常用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)匯總.ppt

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1、 第 1章 常用機(jī)構(gòu) 常用機(jī)構(gòu)有平面連桿機(jī)構(gòu) 、 凸輪機(jī)構(gòu) 、 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速 、 變向機(jī)構(gòu)等 。 1.1 平面連桿機(jī)構(gòu) 1.2 凸輪機(jī)構(gòu) 1.3 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 1.4 變速機(jī)構(gòu)和變向機(jī)構(gòu) 1.5 常用機(jī)構(gòu)的觀察與分析 1.1.1 運(yùn)動(dòng)副 所謂運(yùn)動(dòng)副是使兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)副中兩構(gòu)件的接觸形式不同，運(yùn)動(dòng)副又可分為低副和高副。 1低副 低副是指兩構(gòu)件之間作面接觸的運(yùn)動(dòng)副。按兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，可分為： (1)轉(zhuǎn)動(dòng)副 兩構(gòu)件在接觸處只允許作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 (2)移動(dòng)副 兩構(gòu)件在接觸處只允許作相對(duì)移動(dòng)。 (3)螺旋副 兩構(gòu)件在接觸處只允許作一定關(guān)系的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的復(fù)

2、合運(yùn)動(dòng)， 低副的接觸表面一般是平面或圓柱面，易制造和維修，承受載荷時(shí)的單位面積 壓力較小，較為耐用，傳力性能好。但低副是滑動(dòng)摩擦，摩擦大而效率較低。 2高副 高副是指兩構(gòu)件之間作點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副。 高副由于是點(diǎn)或線的接觸，單位面積壓力較大，構(gòu)件接觸處容易磨損，制造和 維修困難，但高副能傳遞較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，比較靈活，易于實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 低 副 高 副 1.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 當(dāng)平面四桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。如圖所示的鉸 鏈四桿機(jī)構(gòu)中，桿 4是固定不動(dòng)的，稱為機(jī)架。與機(jī)架相連的桿 1和桿 3稱為連架桿， 不與機(jī)架直接相連的桿 2，稱為連桿。如果桿

3、1(或桿 3)能繞鉸鏈 A(或鉸鏈 D)作整周的 連續(xù)旋轉(zhuǎn)，則此桿稱為曲柄。如果不能作整周的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而只能來(lái)回?fù)u擺一個(gè)角 度，則此桿就稱為搖桿。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)架和連桿總是存在的，因此可按曲柄存在情況，分為三 種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。 1曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連架桿，如果一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，那么該機(jī) 構(gòu)就稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。取曲柄 AB為主動(dòng)件，當(dāng)曲柄 AB作連續(xù)等速整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 從動(dòng)搖桿 CD將在一定角度內(nèi)作往復(fù)擺動(dòng)。由此可見(jiàn)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)能將主動(dòng)件的 整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)。剪刀機(jī)是通過(guò)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，通 過(guò)連桿

4、帶動(dòng)搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切工作。 1.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中 ， 當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí) ， 可將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)經(jīng)連桿轉(zhuǎn)換為曲柄 的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。 在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣泛 。 縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu) ， 當(dāng)腳踏板 （ 相當(dāng)于 搖桿 ） 作往復(fù)擺動(dòng)時(shí) ， 通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸 （ 相當(dāng)于曲柄 ） 作連續(xù)運(yùn)動(dòng) ， 使縫紉機(jī) 實(shí)現(xiàn)縫紉工作 。 2雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為曲柄，則該機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。兩曲 柄可分別為主動(dòng)件。慣性篩中， ABCD為雙曲柄機(jī)構(gòu)，工作時(shí)以曲柄 AB為主動(dòng)件， 并作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿 BC帶動(dòng)從動(dòng)曲柄 CD，作周期性的變速運(yùn)動(dòng)，再通過(guò) E

5、點(diǎn)的 聯(lián)接，使篩子作變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。慣性篩就是利用從動(dòng)曲柄的變速轉(zhuǎn)動(dòng)，使篩子具 有一定的加速度，篩面上的物料由于慣性來(lái)回抖動(dòng)，達(dá)到篩分物料的目的。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 剪刀機(jī) 縫紉機(jī)踏扳機(jī)構(gòu) 1.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 雙曲柄機(jī)構(gòu)中 ， 當(dāng)兩曲柄長(zhǎng)度不相等時(shí) ， 主動(dòng)曲柄作等速轉(zhuǎn)動(dòng) ， 從動(dòng)曲柄隨之作 變速轉(zhuǎn)動(dòng) ， 即從動(dòng)曲柄在每一周中的角速度有時(shí)大于主動(dòng)曲柄的角速度 ， 有時(shí)小 于主動(dòng)曲柄的角速度 。 雙曲柄機(jī)構(gòu)中 ， 常見(jiàn)的還有平行雙曲柄機(jī)構(gòu)和反向雙曲柄機(jī)構(gòu) 。 雙曲柄機(jī)構(gòu) 慣性篩 （ 1）當(dāng)兩曲柄的長(zhǎng)度相等且平行時(shí)，稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。 平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的兩曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相同，角速

6、度也相等（圖 a）。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)應(yīng)用很廣，機(jī)車聯(lián)動(dòng)裝臵中，車輪相當(dāng) 于曲柄，保證了各車輪同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)。此機(jī)車聯(lián)動(dòng)裝臵中還增 設(shè)一個(gè)曲柄 EF作輔助構(gòu)件，以防止平行雙曲柄機(jī)構(gòu) ABCD變成為 反向雙曲柄機(jī)構(gòu)。 1.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 (2)當(dāng)雙曲柄機(jī)構(gòu)對(duì)邊都相等 ， 但互不平行 ， 則稱其為反向雙曲柄機(jī)構(gòu) 。 反向雙曲柄 的旋轉(zhuǎn)方向相反 ， 且角速度也不相等 。 車門啟閉機(jī)構(gòu)中 ， 當(dāng)主動(dòng)曲柄 AB轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ， 通 過(guò)連桿 BC使從動(dòng)曲柄 CD朝反向轉(zhuǎn)過(guò) ， 從而保證兩扇車門能同時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉 。 3雙搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為搖桿時(shí)，則該機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

7、在雙 搖桿機(jī)構(gòu)中，兩桿均可作為主動(dòng)件。主動(dòng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿帶動(dòng)從動(dòng)搖桿 往復(fù)擺動(dòng)。 雙搖桿機(jī)構(gòu)在機(jī)械工程上應(yīng)用也不少，汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)中 ,當(dāng)駕駛員踩下踏 板時(shí)，主動(dòng)搖桿 AB往右擺動(dòng)，由連桿 BC帶動(dòng)從動(dòng)桿 CD也向右擺動(dòng)，從而對(duì)離合器產(chǎn) 生作用。 機(jī)車主動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)裝臵 車門啟閉機(jī)構(gòu) 1.1.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用 載重車自卸翻斗裝臵中 ， 當(dāng)液壓缸活塞向右伸出時(shí) ， 可帶動(dòng)雙搖桿 AB和 CD 向右擺動(dòng) ， 從而使翻斗車內(nèi)的貨物滑下 。 起重機(jī)中 ， 在雙搖桿 AB和 CD的配 合下 ， 起重機(jī)能將起吊的重物沿水平方向移動(dòng) ， 以省時(shí)省功 。 汽車離合器操縱機(jī)構(gòu) 起重機(jī)

8、 自卸翻斗機(jī)構(gòu) 1.1.3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件 從鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本形式可知，它們的根本區(qū)別在于連架桿是否為 曲柄。而連架桿能否成為曲柄，則取決于機(jī)構(gòu)中各桿的長(zhǎng)度關(guān)系和選擇哪個(gè)構(gòu) 件為機(jī)架有關(guān)。即要使連架桿成為能整周轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄，各桿必須滿足一定的長(zhǎng) 度條件，這就是所謂的曲柄存在的條件。 下圖所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其中 AB為曲柄， BC為連桿， CD為搖桿， AD為機(jī) 架，它們的長(zhǎng)度分別用 a、 b、 c、 d來(lái)表示，在 AB轉(zhuǎn)動(dòng)一周中，曲柄 AB與機(jī)架 AD 兩次共線。借助這兩個(gè)位臵，可找出一些鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系。 當(dāng)連桿在 B1點(diǎn)時(shí)，形成 B1C1D。根據(jù)三角形兩邊 之和必大

9、于第三邊的定理，得 b+cd+a 當(dāng)連桿在 B2點(diǎn)時(shí)，形成 B2C2D, 得 (d-a)+cb 即 d+cb+a (d-a)+bc 即 d+bc+a 考慮到四桿位于同一直線時(shí)，則可寫成如下 形式 b+c d+a d+c b+a d+b c+a 將式、分別兩兩相加，則得 c a,b a, d a，即 AB桿為最短桿。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 1.1.3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，要使連架桿 AB為曲柄，它必須是四桿中的最 短桿，且最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和應(yīng)小于其余兩桿長(zhǎng)度之和，考慮到 更一般的情形，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件概括為： (1)連架桿與 機(jī)架中必有一個(gè)最短桿； (2)最短桿

10、與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和必小于或等于 其余兩桿長(zhǎng)度之和。 上述兩條件必須同時(shí)滿足，否則機(jī)構(gòu)中無(wú)曲柄存在，根據(jù)曲柄條 件，還可作如下推論： (1)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿長(zhǎng)度與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其 余兩桿長(zhǎng)度之和，則可能有以下三種情況： 以最短桿的相鄰桿為機(jī)架，則最短桿為曲柄，而與機(jī)架相連的 另一桿為搖桿，則該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 以最短桿為機(jī)架，則其相鄰兩桿均為曲柄，故該機(jī)構(gòu)為雙曲柄 機(jī)構(gòu)。 以最短桿相對(duì)桿為機(jī)架，則無(wú)曲柄存在，因此該機(jī)構(gòu)為雙搖桿 機(jī)構(gòu)。 (2)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿長(zhǎng)度與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿 長(zhǎng)度之和，則無(wú)論以哪一桿為機(jī)架，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 1.1.4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化及

11、其應(yīng)用 除了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的上述三種形式外，人們還廣泛采用其他形式的平面四 桿機(jī)構(gòu)。分析、研究這些平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性可以發(fā)現(xiàn)：這些平面四桿機(jī) 構(gòu)是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)通過(guò)一定途徑演化而來(lái)的。 1偏心輪機(jī)構(gòu) 在圖 a所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，桿 1為曲柄，桿 3為搖桿，若將轉(zhuǎn)動(dòng)副的銷釘 B的半徑逐漸擴(kuò)大至超過(guò)曲柄的長(zhǎng)度，便可得到如圖 b所示的機(jī)構(gòu)，這時(shí)曲柄演 變成一幾何中心不與回轉(zhuǎn)中心相重合的圓盤，此圓盤稱偏心輪，該兩輪中心之 間的距離稱為偏心距，它等于曲柄長(zhǎng)。曲柄為偏心輪的機(jī)構(gòu)稱偏心輪機(jī)構(gòu) 。 偏心輪機(jī)構(gòu)一般多用于曲柄銷承受較大沖擊載荷或曲柄較短的機(jī)構(gòu)， 如剪床、沖床以及破碎機(jī)等。 銷釘擴(kuò)大 1.1.

12、4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化及其應(yīng)用 2曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 在圖 a所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，桿 1為曲柄，桿 3為搖桿，若在機(jī)架上作一弧形槽，槽的曲 率半徑等于搖桿 3的長(zhǎng)度，把搖桿 3改成弧形滑塊，如圖 b所示，這樣盡管把轉(zhuǎn)動(dòng)副改成了移動(dòng) 副，但相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)卻完全相同。如果將圓弧形槽的半徑增加到無(wú)窮大，則圓弧形槽變成了 直槽，這樣曲柄搖桿機(jī)構(gòu)就演化成了偏臵的曲柄滑塊機(jī)構(gòu) (圖 c)，圖中 P為曲柄中心 A至直槽中 心線的垂直距離，稱偏心距。當(dāng)時(shí)，稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，常簡(jiǎn)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu) (圖 d)。 因此，可以認(rèn)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)的。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛。如內(nèi)燃機(jī)、搓

13、絲機(jī)、自動(dòng)送料裝臵以及 壓力機(jī)都是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若曲柄為主動(dòng)件，可將曲柄的連續(xù) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿轉(zhuǎn)換為從動(dòng)滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，圖所示的壓力機(jī)，當(dāng)曲柄連續(xù) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)連桿帶動(dòng)滑塊實(shí)現(xiàn)加壓工作；反之若滑塊為主動(dòng)件，經(jīng)連桿轉(zhuǎn)換為 從動(dòng)曲柄的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化 壓 力 機(jī) 1.1.4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化及其應(yīng)用 3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 若將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（圖 1a）中的構(gòu)件 1作為機(jī)架，就演化成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（圖 1b）。 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可分轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 （ 1）轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 圖 1b所示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)時(shí)，機(jī)架 1為最短桿，它的相鄰桿 2與 導(dǎo)桿 4均能繞機(jī)架作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，故稱

14、為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（圖 2a）；圖 2b所示為插床機(jī)構(gòu)， 其中構(gòu)件 1、 2、 3、 4組成轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，工作時(shí)，導(dǎo)桿 4繞 A點(diǎn)回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)構(gòu)件 5及插 刀 6往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切削。 （ 2）擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 圖 1b所示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)時(shí)，機(jī)架 1不是最短桿，它的相鄰構(gòu)件 導(dǎo)桿 4只能繞機(jī)架擺動(dòng)，故稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（圖 3a）。圖 3b所示為刨床機(jī)構(gòu)，其中 構(gòu)件 1、 2、 3、 4組成擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，工作時(shí)，導(dǎo)桿 4繞 A點(diǎn)擺動(dòng)，帶動(dòng)構(gòu)件 5及刨刀 6 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刨削。 圖 1 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 1.1.4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化及其應(yīng)用 4定塊機(jī)構(gòu) 若將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（圖 1）中的構(gòu)件

15、 3作為機(jī)架，就演化成定塊機(jī)構(gòu)（圖 2a)，此機(jī) 構(gòu)中滑塊固定不動(dòng)。圖 2b所示的抽水機(jī)，就應(yīng)用了定塊機(jī)構(gòu)。當(dāng)搖動(dòng)手柄 1時(shí)，在桿 2 的支撐下，活塞桿 4即在固定滑塊 3（唧筒作為靜件）內(nèi)上下往復(fù)移動(dòng)，以達(dá)到抽水的 目的。 5搖塊機(jī)構(gòu) 若將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（圖 1）中的構(gòu)件 2作為機(jī)架，就演化成搖塊機(jī)構(gòu)（圖 3a)，此 機(jī)構(gòu)中滑塊相對(duì)機(jī)架搖動(dòng)。這種機(jī)構(gòu)常應(yīng)用于擺缸式內(nèi)燃機(jī)或液壓驅(qū)動(dòng)裝臵。圖 3b 所示的自卸翻斗裝臵，也應(yīng)用了搖塊機(jī)構(gòu)。桿 1（車廂）可繞車架 2上的 B點(diǎn)擺動(dòng)。桿 4（活塞桿），液壓缸 3（搖塊）可繞車架上 C點(diǎn)擺動(dòng)，當(dāng)液壓缸中的壓力油推動(dòng)活塞 桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，迫使車廂繞 B點(diǎn)翻轉(zhuǎn)，物料

16、便自動(dòng)卸下。 圖 1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖 2 定塊機(jī)構(gòu) 圖 3 搖塊機(jī)構(gòu) 1.1.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 1急回特性 圖所示為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，設(shè)等速轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄 AB為主動(dòng)件，它在回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中， 與連桿 BC有兩次共線位臵 ABl和 AB2，此時(shí)從動(dòng)件搖桿 CD分別位于左、右兩個(gè)極限位臵 ClD和 C2D，其夾角稱為搖桿的擺角。主動(dòng)曲柄與連桿在兩共線位臵時(shí)所夾的銳角稱為 極位夾角。 圖 1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 21 2 2 1 1 1 2 212 1 180 180 CC v t tK vtCC t 當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)的速度是不同的， 其空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，這種

17、性質(zhì)為機(jī)構(gòu)的急回特性。為了表達(dá)這個(gè)特征的相對(duì)程度， 設(shè) 該值稱為從動(dòng)件的行程速比系數(shù)。 K的大小表示急回的程度。由上式可知， K與 有關(guān)，當(dāng) =0時(shí)， K=1，說(shuō) 明該機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性；當(dāng) 0，則機(jī)構(gòu)具有急回特性， 越大， K值越大， 急回特性越明顯。 與 K的關(guān)系為 1180 1KK 1.1.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 2死點(diǎn) 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如圖所示，若取搖桿為主動(dòng)件，當(dāng)搖桿在兩極限位臵時(shí)，連桿與曲柄共 線，通過(guò)連桿加于曲柄的力 F經(jīng)過(guò)鉸鏈中心 A，該力對(duì) A點(diǎn)的力矩為零，故不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，從 而使整個(gè)機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)。這種位臵稱為死點(diǎn)。 平面四桿機(jī)構(gòu)是否存在死點(diǎn)位臵，決定于從動(dòng)件是否與

18、連桿共線。凡是從動(dòng)件與連桿共線的 位臵都是死點(diǎn)。 圖 1 死點(diǎn)位臵 對(duì)機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，死點(diǎn)是有害的，因?yàn)樗傈c(diǎn)位臵常使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件無(wú)法運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確 定現(xiàn)象。如圖 1所示的縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)），當(dāng)踏板 CD為主動(dòng)件并作往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，機(jī) 構(gòu)在兩處有可能出現(xiàn)死點(diǎn)位臵，致使曲柄 AB不轉(zhuǎn)或出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。為了保證機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可在 曲柄軸上裝飛輪，利用其慣性作用使機(jī)構(gòu)順利地通過(guò)死點(diǎn)位臵。 在工程上，有時(shí)也利用死點(diǎn)進(jìn)行工作，如圖 2所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，就是應(yīng)用死點(diǎn)的性質(zhì)來(lái) 夾緊工件的一個(gè)實(shí)例。當(dāng)夾具通過(guò)手柄 1，施加外力 F使鉸鏈的中心 B、 C、 D處于同一條直線上時(shí)， 工件 2被夾緊，此

19、時(shí)如將外力 F去掉，也仍能可靠地夾緊工件，當(dāng)需要松開(kāi)工件時(shí)，則必須向上扳 動(dòng)手柄 1，才能松開(kāi)夾緊的工件。 圖 2 夾緊機(jī)構(gòu) 1.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成（圖 1）。凸輪是主動(dòng)件，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由凸輪輪 廓決定。凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械工程中廣泛應(yīng)用的一種高副機(jī)構(gòu)。 圖 1 凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)常用于低速、輕載的自動(dòng)機(jī)或自動(dòng)機(jī)的控制機(jī)構(gòu)。 圖 2所示為汽車內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)，當(dāng)凸輪 1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠凸輪的輪廓，可以迫使從動(dòng)件氣閥 2 向下移動(dòng)打開(kāi)氣門 (借助彈簧的作用力關(guān)閉 )，這樣就可以按預(yù)定時(shí)間，打開(kāi)或關(guān)閉氣門，以完成 內(nèi)燃機(jī)的配氣動(dòng)作。 凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹

20、槽的構(gòu)件。它能控制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此凸輪通常作主動(dòng)件 并作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，借助它的曲線輪廓 (或凹槽 )，可使從動(dòng)件作預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn)有： (1)便于準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（ 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于設(shè)計(jì)； (3)凸輪機(jī)構(gòu)可以高速起動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。 (4)凸輪與從動(dòng)件為高副接觸，不便潤(rùn)滑，容易磨損，為延長(zhǎng)使用壽命，傳遞動(dòng)力不宜過(guò)大。 (5)凸輪輪廓曲線不易加工。 構(gòu)結(jié)機(jī)燃內(nèi)車汽2圖 圖 3 自動(dòng)車床的走刀機(jī)構(gòu) 1.2.2 凸輪機(jī)構(gòu)的 類型 凸輪機(jī)構(gòu)按凸輪的形狀與從動(dòng)件形式可分為不同類型。 1按凸輪形狀分 （ 1）盤形凸輪 凸輪的基本形式，應(yīng)用最廣。但從動(dòng)件的行程不

21、能太大，否則凸輪變化過(guò)大， 對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的工作不利，所以一般應(yīng)用于行程較短的場(chǎng)合。 （ 2）移動(dòng)凸輪（板狀凸輪） 可視為回轉(zhuǎn)中心趨向于無(wú)窮遠(yuǎn)的盤形凸輪，它相對(duì)于機(jī)架作直 線往復(fù)移動(dòng)。圖 1中用以車制手柄的靠模就是采用移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)在靠模仿形機(jī)械 中應(yīng)用較廣。 上述兩種凸輪組成機(jī)構(gòu)時(shí)，凸輪與從動(dòng)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面運(yùn)動(dòng)，因此，上述兩種凸輪機(jī)構(gòu) 稱為平面凸輪機(jī)構(gòu)，其凸輪稱為平面凸輪。 （ 3）圓柱凸輪 在圓柱面上開(kāi)有曲線凹槽，或在圓柱端面上制出曲線輪廓，可使從動(dòng)件得到 較大的行程。屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)（圖 2)。 圖 1 移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 圖 2 端面圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 1.2.2 凸輪機(jī)構(gòu)的 類型 2

22、按從動(dòng)件的形式分類 根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式和端部形狀區(qū)分，基本類型列于表 1。 表 1 凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的基本類型 接觸形式 運(yùn)動(dòng)形式 主要特點(diǎn) 移動(dòng) 擺動(dòng) 尖頂 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，可準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)任 意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但易磨損，適用于低 速、傳力小和動(dòng)作靈敏的場(chǎng)合，如 儀表機(jī)構(gòu)中 滾子 滾子接觸，摩擦阻力小，不易磨損， 承載能力較大，但運(yùn)動(dòng)規(guī)律有局限 性，不宜于高速，故可用于傳遞較 大的動(dòng)力 平底 結(jié)構(gòu)緊湊，潤(rùn)滑性能好，摩擦阻力 小，適用于高速。但不能與內(nèi)凹的 輪廓接觸，因此運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到一定 限制 曲面 介于滾子和平底之間 1.2.3 凸輪機(jī)構(gòu)的 基本參數(shù) 1.基圓半徑 在圖 1所示的機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件 (桿

23、)在最低位臵時(shí)，尖頂在點(diǎn) (圖 1a)，以凸輪的最小半徑所作 的圓稱為基圓，稱為基圓半徑。 圖 1 凸輪機(jī)構(gòu)的位移曲線 圖 2 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 壓 力 角 2行程和轉(zhuǎn)角 當(dāng)凸輪按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度 時(shí) (圖 1b)，從動(dòng)件將上升一段距離，即產(chǎn)生一段位移 s。 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 0時(shí)，從動(dòng)件到達(dá)最高位臵 (圖 1c)，此時(shí)從動(dòng)件的最大升距稱為行程，用 h表示。 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度 ，稱為轉(zhuǎn)角 (也稱為動(dòng)作角或運(yùn)動(dòng)角 )。 3位移曲線 如果將從動(dòng)件的位移 s與凸輪轉(zhuǎn)角 的關(guān)系用曲線表示（圖 1d），此曲線稱為從動(dòng)件 (桿 ) 的位移曲線（ s- 曲線）。 4壓力角 圖 2所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件 (桿

24、 )與凸輪輪廓在 A點(diǎn)接觸，凸輪給從動(dòng)件一作用力 F，其 方向?yàn)檠亟佑|點(diǎn)的法線方向，我們把這個(gè)力的作用線與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角，叫做凸輪 機(jī)構(gòu)在該點(diǎn)的壓力角，用 表示。 1.2.4 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指其位移、速度和加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是根據(jù) 機(jī)器工作要求確定的。從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)應(yīng)于不同的凸輪輪廓。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)， 首先選定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓。最常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有以下兩 種。 1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 當(dāng)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程和回程的速度為常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律叫做等速運(yùn)動(dòng) 規(guī)律 (圖 1)。 圖 1 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2

25、.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律是從動(dòng)件在一個(gè)推程或者回程中，前半段做等加速運(yùn)動(dòng)，后半段做等減速運(yùn) 動(dòng)；而且前后兩段加速度的絕對(duì)值相等。 圖 2 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1.2.5 凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的畫法 當(dāng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定后，即可根據(jù)該運(yùn)動(dòng)規(guī)律和其他給定條件（如凸輪轉(zhuǎn)向、基圓半徑等） 確定凸輪的輪廓曲線。確定凸輪輪廓曲線的方法有圖解法和解析法。圖解法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)便、 直觀，但不夠精確，不過(guò)其準(zhǔn)確度已足以滿足一般機(jī)器的工作要求。 1 “ 反轉(zhuǎn)法 ” 作圖方法 凸輪輪廓曲線作圖的方法是 “ 反轉(zhuǎn)法 ” 。為了作圖方便起見(jiàn)，可以看成凸輪在圖紙上不轉(zhuǎn)動(dòng)， 而將從動(dòng)件的位臵看成是相反于凸輪的旋轉(zhuǎn)方向

26、轉(zhuǎn)動(dòng)，并以此方向作圖，這就是 “ 反轉(zhuǎn) 法 ” 。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是容易作圖。 2輪廓曲線畫法步驟 (1)先畫出從動(dòng)件的位移曲線圖。用凸輪轉(zhuǎn)角作橫坐標(biāo)，以從動(dòng)件的位移作縱坐標(biāo)，由從動(dòng) 件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移曲線，如圖 b所示。 (2)再畫凸輪輪廓曲線。在凸輪基圓上作等分角線，用 “ 反轉(zhuǎn)法 ” 以與位移曲線相同的比例 截取各對(duì)應(yīng)點(diǎn) (位移行程 )，連接各點(diǎn)，即可得凸輪輪廓曲線。如圖 a所示。 尖 頂 式 移 動(dòng) 凸 輪 的 畫 法 1.3.1 棘輪機(jī)構(gòu) 1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用 典型的棘輪機(jī)構(gòu)（圖 1）是由棘輪 1、棘爪 2、機(jī)架以及止回棘爪 5等組成。彈簧 6使止回棘爪 5 和棘輪 1始終保持

27、接觸。當(dāng)曲柄連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿作往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪 便嵌入棘輪的齒槽中，棘爪被推動(dòng)向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度；當(dāng)搖桿順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘 爪便在棘輪齒背上滑過(guò)，這時(shí)止回棘爪阻止棘輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故棘輪靜止不動(dòng)。這樣，當(dāng) 搖桿作連續(xù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪就作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。 棘輪機(jī)構(gòu)的類型很多，按照工作原理可分為齒嚙式和摩擦式，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為外接式和 內(nèi)接式。下面介紹幾種常用的棘輪機(jī)構(gòu)。 (1)具有棘齒的棘輪機(jī)構(gòu) 單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu) (圖 1), 雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu) (圖 2), 可變向棘輪機(jī)構(gòu) (圖 3), 前述棘輪機(jī)構(gòu)，棘輪的轉(zhuǎn)角都是以棘輪的輪齒為單位的，即棘輪轉(zhuǎn)角的改變都是有級(jí)的， 若要無(wú)級(jí)地改變棘

28、輪的轉(zhuǎn)角，可采用無(wú)棘齒的摩擦棘輪機(jī)構(gòu) (圖 4），該機(jī)構(gòu)是摩擦棘輪機(jī)構(gòu)中 的一種。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)的使用優(yōu)點(diǎn)是無(wú)噪聲，多用于輕載間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 圖 1 棘 輪 機(jī) 構(gòu) 圖 2 雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu) 圖 3 可變向棘輪機(jī)構(gòu) 圖 4 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 1.3.2 槽輪機(jī)構(gòu) 1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 槽輪機(jī)構(gòu)能把主動(dòng)軸的等速連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)軸周期性的間歇運(yùn)動(dòng)，槽輪機(jī)構(gòu) 常用于轉(zhuǎn)位或分度機(jī)構(gòu)。圖 1所示為一單圓外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，它由帶圓柱銷 2的 主動(dòng)撥盤 1、具有徑向槽的從動(dòng)槽輪 3和機(jī)架等組成。槽輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，撥盤為 主動(dòng)件并以等角速度連續(xù)回轉(zhuǎn)，從動(dòng)槽輪作時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)圓銷 2未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，由

29、于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤的外凸圓弧卡住， 故槽輪靜止不動(dòng)。圖 1a所示為圓銷 2剛開(kāi)始進(jìn)入槽輪徑向槽的位臵。這時(shí)鎖止弧剛好 被松開(kāi)，隨后槽輪受圓銷 2的驅(qū)使而沿反向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷 2開(kāi)始脫出槽輪的徑向槽時(shí) （圖 1b），槽輪的另一內(nèi)凹鎖止弧又被曲柄的外凸圓弧卡住，致使槽輪又靜止不動(dòng)， 直到曲柄上的圓銷 2進(jìn)入下一徑向槽時(shí)，才能重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。這樣撥盤每轉(zhuǎn)一周，槽 輪轉(zhuǎn)過(guò)兩個(gè)角度。 圖 1 槽輪機(jī)構(gòu) 1.3.2 槽輪機(jī)構(gòu) 2槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 構(gòu)造簡(jiǎn)單，外形尺寸小，工作可靠。但槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，圓銷與輪槽間沖擊 較嚴(yán)重，尤其是在槽輪徑向槽數(shù)目較少的情況下更為明顯，因此在設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)時(shí)不能將

30、槽輪的槽數(shù)選得很少，在生產(chǎn)實(shí)際中用的槽輪機(jī)構(gòu)，其槽數(shù)常取 4 8。 槽輪機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高、要求斷續(xù)地轉(zhuǎn)過(guò)某一特定角度的裝臵中。例如：在自 動(dòng)機(jī)上，用以間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)刀架或工作臺(tái)；在化工廠管道系統(tǒng)中，用以啟閉閥門；在電影放 映機(jī)中，用作卷片機(jī)構(gòu)（圖 1），為了適應(yīng)人們的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，要求影片作間歇運(yùn)動(dòng)， 它采用四槽槽輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)圓銷每轉(zhuǎn)過(guò)一周，槽輪相應(yīng)地轉(zhuǎn)過(guò) 90 ，因此能使影 片的畫面作短暫的停留。圖 2所示為六角自動(dòng)車床的刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，為了滿足零件加工工 藝要求自動(dòng)變換所需刀具，采用六槽的槽輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)圓銷 1進(jìn)、出槽輪一次，則可推動(dòng)槽 輪 2轉(zhuǎn)過(guò) 60 ，并且使下一工序的刀具轉(zhuǎn)到工

31、作位臵。 圖 1 放映機(jī)的卷片機(jī)構(gòu) 圖 2 刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu) 1.4.1 變速機(jī)構(gòu) 和變向機(jī)構(gòu) 變速機(jī)構(gòu)是指在輸入轉(zhuǎn)速不變的條件下，使從動(dòng)輪 (軸 )得到不同轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)裝臵。例 如機(jī)床主軸的變速傳動(dòng)系統(tǒng)是將動(dòng)力源 (主電動(dòng)機(jī) )的恒定轉(zhuǎn)速通過(guò)變速箱變換為主軸的多 級(jí)轉(zhuǎn)速。 機(jī)床、汽車和其他機(jī)械上常用的變速機(jī)構(gòu)有滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)、塔齒輪變速機(jī)構(gòu)、倍 增變速機(jī)構(gòu)和拉鍵變速機(jī)構(gòu)等。但無(wú)論哪一種變速機(jī)構(gòu)，都是通過(guò)改變一對(duì)齒輪傳動(dòng)比大 小，從而改變從動(dòng)輪 (軸 )的轉(zhuǎn)速。 1塔齒輪變速機(jī)構(gòu) 如圖所示為塔齒輪變速機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向鍵 14裝在主軸 15的長(zhǎng)鍵槽中，其上裝有滑移齒輪 11 和撥叉 10，并可沿軸滑動(dòng)。主

32、軸 15可通過(guò)齒輪 11、中間齒輪 12將運(yùn)動(dòng)傳給塔齒輪 1中的任 意一個(gè)，使軸 2轉(zhuǎn)動(dòng)。由于塔齒輪由小到大，所以齒輪箱殼體上就制成斜形插孔板 8，用插 銷 9插入定位，以限制齒輪 11在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸向移動(dòng)。軸 2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可通過(guò)離合器 3和 4傳給絲杠 5，或通過(guò)齒輪 7傳給光桿 6。它是通過(guò)滑移齒輪 11分別與塔形齒輪嚙合，使絲杠或光桿得 到不同的轉(zhuǎn)速。 塔 齒 輪 變 速 機(jī) 構(gòu) 1.4.1 變速機(jī)構(gòu) 2倍增齒輪變速機(jī)構(gòu) 如圖 1所示為倍增變速機(jī)構(gòu)，它是由三根軸和滑移、空套、固定齒輪組成。軸 1是主動(dòng) 軸，其上裝有三個(gè)二聯(lián)齒輪 Z28 42，其中一個(gè)固定在軸 1上，其余兩個(gè)是空套的。在軸上 空

33、套三個(gè)二聯(lián)齒輪。 Z42 56，右端邊上還有一個(gè)。 Z56齒輪空套在軸上。在軸 3上裝有一 個(gè)滑移齒輪，以便與軸上任意一個(gè) Z56齒輪嚙合。這樣可以得到四種傳動(dòng)比。 第一級(jí) 第二級(jí) 第三級(jí) 第四級(jí) 113 3 42 28 142 56 2ni n 113 3 56 28 128 56ni n 113 3 5 6 4 2 5 6 2 8 22 8 4 2 2 8 5 6ni n 113 3 56 42 56 42 56 28 428 42 28 42 28 56ni n 3.拉鍵變速機(jī)構(gòu) 圖 2所示為拉鍵變速機(jī)構(gòu)， Z1、 Z3、 Z5和 Z7四個(gè)齒輪固定 在軸 2上， Z2、 Z4、 Z6和

34、Z8四個(gè)齒輪空套在套筒軸 3上，中間用 墊圈隔開(kāi)。套筒軸 3的孔中插入手柄軸 4，并在軸的前端設(shè)有彈 簧鍵 1，可以從套筒軸 3的穿通的長(zhǎng)槽中彈出，以便嵌入四個(gè)空 套齒輪中的一個(gè)。在圖 8.54所示位臵，鍵 1嵌在齒輪 Z8內(nèi)孔的鍵 槽中，這樣軸 2的運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪 Z7與 Z8的嚙合傳給軸 3。此時(shí) Z2、 Z4、 Z6也以各自的轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn)。 圖 1 倍 增 變 速 機(jī) 構(gòu) 圖 2 拉 鍵 變 速 機(jī) 構(gòu) 1.4.1 變速機(jī)構(gòu) 4滑移齒輪變速機(jī)構(gòu) 曾在前面輪系部分介紹過(guò)滑移齒輪變速的原理，故此處不再詳述。 上面所講的變速機(jī)構(gòu)為有級(jí)變速機(jī)構(gòu)，它們的變速可靠、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊。但 所用的零件多、

35、質(zhì)量大、高速轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)、變速時(shí)有噪聲。 5無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu) 圖所示，是摩擦盤式無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理結(jié)構(gòu)圖。錐形盤 1裝在電動(dòng)機(jī)軸上，電 動(dòng)機(jī)軸線傾斜一個(gè)角度。端面盤 2裝在底板支架 6上，借彈簧 3的壓力使其與錐形盤 1的斜面 貼緊。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪 5通過(guò)固定在底板上的齒條 4移動(dòng)支架 6時(shí)，就可以改變接觸半徑，因而 可得到不同的傳動(dòng)比。 摩擦盤無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu) 12 21 nRi nR 式中： n1、 n2 錐形盤 1和端面盤 2的轉(zhuǎn)速， r min； R1、 R2 錐形盤 1和端面盤 2接觸點(diǎn)半徑。 1.4.1 變速機(jī)構(gòu) 4滑移齒輪變速機(jī)構(gòu) 曾在前面輪系部分介紹過(guò)滑移齒輪變速的原理，故此處不再詳述。

36、 上面所講的變速機(jī)構(gòu)為有級(jí)變速機(jī)構(gòu)，它們的變速可靠、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊。但 所用的零件多、質(zhì)量大、高速轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)、變速時(shí)有噪聲。 5無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu) 圖所示，是摩擦盤式無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理結(jié)構(gòu)圖。錐形盤 1裝在電動(dòng)機(jī)軸上，電 動(dòng)機(jī)軸線傾斜一個(gè)角度。端面盤 2裝在底板支架 6上，借彈簧 3的壓力使其與錐形盤 1的斜面 貼緊。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪 5通過(guò)固定在底板上的齒條 4移動(dòng)支架 6時(shí)，就可以改變接觸半徑，因而 可得到不同的傳動(dòng)比。 摩擦盤無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu) 12 21 nRi nR 式中： n1、 n2 錐形盤 1和端面盤 2的轉(zhuǎn)速， r min； R1、 R2 錐形盤 1和端面盤 2接觸點(diǎn)半徑。 1.4.

37、2 變向機(jī)構(gòu) 所謂變向機(jī)構(gòu)是指在輸入旋轉(zhuǎn)方向不變的條件下，改變從動(dòng)輪 (軸 )旋轉(zhuǎn)方向的裝臵。常用 的有三星齒輪變向機(jī)構(gòu)、滑移齒輪變向機(jī)構(gòu)和圓錐齒輪變向機(jī)構(gòu)等。 1三星齒輪變向機(jī)構(gòu) 圖 1所示，由 Z1、 Z2、 Z3和 Z4四個(gè)齒輪，以及三角形杠桿架組成。 Zl和 Z4兩齒輪用鍵裝在位 臵固定的軸上，并可與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng) 2和 3兩齒輪空套在三角形杠桿架的軸上，杠桿架通過(guò)搬動(dòng) 手柄可繞齒輪 Z4軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖示位臵，齒輪通過(guò)齒輪 Z3帶動(dòng)齒輪 Z4，使齒輪 z4按一定方向旋 轉(zhuǎn)，齒輪 Z2空轉(zhuǎn)。若手柄向下搬動(dòng)，這時(shí) Z1和 Z3兩齒輪脫開(kāi)嚙合， Z1和 Z2進(jìn)入嚙合，這樣齒輪 Z1通過(guò)齒輪 2和

38、 3而帶動(dòng)齒輪 4，由于多了一個(gè)中間齒輪 Z2，當(dāng)齒輪 Z1的旋轉(zhuǎn)方向不變，齒輪在 Z4的旋轉(zhuǎn)方向就改變了。 2滑移齒輪變向機(jī)構(gòu) 圖 2所示為滑移齒輪變向機(jī)構(gòu)。由 Z1、 Z2、 Z3、 Z4和中間齒輪 2組成； Z1和 Z3為二聯(lián)滑移齒 輪，用導(dǎo)向鍵或花鍵與軸聯(lián)接。 Z2和 Z4固定在軸上。在圖示位臵，當(dāng)齒輪 Z1的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)中間齒 輪 Z帶動(dòng)齒輪 Z2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則齒輪 Zl和 Z2的旋轉(zhuǎn)方向相同。 圖 1 三 星 齒 輪 變 向 機(jī) 構(gòu) 圖 2 滑 移 齒 輪 變 向 機(jī) 構(gòu) 1.4.2 變向機(jī)構(gòu) 若將二聯(lián)齒輪 Z1和 Z3向右移動(dòng)時(shí)，使齒輪 Zl與中間齒輪 Z脫開(kāi)嚙合，齒輪 Z3和 Z4進(jìn)入

39、嚙合，因 為少了一個(gè)中間齒輪在該變向機(jī)構(gòu)中，所以齒輪 Z3和 Z4的旋轉(zhuǎn)方向相反。在該變向機(jī)構(gòu)中，若， 則只是一個(gè)變向機(jī)構(gòu)；若則既是一個(gè)變向機(jī)構(gòu)，又是一個(gè)變速機(jī)構(gòu)，即可同時(shí)完成變向和變速 要求。 3圓錐齒輪變向機(jī)構(gòu) 圖所示為圓錐齒輪變向機(jī)構(gòu)。在圖 a中，兩個(gè)端面帶有爪形齒的圓錐齒輪 Z2和 Z3，空套在 水平軸上，這兩個(gè)圓錐齒輪能與同軸上可滑移的雙向爪形離合器嚙合或分離，雙向爪形離合器 和水平軸用鍵聯(lián)接。另一個(gè)圓錐齒輪 Z1固定在垂直軸上。當(dāng)圓錐齒輪 Z1旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)水平軸上 兩個(gè)圓錐齒輪 Z2和 Z3，這兩個(gè)齒輪同時(shí)以相反的方向在軸上空轉(zhuǎn)。如果雙向離合器向左移動(dòng)， 與左面圓錐齒輪 Z2上的端

40、面爪形齒嚙合，那么運(yùn)動(dòng)由左面的圓錐齒輪 Z2通過(guò)雙向離合器傳給水 平軸；若雙向離合器向右移動(dòng)，與圓錐齒輪 Z3端面爪形齒嚙合，那么運(yùn)動(dòng)將由圓錐齒輪 Z3通過(guò) 雙向離合器傳給水平軸，且旋轉(zhuǎn)方向相反。 圖 b所示為滑移齒輪式變向機(jī)構(gòu)。通過(guò) 水平軸上的滑移齒輪，使左或右齒輪與主 動(dòng)輪分別嚙合，水平軸可得到轉(zhuǎn)向相反的 轉(zhuǎn)動(dòng)。 圓錐齒輪變向機(jī)構(gòu) 1.5 常用機(jī)構(gòu)觀察與分析 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)初步了解 機(jī)械基礎(chǔ) 課程所研究的各種常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 、 類型 、 特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例 。 (2)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)與機(jī)器的感性認(rèn)識(shí) 。 2.實(shí)驗(yàn)方法 陳列室展示各種常用機(jī)構(gòu)的模型 ， 通過(guò)模型的動(dòng)態(tài)展示 ， 增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)

41、構(gòu)與機(jī)器的感性認(rèn)識(shí) 。 實(shí)驗(yàn)教師只作簡(jiǎn)單介紹 ， 提出問(wèn)題 ， 供學(xué)生思考 ， 學(xué)生通過(guò)觀察 ， 對(duì)常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 、 類型 、 特點(diǎn)有一定的了解 ， 對(duì)學(xué)習(xí)機(jī) 械基礎(chǔ)課程產(chǎn)生一定的興趣 。 3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)對(duì)機(jī)器的認(rèn)識(shí) 通過(guò)實(shí)物模型和機(jī)構(gòu)的觀察 ， 學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到：機(jī)器是由一個(gè)機(jī)構(gòu)或幾 個(gè)機(jī)構(gòu)按照一定運(yùn)動(dòng)要求組合而成的 。 所以只要掌握各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 ， 再去研究任何機(jī)器的特性就不困難了 。 在機(jī)械原理中 ， 運(yùn)動(dòng)副是以兩構(gòu)件 的直接接觸形式的可動(dòng)聯(lián)接及運(yùn)動(dòng)特征來(lái)命名的 。 如：高副 、 低副 、 轉(zhuǎn)動(dòng) 副 、 移動(dòng)副等 。 1.5 常用機(jī)構(gòu)觀察與分析 (2)平面四桿機(jī)構(gòu) 平面連桿

42、機(jī)構(gòu)中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單 ， 應(yīng)用最廣泛的是四桿機(jī)構(gòu) ， 四桿機(jī)構(gòu)分成三大 類： 即鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)；單移動(dòng)副機(jī)構(gòu)；雙移動(dòng)副機(jī)構(gòu) 。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 、 雙曲柄機(jī)構(gòu) 、 雙搖桿機(jī)構(gòu) ， 即根據(jù)兩連架 桿為曲柄 ， 或搖桿來(lái)確定 。 單移動(dòng)副機(jī)構(gòu) ， 它是以一個(gè)移動(dòng)副代替鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副演化而成 的 。 可分為：曲柄滑塊機(jī)構(gòu) ， 曲柄搖塊機(jī)構(gòu) 、 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)及擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等 。 雙移動(dòng)副機(jī)構(gòu)是帶有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu) ， 把它們倒臵也可得到：曲柄移 動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 、 雙滑塊機(jī)構(gòu)及雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu) 。 (3)凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)常用于把主動(dòng)構(gòu)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng) ， 轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件嚴(yán)格地按照預(yù)定規(guī)律的

43、 運(yùn)動(dòng) 。 只要適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪廓線 ， 便可以使從動(dòng)件獲得任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。 由于凸輪機(jī) 構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 緊湊 ， 因此廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械 ， 儀器及操縱控制裝臵中 。 凸輪機(jī)構(gòu)主要有三部分組成 ， 即：凸輪 (它有特定的廓線 )、 從動(dòng)件 (它由凸輪廓 線控制著 )及機(jī)架 。 凸輪機(jī)構(gòu)的類型較多 ， 學(xué)生在參觀這部分時(shí)應(yīng)了解各種凸輪的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) ， 找出 其中的共同特點(diǎn) 。 1.5 常用機(jī)構(gòu)觀察與分析 4 其他常用機(jī)構(gòu) 其他常用機(jī)構(gòu)常見(jiàn)的有棘輪機(jī)構(gòu)；摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)；槽輪機(jī)構(gòu)；不完全齒輪機(jī)構(gòu)； 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；萬(wàn)向節(jié)及非圓齒輪機(jī)構(gòu)等 。 通過(guò)各種機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演示學(xué)生應(yīng) 知道各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及

44、應(yīng)用范圍 。 5 機(jī)構(gòu)的串 、 并聯(lián) 展柜中展示有實(shí)際應(yīng)用的機(jī)器設(shè)備 、 儀器儀表的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 。 從這里可以看出 ， 機(jī)器都是由一個(gè)或幾個(gè)機(jī)構(gòu)按照一定的運(yùn)動(dòng)要求串 、 并聯(lián)組合而成的 。 所以在學(xué)習(xí) 機(jī)械基礎(chǔ)課程中一定要掌握好各類基本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 ， 才能更好地去研究任何機(jī) 構(gòu) (復(fù)雜機(jī)構(gòu) )特性 。 思考與分析： 1 在你所觀察到的機(jī)械中所采用的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是否有不足 ， 如 何加以改進(jìn) ？ 2 哪些機(jī)械中的四桿機(jī)構(gòu)利用了急回特性 ， 有何實(shí)際意義 ？ 3 凸輪機(jī)構(gòu)中凸輪的輪廓曲線如何設(shè)計(jì)的 ？ 常用凸輪從動(dòng)件的運(yùn) 動(dòng)規(guī)律如何的 ？ 4 在生活或生產(chǎn)實(shí)際中你還了解其它哪些常用機(jī)構(gòu)的應(yīng)用嗎 ？ 謝謝