機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版）課件 李春明 緒論、1.1 平面機(jī)構(gòu)及自由度 - 2.1帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)緒論一、引言機(jī)器的重要性（先看幾個(gè)實(shí)例）控制器(控制)電動(dòng)機(jī)(原動(dòng))帶(傳動(dòng))減速器(傳動(dòng))波輪(執(zhí)行)

機(jī)構(gòu)：僅具有機(jī)器的前兩個(gè)特征，即具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的人為的構(gòu)件組合系統(tǒng)。如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。機(jī)械：是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)。１）人為的多種構(gòu)件的組合體。２）組成機(jī)器的各構(gòu)件間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。３）能夠代替或減輕人的勞動(dòng)，有效地完成能量轉(zhuǎn)換。如將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（內(nèi)燃機(jī)）、將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能（發(fā)電機(jī)）、將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（電動(dòng)機(jī)）等。1、機(jī)器的共同特征二、機(jī)器的構(gòu)成及其特性?xún)?nèi)燃機(jī)功用：內(nèi)燃機(jī)是將燃?xì)馊紵龝r(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。組成：缸體１

活塞2連桿3曲柄4齒輪5齒輪6凸輪軸7進(jìn)氣門(mén)推桿8排氣門(mén)推桿9進(jìn)氣門(mén)10排氣門(mén)11

活塞下行，進(jìn)氣閥打開(kāi)，燃?xì)獗晃肫谆钊闲校M(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng)

活塞上行，排氣閥打開(kāi)，排出廢氣工作過(guò)程：動(dòng)畫(huà)內(nèi)燃機(jī)工作視頻顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)原理：動(dòng)鄂向靜鄂運(yùn)動(dòng)，從而擠壓物料。機(jī)架偏心輪動(dòng)鄂肘板判斷如下裝置是機(jī)器還是機(jī)構(gòu)？2、零件和構(gòu)件零件：機(jī)器中制造的最小單元。構(gòu)件：機(jī)器中運(yùn)動(dòng)的最小單元。多個(gè)零件的剛性組合——連桿構(gòu)件可以是一個(gè)零件，也可以是多個(gè)零件的剛性組合.通用零件：專(zhuān)用零件：

例如：齒輪、軸、聯(lián)軸器、離合器、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、螺栓、鍵、花鍵、銷(xiāo)；鉚、焊、膠結(jié)構(gòu)件；彈簧、機(jī)架、箱體等。

例如：葉片、犁鏵、槍栓等。零件可分為兩類(lèi)：3、機(jī)器的組成原動(dòng)機(jī)：機(jī)器動(dòng)力的來(lái)源，即動(dòng)力源，如：電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)、柴油機(jī)）等。它可以把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。執(zhí)行部分：是直接完成工作任務(wù)的部分。傳動(dòng)部分：把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行部分，介于原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行部分之間，起橋梁的作用?？刂撇糠郑嚎刂茩C(jī)器的其他組成部分，使操作者隨時(shí)實(shí)現(xiàn)或終止機(jī)器的各種預(yù)定功能。原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)部分執(zhí)行部分控制部分三、機(jī)器設(shè)計(jì)的基本要求及一般程序1.機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求（１）預(yù)定功能要求（２）安全可靠與強(qiáng)度、壽命的要求（３）經(jīng)濟(jì)性要求（４）操作使用要求（5）其他要求2.機(jī)器設(shè)計(jì)的一般過(guò)程計(jì)劃階段總體方案設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段樣機(jī)的試制和鑒定產(chǎn)品的正式投產(chǎn)四機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械學(xué)科中的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，研究的內(nèi)容主要包括力學(xué)、常用機(jī)構(gòu)的組成、工作原理、運(yùn)動(dòng)特性、設(shè)計(jì)的基本理論和方法，以及一般尺寸和參數(shù)的通用零部件的工作原理、特點(diǎn)、選用及設(shè)計(jì)的基本理論和方法。

對(duì)于從事機(jī)械加工及機(jī)械維修的技術(shù)人員，工作中要與各種機(jī)械直接打交道，如按圖樣要求采用適當(dāng)?shù)姆椒庸C(jī)械零件，把零件按機(jī)械設(shè)備的技術(shù)要求進(jìn)行部件裝配和總裝配、調(diào)整和修配，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)在使用中出現(xiàn)故障、損壞或長(zhǎng)期使用后精度降低的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維修等。這些工作都要求掌握機(jī)械的基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能，了解機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造和原理，分析機(jī)械的受力情況和工作能力，能按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范正確選擇機(jī)械的通用零部件等，這就是我們學(xué)習(xí)這門(mén)課程的目的。

學(xué)習(xí)本課程的目的為了幫助同學(xué)們學(xué)習(xí)好本課程，特提出以下幾點(diǎn)建議。（1）努力領(lǐng)會(huì)課本上所講述知識(shí)的內(nèi)涵。同學(xué)之間多討論，有疑問(wèn)多向老師請(qǐng)教，帶著興趣去學(xué)習(xí)。（2）隨時(shí)觀察周?chē)氖挛?，把?shū)本上的知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，將理論和實(shí)踐融會(huì)貫通，這有助于更好地掌握理論知識(shí)。（3）利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，比如CAD軟件的使用，然后對(duì)身邊的事物進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)練習(xí)，并在設(shè)計(jì)中積極加入自己的創(chuàng)新思想。（4）本課程理論與實(shí)際聯(lián)系比較密切，學(xué)習(xí)時(shí)要堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，重視生產(chǎn)實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和參觀。學(xué)習(xí)方法選擇題：1.利用機(jī)械能作功或者實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的裝置是

。A.機(jī)器B.機(jī)械C.機(jī)構(gòu)D.構(gòu)件2.

是主要用來(lái)傳遞和變換運(yùn)動(dòng)的裝置。A.機(jī)器B.機(jī)構(gòu)C.構(gòu)件D.零件3.

是機(jī)構(gòu)中參加運(yùn)動(dòng)的單元體，具有獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)特性。A.機(jī)器B.機(jī)構(gòu)C.構(gòu)件D.零件4.機(jī)器的動(dòng)力來(lái)源是

。A.原動(dòng)機(jī)B.執(zhí)行部分C.傳動(dòng)部分D.控制部分練習(xí)題：5.將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工作部分，傳遞運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式的是機(jī)器的

。A.原動(dòng)機(jī)B.執(zhí)行部分C.傳動(dòng)部分D.控制部分6.連桿機(jī)構(gòu)是機(jī)器的

。A.動(dòng)力部分B.執(zhí)行部分C.傳動(dòng)部分D.控制部分7.下列不屬于原動(dòng)機(jī)的是

。A.柴油機(jī)B.汽油機(jī)C.電動(dòng)機(jī)D.發(fā)電機(jī)8.

是機(jī)械中的制造單元，是組成機(jī)械的不可拆分的基本單元。A.構(gòu)件B.零件C.機(jī)構(gòu)

判斷題：1.機(jī)構(gòu)能完成有用的機(jī)械能或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。（

）2.機(jī)器與機(jī)構(gòu)的主要區(qū)別是機(jī)器在結(jié)構(gòu)上更為復(fù)雜。（

）3.組成機(jī)器的各構(gòu)件之間應(yīng)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（

）4.刨床的刨刀裝置是機(jī)器的動(dòng)力部分。（

）5.構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是多個(gè)零件組成的剛性結(jié)構(gòu)。（

）6.用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力的、有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架的（固定件）、用構(gòu)件間能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)。（

）7.一部機(jī)器可以只含有一個(gè)機(jī)構(gòu)，也可以由數(shù)個(gè)機(jī)構(gòu)組成。（

）8.零件是制造的單元，有時(shí)把部件也統(tǒng)稱(chēng)為零件。（

）9.整體式連桿是最小的制造單元，所以它是零件而不是構(gòu)件。（）10.連桿中的螺栓、連桿體、軸瓦等都是零件。（）練習(xí)題：任務(wù)一平面機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖模塊一機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目一平面機(jī)構(gòu)及其自由度任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)｛空間機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為平面機(jī)構(gòu)。否則稱(chēng)為空間機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合。一些常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)一、平面機(jī)構(gòu)及其組成

組成機(jī)構(gòu)的兩個(gè)基本要素是：構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。1、構(gòu)件

構(gòu)件是機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的最小單元。一個(gè)構(gòu)件可以是一個(gè)零件，也可以是多個(gè)零件的剛性組合體。2、構(gòu)件的分類(lèi)構(gòu)件機(jī)架（固定構(gòu)件）活動(dòng)構(gòu)件原動(dòng)件(主動(dòng)件)從動(dòng)件任務(wù)一平面機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一般情況下，原動(dòng)件與機(jī)架相連接。

在任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，只能有一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。在活動(dòng)構(gòu)件中至少有一個(gè)原動(dòng)件，其余的活動(dòng)構(gòu)件都是從動(dòng)件。一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件具有三個(gè)自由度，有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。一個(gè)做空間運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件具有六個(gè)自由度，有六個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。約束：對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所施加的限制。二、構(gòu)件的自由度和約束：自由度：構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)種類(lèi)的數(shù)目。三、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)

1、運(yùn)動(dòng)副：使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。

2、分類(lèi)

平面運(yùn)動(dòng)副：低副（面接觸）高副（點(diǎn)、線(xiàn)接觸）轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副：螺旋副、球面副根據(jù)兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，低副又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副的自由度為1，約束為2.鏈接動(dòng)畫(huà)（一）低副1、轉(zhuǎn)動(dòng)副（或鉸鏈）兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)符號(hào)：

兩構(gòu)件只能沿某一方向線(xiàn)作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為移動(dòng)副。

移動(dòng)副的自由度為1，約束為2.低副自由度為1，約束為2。

鏈接動(dòng)畫(huà)2、移動(dòng)副符號(hào)：

兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線(xiàn)接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為高副。高副自由度為2，約束為1。

（二）高副凸輪副齒輪副輪軌高副

高副的常見(jiàn)形式：（三）空間運(yùn)動(dòng)副球面副四、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念

分析已有機(jī)構(gòu)或設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)時(shí)，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，在研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，撇開(kāi)那些與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的機(jī)構(gòu)的外形和運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)，僅用簡(jiǎn)單的線(xiàn)條和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)副符號(hào)來(lái)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例畫(huà)出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置。這種說(shuō)明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)明圖形，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2、構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副的表示方法

構(gòu)件的畫(huà)法：低副中的構(gòu)件常用線(xiàn)段或小方塊表示；高副中的構(gòu)件一般用相似的圖形表示。畫(huà)有斜線(xiàn)的構(gòu)件表示機(jī)架。

轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法如下：

移動(dòng)副的表示方法如下：

平面高副的表示方法如下：b.齒輪副a.凸輪副3、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟（1）分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，找出機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件。（2）沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線(xiàn)，逐一分析各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定各運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目。（3）判斷運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置。

（4）選擇原動(dòng)件的一個(gè)位置，采用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)按比例作圖。例試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖例繪制圖a所示抽水機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)的自由度

Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨｎ－活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目（不包括機(jī)架）ＰＬ－低副數(shù)目（包括轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副）ＰＨ－高副數(shù)目1、平面機(jī)構(gòu)自由度的概念平面機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。2、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式n=3，

pL=4，pH=0F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1n=3,PL=4,PH=0

F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4－0=1例計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ=3×2－2×3=0F=0Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ=3×3－2×5=-1F＜0Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝4×3－2×5=2

F＞w三角形具有穩(wěn)定性，不能動(dòng)EDC也構(gòu)成三角形，不能動(dòng)鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)不確定若F=w=2運(yùn)動(dòng)確定二、構(gòu)件組具有確定運(yùn)動(dòng)的條件教學(xué)視頻Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝3×3－

2×4=1

F＜w鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)構(gòu)件破壞Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝3×3－

2×4=1

F=

w運(yùn)動(dòng)確定構(gòu)件組具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：構(gòu)件組的自由度Ｆ=主動(dòng)件的個(gè)數(shù)W結(jié)論：(F=0不動(dòng)；F＜0超靜定，F(xiàn)＜W時(shí)破壞；F＞W(wǎng)運(yùn)動(dòng)不確定。）1、復(fù)合鉸鏈播放動(dòng)畫(huà)三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)兩個(gè)以上的構(gòu)件共用同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。由K個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為（K-1）個(gè)

復(fù)合鉸鏈符號(hào)表示：F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。F=3×5－2×7－0=1復(fù)合鉸鏈F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)將滾子和推桿看做一體。

2、局部自由度在機(jī)構(gòu)中，某些不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，兩個(gè)忽略：1、n中小滾子忽略；2、轉(zhuǎn)動(dòng)副中滾子中心小圓圈忽略。滾子凸輪機(jī)構(gòu)

在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副所起的限制作用重復(fù)，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的限制作用約束稱(chēng)為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，虛約束應(yīng)除去不計(jì)。(1)平行的移動(dòng)副：兩構(gòu)件構(gòu)成的多個(gè)平行導(dǎo)路上的移動(dòng)副。

F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=13、虛約束(2)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)重合：兩構(gòu)件構(gòu)成同一軸線(xiàn)上的轉(zhuǎn)動(dòng)副。(3)機(jī)構(gòu)中存在的對(duì)稱(chēng)部分計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱(chēng)部分的構(gòu)件及其產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。

F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-2=1（4）、軌跡重合：在機(jī)構(gòu)中，若被聯(lián)接到機(jī)構(gòu)上的構(gòu)件，在聯(lián)接點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合時(shí)，該聯(lián)接引入的約束是虛約束，F(xiàn)=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1虛約束作用：對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，但可以改善機(jī)構(gòu)的受力情況，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性。例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2解:主動(dòng)件數(shù)W=F機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)n=7，PL=9，PH=1F=3×7－2×9－1=2例：求圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷此裝置是否具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)．鏈接動(dòng)畫(huà)n=9，PL=10+2=12，PH=2F=3×9-2×12-2=1例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。n=7，PL=6+4=10PH=0F=3×7-2×10-0=1例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。n=3，PL=4，PH=0F=3×3－2×4－0=13n=7－1=6,PL=8,PH=1

(3與5同一構(gòu)件)F=3n－2PL－PH=3×6－2×8－1=1Ｆ＝W→機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。（1）F=0:增加一構(gòu)件帶進(jìn)一平面低副（2）F>W:增加主動(dòng)件數(shù)目或增加一個(gè)帶有兩個(gè)平面低副的構(gòu)件（3）F<W:減少主動(dòng)件數(shù)目四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的實(shí)用意義1、判定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案是否合理F=0不動(dòng)；F＜0超靜定；F＜W機(jī)構(gòu)被破壞；F＞W(wǎng)運(yùn)動(dòng)不確定；F=W具有確定的運(yùn)動(dòng)2、改進(jìn)不合理的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案，使之具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)n=3，PL=4，PH=1，F(xiàn)=3×3-2×4-1=0n=4，PL=5，PH=1

，F(xiàn)=3×4-2×5-1=1例修改手動(dòng)沖床的設(shè)計(jì)增加一構(gòu)件，帶一低副n=3，PL=3，PH=2n=4，PL=5，PH=1，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×4-2×5-1=1F=3n－2PL－PH

=3×3-2×3-2=1任務(wù)一平面機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖模塊一機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目一平面機(jī)構(gòu)及其自由度任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)｛空間機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為平面機(jī)構(gòu)。否則稱(chēng)為空間機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合。一些常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)一、平面機(jī)構(gòu)及其組成

組成機(jī)構(gòu)的兩個(gè)基本要素是：構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。1、構(gòu)件

構(gòu)件是機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的最小單元。一個(gè)構(gòu)件可以是一個(gè)零件，也可以是多個(gè)零件的剛性組合體。2、構(gòu)件的分類(lèi)構(gòu)件機(jī)架（固定構(gòu)件）活動(dòng)構(gòu)件原動(dòng)件(主動(dòng)件)從動(dòng)件任務(wù)一平面機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一般情況下，原動(dòng)件與機(jī)架相連接。

在任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，只能有一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架。在活動(dòng)構(gòu)件中至少有一個(gè)原動(dòng)件，其余的活動(dòng)構(gòu)件都是從動(dòng)件。一個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件具有三個(gè)自由度，有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。一個(gè)做空間運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件具有六個(gè)自由度，有六個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。約束：對(duì)構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所施加的限制。二、構(gòu)件的自由度和約束：自由度：構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)種類(lèi)的數(shù)目。三、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)

1、運(yùn)動(dòng)副：使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。

2、分類(lèi)

平面運(yùn)動(dòng)副：低副（面接觸）高副（點(diǎn)、線(xiàn)接觸）轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)副：螺旋副、球面副根據(jù)兩構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，低副又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副的自由度為1，約束為2.鏈接動(dòng)畫(huà)（一）低副1、轉(zhuǎn)動(dòng)副（或鉸鏈）兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)符號(hào)：

兩構(gòu)件只能沿某一方向線(xiàn)作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為移動(dòng)副。

移動(dòng)副的自由度為1，約束為2.低副自由度為1，約束為2。

鏈接動(dòng)畫(huà)2、移動(dòng)副符號(hào)：

兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線(xiàn)接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱(chēng)為高副。高副自由度為2，約束為1。

（二）高副凸輪副齒輪副輪軌高副

高副的常見(jiàn)形式：（三）空間運(yùn)動(dòng)副球面副四、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念

分析已有機(jī)構(gòu)或設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)時(shí)，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，在研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，撇開(kāi)那些與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的機(jī)構(gòu)的外形和運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)，僅用簡(jiǎn)單的線(xiàn)條和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)副符號(hào)來(lái)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例畫(huà)出各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置。這種說(shuō)明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)明圖形，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2、構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副的表示方法

構(gòu)件的畫(huà)法：低副中的構(gòu)件常用線(xiàn)段或小方塊表示；高副中的構(gòu)件一般用相似的圖形表示。畫(huà)有斜線(xiàn)的構(gòu)件表示機(jī)架。

轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法如下：

移動(dòng)副的表示方法如下：

平面高副的表示方法如下：b.齒輪副a.凸輪副3、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟（1）分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，找出機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件。（2）沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線(xiàn)，逐一分析各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定各運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目。（3）判斷運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置。

（4）選擇原動(dòng)件的一個(gè)位置，采用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)按比例作圖。例試?yán)L制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖例繪制圖a所示抽水機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。任務(wù)二平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)的自由度

Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨｎ－活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目（不包括機(jī)架）ＰＬ－低副數(shù)目（包括轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副）ＰＨ－高副數(shù)目1、平面機(jī)構(gòu)自由度的概念平面機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。2、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式n=3，

pL=4，pH=0F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－0=1n=3,PL=4,PH=0

F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4－0=1例計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ=3×2－2×3=0F=0Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ=3×3－2×5=-1F＜0Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝4×3－2×5=2

F＞w三角形具有穩(wěn)定性，不能動(dòng)EDC也構(gòu)成三角形，不能動(dòng)鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)不確定若F=w=2運(yùn)動(dòng)確定二、構(gòu)件組具有確定運(yùn)動(dòng)的條件教學(xué)視頻Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝3×3－

2×4=1

F＜w鏈接動(dòng)畫(huà)鏈接動(dòng)畫(huà)構(gòu)件破壞Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝3×3－

2×4=1

F=

w運(yùn)動(dòng)確定構(gòu)件組具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：構(gòu)件組的自由度Ｆ=主動(dòng)件的個(gè)數(shù)W結(jié)論：(F=0不動(dòng)；F＜0超靜定，F(xiàn)＜W時(shí)破壞；F＞W(wǎng)運(yùn)動(dòng)不確定。）1、復(fù)合鉸鏈播放動(dòng)畫(huà)三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)兩個(gè)以上的構(gòu)件共用同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。由K個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈包含的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目應(yīng)為（K-1）個(gè)

復(fù)合鉸鏈符號(hào)表示：F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。F=3×5－2×7－0=1復(fù)合鉸鏈F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)將滾子和推桿看做一體。

2、局部自由度在機(jī)構(gòu)中，某些不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，兩個(gè)忽略：1、n中小滾子忽略；2、轉(zhuǎn)動(dòng)副中滾子中心小圓圈忽略。滾子凸輪機(jī)構(gòu)

在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副所起的限制作用重復(fù)，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起新的限制作用約束稱(chēng)為虛約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，虛約束應(yīng)除去不計(jì)。(1)平行的移動(dòng)副：兩構(gòu)件構(gòu)成的多個(gè)平行導(dǎo)路上的移動(dòng)副。

F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=13、虛約束(2)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)重合：兩構(gòu)件構(gòu)成同一軸線(xiàn)上的轉(zhuǎn)動(dòng)副。(3)機(jī)構(gòu)中存在的對(duì)稱(chēng)部分計(jì)算中應(yīng)將對(duì)稱(chēng)部分的構(gòu)件及其產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。

F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-2=1（4）、軌跡重合：在機(jī)構(gòu)中，若被聯(lián)接到機(jī)構(gòu)上的構(gòu)件，在聯(lián)接點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)軌跡與機(jī)構(gòu)上的該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合時(shí)，該聯(lián)接引入的約束是虛約束，F(xiàn)=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1虛約束作用：對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，但可以改善機(jī)構(gòu)的受力情況，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性。例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2解:主動(dòng)件數(shù)W=F機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)n=7，PL=9，PH=1F=3×7－2×9－1=2例：求圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷此裝置是否具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)．鏈接動(dòng)畫(huà)n=9，PL=10+2=12，PH=2F=3×9-2×12-2=1例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。n=7，PL=6+4=10PH=0F=3×7-2×10-0=1例：求圖示機(jī)構(gòu)的自由度。例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。n=3，PL=4，PH=0F=3×3－2×4－0=13n=7－1=6,PL=8,PH=1

(3與5同一構(gòu)件)F=3n－2PL－PH=3×6－2×8－1=1Ｆ＝W→機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。（1）F=0:增加一構(gòu)件帶進(jìn)一平面低副（2）F>W:增加主動(dòng)件數(shù)目或增加一個(gè)帶有兩個(gè)平面低副的構(gòu)件（3）F<W:減少主動(dòng)件數(shù)目四、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的實(shí)用意義1、判定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案是否合理F=0不動(dòng)；F＜0超靜定；F＜W機(jī)構(gòu)被破壞；F＞W(wǎng)運(yùn)動(dòng)不確定；F=W具有確定的運(yùn)動(dòng)2、改進(jìn)不合理的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案，使之具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)n=3，PL=4，PH=1，F(xiàn)=3×3-2×4-1=0n=4，PL=5，PH=1

，F(xiàn)=3×4-2×5-1=1例修改手動(dòng)沖床的設(shè)計(jì)增加一構(gòu)件，帶一低副n=3，PL=3，PH=2n=4，PL=5，PH=1，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×4-2×5-1=1F=3n－2PL－PH

=3×3-2×3-2=1任務(wù)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)模塊一機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目二平面連桿機(jī)構(gòu)任務(wù)三平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)二鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本特性連桿機(jī)構(gòu)（低副機(jī)構(gòu)）平面連桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

一、認(rèn)識(shí)幾個(gè)基本概念任務(wù)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1、基本形式連架桿｛搖桿曲柄一曲一搖二曲

二搖

根據(jù)連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為：2、基本類(lèi)型（一）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

定義

兩個(gè)連架桿中，一個(gè)為曲柄，一個(gè)為搖桿。

特性

可實(shí)現(xiàn)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)與搖桿擺動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換。曲柄常為主動(dòng)件，作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿為從動(dòng)件，作變速擺動(dòng)。

應(yīng)用實(shí)例

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線(xiàn)俯仰機(jī)構(gòu)腳踏縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)汽車(chē)前窗刮雨器破碎機(jī)攪拌機(jī)

（二）雙曲柄機(jī)構(gòu)

定義

兩個(gè)連架桿均為曲柄。

特性

當(dāng)主動(dòng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄可作同向或反向、等速或變速轉(zhuǎn)動(dòng)。一般雙曲柄機(jī)構(gòu)正平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

應(yīng)用實(shí)例

車(chē)門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)

（三）雙搖桿機(jī)構(gòu)定義

兩連架桿均為搖桿。特性可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)搖桿擺動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換。雙搖桿機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)攝影平臺(tái)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化方法改變構(gòu)件的形狀和尺寸(搖桿長(zhǎng)度l3增至無(wú)窮大)。

三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式（以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例）1、轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圓弧導(dǎo)軌曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性可實(shí)現(xiàn)曲柄（搖桿）轉(zhuǎn)動(dòng)與滑塊移動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換2、取不同的構(gòu)件為機(jī)架曲柄滑塊機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)翻斗車(chē)壓井曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以形成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)、定塊機(jī)構(gòu)。雙滑塊機(jī)構(gòu)

擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副B的半徑，使其大于曲柄AB的長(zhǎng)度，成為偏心輪機(jī)構(gòu)，偏心距ｅ=曲柄長(zhǎng)。ABC3、擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副（改變構(gòu)件的形狀）擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件(1)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。(2)機(jī)架或連架桿為最短桿。二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判別方法：

1）滿(mǎn)足格拉肖夫判別式，且(1)以最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)，是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；(2)以最短桿為機(jī)架時(shí)是雙曲柄機(jī)構(gòu)；（3）以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架時(shí)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。2）若不滿(mǎn)足格拉肖夫判別式，則無(wú)論以何桿為機(jī)架，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。任務(wù)二平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性例：已知AB=40mm,BC=120mm,CD=70mm,AD=100mm,判斷下面機(jī)構(gòu)的類(lèi)型。ABCD例：判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型。三、機(jī)構(gòu)的急回特性和行程速比系數(shù)急回特性：

機(jī)構(gòu)在空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度(v2>v1)的這種性質(zhì)稱(chēng)為連桿機(jī)構(gòu)的急回特性。急回程度用行程速比系數(shù)K來(lái)表示。以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例分析：C2D—C1D:工作行程；C1D—C2D：空回行程θ為極位夾角：搖桿位于兩極限位置時(shí)，主動(dòng)曲柄之間所夾的銳角。行程速比系數(shù)K：

空回行程和工作行程的平均速度的比值。對(duì)心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中：極位夾角θ=0.

由公式得K=1.v1=v2，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。

動(dòng)畫(huà)

擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)論：①若行程速比系數(shù)K>1，說(shuō)明機(jī)構(gòu)有急回特性，其值越大，急回性質(zhì)越顯著，②有無(wú)急回特性，取決于極位夾角θ，（只要θ≠0，就有急回特性）③急回特性的作用：縮短非生產(chǎn)時(shí)間，提高工作效率。四、壓力角和傳動(dòng)角壓力角：

從動(dòng)件所受的驅(qū)動(dòng)力F的方向與受力點(diǎn)的速度v方向之間所夾銳角，用α表示。傳動(dòng)角：

傳動(dòng)角是壓力角的余角，即γ=900-α，（也只能是銳角）。

顯然，壓力角α角越小，傳動(dòng)角γ就越大，使從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)的有效分力Ft就越大，對(duì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)越有利。注意：隨著機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)角γ是不斷變化的，什么位置出現(xiàn)最小傳動(dòng)角γmin

，是設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)考慮的主要問(wèn)題。一般機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角要求推薦值γ=40°~50°。

γmin對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動(dòng)件為曲柄時(shí)，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架垂直的位置。對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，由于在任何位置時(shí)主動(dòng)曲柄通過(guò)滑塊傳給從動(dòng)桿的力的方向，與從動(dòng)桿上受力點(diǎn)的速度方向始終一致，所以傳動(dòng)角等于90度。5、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置死點(diǎn)：壓力角α=900

，傳動(dòng)角γ=0°。此時(shí)，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力多大，都不能驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件，且轉(zhuǎn)向也不能確定，應(yīng)予以避免。

當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，從動(dòng)件將發(fā)生自鎖，出現(xiàn)卡死現(xiàn)象；或受到突然外力的影響，從動(dòng)件則會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向不確定現(xiàn)象。

在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，以搖桿為主動(dòng)件時(shí)，當(dāng)搖桿CD處于C1D、C2D兩極限位置時(shí)，連桿BC與從動(dòng)件曲柄AB出現(xiàn)兩次共線(xiàn)，這兩個(gè)位置就是死點(diǎn)位置。

四桿機(jī)構(gòu)存在死點(diǎn)的特點(diǎn)：

從動(dòng)件與連桿共線(xiàn)

實(shí)際應(yīng)用中，在死點(diǎn)位置常使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件無(wú)法運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的不確定現(xiàn)象,如縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)

死點(diǎn)的克服方法：

1）利用自身或飛輪的慣性

2）多組機(jī)構(gòu)，死點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)

3）改變主動(dòng)件的位置

死點(diǎn)的利用：項(xiàng)目練習(xí)一、選擇題1.在曲柄揺桿機(jī)構(gòu)中，若曲柄為主動(dòng)件，且做等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則從動(dòng)件搖桿一般做______。

A.往復(fù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)B.往復(fù)變速轉(zhuǎn)動(dòng)C.往復(fù)勻速擺動(dòng)D.往復(fù)加速擺動(dòng)2.要使鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在一個(gè)曲柄，要求必須滿(mǎn)足長(zhǎng)度和條件，且最短桿是______。

A.連架桿B.機(jī)架C.連桿D.曲柄3.下列機(jī)構(gòu)，不屬于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的是______。

A.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)B.雙曲柄機(jī)構(gòu)C.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)D.雙搖桿機(jī)構(gòu)4.在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿的之和，最短桿為機(jī)架，這個(gè)機(jī)構(gòu)是______。

A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙搖桿機(jī)構(gòu)C.雙曲柄機(jī)構(gòu)D.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

5.在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和大于其余兩桿的長(zhǎng)度之和，最短桿為機(jī)架，這個(gè)機(jī)構(gòu)是______。

A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙搖桿機(jī)構(gòu)C.雙曲柄機(jī)構(gòu)D.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

6.機(jī)構(gòu)的急回特性程度通常采用______來(lái)衡量。

A.壓力角B.傳動(dòng)角C.行程速比系數(shù)D.效率7.在平面四桿機(jī)構(gòu)中，如果存在急回特性，則其行程速比系數(shù)______。

A.K>1B.K=1C.K<1D.以上都不正確8.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有急回特性的條件是______。

A.θ>00B.θ=00C.K=1D.以上都不正確9.偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以由柄為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)______急回特性。

A.一定有B.一定無(wú)C.可能有10.對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)______急回特性。

A.有B.沒(méi)有C.可能有11.在平面連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)傳動(dòng)角γ較大時(shí)，則______。

A.構(gòu)的傳力性能較好B.可以滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)的自鎖要求C.機(jī)構(gòu)的效率較低D.機(jī)構(gòu)的傳力性能差12.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)______處于共線(xiàn)位置時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角位置。

A.曲柄與連桿B.曲柄與機(jī)架C.搖桿與機(jī)架D.以上都不正確13.在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，其導(dǎo)桿的傳動(dòng)角始終為_(kāi)_____。

A.90°B.0°C.45°D.以上都不正確14.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在______的位置。

A.曲柄與連桿共線(xiàn)B.搖桿與連桿共線(xiàn)C.搖桿與曲柄共線(xiàn)D.曲柄與機(jī)架共線(xiàn)15.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角γmin出現(xiàn)在曲柄與______垂直的位置。

A.連桿B.機(jī)架(導(dǎo)路)C.搖桿D.曲柄16.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以______為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)有死點(diǎn)位置出現(xiàn)。

A.曲柄B.搖桿C.連桿D.以上都不正確17.當(dāng)平面連桿機(jī)構(gòu)在死點(diǎn)位置時(shí),其壓力角與傳動(dòng)角分別為_(kāi)_____。

A.00、00B.00、900C.900、00D.900、900

18.以搖桿為主動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，在______時(shí)，會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置。

A.曲柄與連桿共線(xiàn)B.搖桿與連桿共線(xiàn)C.搖桿與曲柄共線(xiàn)D.曲柄與機(jī)架垂直二、判斷題1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由平面低副組成的四桿機(jī)構(gòu)。（

）2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿只能一個(gè)成為曲柄，一個(gè)成為搖桿。（

）3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)各桿的長(zhǎng)度，即可判斷其類(lèi)型。（

）4.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能把主動(dòng)件的等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成從動(dòng)件的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。（

）5.在曲柄長(zhǎng)度不相等的雙曲柄機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄都做等速轉(zhuǎn)動(dòng)。（

）6.在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，只要以最短桿作為機(jī)架，就能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。（

）7.在存在曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)架一定是最短桿。（

）8.在某鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)架最短，則該機(jī)構(gòu)一定為雙曲柄機(jī)構(gòu)。（

）9.在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，只要機(jī)架或連架桿為最短桿，則機(jī)構(gòu)必然存在曲柄。（

）10.在雙搖桿機(jī)構(gòu)中，其最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和肯定大于其余兩桿長(zhǎng)度之和。（

）11.極位夾角越大，機(jī)構(gòu)的急回特性越顯著。（

）12.對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊在做往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)急回特性。（

）13.對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，只要以曲柄為主動(dòng)件，一定具有急回特性。（

）14.對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)極位夾角

θ=1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。（

）15.極位夾角和壓力角均可反映一個(gè)機(jī)構(gòu)的傳力性能。（

）16.在各種導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中導(dǎo)桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)有急回特性。（

）17.壓力角a愈大，傳動(dòng)角y愈小，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能愈好。（

18.對(duì)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)連桿與從動(dòng)件的夾角為銳角時(shí)，傳動(dòng)角就等于這個(gè)夾角。（

）19.在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，最小傳動(dòng)角γmin出現(xiàn)在曲柄與導(dǎo)路平行位置。（

）20.四桿機(jī)構(gòu)中是否存在死點(diǎn)位置，取決于從動(dòng)件與連桿是否共線(xiàn)。（

）21.實(shí)際上，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置就是在搖桿的兩個(gè)極限位置。（

）22.四桿機(jī)構(gòu)的“死點(diǎn)位置即為該機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角位置。（

）2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中各桿長(zhǎng)度為:LAB=120mm，IBC=300mm，LCD

=200mm，LAD

=250mm。試問(wèn):(1)取AD為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在?(2)若各桿長(zhǎng)度不變，能否選用不同的機(jī)架得到雙搖桿或雙曲柄機(jī)構(gòu)，如何獲得?

1.已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度分別為a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，當(dāng)分別取a、b、c、a為機(jī)架時(shí)，將得到何種機(jī)構(gòu)?任務(wù)三平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)◆設(shè)計(jì)的任務(wù)按照給定的條件確定四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度?！粼O(shè)計(jì)方法圖解法形象，直觀，概念清楚。解析法利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行，精確，效率高。實(shí)驗(yàn)法可解決一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題，簡(jiǎn)便，實(shí)用。●DB1C1B2C2A●ABCD步驟：

1、連接B1B2，C1C22、作B1B2，

C1C2中垂線(xiàn)

3、在中垂線(xiàn)上取一點(diǎn)作A，D4、連AB1C1D1、已知:連桿BC長(zhǎng)L2及連桿兩個(gè)位置B1C1,B2C2固定鉸A必在B1B2垂直平分線(xiàn)上固定鉸D必在C1C2垂直平分線(xiàn)上分析解:無(wú)窮多解一、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)連桿給定的三個(gè)位置

鉸點(diǎn)已給定B1C1B2C2B3C3AD步驟：1.連接B1B2

，B2B3

；2.作各連線(xiàn)中垂線(xiàn)；3.B1B2，B2B3中垂線(xiàn)之交點(diǎn)即為點(diǎn)A；4.C1C2，C2C3中垂線(xiàn)之交點(diǎn)即為點(diǎn)D；5.連接AB1C1D即為所求。2、已知:連桿BC長(zhǎng)L2及連桿三個(gè)位置B1C1，B2C2，B3C3唯一解二、按給定行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知條件：搖桿長(zhǎng)度l=10cm，搖桿擺角

，行程速比系數(shù)K=1.5設(shè)計(jì)：鉸鏈A的位置。模塊一機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目三凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)二凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法任務(wù)三間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)是通過(guò)凸輪與從動(dòng)件間的接觸來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是一種常見(jiàn)的高副機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凸輪的輪廓曲線(xiàn)有直接的關(guān)系，只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€(xiàn)，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任何預(yù)定的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律。凸輪動(dòng)畫(huà)任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)

一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：配氣機(jī)構(gòu)自動(dòng)車(chē)床上的走刀機(jī)構(gòu)二、組成：凸輪，從動(dòng)件，機(jī)架三、作用：將凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的移動(dòng)或擺動(dòng)四、特點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，工作可靠，容易設(shè)計(jì)；

(2)高副接觸，易磨損。五、應(yīng)用：適用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)六、凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型1、按凸輪的形狀和運(yùn)動(dòng)分類(lèi)(1)、盤(pán)形回轉(zhuǎn)凸輪(2)平板移動(dòng)凸輪

(3)、圓柱回轉(zhuǎn)凸輪

2、按從動(dòng)件的形狀分類(lèi)(1)、尖頂從動(dòng)件(2)、滾子從動(dòng)件(3)、平底從動(dòng)件

3、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式擺動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件4、按鎖合方式的不同力鎖合凸輪，如靠重力、彈簧力鎖合的凸輪等；形鎖合凸輪，如溝槽凸輪、等徑及等寬凸輪、共軛凸輪等。內(nèi)燃機(jī)七、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程★基圓：以凸輪最小向徑r0所作的圓，r0稱(chēng)為凸輪的基圓半徑?！锿瞥?、推程運(yùn)動(dòng)角：★從動(dòng)件與凸輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：從動(dòng)件的位移線(xiàn)圖：橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件位移量?！镞h(yuǎn)休止、遠(yuǎn)休止角：★回程、回程運(yùn)動(dòng)角：★近休止、近休止角：★行程：h★位移：s=r-r0

運(yùn)動(dòng)特性：從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)因速度有突變，在理論上加速度值為瞬時(shí)無(wú)窮大，使從動(dòng)件產(chǎn)生非常大的慣性力，致使凸輪受到很大的沖擊，這種沖擊稱(chēng)為剛性沖擊。推程運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖：適用場(chǎng)合：低速、輕載。2、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1）等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在運(yùn)行過(guò)程中速度為常數(shù)，

運(yùn)動(dòng)特性：從動(dòng)件在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)加速度有突變，因而從動(dòng)件的慣性力也將有突變，由此而引起的沖擊稱(chēng)為柔性沖擊。

適用場(chǎng)合：中速、輕載。2）等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

從動(dòng)件的前半行程等加速，后半行程等減速，兩次的加速度大小相等，方向相反。位移線(xiàn)圖的繪制中標(biāo)序號(hào)：縱向：沿從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)注橫向：沿凸輪轉(zhuǎn)角從小到大標(biāo)注凸輪轉(zhuǎn)角0°~90°90°~150°150°~270°270°~360°從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)等速上升10cm不動(dòng)等加速等減速下降至原位不動(dòng)例：設(shè)凸輪以等角速度w逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件與凸輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系如下：試?yán)L制從動(dòng)件的位移線(xiàn)圖。解：1）繪制直角坐標(biāo)系，在x軸上取合適長(zhǎng)度表示360°角，并在x軸上按比例找到90°、150°、270°的位置，過(guò)對(duì)應(yīng)的位置作垂線(xiàn)；2）作10cm的比例線(xiàn)段，然后在y軸上取對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度，然后作水平線(xiàn)；3）在對(duì)應(yīng)的位置按照從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移線(xiàn)圖的作法依次作圖即可。任務(wù)二用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪設(shè)計(jì)方法：圖解法，解析法一、圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線(xiàn)

假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度ω,凸輪：相對(duì)靜止不動(dòng)從動(dòng)件：一方面隨導(dǎo)軌以ω繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。從動(dòng)件尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線(xiàn)。(一)圖解法的原理反轉(zhuǎn)法1、對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)①.選取適當(dāng)?shù)谋壤?huà)出從動(dòng)件的位移線(xiàn)圖，并將推程和回程運(yùn)動(dòng)角若干等分；②.按相同的比例作基圓，并按①的要求在基圓上找出對(duì)應(yīng)的分點(diǎn)；③利用反轉(zhuǎn)法在基圓相應(yīng)的方向上量取對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度，④將各線(xiàn)段的端點(diǎn)用平滑的曲線(xiàn)連接，即得凸輪外廓形狀。(二)反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪輪廓的方法和步驟例：設(shè)凸輪以等角速度w逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件與凸輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系如下：凸輪基圓半徑rb=10cm，試設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線(xiàn)。凸輪轉(zhuǎn)角0°~90°90°~150°150°~270°270°~360°從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)等速上升10cm不動(dòng)等加速等減速下降至原位不動(dòng)作圖方法：1）根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作位移線(xiàn)圖，如圖所示，2）將位移線(xiàn)圖的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角若干等分，并過(guò)所有的分點(diǎn)作垂線(xiàn)；3）按比例作基圓，在基圓內(nèi)按凸輪轉(zhuǎn)向的反方向劃分推程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角、回程運(yùn)動(dòng)角和近休止角，并將推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角按與2）中相同的份數(shù)等分，過(guò)對(duì)應(yīng)的分點(diǎn)作射線(xiàn)，然后在射線(xiàn)上從基圓向外依次量取對(duì)應(yīng)角處的位移，得到一系列的點(diǎn)，最后用平滑的曲線(xiàn)將點(diǎn)相連即得凸輪輪廓。2、對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)

已知條件:凸輪的基圓半徑為rb,滾子半徑rT,凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線(xiàn)。作圖方法：1）先按尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的繪圖方法繪制凸輪的理論輪廓曲線(xiàn)；2）以理論輪廓曲線(xiàn)上的點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑作若干小圓；3）作這許多小圓的內(nèi)公切線(xiàn)，即為凸輪的實(shí)際輪廓曲線(xiàn)。

滾子與凸輪輪廓之間是滾動(dòng)摩擦，可以減少磨損，所以滾子從動(dòng)件是凸輪機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種從動(dòng)件。從減小凸輪與從動(dòng)件之間的接觸應(yīng)力來(lái)看，滾子半徑愈大愈好，但是必須注意，滾子半徑增大后，對(duì)凸輪實(shí)際輪廓曲線(xiàn)有很大影響。三、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題1、滾子半徑變尖交叉rT過(guò)大，實(shí)際廓線(xiàn)會(huì)變尖或交叉，引起運(yùn)動(dòng)失真；rT過(guò)小，滾子及滾子銷(xiāo)的強(qiáng)度會(huì)不夠。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可取滾子半徑rT=（0.1~0.5）rb。滾子半徑的選擇光滑2、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角

壓力角a越大，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能就越差，傳動(dòng)效率就越低。當(dāng)壓力角a增大到一定程度時(shí)，無(wú)論凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力多大，從動(dòng)件都不能運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自鎖。所以從傳動(dòng)效率的觀點(diǎn)來(lái)看，壓力角越小越好。(1)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角定義及壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特性的關(guān)系

凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指在不計(jì)摩擦的情況下，高副接觸點(diǎn)的法向力方向與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的線(xiàn)速度方向之間所夾的銳角，用a表示。壓力角大小是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能優(yōu)劣的重要參數(shù)之一。(2)壓力角與機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系

由圖可知，壓力角越大，則其基圓半徑越小，相應(yīng)機(jī)構(gòu)尺寸也越小。所以，從機(jī)構(gòu)尺寸緊湊的觀點(diǎn)看，壓力角大些好。(3)許用壓力角

一般情況下，既要求凸輪機(jī)構(gòu)有較高的傳動(dòng)效率，又要求其機(jī)構(gòu)尺寸緊湊。因此，壓力角不能過(guò)大，也不能太小，應(yīng)有一許用值，用[a]表示。通常要求amax≤[a]。一般工程中推薦的許用值：推程：移動(dòng)從動(dòng)件[a]=30o；擺動(dòng)從動(dòng)件[a]=45o。回程：通常不會(huì)引起自鎖問(wèn)題，但為了使從動(dòng)件不至產(chǎn)生過(guò)大的加速度從而引起不良后果，[a]=70o~80o。3、凸輪基圓半徑的確定

rb越大，a越小，凸輪機(jī)構(gòu)傳力性能越好，但機(jī)構(gòu)不緊湊。d為安裝凸輪處的軸徑凸輪基圓半徑rb減小，壓力角a就增大，若超過(guò)許用壓力角，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率降低，甚至發(fā)生自鎖。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的概念:

能夠?qū)⒅鲃?dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)和停歇的機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。類(lèi)型：1.棘輪機(jī)構(gòu)：主動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)，從動(dòng)件間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。2.槽輪機(jī)構(gòu)：主動(dòng)件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。3.不完全齒輪機(jī)構(gòu)：主動(dòng)件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)用：

間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)、步進(jìn)機(jī)構(gòu)、計(jì)數(shù)裝置和許多復(fù)雜的輕工機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用。任務(wù)三間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)主要由棘輪、主動(dòng)搖桿、驅(qū)動(dòng)棘爪、制動(dòng)爪和機(jī)架組成。彈簧使制動(dòng)爪和棘輪保持接觸。

1、棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理、基本類(lèi)型和應(yīng)用

工作原理：

當(dāng)搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)爪推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)；搖桿順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪上滑過(guò)，制動(dòng)爪使棘輪靜止不動(dòng)。齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)靠摩擦力傳動(dòng)，棘輪轉(zhuǎn)角可作無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲。適合于低速輕載對(duì)傳動(dòng)精度要求不高的場(chǎng)合。2、棘輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型外嚙合內(nèi)嚙合雙動(dòng)式可變向特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，運(yùn)動(dòng)可靠。棘輪的轉(zhuǎn)角在很大范圍內(nèi)可調(diào)。有較大的沖擊和噪聲、運(yùn)動(dòng)精度不高，常用于低速場(chǎng)合，及超越離合器、防逆轉(zhuǎn)器中。外摩擦內(nèi)摩擦滾柱式3、棘輪機(jī)構(gòu)的功能1）送進(jìn)和輸送牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)2）制動(dòng)

4、棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)搖桿擺動(dòng)角度的大小，控制棘輪的轉(zhuǎn)角用遮板調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角

齒式棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠，從動(dòng)棘輪容易實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)，但是有噪聲、沖擊，輪齒易摩損，高速時(shí)尤其嚴(yán)重，常用于低速、輕載的間歇傳動(dòng)。二、槽輪機(jī)構(gòu)2、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理

當(dāng)撥盤(pán)上的圓柱銷(xiāo)沒(méi)有進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的內(nèi)凹鎖止弧面被撥盤(pán)上的外凸鎖止弧面卡住，槽輪靜止不動(dòng)。當(dāng)圓柱銷(xiāo)進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，鎖止弧面被松開(kāi)，則圓柱銷(xiāo)驅(qū)動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)撥盤(pán)上的圓柱銷(xiāo)離開(kāi)徑向槽時(shí)，下一個(gè)鎖止弧面又被卡住，槽輪又靜止不動(dòng)。由此將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)槽輪的間歇運(yùn)動(dòng)。

1、組成：由具有圓柱銷(xiāo)的主動(dòng)銷(xiāo)輪、具有直槽的從動(dòng)槽輪及機(jī)架組成。

2、槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、效率高，比較平穩(wěn)。

缺點(diǎn)

圓柱銷(xiāo)突然進(jìn)入與脫離徑向槽，傳動(dòng)存在柔性沖擊，不適合高速場(chǎng)合，轉(zhuǎn)角不可調(diào)節(jié)，只能用在定角場(chǎng)合。

實(shí)例

電影放映機(jī)，蜂窩煤壓制，車(chē)床刀架轉(zhuǎn)為機(jī)構(gòu)外嚙合內(nèi)嚙合優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例不受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制。缺點(diǎn)：從動(dòng)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始及終止時(shí)速度又突變，沖擊較大，一般僅用于低速、輕載場(chǎng)合。三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)1、不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類(lèi)型內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)任務(wù)一帶傳動(dòng)的類(lèi)型和應(yīng)用模塊二機(jī)械傳動(dòng)形式項(xiàng)目一帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)任務(wù)三帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)任務(wù)二帶傳動(dòng)的受力分析任務(wù)四鏈傳動(dòng)及其簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)帶、鏈傳動(dòng)的應(yīng)用通過(guò)中間撓性件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,適用于兩軸中心距較大場(chǎng)合。任務(wù)一帶傳動(dòng)的類(lèi)型和應(yīng)用主動(dòng)帶輪1、從動(dòng)帶輪2、緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶3。一、帶傳動(dòng)的組成基本概念：帶的周長(zhǎng)（帶長(zhǎng)），包角a1、a2，中心距a，傳動(dòng)比i二、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）有緩沖吸振作用，傳動(dòng)平穩(wěn)噪音?。◣в袕椥裕?）有過(guò)載保護(hù)作用，防止其他零件遭受破壞（過(guò)載打滑)；3）適用于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)（中心距a大）；4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝精度要求不高，維護(hù)方便缺點(diǎn)：1）有彈性滑動(dòng)，使傳動(dòng)比i不恒定；2）張緊力較大（與嚙合傳動(dòng)相比），軸上壓力較大；3）結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊；4）打滑，使帶壽命變短；5）帶與帶輪間會(huì)產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場(chǎng)合；6）效率低。三、帶傳動(dòng)的應(yīng)用

帶傳動(dòng)適用于要求傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比不要求準(zhǔn)確、中小功率的遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。一般帶傳動(dòng)的傳遞功率P<50kW，帶速v=5~25m/s，高速帶的帶速可達(dá)60m/s，傳動(dòng)比i<7。1、摩擦式帶傳動(dòng)（1）平帶

平帶的截面形狀為扁平矩形，內(nèi)表面為工作面。平帶傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場(chǎng)合應(yīng)用較多。四、帶傳動(dòng)的類(lèi)型（2）V帶：截面形狀為等腰梯形，兩側(cè)面為工作表面。應(yīng)用最廣的帶傳動(dòng)是Ｖ帶傳動(dòng)，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。手扶拖拉機(jī)

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)

(3）多楔帶：它的橫截面是多楔形。其工作面是楔的側(cè)面。多楔帶傳動(dòng)兼有平帶的柔軟和Ｖ帶摩檫力大的優(yōu)點(diǎn)，主要用于傳遞大功率、結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)合。（4）圓形帶：橫截面為圓形。只用于小功率傳動(dòng)，如縫紉機(jī)、家用電器設(shè)備中。2)嚙合式帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)，具有的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小;傳遞功率大。用于要求傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)精度較高的場(chǎng)合，如數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等。內(nèi)燃機(jī)中的帶傳動(dòng)機(jī)器人手臂上的同步帶傳動(dòng)機(jī)器人操作臺(tái)上的同步帶傳動(dòng)

V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車(chē)V帶、大楔角V帶等。其中以普通V帶和窄V帶應(yīng)用較廣，本章主要討論普通V帶傳動(dòng)。

1、V帶傳動(dòng)的主要參數(shù)

1）普通V帶的截面:標(biāo)準(zhǔn)V帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖所示?？估w的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu)(制造方便,抗拉強(qiáng)度高)和線(xiàn)繩結(jié)構(gòu)(柔韌性好,抗彎強(qiáng)度高,適用帶輪直徑小,轉(zhuǎn)速較高場(chǎng)合)。一、V帶與V帶輪任務(wù)二

帶傳動(dòng)的受力分析

按截面尺寸的不同分為Y、Z、A、B、C、D、E共7種型號(hào)，其截面尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。在同樣的條件下，截面尺寸大則傳遞的功率就大。2）標(biāo)準(zhǔn):V帶裝在帶輪上，和bp相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑稱(chēng)為基準(zhǔn)直徑dd。V帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線(xiàn)長(zhǎng)度稱(chēng)為基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，它是V帶的公稱(chēng)長(zhǎng)度，普通V帶的標(biāo)記為：截型基準(zhǔn)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)標(biāo)記示例：B型帶，基度長(zhǎng)度為1000mm，標(biāo)記為：B1000GB/T11544-1997

1）材料:

帶輪常用材料為鑄鐵，帶速v<25m/s時(shí)，可采用HT150，v=25~30m/s時(shí)可用HT200，速度更高時(shí)可采用鑄鋼，鋁合金帶輪和塑料帶輪常用于小功率傳動(dòng)。

2）帶輪結(jié)構(gòu)

帶輪的結(jié)構(gòu)一般由輪緣、輪轂、輪輻三部分組成。1—輪緣2—輪輻3—輪轂2、V帶輪的輪槽結(jié)構(gòu)及截面尺寸

輪緣上制有槽，槽的結(jié)構(gòu)尺寸和數(shù)目應(yīng)與所用V帶的型號(hào)、根數(shù)相對(duì)應(yīng)。帶輪槽角規(guī)定為32°，34°，36°和38°，而V帶楔角a為40°，這是考慮到帶在帶輪上彎曲時(shí)，截面形狀的變化使角減小，從而使帶和帶輪槽面接觸良好。

帶輪結(jié)構(gòu)形式：根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，常用V帶輪有實(shí)心式、腹板式、孔板式和輪輻式四種形式。

實(shí)心式腹板式孔板式輪輻式1、帶的受力分析為保證傳動(dòng)帶的正常工作，傳動(dòng)帶必須以一定的張緊力套在帶輪上。帶傳動(dòng)尚未工作時(shí)，帶兩邊的拉力相等，稱(chēng)為初拉力F0。帶傳動(dòng)工作時(shí)，由于帶輪和帶之間的摩擦力，帶兩邊的拉力不再相等，一邊拉緊，一邊放松，緊邊拉力為F1，松邊拉力為F2。

二、帶傳動(dòng)的工作性能分析有效拉力F（又稱(chēng)帶所傳遞的圓周力）：帶的緊邊拉力與松邊拉力之差。有效拉力F=F1－F2

根據(jù)帶所傳遞的圓周力F和帶與帶輪之間產(chǎn)生的極限摩擦力Ffmax的關(guān)系，可以把帶傳動(dòng)的工作情況分為以下三種狀態(tài)：★正常工作狀態(tài)（F＜Ffmax）★臨界狀態(tài)（F=Ffmax

）★打滑狀態(tài)（F＞Ffmax

）當(dāng)傳遞的圓周力超過(guò)極限摩擦力總和時(shí)，帶將沿帶輪表面全面滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為打滑。它使帶的磨損加劇，從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速急劇降低，甚至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，失去正常工作能力。

傳動(dòng)帶是彈性體，受拉力后產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，并隨拉力大小的變化而改變。帶由緊邊繞過(guò)主動(dòng)輪進(jìn)入松邊時(shí)，由于拉力的減少，其彈性伸長(zhǎng)量也相應(yīng)減少，帶相對(duì)于輪向后縮了一段，因而帶和帶輪面間局部出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，并使帶的速度落后于主動(dòng)輪的圓周速度。這種由于帶的彈性變形而引起帶與帶輪面間的局部相對(duì)滑動(dòng)稱(chēng)為彈性滑動(dòng)。隨著緊、松邊拉力差的增大，帶的彈性滑動(dòng)區(qū)域擴(kuò)展至帶與帶輪的整個(gè)接觸面時(shí)，即發(fā)生打滑。彈性滑動(dòng)也存在于帶與從動(dòng)輪面間，但情況相反，帶由松邊進(jìn)入緊邊，拉力增加，帶逐漸伸長(zhǎng)，使帶的速度超前于從動(dòng)輪的圓周速度。在工作時(shí)，從緊邊到松邊，傳動(dòng)帶所受的拉力是變化的，因此帶的彈性變形也是變化的。2、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別1.產(chǎn)生原因：

彈性滑動(dòng)是由于帶的彈性變形引起的

打滑是由于過(guò)載引起的;2.是否可以避免：

彈性滑動(dòng)是不可避免的;

打滑是可以避免的.3.影響：

彈性滑動(dòng)時(shí)機(jī)器正常工作；

打滑時(shí)機(jī)器不能正常工作。任務(wù)三

普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1、失效形式

1）打滑；2）帶的疲勞破壞。2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證帶在不打滑的前提下，有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命。一、帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

二、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

已知條件：帶傳動(dòng)的用途、工作情況和原動(dòng)機(jī)種類(lèi)；傳遞的功率Ｐ，主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1，n2(或傳動(dòng)比)；其它要求，如外廓尺寸及安裝位置要求等。

設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定V帶的型號(hào)、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度、帶的根數(shù)。三、V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟

1、確定計(jì)算功率PC2、選擇V帶型號(hào)3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1

、dd2

4、驗(yàn)算帶速v5、計(jì)算中心距和帶長(zhǎng)6、驗(yàn)算小帶輪包角7、確定V帶根數(shù)1、確定計(jì)算功率PC=KAPKA---工作情況系數(shù)工況KA空、輕載啟動(dòng)重載啟動(dòng)每天工作小時(shí)數(shù)（h）＜1010~16＞16＜1010~16＞16載荷變動(dòng)最小液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（≤7.5kW）、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕負(fù)荷輸送機(jī)1.01.11.21.11.21.3載荷變動(dòng)小帶式輸送機(jī)（不均勻負(fù)荷）、通風(fēng)機(jī)（＞7.5kW）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)（非離心式）、發(fā)電機(jī)、金屬切削機(jī)床、印刷機(jī)、旋轉(zhuǎn)篩、鋸木機(jī)和木工機(jī)械1.11.21.31.21.31.4載荷變動(dòng)較大制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)床、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載輸送機(jī)1.21.31.41.41.51.6載荷變動(dòng)很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8注：1．空、輕載啟動(dòng)—電動(dòng)機(jī)（交流啟動(dòng)、三角啟動(dòng)、直流并勵(lì)）、四缸以上的內(nèi)燃機(jī)、裝有離心式離合器、液力聯(lián)軸器的動(dòng)力機(jī)；2．重載啟動(dòng)—電動(dòng)機(jī)（聯(lián)機(jī)交流啟動(dòng)、直流復(fù)勵(lì)或串勵(lì)）、四缸以下的內(nèi)燃機(jī)。2、確定帶的型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率Pc和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由圖選擇V帶型號(hào)。

為降低帶的彎曲應(yīng)力，小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1應(yīng)大于或等于該型號(hào)帶輪的最小直徑dmin。

大帶輪直徑由公式求得，并圓整，取標(biāo)準(zhǔn)系列值。3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2

普通V帶輪最小基準(zhǔn)直徑（單位：㎜）型號(hào)YZABC最小基準(zhǔn)直徑dmin205075125200注：普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑（㎜）系列：2022.4252831.535.540455056636771758085901001061121181251321401501601701802002122242362502652803003153553754004254505005305606006306707107508009001000等。5、計(jì)算中心距和帶長(zhǎng)

初定中心距：如果中心距未給出，可按下式初選中心距a0

確定帶長(zhǎng)：初定帶長(zhǎng)L0可按下列幾何長(zhǎng)度計(jì)算公式求得

根據(jù)初定的L0由表選取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L。傳動(dòng)的實(shí)際中心距可近似按下式確定：

L0=2