第2章常用機構機械基礎及建筑機械1

2.1機械的組成12.2運動副及機構運動簡圖22.3平面四連桿機構32.4曲柄滑塊機構4常用機構目錄2.5凸輪機構和棘輪結構521、

機器——執(zhí)行機械運動，以變換和傳遞能量、物料和信息的裝置2.1機械的組成什么是機械呢？

特點：1）是人為實物的組合體，由多個構件組成2）各構件之間具有相對確定的運動3）可以用來轉換能量、完成有用功或處理信息機械——機器與機構的統(tǒng)稱把能量轉換成機械能，并用機械能完成某些工作的裝置3§1－1本課程研究的對象和內(nèi)容氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9機器實例：內(nèi)燃機功用：內(nèi)燃機是將燃氣燃燒時的熱能轉化為機械能的機器4

2、機構——只能實現(xiàn)運動和力的傳遞與變換的裝置稱為機構。一部機器可能包含多種類型的機構，也可能只包含一種機構。帶傳動機構鏈傳動機構凸輪機構齒輪機構連桿機構53、機器和機構的區(qū)別：1）機構的作用是傳遞運動和實現(xiàn)不同形式運動的轉化2）機器能作有用功，而機構不能。3）機構不能代替或減輕人類的勞動（而機器可以），僅能實現(xiàn)預期的機械運動。4）機器是由幾個機構組成的系統(tǒng)，最簡單的機器只有一個機構。6從運動的觀點，構件為機械的最小運動單元體連桿4、構件——組成機器的各個相對運動的單元稱為構件，構件是運動的基本單元。7§1－1本課程研究的對象和內(nèi)容構件由零件組成；從機器制造的角度，它是一部機器的最小制造單元；拆卸后不可再拆的最小單元。5、零件8§1－1本課程研究的對象和內(nèi)容6、部件：為完成同一使命而協(xié)同工作的許多零件的組合。如：滾動軸承、聯(lián)軸器等。9拓展7、裝配按機械設計時的要求，將零件和部件連接成機械產(chǎn)品的過程。10專用零部件：只在一定類型機器中使用的零件，如曲軸。通用零部件：各種機器中普遍使用的零部件，如齒輪、螺栓。標準件：制定了國家標準，并由專門工廠生產(chǎn)的零部件。如：滾動軸承、螺栓等。拓展11機器的組成：機器種類繁多，形狀各異，但就其功能而言，機器是由五個部分組成。122.1.運動副運動副是兩構件直接接觸,而又能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接。在機構中，每個構件都以一定方式和其他構件相互聯(lián)接，這種可動聯(lián)接不是鉚接和焊接之類的剛性聯(lián)接，它能使相互聯(lián)接的兩個構件之間存在著一定的相對運動。運動副及運動副代號2.2運動副及機構運動簡圖13運動副的分類及代號按兩構件接觸形式,可把運動副分為低副和高副。1.低副

兩構件之間為面與面的接觸，稱為低副（因壓強低）。低副具有兩個約束。

低副可分為轉動副和移動副。14（1）轉動副如圖2.2所示,兩構件以圓柱面接觸，形成兩個約束，限制了沿x、y方向的兩個移動，保留了一個繞A點的獨立相對轉動。轉動副也稱為鉸鏈。圖2.2轉動副15（2）移動副如圖2.3所示，兩構件以棱柱面接觸，只能沿某一直線軌道作相對運動，形成了兩個約束,限制了沿y軸的移動和繞A點的轉動,保留了一個沿x軸的移動。圖2.3移動副162.高副兩構件通過點或線接觸，接觸應力高，稱為高副。如圖2.4所示，高副具有一個約束，限制了沿兩構件接觸點法線n-n方向的移動，保留了一個沿接觸點切線t-t方向的移動和繞A點的相對轉動。圖2.4高副2.1平面機構運動簡圖和自由度17在分析已有機構或設計新機構時，為了討論機構運動時方便，略去構件的形態(tài)、組成、運動副的結構等與運動無關的內(nèi)容，按統(tǒng)一規(guī)定，用最簡單的符號和線條表示構件和運動副，并按一定比例定出各運動副的位置，表示出機構各構件間相對運動關系的簡圖，稱為機構運動簡圖。機構運動簡圖18機車車輪聯(lián)動機構19平面連桿機構是由若干個剛性構件用平面低副聯(lián)接所組成的平面機構,也稱為平面低副機構。平面連桿機構類型很多，最基本的機構是平面四桿機構。2.3平面連桿機構20鉸鏈四桿機構中四個構件都用轉動副聯(lián)接,是平面四桿機構的最基本的形式。平面四桿機構四桿機構的組成如圖所示。固定不動的構件4稱為機架；與機架相連的構件1、構件3稱連架桿，其中能作整周回轉的稱曲柄，不能作整周回轉的連架桿稱搖桿；不與機架相聯(lián)接，且一般情況下作平面復雜運動的構件稱連桿。21平面四連桿機構22類型根據(jù)兩連架桿運動形式不同（是否存在曲柄）,可分為三種類型,即：

曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構1.曲柄搖桿機構平面四連桿機構的兩連架桿一個為曲柄，另一個為搖桿，稱曲柄搖桿機構。23當以曲柄為主動件時，曲柄搖桿機構能將整周的回轉運動轉換成往復擺動。當以搖桿為主動件時，曲柄搖桿機構可將搖桿的擺動轉換為曲柄的整周回轉運動。例如縫紉機踏板機構。242.雙曲柄機構平面四連桿機構的兩連架桿都是曲柄時,稱雙曲柄機構。它能將主動曲柄的等速回轉一周變?yōu)閺膭忧淖兯倩剞D一周。后面圖所示為慣性篩分機構，構件1、2、3、6構成雙曲柄機構。25慣性篩1，3—曲柄；2—連桿；4—拉桿；5—篩體；6—機架

當曲柄1等角速轉動時，曲柄3作變角速轉動。通過拉桿4使篩體5產(chǎn)生變速直線運動，利用篩體內(nèi)物料在慣性作用下抖動而達到篩選物料的目的。26雙曲柄機構273.雙搖桿機構

平面四連桿機構的兩連架桿都是搖桿時,稱雙搖桿機構。雙搖桿機構能將主動搖桿的擺動轉換成從動搖桿的擺動。后圖所示為港口用鶴式起重機的起重機構,屬雙搖桿機構。當AB桿擺動時，CD桿也作擺動，此處用雙搖桿機構，以使連桿CB上的E點及所吊重物作近似于水平的直線運動。28港口起重機29平面四連桿機構的幾個基本問題

當平面四連桿機構各桿長度發(fā)生變化時,構件間相對運動的形式將發(fā)生變化,形成三種不同類型的平面四連桿機構。1三種基本型式的區(qū)分方法1）若有曲柄存在就必須滿足最短桿長+最長桿長小于等于其余兩桿之和，否則為雙搖桿機構2）三種類型的組成規(guī)律以最短桿件相鄰的任一桿件為靜件時，為曲柄搖桿機構以最短桿件為靜件時，為雙曲柄機構以最短桿件相對的桿件為靜件時機構為雙搖桿機構30平面四連桿機構的幾個基本問題

2若最短桿長+最長桿長大于其余兩桿之和，則不論哪一桿件為靜件都為為雙搖桿機構3曲柄搖桿機構的急回特性和行程速比系數(shù)以擺動慢的行程為工作行程，擺動快的行程為空回行程，這就是曲柄搖桿機構的急回特性。急回特性可以用行程速比系數(shù)K表示K=v2/v1v1—工作行程搖桿上頂點的平均速度

v2—空回行程搖桿上頂點的平均速度31平面四連桿機構的演化32曲柄1轉動時通過連桿2帶動滑塊3沿導路作往復直線運動，可視作由圖

(a)的曲柄搖桿機構演化而來。

2.4曲柄滑塊機構33曲柄回轉一周，滑塊往復一次。圖(e)中滑塊導路中心線mm′不與曲柄回轉中心A在一條線上，有一偏心距e，稱偏置式曲柄滑塊機構。34應用：曲柄滑塊機構用在沖床、剪床、鋼筋切斷機、空氣壓縮機中（將曲柄的轉動轉化為滑塊的移動），或用于活塞式內(nèi)燃機中（將滑塊的移動轉化為曲柄的轉動）。351.偏心輪機構2.導桿機構在曲柄滑塊機構中,四桿機構b所示,將機架改為桿1固定，當l1<l2時，桿2和桿4都能作整周回轉，稱轉動導桿機構。當l1>l2時，機架1不是最短構件，導桿4只能繞A擺動，稱擺動導桿機構。導桿4擺動并帶動桿5和滑塊6實現(xiàn)類似牛頭刨床刨刀的往復運動。曲柄滑塊機構的演化機構（拓展）36擺動導桿機構373.搖塊機構和定塊機構搖塊機構也稱擺動滑塊機構,液壓傳動機器中應用該機構較多。圖所示為自卸卡車的翻斗機構。卡車翻斗機構382.5凸輪機構設計機械時，當從動件的位移、速度和加速度必須按照預定的規(guī)律變化，尤其當原動件作連續(xù)轉動而從動件作間歇運動時，用連桿機構難以實現(xiàn)，通常采用凸輪機構。39按一定規(guī)律設計的凸輪,能使從動件準確地重現(xiàn)其運動規(guī)律，在自動控制裝置、自動機床、縫紉機、印刷機等機器中按預定的工作要求帶動執(zhí)行構件。2.凸輪機構的特點（1）設計凸輪輪廓,可使從動件得到任意的預期運動規(guī)律。（2）凸輪機構結構簡單、緊湊，設計方便。（3）凸輪與從動件高副接觸，比壓大，易磨損，僅用于傳遞功率不大的場合。401.棘輪機構的工作原理如圖2.28所示，棘輪機構主要由棘輪2、棘爪3、止退棘爪5及機架組成。棘輪2帶有單向棘齒，棘爪3鉸接于搖桿1上，當搖桿1逆時針擺動時，棘爪3嵌入棘輪2齒槽中，推動棘輪2轉過一定角度；當搖桿1順時針擺動時，棘爪3在棘爪2齒頂上滑過，棘輪不動。隨搖桿1的往復擺動，棘輪2作單向間歇運動。止退棘爪5用于防止棘輪反轉。棘輪的輪齒可做在輪的外緣上或內(nèi)緣上。棘輪機構41棘輪常用的棘齒形狀有鋸齒形、矩形等，鋸齒形齒適用于單方向驅動的棘輪機構，矩形齒適用于雙方向驅動的棘輪機構。圖2.28棘輪機構42