1、YCF正版可修改PPT（中職）機械基礎第1章教學課件項目一常用機構及其功能介紹任務一鉸鏈四桿機構任務二凸輪機構任務三變速機構任務四步進運動機構下一頁返回本章概述與教學目標本章概述 通過本章的學習，使學生了解常用機構的種類及其功志并且能在實際中進行運用。教學目標1.對鉸鏈四桿機構及其衍生形式有所了解，并對相關概念、知識有基砂的了解。2.深人理解辣鏈四桿機構的性質，并時其原理進行.深入學習f能夠獨賓每出簡單的機構運動圖。3.在認知和碑解的基施上能夠在實殘中體會簡單機構的原理及作用。返回任務一鉸鏈四桿機構一、鉸鏈四桿機構的概念及構成 用四個轉動副在構件間相連的平面四桿機構，稱為平面鉸鏈四桿機構，或者

2、簡稱為鉸鏈四桿機構。鉸鏈四桿機構是四桿機構的基本形式，是其他多桿機構的基礎，因此掌握好鉸鏈四桿機構也是進一步學習其他多桿機構的基礎。 圖1-1(a)所示為一鉸鏈四桿機構，由四根桿狀的構件分別用鉸鏈連接而成。圖1-1(b)為鉸鏈四桿機構的簡圖。下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 在鉸鏈四桿機構中，起固定作用的構件稱為機架(又稱為固定件、靜件);機構中與機架用低副相連的構件稱為連架桿;不與機架相連的構件稱為連桿。圖1-1中，構件4為機架，構件2為連桿，構件1和3為連架桿。連架桿按其運動特征可分成搖桿和曲柄兩種。 .搖桿:同機架用轉動副相連但只繞該轉動副軸線擺動的構件。 .曲棲:同機架用轉動副相連且繞該轉

3、動副軸線整圈旋轉的構件。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 二、鉸鏈四桿機構的基本類型 1.曲柄搖桿機構的特點及構成 曲柄搖桿機構是具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構。曲柄搖桿機構一般以曲柄為主動件作等速轉動，搖桿為從動件做往復擺動。在圖1-2所示的曲柄搖桿機構中，假定曲柄AB為主動件，并做逆時針等速轉動。當曲柄AB的B端從B點回轉到B，點時，動件搖桿CD上的C端從C點擺動到C,點，而當B端從B,點回轉到B:點時，C端從C,點順時針擺動到C:點。當B端繼續從B:點回轉到B1點時，C端將從C:點逆時針擺回到C，點。這樣，在曲柄AB連續做等速回轉時，搖桿CD將在C, CZ范圍內做變速往復擺動。即

4、曲柄搖桿機構能將主動件(曲柄)整周的回轉運動轉換為從動件(搖桿)的往復擺動。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 牛頭刨床橫向進給機構(圖1-3)，其傳動方式采用了曲柄搖桿機構。曲柄搖桿機構工作時，齒輪1帶動齒輪2并與齒輪2同軸的銷盤3(相當于曲柄)一起轉動，連桿4使帶有棘爪的搖桿5繞D點擺動，與此同時棘爪推動棘輪6上的輪齒，使與棘輪同軸的絲杠7轉動，從而完成工作臺的橫向運動。 曲柄搖桿機構在生產中的應用范圍很廣，圖1-4是一些實際應用:圖1-4(a)為雷達俯仰角度的擺動裝置，圖1 -4(b)為領式破碎機。它們在曲柄AB連續回轉的同時，搖桿CD可以往復擺動，完成雷達天線的擺動俯仰、破碎礦石等動作

5、。 在圖1-5所示的腳踏砂輪機機構和圖1-6所示的縫紉機踏板機構中，連桿BC隨著踏板做往復擺動，驅動曲軸AB和帶輪進行連續的回轉。在曲柄搖桿機構中，當取搖桿為主動件時，可以使搖桿的往復擺動轉換成從動件曲柄的整周回轉運動。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 2.雙曲柄機構的特點及構成 一般而言，兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構，稱為雙曲柄機構。如圖1-7所示的慣性篩中的鉸鏈四桿機構就是雙曲柄機構。當主動曲柄AB緯占A勻浦同轉轉動180時，通過連桿BC帶動從動曲柄CD繞D點變速回轉一周并通過E點連接，使篩子做變速往復直線運動進行篩選工作。 如果在雙曲柄機構中，兩曲柄的長度相等，連桿與機架的長度也相等

6、，那么可以稱為平行雙曲柄機構(圖1-8)。如果平行雙曲柄機構兩曲柄轉向相同，角速度始終相等，連桿也始終與機架平行，四根桿件形成一個平行四邊形，故又稱為平行四邊形機構。 在機械中平行雙曲柄機構的應用也很廣泛，如圖1-9所示的天平，它能保證天平盤1,2始終處于水平位置;圖1-10所示的機車車輪聯動裝置也是平行雙曲柄機的應用實例。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 如果曲柄轉向不同，稱為反向平行雙曲柄機構，可以簡稱為反向雙曲柄機構，如圖1-11所示。圖1-12為車門啟閉機構，它采用的就是反向雙曲柄機構。當主動曲柄AB轉動時，通過連桿BC使從動曲柄CD反向轉動，這就可以保證兩扇車門在開啟和關閉的過程中

7、同時到達各自預定的位置。3.雙搖桿機構的特點及構成雙搖桿機構是具有兩個搖桿的鉸鏈四桿機構。雙搖桿機構的應用實例也很多:如圖1-13所示的鶴式港口起重機中，AD為機架，AB和CD為搖桿，當搖桿AB擺動時，通過連桿CE將重物Q近似水平直線移動到虛線位置。圖1-14所示的自卸載重汽車翻斗機構中，AD為機架，當液壓缸輸人液壓油時，活塞桿向右伸出，使AB和CD向右擺動，從而使車斗傾斜卸下貨物。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構三、鉸鏈四桿機構的性質1.曲柄存在的條件曲柄是機構中的關鍵性構件，在鉸鏈四桿機構中曲柄是做整圈旋轉的構件，這種能作整圈旋轉的構件能用電動機等連續轉動的裝置來帶動，因此，該種構件在機

8、構中具有非常重要的地位。所以，在鉸鏈四桿機構中是否有做整圈旋轉的構件，取決于各構件之間的長度關系，這就是所謂的曲柄存在條件。 對曲柄存在條件的分析:在圖1-15所示的曲柄搖桿機構中，假設曲柄AB、連桿BC、搖桿CD和機架AD四柄柄長之中取最短桿為機架時，則構成雙曲柄機構。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 若鉸鏈四桿機構中最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則無曲柄存在，只能構成雙搖桿機構。 2.死點位置的概念及其作用 縫紉機在使用中有時會出現倒車或踏不動現象，就是因為機構處在死點位置造成的。在縫紉機踏板機構(圖1-16)中，搖桿CD(踏板)為主動件，曲柄AB為從動件，當曲柄與連桿處于

9、共線位置時，連桿BC( B1C1傳給曲柄AB (AB1)的力恰巧通過曲柄回轉轉動中心A，這時驅動力對從動件的回轉力矩等于零。因此，無論作用力有多大，也不能推動曲柄轉動，使機構處于卡死狀態，且轉向不確定，機構的這種位置就叫死點位置。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 死點位置影響機構的正常傳遞運動，因此應設法加以克服。通常是在從動件曲柄上安裝飛輪，利用飛輪的運動慣性，使機構按原來的轉向通過死點位置。例如縫紉機曲柄上的大帶輪，就兼有飛輪作用。在取搖桿為主動件、曲柄為從動件的曲柄搖桿機構中(圖1-17)，當搖桿CD處于C1D和C2D兩極限位置時。連桿BC與從動件曲柄AB出現兩次共線。這兩個位置就是死

10、點位置。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 死點位置的特殊性使其常常在實際應用中能實現一定的工作要求。如圖1-18所示的飛機起落架收放機構，放下機輪后(圖中實線位置)，從動桿CD與連桿BC共線。當飛機著陸時，機輪上雖然受到很大的作用力F，但因機構處于死點位置，所以起落架不會收起，從而提高了起落架工作的可靠性。圖1-19所示為一種鉆床連桿式快速夾具。當通過手柄(即連桿BC )施加外力F，使連桿BC與連架桿CD成一直線，這時構件連架桿AB的左端夾緊工件G，撤去手柄上的外力后，工件對連架桿AB的彈力FN因機構處于死點位置而不能使其轉動，從而保證了工件的可靠夾緊。當需要松開工件使機構脫出死點位置時，則

11、必須向上扳動手柄。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構 3.壓力角和傳動角 (1)壓力角壓力角是衡量一個機構的力傳遞性能好壞的主要標志。如圖1-20所示的曲柄搖桿機構中，曲柄AB為主動件。AB桿經過連桿BC作用于CD桿上C點的力為F,F可分解為沿點C速度方向的分力F,及沿CD方向的分力Fn;分力F。經CD桿作用在鉸鏈D上，它不僅無助于從動件的轉動，反而增加了從動桿的摩擦阻力矩，Fn為無效分力。而Ft才是推動從動桿CD運動的有效分力。由圖可知上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構其中是作用在從動件上力的方向和從動件受力點的速度方向之間所夾銳角，稱為機構的壓力角。從上式可見，壓力角a越小，有效分力F,越

12、大，而Fn越小，對機構越有利。 (2)傳動角為了度量的方便，令= 90-是壓力角的余角，稱為傳動角。顯然，壓力角越小，或者傳動角越大，使從動桿運動的有效分力就越大，對機構傳動越有利。a和是反映機構傳動性能的重要指標，由于角便于觀察和測量，工程上常以角來衡量連桿機構的傳動性能。機構運轉時其傳動角是變化的，為了保證機構傳動性能良好，設計時一般應使min 40，對高速大功率機械應使 min 50 。為此，必須確定= min 。時機構的位置并檢驗 min的值是否大于等于上述的許用值。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構運轉時，其最小傳動角出現的位置可由下述方法求得。如圖1-20所示，當連桿與

13、從動件的夾角為銳角時，則 = ;若為鈍角時，則 =180 - 。因此，這兩種情況下分別出現 min及max的位置，即為可能出現 min的位置。又由圖1-20可知，在D BCD中，BC和CD為定長，BD隨而變化，當 = max時，BD=BD max ;當 = min時，BD=Bd max.對于圖1-20所示的機構，BD max = AD + AB2 , BD min = AD AB1，即此機構在曲柄與機架共線的兩位置之一處出現最小傳動角。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構如圖1-21(a)所示的偏置曲柄滑塊機構中，當曲柄為主動件時，傳動角為連桿BC與導路垂線的夾角。當曲柄處于垂直于導路方向位置且

14、B點距導路中心位置最大時，可得到最小傳動角 min 。對于對心曲柄滑塊機構，其最小傳動角 min也可同樣確定。在圖1-21(b)所示的導桿機構中，當曲柄為主動件且不考慮摩擦時，滑塊2對導桿3的作用力方向始終垂直于導桿，而導桿上力作用點的速度方向也總是垂直于導桿，因此，壓力角始終等于零，傳動角恒等于90 ，所以導桿機構的傳力性能好。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構4.急回特性 在曲柄搖桿機構中(見圖1-22)，曲柄AB以等角速度。順時針回轉，自AB1回轉到AB2即轉過角度時，搖桿CD自C1D(左端極限位置)擺動到C2D(右端極限位置)，擺動角度為甲，設C,搖柄CD的平均線速度為v,，所需時間為

15、t,;當曲柄AB繼續由AB2回轉到AB,，轉過角度P2時，搖桿CD自幾D擺回到C1D，擺動角度仍為甲，設C點的平均線速度為v2，所需時間為t2。由圖不難看出， 1 2，所以t1 t2，即v2 v1。即曲柄AB在做等速轉動時，搖桿CD在C1 D與C2D的極限位置間做擺角為滬的往復擺動，且往復兩次擺動所用時間不等，平均速度也不相同。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構通常搖桿由C1D擺動到C2D的過程為機構中從動件的工作行程，搖桿由C2D擺動到C1 D的過程作為從動件的空回行程，以使空回行程的時間縮短，有利于提高生產率。曲柄搖桿機構中，曲柄雖做等速轉動，而搖桿擺動時空回行程的平均速度卻大于工作行程的

16、平均速度(即v2 v1，這種性質稱為機構的急回特性。機構的急回特性用急回特性系數K(又稱行程速度變化系數)表示:上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構機構有無急回特性，取決于K的值。K 1時，機構有急回特性，并且K值越大，急回特性越顯著，也就是從動件回程越快;K=1時，機構無急回特性。急回特性系數K與極位夾角有關， =0 ,K=1，機構無急回特性; 0 ，機構有急回特性，且越大，急回特性越顯著。四、鉸鏈四桿機構的衍生形式 鉸鏈四桿機構常見的衍生形式有:導桿機構、曲柄滑塊機構、曲柄搖塊機構和定塊機構。這里介紹前兩種常用的衍生形成。 1.導桿機構簡介 連架桿中至少有一個構件為導桿的平面四桿機構稱為導桿

17、機構。導桿機構可以看成是改變曲柄滑塊機構中固定件的位置衍生而成。導桿是機構中與另一運動構件組成移動副的構件。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構(1)擺動導桿機構如圖1-23(a)所示的曲柄滑塊機構，當取桿1為固定件時，即可得到如圖1-23(b),(c)所示的導桿機構。在該導桿機構中，與構件3組成移動副的構件4稱為導桿。構件3稱為滑塊，可相對導桿滑動，并可隨導桿一起繞A點回轉。在導桿機構中，通常取桿2為主動件。導桿機構分轉動導桿機構圖1-23(b)與擺動導桿機構圖1-23(c)兩種，當機架1的長度L,小于桿2的長度lz時，主動件桿2與從動件(導桿)4均可做整周回轉，即為轉動導桿機構;當l1 l2

18、時，主動件桿做整周回轉時，從動件只能做往復擺動，即為擺動導桿機構。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構(2)轉動導桿機構如圖1-24(a)所示為回轉式液壓泵，其中缸體4相當于導桿，當缸體4繞定軸A轉動，構件2繞另一定軸B轉動時，活塞3沿缸體相對移動。圖1-24(b)為回轉式液壓泵轉動導桿機構運動簡圖。因BC AB，當桿2整周回轉時，桿4也做整周的回轉，這種導桿機構稱為轉動導桿機構。 (2)轉動導桿機構如圖1-24(a)所示為回轉式液壓泵，其中缸體4相當于導桿，當缸體4繞定軸A轉動，構件2繞另一定軸B轉動時，活塞3沿缸體相對移動。圖1-24(b)為回轉式液壓泵轉動導桿機構運動簡圖。因BC AB，當

19、桿2整周回轉時，桿4也做整周的回轉，這種導桿機構稱為轉動導桿機構。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構(3)曲柄搖塊機構如圖1-25所示為牛頭刨床中擺動導桿機構的應用實例。桿BC為主動件，做等速回轉運動。當桿BC從BC，回轉到BC2時，從動件導桿AD由左極限位置AD1擺動到右極限位置AD2，牛頭刨床滑枕的行程D1D2即為工作行程;當桿BC繼續由BC2回轉到BC，時，導桿AD從AD2擺回AD1，滑枕行程D1D2即為空回行程?？梢姅[動導桿機構具有急回特性。為實現滑枕做往復直線運動，在機架A處導桿的導槽中設置了一個滑塊，使導桿在擺動時滑塊能上下移動。桿BC為傳動絲杠，在C點處與鉸鏈(螺母)連接，桿BC

20、的長度可調節，從而調節滑枕行程。 當取桿2為固定件(機架)時，即可得到圖1-23(d)所示的曲柄搖塊機構。此機構一般以桿1(或桿4)為主動件。l1 l2時，桿1只能做擺動。當桿1做整周回轉或擺動時，導桿4相對滑塊3滑動，并一起繞C點擺動。滑塊3只能繞機架上C點擺動，稱為搖塊。當桿4為主動件在滑塊3中移動時，桿1則繞B點回轉或擺動，所以稱為曲柄搖塊機構。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構如圖1-26所示為曲柄搖塊機構在自卸裝置中的應用實例。車廂(桿1)可繞車架(機架2)上的B點擺動，活塞桿(導桿4)、液壓缸(搖塊3)可繞車架上的C點擺動，當液壓缸中的活塞桿運動時，車廂繞B點轉動，轉到一定角度時，

21、貨物自動卸下。 (4)定塊機構當取構件3為固定件時，即可得到圖1-23(e)所示的定塊機構。此機構通常以桿1為主動件，桿1回轉時，桿2繞C點擺動，桿4僅相對固定滑塊做往復移動。圖1-27所示手搖泵中的定塊機構，當搖動手柄2時，活塞4便在缸體3中做往復移動，實現泵水的動作。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構2.曲柄滑塊機構簡介 曲柄滑塊機構是由一個曲柄和一個滑塊組成的平面四桿機構，其中的滑塊是由曲柄搖桿機構中的搖桿演化而來的。由圖1-17可知當搖桿CD的長度趨向無窮大，原來沿圓弧做往復運動的C點變成沿直線做往復移動，也就是搖桿變成了沿導軌往復運動的滑塊，曲柄搖桿機構就演化成如圖1-28所示的曲柄

22、滑塊機構。在圖1-28所示的曲柄滑塊機構中，若取曲柄AB為主動件，并做連續整周回轉時，通過連桿BC可以帶動滑塊C做往復直線運動，滑塊C移動的距離s等于曲柄長度l1的兩倍，即s= 2l1。反之，若取滑塊C為主動件，當滑塊做往復直線運動時，通過連桿BC可以帶動曲柄AB做整周回轉，但存在從動件曲柄與連桿共線的兩個死點位置，需要采取相應的措施。上一頁下一頁返回任務一鉸鏈四桿機構曲柄滑塊機構在機械中應用廣泛，圖1-29所示為內燃機中的曲柄滑塊機構?；钊?即滑塊)的往復直線運動通過連桿轉換成曲軸(即曲柄)的連續回轉。由于滑塊為主動件，因此該機構存在兩個死點位置(俗稱上死點和下死點)。對于單缸工作的內燃機，

23、如手扶拖拉機用的柴油機，通常采用附加飛輪，利用慣性來使曲軸順利通過死點位置;對于多缸工作的內燃機，如汽車發動機、船用柴油機和活塞式航空發動機等，通常采用錯列各缸的曲柄滑塊機構的方式。上一頁返回任務二凸輪機構一、凸輪機構的特點及構成 凸輪是具有曲線或曲面輪廓形狀的構件，從動桿與凸輪始終保持直接接觸，當凸輪運動時，迫使從動桿實現各種復雜的運動要求。如圖1-30所示，凸輪機構是由凸輪1、從動桿2和機架3組成的。如圖1-31所示為內燃機中控制氣閥開閉的凸輪機構。它通過連續轉動的凸輪的輪廓，驅動氣閥桿往復移動，從而按預定的時間打開或關閉氣閥，完成配氣要求。彈簧的作用是使氣閥組件緊貼凸輪的輪廓曲面。如圖1

24、-32所示為自動車床刀架進給機構。當凸輪4轉動時，其輪廓迫使從動桿3往復擺動，通過固定在從動桿上的扇形齒輪2，帶動刀架下部的齒條，使刀架1前后移動，完成所需要的進刀和退刀運動。下一頁返回任務二凸輪機構二、凸輪機構的基本類型 按照不同的分類標準有不同形式的分類。 1.從動件端部結構形式分類 按從動件端部的結構形式不同可分為尖頂從動件、滾子從動件和平底從動件。 (1)尖頂從動件如圖1-30所示，它的優點是結構簡單、緊湊，可準確地實現任意運動規律，缺點是尖頂易于磨損，承載能力小，多用于傳力小、速度低、傳動靈敏的場合。 (2)平底從動件如圖1-31、圖1-33所示，這種從動件的優點是:從動件受力方向始

25、終與底面垂直(不計摩擦時)，故受力比較平穩，在高速工作時，底面與凸輪間較易形成油膜，從而減少摩擦、磨損，故高速凸輪機構中應用較多。但凸輪輪廓呈凹形時不能用這種從動件。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構(3)滾子從動件如圖1-34、圖1-36、圖1-37所示，這種從動件的滾子與凸輪作滾動摩擦，不易磨損，故可用來傳遞較大的動力，但這種方式有局限性，滾子軸處有間隙，不宜高速，但是應用最廣的一種從動件。2.從動件運動形式分類 按從動件的運動形式不同可分為直動從動件和擺動從動件。 (1)直動從動件直動從動件就是從動件在直線位置做往復移動，如圖1-30、圖1-31所示。 (2)擺動從動件擺動從動件就是從動件只

26、做往復擺動，如圖1-34所示。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構 3.從凸輪的形狀分類 按凸輪的形狀不同可分為盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪。 (1)盤形凸輪具有徑向廓線尺寸變化并繞其軸線旋轉的凸輪，稱為盤形凸輪(圖1-30、圖1-31、圖1-32)。盤形凸輪是一個具有變化半徑的圓盤形構件，結構比較簡單，應用較多，但從動桿的行程不能太大，所以盤形凸輪多用在行程較短的傳動中。盤形凸輪分為兩種:以外輪廓推動從動件運動的稱為盤形外輪廓凸輪(圖1-30、圖1-31、圖1-32);以曲線溝槽推動從動件運動的稱為盤形槽凸輪(圖1-35 )。當盤形凸輪等速回轉時，從動件在徑向的盤面內運動(往復移動或擺動)。 因此

27、，盤形凸輪屬于平面凸輪，盤形凸輪機構屬于平面凸輪機構。因從動件的行程或擺動太大會引起凸輪徑向尺寸變化過大，不利于機構正常工作并增大結構尺寸，因此，盤形凸輪機構一般應用于從動件行程或擺動較小的場合。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構 (2)移動凸輪當盤形凸輪的回轉中心趨于無窮遠時，就演化成移動凸輪，移動凸輪通常做往復直線移動，從動件則在同一平面內做往復直線移動或擺動。圖1-36所示為采用靠模車削手柄的移動凸輪機構。工件1回轉時，移動凸輪(靠模板)3和工件一起向右做縱向移動，由于移動凸輪的曲線輪廓的推動，從動件(刀架)2帶著車刀按一定規律做橫向移動，從而車削出具有凸輪表面形狀的手柄。移動凸輪機構常用于

28、靠模仿形機械和蒸汽機的氣閥機構，以及其他自動控制裝置。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構 (3)柱體凸輪輪廓曲線位于圓柱端部并繞其軸線旋轉的凸輪，稱為端面凸輪(圖1-37)。輪廓曲線位于圓柱面上并繞其軸線旋轉的凸輪稱為圓柱凸輪。圓柱凸輪是具有曲線溝槽的圓柱體構件，從動件的運動規律由這條曲線凹槽決定。圓柱凸輪可使從動件有較大的行程，但制造困難。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構三、凸輪機構的工作原理應用及特點 1.從動件的運動規律 在確定從動件的運動規律時，應該根據工作要求、運動和動力性能，以及制造工藝等方面具體條件，綜合考慮作出決定。從動件的運動規律很多，下面介紹幾種常用的從動件運動規律。 (1)等速

29、運動規律等速運動規律是從動件上升(或下降)的速度為一定值的運動規律。圖1-38(a)所示為一個等速盤形凸輪機構，當凸輪繼續回轉轉角2時，從動件以等速度v2從最高位置降到最低位置，其推程為h;同理當凸輪沿順時針方向以等角速度回轉時，轉角從0開始均勻地增加到1時，從動件以等速度v1從起點上升到最高位置，回程也是h。從動件做等速運動時，它的位移，與運動時間t的關系為:上一頁下一頁返回任務二凸輪機構我們可以看到，在上面等式中，v和都是常量，所以從動件的位移s與凸輪轉角成正比例關系。由此我們可以得出以下結論，從動件作等速運動時的位移曲線為一條傾斜直線(圖1-38b)。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構等速運

30、動規律的凸輪，其輪廓工作曲線上各點的半徑與凸輪轉角呈線性關系，因此工作曲線輪廓設計簡單，加工時刀具與工件間相對運動容易實現。但是它有缺點:從動件在推程開始和停止的瞬間，速度有突變，其加速度在理論上為無窮大(實際上，由于材料的彈性變形，其加速度不可能達到無窮大)，致使從動件在極短時間內產生很大的慣性力，因而使凸輪機構承受很大的沖擊。這種從動件在某瞬時速度突然變化，其加速度和慣性力在理論上趨于無窮大時所產生的沖擊，稱為剛性沖擊。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構因此，等速運動規律只適用于低速、輕載的凸輪機構。為了避免產生這種剛性沖擊，通常在位移曲線轉折處采用圓弧過渡進行修正，修正圓弧半徑r可取的0.5

31、h.圖1-39為等速運動推程位移曲線的修正情況，其中虛線為修正后的位移曲線M1V為兩修正圓弧所在圓的內公切線。 (2)等加速等減速運動規律從動件在行程的前半段為等加速，而后半段為等減速的運動規律，稱為等加速等減速的運動規律。 如圖1-40，從動件在推距中，先等加速運動，后等減速運動，直至停止。此處，從動件的位移曲線是二次拋物線，其作圖方法如圖1-40 ( a)所示。在橫坐標軸上找出代表0/2,將0/2二等分，得1,2,3,4各點，過這些點做橫坐標軸的垂線。又將從動件升距一半h/2再將點0分別與h/2各點1,2 ,3,4相連，得01,02,03,04四條直線它們分別與橫坐標軸上的點1,2,3,4

32、的垂線相交，最后將各交點連成一條光滑曲線，該曲線便是等加速段的位移曲線。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構圖1-40(a)為推程時做等加速等減速運動的從動件的位移曲線，同理，不難作出回程時等加速等減速運動的從動件的運動線圖，如圖1-40(b)所示。 由運動線圖可知，這種運動規律的加速度在A,B,C三處存在有限的突變，因而會在機構中產生有限的沖擊力，這種沖擊稱為柔性沖擊。與等速運動規律相比，其沖擊程度大為減小。因此，等加速等減速運動規律適用于中速、重載的場合。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構 2.凸輪機構的輪廓曲線與從動件運動規律的關系 凸輪機構最常見的運動形式為凸輪做等速回轉運動，從動件做往復移動。

33、 圖1-41(a)所示為最基本的對心外輪廓盤形凸輪機構。凸輪輪廓上最小半徑所在的圓稱為凸輪的基圓，其半徑用r0表示。圖中從動件位于最低位置，其尖端與凸輪輪廓上點A(基圓與曲線AB的交點)接觸。當凸輪逆時針回轉時，凸輪的曲線輪廓AB部分將連續與從動件的尖端接觸。由于這段輪廓的向徑是逐漸增大的，將推動從動件按一定的運動規律逐漸升高，當輪廓上最大半徑的點B回轉到B。位置時，從動件升到最高位置。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構從動件自最低位置升到最高位置的過程稱為推程。這時從動件移動的距離h稱為升距，對應的凸輪轉角P,稱為推程角。當凸輪繼續回轉時，以0為圓心的一段圓弧BC與從動件接觸，從動件將在最高位置

34、停止不動，與此對應的凸輪轉角Pz稱為遠休止角。當向徑逐漸減小的一段輪廓CD部分依次與從動件接觸時，從動件按一定的運動規律逐漸下降。 從動件自最高位置降到最低位置的過程稱為回程。相對應的凸輪轉角3，稱為回程角。同理，當基圓的圓弧DA與從動件接觸時，從動件將在最低位置停止不動，相對應的凸輪轉角華稱為近休止角。凸輪繼續回轉時，從動件將重復前面所述的升一停一降一停的運動過程。將上述運動循環用圖1-41(b)的曲線表示，橫坐標代表凸輪的轉角州或運動時間t)，縱坐標代表從動件的位移:，曲線稱為從動件位移曲線。從動件的位移曲線直觀地表示了從動件的位移變化規律，是凸輪輪廓設計的依據。上一頁下一頁返回任務二凸輪

35、機構 3.凸輪機構的特點 .凸輪機構可以用在對從動件運動規律要求嚴格的場合，也可以根據實際需要任意擬定從動件的運動規律，如運動軌跡、位移量、速度、加速度，以及間歇運動的運動時間與間歇時間的比例、停歇次數等，并且結構簡單緊湊。 .凸輪機構能傳遞較復雜的運動，但時復雜的運動特性要求，精確分析和設計凸輪的輪廓曲線比較困難，制造和維修也較困難。隨著電子計算機和數控機床的廣泛應用，凸輪輪廓型面的設計、制造將變得更加方便、容易。上一頁下一頁返回任務二凸輪機構.凸輪機構是高副機構，兩構件接觸處為點接觸或線接觸，單位面積上承載壓力較高難以保持良好的潤滑，故容易磨損，所以這種機構一般用于傳遞功率不大的場合。.凸

36、輪機構可以高速啟動，動作準確可靠。但是由于受凸輪尺寸的限制，所以不適用于要求從動桿工作行程較大的地方。上一頁返回任務三變速機構一、有級變速機構的基本類型 在機床和汽車中，我們?？梢钥吹阶兯贆C構部件。有級變速機構在機械式變速機構中的應用是最為普遍的，它們通常都是通過改變機構中一對或幾對齒輪傳動比的大小來實現從動軸轉速的變化。常用的有級變速機構有塔齒輪變速機構、滑移齒輪變速機構、倍增變速機構和拉鍵變速機構等。 有級變速機構可以實現在一定轉速范圍內的分級變速，具有變速可靠、傳動比準確、結構緊湊等優點，但零件種類和數量較多，高速回轉時不夠平穩，變速時有噪聲。下一頁返回任務三變速機構 1.塔齒輪變速機構

37、 圖1-42所示為一種塔齒輪變速機構，常用于轉速不高但需要有多種轉速的場合，例如臥式車床進給箱中的基本螺距機構(螺紋制作機構)。在從動軸7上八個排成塔形的固定齒輪而組成的塔齒輪6，主動軸1上的滑移齒輪5和撥叉4沿導向鍵2可在軸上滑動，并通過中間齒輪3可與塔齒輪中任意一個齒輪嚙合，從而將主動軸的運動傳給從動軸，并經離合器8和9將運動傳給絲杠10，或經齒輪11將運動傳給光杠12。機構的傳動比與塔齒輪的齒數成正比，因此很容易由塔齒輪的齒數實現傳動比成等差數列的變速機構(即基本螺距機構)，用以變更螺距，加工出不同的螺距的螺紋。上一頁下一頁返回任務三變速機構 2.滑移齒輪變速機構 滑移齒輪變速機構通常用

38、于定軸輪系中，由于能實現轉速在較大范圍內的多級變速，因此，廣泛應用于各類機床的主軸變速。 圖1-43所示為X6132萬能升降臺銑床的主軸傳動系統。軸I為輸入(主動)軸，由轉速。電=1450 r/min的電動機直接驅動。軸V為輸出軸，在軸II和軸W上分別安裝有齒數為19-22-16和47-37-26的三聯滑移齒輪，以及齒數為82-29的雙聯滑移齒輪，與各固定齒輪組成滑移齒輪變速機構。改變各滑移齒輪的嚙合位置，就可改變該輪系的傳動比，滿足銑床主軸變速的要求。 根據定軸輪系轉動比公式可以推出如下結論:上一頁下一頁返回任務三變速機構結合圖1-43可知:軸I和軸II的傳動比只有54/26一種，所以軸B只

39、有一種轉速;軸B和軸III的傳動比有36/19、33/22、33/16三種，因此軸IV可獲三種轉速;軸nI和軸W間有三種不同的傳動比37/28、47/18、26/39故軸W有3 x3 =9種轉速;軸IV和軸V間有兩種傳動比38/82、91/29，這樣軸V(即銑床主軸)共有9x2=18種轉速，其轉速變化范圍為30-1 500 r/min。上一頁下一頁返回任務三變速機構 3.倍增變速機構 圖1-44所示為一個倍增變速機構，由三根軸和齒輪組成。軸I為主動軸，其上裝有一個固定的雙聯齒輪和兩個空套的雙聯齒輪，齒數均為39-26。軸II上裝有三個齒數為52-39的空套雙聯齒輪和一個齒數為52的空套齒輪。輸

40、出軸IQ上裝有一個齒數為26的滑移齒輪。移動滑移齒輪，可與軸II上任意一個齒數為52的齒輪嚙合，當滑移齒輪自左向右依次與它們嚙合時，變速機構可以得到下列四種傳動比:上一頁下一頁返回任務三變速機構 這四個傳動比是按2的倍數增加的，所以這個變速機構稱為倍增變速機構。 4.拉鍵變速機構 圖1-45所示為一種拉鍵變速機構。齒輪Z1,Z3,Z5,Z7通過鍵連接固定在主動軸3上;齒輪Z2,Z4,Z6,Z8空套在從動套筒軸2上，中間用墊圈分隔。上一頁下一頁返回任務三變速機構 通過改變插入套筒軸孔中的手柄軸4的位置(手柄軸4前端設有彈簧鍵1，可由套筒軸2的穿通的長槽中彈出)，使其嵌入任一個空套齒輪的鍵槽中(圖

41、示位置鍵嵌入齒輪2內孔的鍵槽)，從而可將主動軸的動力通過齒輪副和彈簧鍵傳給從動軸。圖示位置中，動力的傳遞是通過齒輪乙與Z:來實現的，此時空套齒輪Z2,Z4,Z6因與齒輪Z1,Z3,Z5嚙合，所以它們只轉動而不傳遞動力，且轉速各不相同。 二、無級變速機構的基本類型 通過適當地改變主動件和從動件的轉動半徑，使輸出軸的轉速在一定范圍內實現無級的變化的機構稱為無級變速機構。它是通過摩擦輪的傳動來實現轉矩的傳遞。上一頁下一頁返回任務三變速機構 1.錐輪一端面盤式無級變速機構 圖1-46所示為錐輪一端面盤式無級變速機構的傳動結構簡圖。錐輪1安裝在電動機8的軸上。端面盤2安裝在底板支架6上，在彈簧3的壓力下

42、使其與錐輪的錐面緊貼。轉動齒輪5使固定在底板上的齒條4連同支架移動時，可改變錐輪與端面盤的接觸半徑R1和R2，從而獲得不同的傳動比1，從而實現一定范圍內的無級變速。上一頁下一頁返回任務三變速機構2.分離錐輪式無級變速機構圖1-47所示為分離錐輪式無級變速機構原理簡圖。兩對可滑移的錐形輪2和4分別裝在主動軸8和從動軸5上，并用以支架6為支點的杠桿3連接，兩對錐形輪間的傳動件可以是平帶、V帶或使用鋼環。轉動手輪，兩段旋向相反的螺桿7通過螺母9使杠桿擺動，錐形輪2和4分離或合攏，從而改變傳動帶10與兩對錐形輪接觸處的半徑R1和R2 ，達到無級變速的目的。圖示位置錐形輪2由分開向合攏方向移動，錐形輪4

43、從合攏向分開方向移動， R1將增大， R2隨之減小，從動軸的轉速將增高。 機械無級變速機構的變速范圍和傳動比i在實際使用中均限制在一定范圍內，不能隨意擴大。由于采用摩擦傳動，變速時和使用中隨負荷性質的變化，發生打滑現象在所難免，因此不能保證精確的傳動比。上一頁返回任務四步進運動機構一、棘輪機構的特點及構成 1.棘輪機構的工作原理 含有棘輪和棘爪的步進運動機構稱為棘輪機構。圖1-48所示為齒式棘輪機構，制動爪5在彈簧的作用下和棘輪1保持接觸，搖桿3和棘輪1的回轉軸線重合。 當曲柄4按圖示方向連續回轉時，搖桿3逆時針擺動，驅動棘爪2插入棘輪1的齒槽中，推動棘輪轉過一定角度，而制動爪5則在棘輪的齒背

44、上滑過。當搖桿順時針擺動時，驅動棘爪2在棘輪的齒背上滑過，而制動爪5則阻止棘輪做順時針轉動，棘輪靜止不動。因此，當曲柄作連續回轉時，搖桿帶動棘爪推動棘輪作周期性停歇間隔的單向運動步進運動。下一頁返回任務四步進運動機構 圖1-49所示為一種結構簡單的摩擦式棘輪機構。其傳動過程與齒式棘輪機構相似，也是將搖桿1的往復擺動轉換為棘輪3的步進運動，但實現這個過程的“棘爪”是一偏心楔塊2,“棘輪”則是一無齒的摩擦輪。與齒式棘輪機構比較，摩擦式棘輪機構具有下列特點: .齒式棘輪機構的棘輪轉角變化是以棘輪的輪齒為單位的(即有級變化)，摩擦式棘輪機構棘輪轉角大小的變化不受輪齒的限制，即屬于無級變化。 .利用摩擦

45、力使棘輪作步進運動，不能承受較大的載荷，否則將產生滑動。上一頁下一頁返回任務四步進運動機構 .傳動噪聲小。 2.棘輪機構的調節 根據不同機構工作的需要，棘輪的轉角通常需要調節，下面介紹兩種常用的調節方法: (1)改變遮板的位置棘輪裝在可以轉動的罩殼A內(罩殼不隨棘輪一起轉動)，通過罩殼的缺口，露出部分棘輪輪齒。改變罩殼缺口的位置，可使在搖桿擺動時(擺角為a)，棘爪的行程有一部分在罩殼側面的遮板上滑過，不能與棘輪輪齒接觸，從而不能推動棘輪轉動。這樣，通過遮板在搖桿擺角范圍內遮住輪齒的不同，就可實現棘輪轉角大小的控制。此方法不適用于摩擦式棘輪機構。(圖1-50)上一頁下一頁返回任務四步進運動機構

46、(2)改變搖桿擺角的大小在圖1-51所示齒式棘輪機構中，棘輪轉角大小可通過調節曲柄長度改變搖桿擺角的方法調節。轉動螺桿D調節曲柄O,A的長度，則搖桿的擺動角度將相應發生變化:曲柄O1A長度增大時，搖桿擺動的角度增大，棘爪推動棘輪的轉角相應增大;反之，棘輪的轉角減小。此方法也適用于摩擦式棘輪機構。 3.棘輪機構的其他形式和應用買例 (1)雙動式棘輪機構圖1-52所示為雙動式棘輪機構，可使棘輪在搖桿往復擺動時都能作同一方向轉動。驅動棘爪可做成直頭圖1-52(a)或鉤頭圖1-52(b)。主動件往復擺動一次時，兩棘爪先后推動或拉動棘輪共兩次，因此棘輪步進運動的停歇時間較短。這種機構也可以將一個棘爪懸空

47、，而只使一個棘爪工作。上一頁下一頁返回任務四步進運動機構 (2)雙向棘輪機構雙向棘輪機構，可使棘輪做雙向間歇運動。圖1-53 ( a)采用具有矩形齒的棘輪，當爪處于實線位置時，棘輪做逆時針間歇轉動;當棘爪處于虛線位置時，棘輪則做順時針間歇運動。圖1-53(b)采用回轉棘爪，當棘爪按圖示位置放置時，棘輪將做逆時針間歇轉動。若將棘爪提起，并繞本身軸線轉180 后再插入棘輪齒槽時，棘輪將做順時針間歇轉動。若將棘爪提起并繞本身軸線轉動90，棘爪將被架在殼體頂部的平臺上，使輪與爪脫開，此時棘輪將靜止不動。上一頁下一頁返回任務四步進運動機構(3)牛頭刨床的橫向進給機構刨床主運動經過曲柄、連桿使搖桿往復擺動

48、，裝在搖桿上的棘爪推動棘輪做步進運動，刨床滑枕每往復運動一次(刨削一次)，棘輪連同絲杠轉動一次，實現工作臺的橫向進給。(圖1-54)工作臺的每次進給量的大小(即棘輪轉角的大小)通過改變遮板位置調節。由于采用了可變向棘輪機構，因此，每完成一次刨削工步后，只要將棘爪提起并回轉180 (這時工作臺橫向進給方向相反)，就可以繼續下一工步的刨削，而不必將工件空返回原位，節省了非機動時間。 (4)自行車后軸的齒式棘輪超越機構 自行車后軸上的“飛輪”(圖1-55 )，實際上就是一個內嚙合棘輪機構。飛輪1的外圓周是鏈輪，內圓周制成棘輪輪齒，棘爪2安裝在后軸3上。當鏈條驅動飛輪轉動時，飛輪內側的棘齒通過棘爪帶動

49、后軸轉動;當鏈條停止運動或反向帶動飛輪時，棘爪沿飛輪內側棘輪的齒背滑過，后軸在自行車慣性作用下與飛輪脫開而繼續轉動，產生“從動”超過“主動”的超越作用。上一頁下一頁返回任務四步進運動機構(5)防逆轉棘輪機構起重設備中常用到這種機構，(圖1-56)它是可以防止逆轉的棘輪機構。鼓輪3和棘輪4用鍵連接于軸上，當軸按圖示方向回轉時，轉動的鼓輪提升重物s，棘爪2在同步轉動的棘輪齒背表面滑過，到達需要高度時，軸輪、鼓輪和棘輪停止轉動，此時棘爪在彈簧1作用下嵌入棘輪的齒槽內，可防止鼓輪逆轉，從而保證了起重工作時設備的安全可靠。上一頁下一頁返回任務四步進運動機構二、槽輪機構 1.槽輪機構的工作原理 槽輪機構又稱馬耳他機構，它是由帶有圓柱銷2的主動撥盤1、從動槽輪3及機架等組成。如圖1-57所示，撥盤1以等角速度做連續回轉，槽輪3做步進運動。當撥盤1上的圓柱銷2沒有進入槽輪3的徑向槽時，槽輪3的內凹鎖止弧efg面被撥盤1上的外凸鎖止弧ab。面卡住，槽輪靜止不動。當圓柱銷2進入槽輪的徑向槽時，鎖止弧面被松開，則圓柱銷2驅動槽輪轉動。當撥盤1上的圓柱銷2離開徑向槽時，下一個鎖止弧面又被卡住，槽輪又靜止不動。由此將主動件的連續轉動轉換為從動槽輪的步進轉動。上一頁下一頁返回任務四步進運動機構內嚙合槽輪機構(圖1