5常用机构

§5.1平面连杆机构的特点§5.2平面四杆机构的基本型式及其演化§5.3平面四杆机构的基本特性1、掌握四杆机构的基本型式及特点；2、了解平面四杆机构的演化方法；3、熟练掌握四杆机构曲柄存在的条件并能灵活应用；4、掌握平面四杆机构的基本特性；5、理解四杆机构的行程速比系数K、急回特性、极位夹角、传动角、压力角、死点位置等概念学习重点一、概述（运动副及其分类）（一）低副两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。1.转动副运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接运动副分类：低副、高副2.移动副两构件只能沿某一方向线作相对移动的运动副称为移动副。（二）高副两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。二、平面四杆机构的特点优点：1.压强小、磨损低、寿命长2.易于加工、成本较低缺点：1.间隙引入运动误差，运动精度降低2.不易实现复杂的运动平面连杆传动机构：由若干个构件用低副联接平面四杆机构：由四个构件组成的平面连杆机构。并作平面运动的机构。应用：汽车前轮转向机构三、平面四杆机构的类型与应用类型：铰链四杆机构（无移动副）滑块四杆机构（有移动副）铰链四杆机构滑块四杆机构（一）铰链四杆机构连架杆机架连架杆连杆组成：机架（固定不动）2个连架杆曲柄摇杆连杆分类：铰链四杆机构的基本形式运动特点1）曲柄摇杆机构运动形式的改变2）双曲柄机构运动速度的改变3）双摇杆机构摆角的改变1.曲柄摇杆机构（取与最短杆相邻杆为机架）特点：两连架杆一个是曲柄（整周转）；一个是摇杆（摆动）应用：转动---摆动，摆动—转动，所需运动轨迹雷达天线仰俯机构汽车前窗刮雨器1）曲柄为主动件可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的运动转换。搅拌机缝纫机2）摇杆为主动件飞剪2.双曲柄机构（取最短杆为机架）特点：1.两连架杆都是曲柄（整周转）2.主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转平行双曲柄机构：对边相等且两曲柄转向相同反向双曲柄机构：对边相等但不平行，但两曲柄转向相反公共汽车车门启闭机构正平行四边形机构机车车轮联动机构天平机构铲土机构特点：主动曲柄与从动曲柄转向相同、速度相等3、双摇杆机构特点：两连架杆都是摇杆（摆动）港口起重机二、铰链四杆机构类型的判别铰链四杆机构的三种基本型式的主要区别，在于连架杆是否存在曲柄。机构中是否存在曲柄，取决于：各构件的相对长度。选取哪一构件为机架。c.最短杆为连杆，双摇杆机构a.最短杆为连架杆，曲柄摇杆机构b.最短杆为机架，双曲柄机构（1）当最短杆长度与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和（Ｌｍａｘ＋Ｌｍｉｎ＜＝Ｌ´＋Ｌ）2、当机构中最短构件长度lmin与最长构件长度lmax之和大于或等于其余两构件l´、l˝之和，即：llllmaxmin则不论取哪一构件为机架，均无曲柄存在，为双摇杆机构。四、平面四杆机构的演化（滑块四杆机构）；1.改变运动副的形式（一个转动副转化为移动副）类型对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2.改变构件的尺寸在曲柄滑块机构中，若曲柄很短，可将曲柄制成偏心轮的形式称为偏心轮机构。偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，且易于安装整体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。颚式破碎机3.取不同的构件作为机架曲柄滑块机构中，当将最短杆改为机架时，就演化成转动导杆机构。b.转动导杆机构a.曲柄滑块机构摆动导杆机构转动导杆机构增加机架长度应用牛头刨床机构简易刨床曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。a.曲柄滑块机构b.摇块机构(2)、应用泵自卸卡车的翻斗机构曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成移动导杆机构a.曲柄滑块机构b.定块机构应用定块机构五、平面四杆机构的基本特性传力特性运动特性压力角和传动角死点急回特性FF１F２γαVc压力角——力Ｆ与Ｃ点运动方向之间的夹角ααcos1FFαsin2FF推动从动件运动的有效分力。有害分力。传动角——将压力角α的余角γ称为传动角。γαF１传力性能越好。1234ABCD在机构运动过程中，传动角γ是不断变化的。一般情况下，应使机构在一个运动循环中的最小传动角40γmin传递较大功率时，50γmin从动件与连杆共线位置1、机构卡死2、运动不确定死点的概念若连杆BC与从动件AB共线，连杆BC对从动件AB的作用力，通过铰链A的中心，不能使从动件转动，整个机构处于静止状态，机构的这种位置称为死点。死点位置的判断α=90ºγ=0º死点的影响避免措施：两组机构错开排列，如火车轮机构;F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。止点位置的利用：夹紧工具当在FP力作用下夹紧工件时，铰链中心B、C、D共线，机构处于死点位置，此时工件加在构件1上的反作用力FQ无论多大，也不能使构件3转动。这就保证在去掉外力FP之后，仍能可靠夹紧工件。当需要取出工件时，只要在手柄上施加向上的外力，就可使机构离开死点位置，从而松脱工件。ABCD飞机起落架1、摆角ψ2、极位夹角θ3、急回特性急回特性4、行程速比系数基本概念（以曲柄摇杆机构为例）具有急回特性的四杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构设曲柄AB为原动件，摇杆CD为从动件。在曲柄回转一周的过程中，曲柄与连杆BC有两次共线，此时摇杆CD分别处于左、右两极线位置C1D和C2D的夹角。1、摆角ψ2、极位夹角θ当摇杆处于两极限位置时，曲柄在两相应位置所夹的锐角。若曲柄以等角速度ω逆时针转动。曲柄AB1AB2θ180φ1摇杆C1DC2Dωφ11t1211tCCv曲柄AB2AB1θ180φ2摇杆C2DC1Dωφ22t2122tCCvω=常数φ1φ2t1t2V2V1摇杆在回程运动速度较大的这种运动特性称为急回特性。3、急回特性4、行程速比系数摇杆摆回速度V2与摆去速度V1的比值。θ180θ180φφ212112ttvvK已知K时，11180θKKθ0，K1，机构具有急回特性。K越大，急回作用越明显。θ=0,K=1,机构不具有急回特性。曲柄摇杆机构具有急回特性。偏置式曲柄滑块机构具有急回特性。摆动导杆机构具有急回特性。利用机构的急回特性缩短非生产时间，提高劳动生产率。一、凸轮传动机构的特点和组成内燃机的配气机构1、组成：凸轮，从动件，机架2、作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动3、特点:(1)结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计；(2)高副接触，易磨损，用于传力不大的控制机构和调节机构二、凸轮的分类1、按凸轮的形状分类(1)、盘形凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化向径的盘形零件，应用广泛。但从动件的行程不能太大。(2)移动凸轮具有曲线轮廓，并作往复直线移动的构件。(3)、圆柱凸轮在圆柱面上开有曲线凹槽，可使从动件获得较大的行程。2、按从动件的形状分类(1)、尖顶从动件尖顶从动件：结构简单，尖顶可与任何形状的凸轮轮廓保持接触，以实现复交杂的运动规律，但易于磨损，适合低速和作用力不大的场合。(2)、滚子从动件滚子从动件：滚子与凸轮之间为滚动摩擦，磨损小，可传递较大的动力，应用广泛。但结构较复杂。(3)、平底从动件平底从动件：从动件的端部以平面与凸轮轮廓接触。当不考虑摩擦时，凸轮作用在从动件上的力始终垂直于平底，传动效率高，且接触处易于形成油膜，利于润滑，常用于高速凸轮机构中。但不能与内凹或直线轮廓接触。3.按从动件的运动形式（2）摆动从动件（1）移动从动件4.按锁合方式的不同（锁合：保证凸轮与从动件始终接触的方式）力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮，如沟槽凸轮等。沟槽凸轮三、凸轮机构的应用（１）配气机构自动车床上的走刀机构（２）自动车床横刀架进给机构（３）车床仿形机构基圆：以凸轮最小半径rb所作的圆，rb称为凸轮的基圆半径。BC远休、远休止角：CD回程、回程运动角：DA近休、近休止角：'ss0AB推程、推程运动角：s'0'00四、凸轮机构的工作过程机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构，称间歇运动机构。间歇运动机构类型：2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮机构、不完全齿轮机构1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮机构一、棘轮机构由棘轮、棘爪、机架三个基本构件组成。主动摇杆作连续摆动时，棘轮便作单向的间歇运动。棘轮机构具有结构简单，制造方便和运动可靠等特点，利用其单向运动特点，常用于机械的送进、制动和超越。在其运动开始和终止的瞬间有刚性冲击，运动平稳性差，嘈音较大，传递的动力较小。不适合于高速传动。为防止在起升过程中重物意外的回落，采用棘轮机构可阻止卷筒倒转，起到安全保护作用。自行车后轮轴上的棘轮机构正常行驶链轮（内圈有棘齿）链条棘爪后轮轴踏板不动链轮和链条不再转动后轮在惯性力的作用下仍可带动棘爪转动，棘爪在棘齿背上滑过。内啮合棘轮机构（1）外啮合式棘轮机构2.棘轮机构的类型（2）内啮合式棘轮机构（3）单动式棘轮机构当主动摇杆往复摆动一次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。（4）双动式棘轮机构主动件作往复摆动时，可视两个棘爪交替带动棘轮沿同一方向作间隙传动（5）可变向棘轮机构翻转变向棘轮机构回转变向棘轮机构是一种无棘齿的棘轮，靠棘爪和棘轮之间的摩擦力传动，棘轮转角可作无级调节。另一棘爪用来制动。传动噪音小，但接触表面间容易发生滑动。（6）摩擦式棘轮机构1、槽轮机构的工作原理二、槽轮机构由带有圆销的拨盘、具有径向槽的槽轮和机架组成。结构简单，工作可靠，在进入和退出啮合时，槽轮的运动要比棘轮平稳。转角大小不能调节。由于槽轮每次转过的角度与槽数Z有关，要想改变其转角大小，必须更换具有相应槽数的槽轮，使用不方便。槽轮槽数不能过多，故槽轮转角较大，当要求间歇运动的转角小时，不应采用槽轮机构。3.槽轮机构的特点优点：缺点：2.槽轮机构的类型及应用根据槽轮径向槽的开口在外缘或內缘：外啮合式内啮合式两轴转向相反两轴转向相同根据机构中圆销的数目：单圆销、双圆销、多圆销此种机构多用于两轴相错的分度间歇运动中。与槽轮固联的刀架上装有六种刀具，相应的槽轮上有六个径向槽，拨盘上装有一个圆销，当主动轴连续回转时，拨盘上的圆销便驱动槽轮作间歇转动，从而带动刀架间歇转位。应用：刀架转换机构为了适应人们的视觉暂留现象，要求影片作间歇运动，槽轮开有四个径向槽，当传动轴带动圆销，每转过一周时，槽轮转过90°，所以能使影片的画面有一段停留时间。放映机的卷片机构三、不完全齿轮机构1.不完全齿轮机构的工作原理和类型外啮合不完全齿轮机构由齿轮机构演变而成，即在主动齿轮上只作一个或几个齿，而在从动齿轮上，做出与主动齿轮相应的齿间，形成不完全的齿轮传动，从而达到从动齿轮做间歇运动的要求。内啮合不完全齿轮机构主动轮上有1个轮齿，从动轮的圆周上，有10个齿间。当主动轮旋转一周时，从动轮只转过1/10转。2.不完全齿轮机构的特点和应用从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度变化范围都较大，设计较灵活；但加工工艺复杂，从动轮在运动开始，终了时冲击较大，故一般用于低速、轻载场合。机构运动简图：简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形