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1、教學重點： 教學難點： 解決方法： 熟悉常用機構、常用機械傳動及通用零部件的工作原理、特點、應用、結構和標準； 常用機構、常用機械傳動及用零部件的工作原理、特點、應用、結構。 抓好基本學習環(huán)節(jié)學會綜合運用知識學會知識技能的實際應用第三篇第三篇 常用機構常用機構 緒論緒論緒論緒論機械設計機械設計在工程技術中的地在工程技術中的地位和作用位和作用機械概述機械概述該部分的性質、內(nèi)容、任務和學該部分的性質、內(nèi)容、任務和學習方法習方法1.1.機械設計機械設計在工在工 程技術中的地位和作用程技術中的地位和作用 該課程研究機械設計中的共性問題，是機該課程研究機械設計中的共性問題，是機械設計工程的技術基礎，應用
2、廣泛。械設計工程的技術基礎，應用廣泛。 機械設計的程序，實際上是對機械設計的程序，實際上是對機械設機械設計基礎計基礎所研究內(nèi)容的系統(tǒng)應用過程。所研究內(nèi)容的系統(tǒng)應用過程。 工程上進行機械設計時，首先，將構件按工程上進行機械設計時，首先，將構件按照機械的工作原理要求組成機構；其次，分析照機械的工作原理要求組成機構；其次，分析各構件的運動情況及構件在外力作用下的平衡各構件的運動情況及構件在外力作用下的平衡問題；第三，分析構件在外力作用下的承載能問題；第三，分析構件在外力作用下的承載能力問題，合理地選擇材料、熱處理，確定構件力問題，合理地選擇材料、熱處理，確定構件（零件）的形狀、具體結構、幾何尺寸、制
3、造（零件）的形狀、具體結構、幾何尺寸、制造工藝；最后，繪制零件工作圖，待加工。工藝；最后，繪制零件工作圖，待加工。 2.機械概述機械概述 （1）掌握名詞 機器和機構、構件和零件（2）機器的組成（3）機械的類型機器機器 具有以下三個特征的實物組合體稱為機器。 1.1.都是人為的各種實物的組合。都是人為的各種實物的組合。 2.2.組成機器的各種實物間具有確組成機器的各種實物間具有確 定的相對運動。定的相對運動。 3.3.可代替或減輕人的勞動，完成可代替或減輕人的勞動，完成 有用的機械功或轉換機械能有用的機械功或轉換機械能。機構機構 它是具有確定相對運動的各種實物的組合，它只符合機器的前兩個特征。（
4、如齒輪機構） 機構主要用來傳遞和變換運動。 機器主要用來傳遞和變換能量。 從結構和運動學的角度分析，機器和機構之間并無區(qū)別，都是具有確定相對運動的各種實物的組合，所以，通通常將機器和機構統(tǒng)稱為機械。常將機器和機構統(tǒng)稱為機械。零件和構件零件和構件 零件零件是組成機器的最小單元，也是機器的制造單元，機器是由若干個不同的零件組裝而成的。 各種機器經(jīng)常用到的零件稱為通用零件。 特定的機器中用到的零件稱為專用零件。 構件構件是機器的運動單元，一般由若干個零件剛性聯(lián)接而成，也可以是單一的零件。若從運動的角度來講，可以認為機器是由若干個構件組裝而成的。機器的組成機器的組成 根據(jù)功能的不同，一部完整的機器由以
5、下四部分組成： 1.原動部分：原動部分：機器的動力來源。 2.工作部分：工作部分：完成工作任務的部分。 3.傳動部分：傳動部分：把原動機的運動和動力傳遞給工作機。 4.控制部分：控制部分：使機器的原動部分、傳動部分、工作部分按一定的順序和規(guī)律運動，完成給定的工作循環(huán)。機械的類型機械的類型 根據(jù)用途不同，機械可分為：（1）動力機械動力機械實現(xiàn)機械能與其他形式能量間的轉換。（2）加工機械加工機械改變物料的結構形狀、性質及狀態(tài)。（3）運輸機械運輸機械改變?nèi)嘶蛭锪系目臻g位置。（4）信息機械信息機械獲取或處理各種信息。3.3.本部分的性質、內(nèi)容本部分的性質、內(nèi)容 任務和學習方法任務和學習方法 （1）機械
6、設計是一門綜合性的技術基礎課，其研究對象和課程內(nèi)容： 常用機構常用機構 常用機械傳動常用機械傳動 通用機械零部件通用機械零部件 3.3.本部分的性質、內(nèi)容本部分的性質、內(nèi)容 任務和學習方法任務和學習方法（2）機械設計課程的任務： 熟悉常用機構、常用機械傳動及通用零部件的工作原理、特點、應用、結構和標準，掌握常用機構、常用機械傳動和通用零部件的選用和基本設計方法，具備正確分析、使用和維護機械的能力，初步具有應用簡單機械傳動裝置的能力。3.3.本部分的性質、內(nèi)容本部分的性質、內(nèi)容 任務和學習方法任務和學習方法 （3）學習方法抓好基本學習環(huán)節(jié)學會綜合運用知識學會知識技能的實際應用學會總結歸納學會創(chuàng)新
7、第三篇第三篇 常用機構常用機構 研究對象研究對象: :機構機構（平面機構、凸輪機構、間（平面機構、凸輪機構、間歇運動機構）歇運動機構） 內(nèi)容主要內(nèi)容主要: :機構的結構分析機構的結構分析從分析機構的從分析機構的組成入手，研究機構的組成情況對其運動的組成入手，研究機構的組成情況對其運動的影響，以及機構運動簡圖的繪制方法，為研影響，以及機構運動簡圖的繪制方法，為研究現(xiàn)有機構和創(chuàng)造新機構打下基礎。究現(xiàn)有機構和創(chuàng)造新機構打下基礎。 常用常用機構及其設計機構及其設計從分析幾種常用機構的工作從分析幾種常用機構的工作原理和運動特點入手，研究根據(jù)給定運動和原理和運動特點入手，研究根據(jù)給定運動和傳力要求設計機構
8、運動簡圖的基本方法。這傳力要求設計機構運動簡圖的基本方法。這里不涉及構件的強度計算、材料選擇和結構里不涉及構件的強度計算、材料選擇和結構形狀設計等問題。形狀設計等問題。平面機構平面機構 平面機構：平面機構：所有構件都在同一平面或相所有構件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機構，否則稱為互平行的平面內(nèi)運動的機構，否則稱為空間機構?？臻g機構。 機構簡圖繪制：偏心輪機構機構簡圖繪制：偏心輪機構機構示意圖繪制：鄂式破碎機機構示意圖繪制：鄂式破碎機第第8 8章章 平面連桿機構平面連桿機構 第第2 2節(jié)節(jié) 平面連桿機構平面連桿機構 定義：定義：若干個剛性構件用平面低副聯(lián)接而成的機構若干個剛性構件用平面低
9、副聯(lián)接而成的機構, ,也也可稱為平面低副機構?？煞Q為平面低副機構。 優(yōu)點：優(yōu)點：1.1.能夠實現(xiàn)多種運動形式的轉換，也可以實現(xiàn)各能夠實現(xiàn)多種運動形式的轉換，也可以實現(xiàn)各種預定的運動規(guī)律和復雜的運動軌跡，容易滿足生產(chǎn)中種預定的運動規(guī)律和復雜的運動軌跡，容易滿足生產(chǎn)中各種動作要求；各種動作要求；2.2.構件間接觸面上的比壓小、易潤滑、構件間接觸面上的比壓小、易潤滑、磨損輕、適用于傳遞較大載荷的場合；磨損輕、適用于傳遞較大載荷的場合；3.3.機構中運動副機構中運動副的元素形狀簡單、易于加工制造和保證精度。的元素形狀簡單、易于加工制造和保證精度。缺點：缺點：1.1.只能近似地滿足給定的運動規(guī)律和軌跡要
10、求，只能近似地滿足給定的運動規(guī)律和軌跡要求，且設計比較復雜；且設計比較復雜；2. 2. 運動構件產(chǎn)生的慣性力難以平衡，運動構件產(chǎn)生的慣性力難以平衡，高速時會引起較大的振動，因此常用于速度較低的場合。高速時會引起較大的振動，因此常用于速度較低的場合。 命名命名: :根據(jù)所含有構件的數(shù)目。如四桿機構，多桿機構根據(jù)所含有構件的數(shù)目。如四桿機構，多桿機構( (五桿機構、六桿機構五桿機構、六桿機構) )。本章主要研究平面四桿機構的本章主要研究平面四桿機構的類型、基本性質和設計方法。類型、基本性質和設計方法。 8.2 8.2 平面四桿機構的類型及應用平面四桿機構的類型及應用 平平面面四四桿桿機機構構鉸鏈四
11、桿機構鉸鏈四桿機構 ( (全轉動副全轉動副) )含有移動副含有移動副的平面四桿的平面四桿機構機構 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 雙曲柄機構雙曲柄機構 雙搖桿機構雙搖桿機構 曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構 曲柄導桿機構曲柄導桿機構 曲柄搖塊機構曲柄搖塊機構 移動導桿機構移動導桿機構 鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構中，固定不動的構件為鉸鏈四桿機構中，固定不動的構件為機架機架；與機架相；與機架相聯(lián)的構件為聯(lián)的構件為連架桿連架桿，連架桿中，能繞機架的固定鉸鏈，連架桿中，能繞機架的固定鉸鏈作整周轉動的稱為作整周轉動的稱為曲柄曲柄，僅能在一定角度范圍內(nèi)往復，僅能在一定角度范圍內(nèi)往復擺動的稱為擺動的稱為搖桿搖桿
12、；聯(lián)接兩連架桿且不與機架直接相聯(lián)；聯(lián)接兩連架桿且不與機架直接相聯(lián)的構件稱為的構件稱為連桿連桿。 根據(jù)兩個連架桿能否成為曲柄，鉸鏈四桿機構可根據(jù)兩個連架桿能否成為曲柄，鉸鏈四桿機構可分為三種基本形式：分為三種基本形式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構搖桿機構。曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構特點是：既能將曲柄的整周轉動變特點是：既能將曲柄的整周轉動變換為搖桿的往復擺動，又能將搖桿的往復擺動變換換為搖桿的往復擺動，又能將搖桿的往復擺動變換為曲柄的連續(xù)回轉運動。為曲柄的連續(xù)回轉運動。雙曲柄機構雙曲柄機構的特點是：能將等角速度轉動轉變?yōu)榈奶攸c是：能將等角速度轉動轉變?yōu)橹芷谛缘淖?/p>
13、角速度轉動。周期性的變角速度轉動。 例如：攪拌機、縫紉機等。例如：攪拌機、縫紉機等。例如：慣性篩、挖掘機（平行四邊形機構）、車例如：慣性篩、挖掘機（平行四邊形機構）、車門啟閉機構（反平行四邊形機構）等。門啟閉機構（反平行四邊形機構）等。雙搖桿機構雙搖桿機構的特點是：兩個連架桿均為搖桿的特點是：兩個連架桿均為搖桿 。例如：起重機、電風扇搖頭機構等。例如：起重機、電風扇搖頭機構等。含有一個移動副的平面四桿機構含有一個移動副的平面四桿機構 1.曲柄滑塊機構：曲柄滑塊機構：鉸鏈四桿機構中，擴大轉動副，使鉸鏈四桿機構中，擴大轉動副，使轉動副變成移動副。轉動副變成移動副。根據(jù)滑塊往復移動根據(jù)滑塊往復移動的
14、導路中心線是否的導路中心線是否通過曲柄轉動中心，通過曲柄轉動中心，曲柄滑塊機構可分曲柄滑塊機構可分為對心曲柄滑塊機為對心曲柄滑塊機構和偏置曲柄滑塊構和偏置曲柄滑塊機構。機構。特點：可以實現(xiàn)轉動和往復移動的變換。特點：可以實現(xiàn)轉動和往復移動的變換。應用：活塞式內(nèi)燃機、空氣壓縮機、沖床等機械等。應用：活塞式內(nèi)燃機、空氣壓縮機、沖床等機械等。2.2.曲柄導桿機構曲柄導桿機構12343124應用實例：回轉式油泵（轉動導桿機構）牛頭刨床的主應用實例：回轉式油泵（轉動導桿機構）牛頭刨床的主體機構（擺動導桿機構）。體機構（擺動導桿機構）。 取曲柄滑塊機構的不同構件為機架而獲得的。取構件2為機架，構件3為主動
15、件，若 ，導桿1作整周運動，稱為轉動導桿機構轉動導桿機構；若 ，導桿1作往復擺動，稱為擺動導桿機構。擺動導桿機構。 23ll 23ll 2341取曲柄滑塊機構中的連桿3為機架而得到的。當 曲柄2為原動件繞點轉動時，滑塊4繞機架3上的鉸鏈中心擺動，故稱該機構為曲柄搖塊機構曲柄搖塊機構或稱為擺動滑塊機構擺動滑塊機構。 3.3.曲柄搖塊機構曲柄搖塊機構應用于各種擺動式應用于各種擺動式原動機和工作機中。原動機和工作機中。擺缸式液壓泵、卡擺缸式液壓泵、卡車車箱自動翻轉卸車車箱自動翻轉卸料機構料機構 。取曲柄滑塊機構中的滑塊4為機架而得到的。當曲柄2轉動時，導桿1可在固定滑塊4中往復移動，故該機構稱為移動
16、導桿機構移動導桿機構（或定塊機構定塊機構）。4.4.移動導桿機構移動導桿機構應用實例：手壓抽水機、抽油泵等。應用實例：手壓抽水機、抽油泵等。鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件 1.1.最短桿與最長桿的長度之和，小于或等于最短桿與最長桿的長度之和，小于或等于其他兩桿長度之和；其他兩桿長度之和；2.2.連架桿和機架中必有一個是最短桿。連架桿和機架中必有一個是最短桿。 鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿的長度之鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，則取最短桿的相鄰和小于或等于其余兩桿長度之和，則取最短桿的相鄰桿為機架時，得桿為機架時，得曲柄搖桿機構曲柄
17、搖桿機構；取最短桿為機架時，；取最短桿為機架時，得得雙曲柄機構雙曲柄機構；取與最短桿相對的桿為機架時，得；取與最短桿相對的桿為機架時，得雙雙搖桿機構搖桿機構。鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿的鉸鏈四桿機構中，若最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論取何桿為機長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論取何桿為機架時均無曲柄存在，而只能得架時均無曲柄存在，而只能得雙搖桿機構雙搖桿機構。推論：推論：8.2 8.2 鉸鏈四桿機構的基本性質鉸鏈四桿機構的基本性質 1.1.急回特性急回特性 : :搖桿的擺角搖桿的擺角， 極位夾角極位夾角。 為描述從動搖桿的急為描述從動搖桿的急回特性，在此引入行回特
18、性，在此引入行程速比系數(shù)程速比系數(shù) K K，即：，即：K =K =180 + 180 + 180 - 180 - K K值的大小反映了急回運動特性的顯著程度。值的大小反映了急回運動特性的顯著程度。K K值的大值的大小取決于極位夾角小取決于極位夾角 ， 角越大，角越大，K K值越大，急回運動值越大，急回運動特性越明顯；反之，則愈不明顯。當時特性越明顯；反之，則愈不明顯。當時 ，K=1 K=1 ，機構無急回特性。機構無急回特性。 0若在設計機構時若在設計機構時先給定先給定K K值，則值，則 :11180 KK在生產(chǎn)實際中，常利用機構的急回運動來縮短非生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)率，如牛頭刨床、往復式運輸機等
19、。 8.2 8.2 鉸鏈四桿機構的基本性質鉸鏈四桿機構的基本性質 2.2.壓力角與傳動角壓力角與傳動角costFFsinnFF壓力角愈小，機構的傳力效果愈好。所以，壓力角愈小，機構的傳力效果愈好。所以，衡量機構傳力性能，可用壓力角作為標志。衡量機構傳力性能，可用壓力角作為標志。 CvtFnFF壓力角：從動件壓力角：從動件受力方向與受力受力方向與受力點線速度方向之點線速度方向之間所夾的銳角。間所夾的銳角。 傳動角傳動角: :壓力角壓力角的余角即連桿與的余角即連桿與從動件間所夾的從動件間所夾的銳角。銳角。 在連桿機構中，為度在連桿機構中，為度量方便，常用壓力角量方便，常用壓力角的余角即連桿與從動的
20、余角即連桿與從動件間所夾的銳角件間所夾的銳角( (傳傳動角動角) )檢驗機構的傳檢驗機構的傳力性能。力性能。 min傳動角愈大，機構的傳力性能愈好，反之則不利于機構傳動角愈大，機構的傳力性能愈好，反之則不利于機構中力的傳遞。機構運轉過程中，傳動角是變化的，機構中力的傳遞。機構運轉過程中，傳動角是變化的，機構出現(xiàn)最小傳動角的位置正好是傳力效果最差的位置，也出現(xiàn)最小傳動角的位置正好是傳力效果最差的位置，也是檢驗其傳力性能的關鍵位置。是檢驗其傳力性能的關鍵位置。 CvtFnFF設計要求：設計要求：曲柄搖桿機構，以曲柄為原動件時，其曲柄搖桿機構，以曲柄為原動件時，其最小傳動角發(fā)生在曲柄與機架兩次共線最小傳動角發(fā)生在曲柄與機架兩次共線位置之一。位置之一。 minABCD8.2 8.2 鉸鏈四桿機構的基本性質鉸鏈四桿機構的基本性質 3.3.死點狀態(tài)死點狀態(tài) 0機構傳動角機構傳動角 （即（即 ）的位置稱為）的位置稱為死點位置。死點位置。 90機構處于死點位置，從動機構處于死點位置，從動件會出現(xiàn)件會出現(xiàn)卡死卡死（機構自鎖）（機構自鎖）或或運動方向不確定運動方向不確定的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 措施和應用措施和應用
機械常用傳動裝置
