《机械基础》第二章 常用机构
《机械基础》
教案
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第二章 常用机构
一、教 案 【教学要求】
1、 了解铰链四杆机构的组成与分类和特点; 2、 了解铰链四杆机构演化的几种常见类型; 3、 了解凸轮机构的组成、分类、应用特点及从动件运动规律; 4、 了解间歇运动机构的组成、特点及应用; 5、 掌握曲柄存在的条件;
6、 理解铰链四杆机构的基本性质。
【教学目的】
通过本章节内容的学习,使学生理解铰链四杆机构的基本性质,了解常用机构的组
成、分类、应用特点。
【教学重难点】
1、曲柄存在的条件
2、铰链四杆机构的基本性质。
3、凸轮机构从动件运动规律。
【学习概要】
1、平面四杆机构;
2、凸轮机构;
3、间歇机构。
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《机械基础》教案
第一节 平面四杆机构 【教学重难点】
1、铰链四杆机构的基本性质;
2、曲柄存在的条件;
【教学方法】
本节内容主要以教师讲解和
演示,学生预习练习为主,辅助教师对知识点讲解达到学生掌握知识要点的目的。
【教学内容】
一、平面机构
机构——是具有确定运动的构件系统。
若组成机构的所有构件都在一个平面或
互相平行的平面内运动,则该机构
为平面机构,否则称为空间机构
搅拌器
1(运动副的概念
运动副——两构件直接接触而又能产生一定形式相对运动的可动连接。
(1)低副
两构件之间作面接触的运动副。
转动副 移动副 螺旋副
(2)高副——两构件之间作点或线接触的运动副。 滚动轮接触 凸轮接触 齿轮接触 2(运动副的应用特点
低副特点:
, 单位面积压力较小,较耐用,传力性能好 , 摩擦损失大,效率低
, 不能传递较复杂的运动
高副特点:
, 单位面积压力较大,两构件接触处容易磨损 , 制造和维修困难
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《机械基础》教案 , 能传递较复杂的运动
3、低副机构和高副机构
机构中所有运动副均为低副的机构成为低副机构;机构中至少有一个运动副是高副
的机构称为高副机构
二、平面机构运动简图测绘
三、平面连杆机构的特点
平面连杆机构——由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的,在同一
平面或相互平行平面内运动的机构。 作用:
实现某些较为复杂的平面运动,在生产和生活中广泛用于动力的传递或改变运动
形式。
四杆机构——最常用的平面连杆机构,具有四个构件
(包括机架)的低副机构。
平面铰链四杆机构——构件间用四个转动副相连的
平面四杆机构,简称铰链四杆机构。 铰链四杆机构:四根杆均用转动副连接。 滑块四杆机构:杆件间的连接,除了转动副以外,构
件3与4使用移动副连接。
四、铰链四杆机构的组成与分类
机架:固定不动的构件4。
连杆:不与机架直接相连的构件2。
连架杆:与机架相连的构件1、3。
1.铰链四杆机构类型的判别
铰链四杆机构三种基本类型的判别方法
, 曲柄摇杆机构的条件:连架杆之一为最
短杆
双曲柄机构的条件:机架为最短杆
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《机械基础》教案
, 双摇杆机构的条件:连杆为最短杆
当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时,无论取哪一杆件
为机架,机构均为双摇杆机构。
, 双摇杆机构
当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时,无论取哪一杆
件为机架,机构均为双摇杆机构。
2、铰链四杆机构的应用举例
曲柄摇杆机构
剪板机 雷达 汽车雨刷 缝纫机踏板 双曲柄机构的应用
惯性筛 天平 汽车车门启闭 双摇杆机构的应用
电风扇摇头机构 起重机机构 五、铰链四杆机构的基本性质
1、急回特性
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《机械基础》教案
极位夹角——摇杆在C1D和C2D两极限位置时,曲柄与连杆共线,对应两位置所夹的
锐角,用θ
表
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示。
急回特性:空回行程时的平均速度大于工作行程时的平均速度。
,机构的急回特性可用行程速比系数 表示: K ,vt180,21K,,,,vt180,, 12
极位夹角 θ 越大,机构的急回特性越明显。 2、死点位置
六、铰链四杆机构的演化实例
曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面
四杆机构,是由曲柄摇杆机构演化而来的。
改变曲柄滑块机构的固定件课演化为导杆机构
导杆机构
导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。连架杆中至少有一个构件为导杆的
平面四杆机构称为导杆机构。
摆动导杆机构 移动导杆机构 曲柄摇块机构
小结
1(铰链四杆机构的基本类型。
2(铰链四杆机构各构件的名称。
3(铰链四杆机构基本形式的判定。
4(铰链四杆机构的基本性质。
5(导杆机构类型与应用。
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第二节 凸轮机构 【教学重难点】
3、凸轮机构的组成;
4、凸轮机构工作过程级从动件的运动规律;
【教学方法】
本节内容主要以教师讲解和演示,学生预习练习为主,辅助教师对知识点讲解达到学生
掌握知识要点的目的。
【教学内容】
一、凸轮机构的组成、分类及应用特点
1、凸轮机构的组成
凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触,迫使从动件作
有规律的直线往复运动(直动)或摆动。
1,凸轮 2,从动件 3,机架 2、凸轮机构的分类
3、凸轮机构的常用结构
(1)凸轮轴
(2)整体式凸轮
(3)镶块式凸轮
(4)组合式凸轮
4、凸轮机构的应用及特点
(1)凸轮机构的应用实例:
内燃机的配气机构 动车床走刀机构 靠模车削机构
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(2)凸轮机构的应用特点
优点:结构简单紧凑,工作可靠,设计适当的凸轮轮廓曲线,可使从动件获得任意预
期的运动规律。
缺点:凸轮与从动件(杆或滚子)之间以点或线接触,不便于润滑,易磨损。 应用:多用于传力不大的场合,如自动机械、仪表、控制机构和调节机构中。 二、凸轮机构工作过程及从动件运动规律
1、凸轮机构工作过程
凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动,从动件作往复移动凸轮回
转时,从动件作“升?停?降?停”的运动循环。
2、从动件常用的运动规律
(1)(等速运动规律(以推程为例)
从动件上升(或下降)的速度为一常数。
2(等加速等减速运动规律(以推程为例)
位移线图 从动件在行程中先作等加速运动,后作等减速运动。
等加速等减速运动规律位移曲线画法 小结
1(凸轮机构的类型及其应用特点。
2(凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。
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第三节 间歇机构
【教学重难点】
1、 棘轮机构的组成、特点及应用;
2、槽轮机构的组成、特点及应用;
【教学方法】
本节内容主要以教师讲解和演示,学生预习练习为主,辅助教师对知识点讲解达到学生掌握知识要点的目的。
【教学内容】
棘轮机构和槽轮机构都属于间歇运动机构。间歇运动机构是指主动件作连续运动
而从动件作间歇运动的机构。这种机构多用于机械的进给、送料等装置。 一、棘轮机构
1、棘轮机构组成的工作原理
• 棘轮机构的组成
, 棘轮机构主要由摇杆1、棘轮4、棘爪2、止回
棘爪6和机架等组成。
, 棘轮机构的工作原理
, 棘轮机构通常由曲柄摇杆机构来驱动,棘轮
用键与传动轴相联接,摇杆空套在棘轮轴上。当摇杆逆时针摆动时,铰接在摇
杆上的棘爪2插入棘轮的齿槽内,推动棘轮同向转过一定角度; , 当摇杆顺时针摆动时,棘爪2从棘轮的齿背上滑过,棘轮静止不动;止回棘爪6
起阻止棘轮回转作用。这样,摇杆连续往复摆动,棘轮则间歇地作单方向转动。 2、棘轮机构的常用类型及特点
• 棘轮有外齿棘轮和内齿棘轮两种 ,常用的外齿棘轮机构
有如下几种形式:
(1).单动式棘轮机构
(2).双动式棘轮机构
该机构在工作原理上可看作为两个单动式棘轮机构轮流工作
的组合,摇杆往复摆动时,两个棘爪交替地推动棘轮作间歇
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的转动。这种机构的特点是摇杆往复摆动一次,能使棘轮沿同一方向间歇地转动两次,但每次停歇的时间较短,棘轮每次的转角也较小。
(3).可变向棘轮机构
该机构的棘轮轮齿为矩形齿,棘爪做成对称形状。摇杆连续往复摆动,这种机构的基本特点是可使从动件实现双向间歇运动。 (4).摩擦式棘轮机构
该机构的棘轮是一个没有齿的摩擦轮,靠棘轮与棘爪之间的摩擦力进行传动。这种机构的特点是能无级地调节棘轮转角的大小,传动平稳,噪声小;但传递能力不大,适用于轻载场合。 , 棘轮机构的特点
, 棘轮机构是间歇机构的一种形式,它将主动件的连续运动转换为从动件的间歇运
动。
, 棘轮机构的特点是结构简单,制造方便,棘轮的转角可在一定范围内调节,但
工作时易产生冲击和噪声,适用于低速、转角不大和传动平稳性要求不高的场
合。
、棘轮机构应用实例——自行车后轮传动 3
自行车后轮传动,飞轮体与自行车后轮轮毂用螺纹紧固为
一体,飞轮外圈的内表面加工成内齿棘轮,棘爪靠弹簧力
作用与棘轮齿紧密接触。
当向前蹬动脚踏板时,动力通过中轴链轮和链条带动飞轮
外圈转动,再由其内表面上的内齿通过棘爪来驱动后轮使
自行车前行。在自行车行
进中,若不蹬动脚踏板,
飞轮外圈停止转动时,自
行车在运动惯性的作用下
仍会向前滑行,后轮继续
转动使棘爪在内齿棘轮的
齿背上滑过。
二、槽轮机构
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《机械基础》教案
1、槽轮机构的组成及工作原理
• 槽轮机构组成
槽轮机构由主动杆1、圆销2和槽轮3及机架等组成。
2 1 3
, 槽轮机构工作原理
O 1 , 主动杆作逆时针连续转动,在
O 1 主动杆上的圆销进入槽轮的O 2 O 2
径向槽之前,槽轮的内凹锁 内凹锁止弧 外凸弧
a) b) 止弧被主动杆的外凸弧卡
住,不能转动;
, 当圆销开始进入槽轮径向槽时,锁止弧开始脱开,圆销推动槽轮沿顺时针方向转
动;
, 当圆销开始脱出槽轮的径向槽时,槽轮上的另一内凹锁止弧又被主动杆上的外凸
弧锁住,使槽轮不能转动,直至主动杆上的圆销再次进入槽轮上的另一个径向
槽,重复上述的运动循
环。
2、槽轮机构的常用类型及特点
, 槽轮机构的类型
1)外啮合槽轮机构
2)内啮合槽轮机构
, 槽轮机构的特点
槽轮机构结构简单、 工作可靠, 机械效率高, 在进入和脱离接触时运动比较
平稳, 能准确控制转动的角度。 但槽轮的转角不可调节, 故只能用于定转角
的间歇运动机构中, 如自动机床、 电影机
械、 包装机械等
槽轮机构应用实例——刀架转位机构
, 自动机床工作时,刀架的转位由预定程序来
控制,而具体动作是由槽轮机构来实现的。
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书中横卧着整个过去的灵魂——卡莱尔
人的影响短暂而微弱,书的影响则广泛而深远——普希金
人离开了书,如同离开空气一样不能生活——科洛廖夫
书不仅是生活,而且是现在、过去和未来文化生活的源泉 ——库法耶夫
书籍把我们引入最美好的社会,使我们认识各个时代的伟大智者———史美尔斯
书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的,是富有启发性的养料。而阅读,则正是这种养料———雨果