第8章常用机构.

第8章常用机构平面连杆机构8.1凸轮机构8.2间歇运动机构8.3变速机构和变向机构8.4常用机构观察与分析8.58.1平面连杆机构平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副或移动副连接而成的，在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。它能实现多种形式的转换，构件之间连接处是面接触，单位面积上的压力较低，制造容易，在生产中应用很广，如军事中应用的雷达、飞机和自卸翻斗车（见图8.1）等。图8.1平面连杆机构的应用平面连杆机构的构件形状较多，但大多是杆状，故习惯上称其构件为杆。由4个杆件组成的平面连杆机构，叫平面四杆机构。8.1.1运动副根据运动副中两构件的接触形式不同，运动副又可分为低副和高副。1．低副低副是指两构件之间作面接触的运动副（见图8.2）。按两构件的相对运动情况，可分为以下3种。（1）转动副（2）移动副（3）螺旋副图8.2低副2．高副高副是指两构件之间作点或线接触的运动副（见图8.3）。图8.3高副8.1.2铰链四杆机构的基本类型及其应用当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。1、3-连架杆2-连杆4-机架图8.4铰链四杆机构1．曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中的两连架杆，如果一个为曲柄，另一个为摇杆，那么该机构就称为曲柄摇杆机构（见图8.5）。图8.5曲柄摇杆机构2．双曲柄机构铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则该机构称为双曲柄机构。常见的双曲柄机构类型如表8.2所示，应用如表8.3所示。3．双摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇杆时，则该机构称为双摇杆机构。在双摇杆机构中，两杆均可作为主动件。主动摇杆往复摆动时，通过连杆带动从动摇杆往复摆动。应用如表8.4所示。8.1.3铰链四杆机构的曲柄存在条件从铰链四杆机构的3种基本形式可知，它们的根本区别在于连架杆是否为曲柄。图8.6曲柄摇杆机构小结在曲柄摇杆机构中，要使连架杆AB为曲柄，它必须是四杆中的最短杆，且最短杆与最长杆长度之和应小于其余两杆长度之和，考虑到更一般的情形，可将铰链四杆机构曲柄存在条件概括为（1）连架杆与机架中必有一个最短杆；（2）最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。图8.7铰链四杆机构8.1.4铰链四杆机构的演化及其应用除了铰链四杆机构的上述3种形式外，人们还广泛采用其他形式的平面四杆机构。1．曲柄滑块机构2．偏心轮机构3．导杆机构4．摇块机构和定块机构（a）曲柄摇杆机构（b）摇杆改成弧形滑块（c）偏置的曲柄滑块机构（d）曲柄滑块机构1-曲柄2-连杆3-摇杆（滑块）4-机架图8.8曲柄摇杆机构的演化图8.9销钉扩大图8.10偏心轮的结构形式图8.11导杆机构图8.12摇块机构和定块机构8.1.5平面四杆机构的运动特性1．急回特性2．死点图8.13曲柄摇杆机构图8.16两组车轮的错列装置图8.17夹紧机构8.2凸轮机构在有些机械中，要求从动件的位移、速度和加速度必须严格地按预定规律变化，此时可采用凸轮机构来实现，如图8.18所示的绕线机、自动车床走刀机构中都应用了凸轮机构。凸轮机构是机械工程中的一种常用机构。图8.18凸轮机构的应用8.2.1凸轮机构的组成、应用和特点1．凸轮机构的组成2．凸轮机构的应用图8.19凸轮机构图8.20汽车内燃机配气机构图8.21自动车床的走刀机构小结凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。它能控制从动件运动规律，因此凸轮通常作主动件并作等速转动，当凸轮运动时，借助它的曲线轮廓（或凹槽），可使从动件作预期的运动。3．凸轮机构的应用特点（1）便于准确地实现给定的运动规律；（2）结构简单紧凑，易于设计；（3）凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠；（4）由于是高副接触，不便润滑，容易磨损，为延长使用寿命，传递动力不宜过大；（5）凸轮轮廓曲线不易加工。8.2.2凸轮机构的类型凸轮机构按凸轮的形状与从动件形式可分为不同类型。1．按凸轮形状分（1）盘形凸轮（2）移动凸轮（3）圆柱凸轮2．按从动件的形式分类根据从动件的运动形式和端部形状区分，基本类型如表8.8所示。1-工件2-从动件3-凸轮图8.22移动凸轮机构图8.23端面圆柱凸轮机构8.2.3凸轮机构的基本参数1．基圆半径2．行程和转角3．位移曲线4．压力角图8.24凸轮机构的位移曲线（s—曲线）8.2.4从动件常用运动规律1．等速运动规律当凸轮以等角速度转动时，从动件在推程和回程的速度为常数，这种运动规律叫做等速运动规律，如图8.26所示。2．等加速等减速运动规律图8.26尖顶式移动凸轮的画法图8.27等加速等减速运动规律曲线8.2.5凸轮机构轮廓曲线的画法1．“反转法”作图方法2．轮廓曲线画法步骤（1）先画出从动件的位移曲线图。用凸轮转角作横坐标，以从动件的位移作纵坐标，由从动件的运动规律作出位移曲线，如图8.26（b）所示。（2）再画凸轮轮廓曲线。在凸轮基圆上作等分角线，用“反转法”以与位移曲线相同的比例截取各对应点（位移行程），连接各点，即可得凸轮轮廓曲线。如图8.26（a）所示。8.3间歇运动机构随着机械化程度的提高，间歇运动机构的应用日趋广泛。图8.28间歇运动机构的应用8.3.1棘轮机构1．棘轮机构的工作原理2．棘轮机构的特点3．棘轮机构的常用类型4．棘轮转角的调节方法1-棘轮2-棘爪3-摇杆4-曲柄5-止回棘爪6-弹簧图8.29棘轮机构8.3.2槽轮机构1．槽轮机构的工作原理2．槽轮机构的类型和工作特点3．槽轮机构的特点和应用1-主动拨盘2-圆销3-从动槽轮图8.30槽轮机构小结单圆销外啮合的槽轮机构，曲柄旋转一周时，槽轮转过一个槽口完成一次间歇运动，槽轮的转向与曲柄的转向相反。内啮合槽轮机构，槽轮的旋转方向和曲柄的旋转方向相同。双圆销外啮合槽轮机构，工作中曲柄旋转一周，双圆销即可使槽轮间歇地转动两次，如表8.10所示。8.4变速机构和变向机构8.4.1变速机构1．塔齿轮变速机构2．倍增齿轮变速机构3．拉键变速机构4．滑移齿轮变速机构5．无级变速机构1-塔齿轮2-塔齿轮轴3、4-离合器5-丝杠6-光杆7-光杆齿轮8-插孔板9-插销10-拨叉11-滑移齿轮12-中间齿轮13-中间齿轮轴14-导向键15-主轴图8.31塔齿轮变速机构（a）（b）图8.33拉键变速机构1-锥形盘2-端面盘3-弹簧4-齿条5-齿轮6-底板支架图8.34摩擦盘无级变速机构8.4.2变向机构所谓变向机构是指在输入旋转方向不变的条件下，改变从动轮（轴）旋转方向的装置。常用的有三星齿轮变向机构、滑移齿轮变向机构和圆锥齿轮变向机构等。1．三星齿轮变向机构2．滑移齿轮变向机构3．圆锥齿轮变向机构8.5常用机构观察与分析1．实验目的2．实验方法3．实验内容