动性好，效率高，经向尺寸小。外循环：分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式。,滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。,
