机械结构设计原理

  　曲柄AB为原动件作匀速转动，当它由AB1转到AB2位置时，转角φ1=180°+θ，摇杆由右极限位置C1D摆到左极限位置C2D摆角为ψ，当曲柄从AB2转到AB1时，转角φ2=180°-θ，摇杆由位置C2D返回C1D，其摆角仍为ψ,因为φ1>φ2，对应时间t1>t2,因此摇杆从C2D转到C1D较快，即具有(jùyǒu)急回特性，其中θ为摇杆处于两极限位置时曲柄两个位置之间所夹的锐角，称为极位夹角。曲柄(qūbǐng)摇杆机构第一页，共53页。双摇杆机构(jīgòu)摇杆AB为原动件，通过连杆(liánɡǎn)BC带动从动件CD也作往复摆动，虚线AB1、AB2为摇杆AB的两极限位置，也是当摇杆AB为原动件时，机构的两死点位置。第二页，共53页。双曲柄(qūbǐng)机构当曲柄AB为原动件作匀速回转时，曲柄CD跟随(ɡēnsuí)作周期性的匀速圆周回转，当曲柄从位置AB1转过φ1角到位置AB2时，从动件CD转过180°，当曲柄从位置AB2转过φ2角到位置AB1时，从动件CD转过180°，因为φ1>φ2，即t1>t2,从动曲柄的角速度不是常数，而是作变角速度回转。第三页，共53页。平行(píngxíng)双曲柄机构当机构处于AB1C1D和AB2C2D时，机构的传动角γ=0，即为死点位置，若在此位置由于偶然外力的影响，则可能使曲柄转向不定，出现(chūxiàn)误动作。当原动件曲柄作匀速回转，从动曲柄也以相同角速度匀速同向回转，连杆作平移运动。第四页，共53页。平行(píngxíng)机构　该机构为机车驱动轮联动机构，是利用平行(píngxíng)曲柄来消除机构死点位置的运动不确定状态的。第五页，共53页。搅拌机该机构是一曲柄摇杆机构的应用实例，利用连杆上E点的轨迹来进行(jìnxíng)搅拌。第六页，共53页。夹具(jiājù)机构当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于(chǔyú)死点位置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱，该例为利用死点位置的自锁特性来实现工作要求的。第七页，共53页。K=1的曲柄(qūbǐng)摇杆机构从动件摇杆处于两极限位置时，对应主动件曲柄位置AB1、AB2共线(ɡònɡxiàn)，即极位夹角θ=0，K=1，机构没有急回特性。第八页，共53页。翻台机构(jīgòu)本机构为翻台震实式造型机的翻台机构，是双摇杆机构，当造型完毕后，可将翻台F翻转(fānzhuǎn)180°，转到起模工作台的上面，以备起摸。第九页，共53页。对心曲柄(qūbǐng)滑块机构 因导路的中线通过曲柄(qūbǐng)的回转中心而得名。该机构能把回转运动转换为往复直线运动或作相反的转变，广泛应用于蒸汽机、内燃机、空压机以及各种冲压机器中。第十页，共53页。偏置曲柄(qūbǐng)滑块机构　因导路的中线不通过曲柄的回转中心而得名。偏心距为e,c1.c2为滑块的两极限位置(wèizhi)，角为极位夹角，该机构具有急回特性。第十一页，共53页。摆动(bǎidòng)导杆机构该机构具有急回运动性质，且其传动角始终(shǐzhōng)为90度，具有最好的传力性能，常用于牛头刨床、插床和送料装置中。第十二页，共53页。定块机构(jīgòu)该机构是通过将曲柄滑块机构中的滑块固定而演化得出，它可把主动件的回转或摆动转化为导杆相对于滑块的往复(wǎngfù)移动。第十三页，共53页。摇块机构(jīgòu)　该机构是通过将曲柄滑块机构中的连杆固定而演化得出，它可把主动件的匀速回转运动转化为导杆相对(xiāngduì)于滑块的往复移动并随滑块摆动的形式。第十四页，共53页。转动(zhuàndòng)导杆机构该机构是通过将曲柄滑块机构中的曲柄固定(gùdìng)演化而成，它可将主动件的匀速回转转化为导杆的非匀速摆动，且具有急回特性。第十五页，共53页。插齿机该机构由两个四杆机构组成，粉红色的杆、红色杆、绿色杆、机架组成曲柄摇杆机构，绿色杆、橙色杆、黄色杆、机架组成摇杆滑块机构，当粉红色的曲柄匀速回转时，绿色杆作变速摆动，通过橙色的连杆使黄色的滑块向下切削(qiēxiāo)时作近似匀速运动，往上则因曲柄摇杆机构的急回运动性质使插齿刀快速退回。第十六页，共53页。牛头刨主机构(jīgòu)这是一个六杆机构，曲柄整周匀速转动，带动刨刀往复移动,该机构利用摆动(bǎidòng)导杆机构的急回特性使刨刀快速退回，以提高工作效率。第十七页，共53页。插床导杆机构(jīgòu)利用摆动导杆机构的急回特性使插刀快速退回(tuìhuí)，以提高工作效率。第十八页，共53页。双滑块机构(jīgòu)该机构由曲柄滑块机构和摇杆滑块机构组成，曲柄绕A点匀速整周旋转，带动(dàidòng)两滑块往复移动。第十九页，共53页。正弦(zhèngxián)机构该机构是具有2个移动(yídòng)副的四杆机构，因从动件的位移与原动曲柄的转角的正弦成正比而得名，常用于缝纫机下针机构和其他计算装置中。第二十页，共53页。椭圆(tuǒyuán)规动杆联接两回转副，固定导杆联接两移动副，导杆呈十字形，动杆上各点轨迹(guǐjì)为长短径不同的椭圆。第二十一页，共53页。曲柄(qūbǐng)压力机该机构由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构组成，其中CD杆是两机构的共用件，该机构的特点是原动件在用力(yònglì)不太大的情况下，可产生很大的压力，实现增力作用，常用于行程要求不大而压力要求很大的冲压、剪切等机械中。第二十二页，共53页。飞轮(fēilún)该机构为一对心曲柄滑块机构的应用形式，滑块为主动(zhǔdòng)件，由于飞轮的惯性，使机构冲过了两个死点位置。第二十三页，共53页。偏心轮该机构本质上是曲柄(qūbǐng)滑块机构，偏心轮的回转中心A到它的几何中心B之间的距离叫偏心距，即曲柄(qūbǐng)长度。这种机构常用于冲床、剪床及润滑油泵中。第二十四页，共53页。滚子对心移动(yídòng)从动件盘形凸轮机构机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，滚子接触,摩擦阻力小，不易摩擦，承载能力较大，但运动(yùndòng)规律有局限性，滚子轴处有间隙，不宜高速。第二十五页，共53页。平底移动从动件盘形凸轮(tūlún)机构机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，压力角始终为零度，传力特性好，结构紧凑，润滑性能好，摩擦阻力较小，适用于高速，但凸轮轮廓不允许呈下凹，因此实现准确的运动(yùndòng)规律受到限制。第二十六页，共53页。移动(yídòng)凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，即成为移动凸轮，一般作往复移动，多用于靠模仿(mófǎng)形机械中。第二十七页，共53页。形锁合凸轮(tūlún) 为保证凸轮机构能正常工作，必须保持凸轮轮廓与从动件相接触(jiēchù)，该机构是靠凸轮与从动件的特殊几何结构来保持两者的接触(jiēchù)。第二十八页，共53页。滚子摆动从动件盘形凸轮(tūlún)机构机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复摆动，滚子接触，摩擦阻力小，不易摩擦，承载能力较大，但运动规律有局限性，滚子轴处有间隙，不宜(bùyí)高速。第二十九页，共53页。螺杆(luóɡǎn)传动1 螺杆转动,螺母移动.这种机构占据(zhànjù)空间小，用于长行程螺杆,但螺杆两端的轴在和螺母防转机构使其结构较复杂。第三十页，共53页。螺杆(luóɡǎn)传动2 螺杆不动,螺母旋转并移动.由于(yóuyú)螺杆固定不转,因而两端支承结构简单,但精度不高.如应用于某些钻床工作台的升降.第三十一页，共53页。螺杆(luóɡǎn)传动3 螺母固定不动,螺杆转动并移动.这种结构以固定螺母为主要(zhǔyào)支承,结构简单,但占据空间大.常用于螺旋压力机、螺旋起重器、千分尺等.第三十二页，共53页。螺杆(luóɡǎn)传动4 螺母转动,螺杆移动(yídòng).螺杆应设置防转装置和螺母转动要设置轴承均使结构复杂,且螺杆运动时占据空间尺寸,故很少应用第三十三页，共53页。台虎钳(hǔqián) 当转动(zhuàndòng)手柄时,螺杆相对于螺母作螺旋运动,产生的位移带动活动钳口一起移动.这样,活动钳口相对于固定钳口之间可作合拢或张开的动作,从而可以夹紧或松开工件。第三十四页，共53页。压力机 该机构是传力螺旋，螺母(luómǔ)不动，螺杆旋转，以传力为主，一般速度较低，大多间歇工作，通常要求自锁第三十五页，共53页。千斤顶 该机构是一种传力螺旋，以传力为主，用较小的驱动力矩可以(kěyǐ)产生很大的轴向载荷，螺母固定不动，螺杆转动并移动，一般速度较低，通常要求自锁。第三十六页，共53页。蜗杆传动机构(jīgòu) 蜗杆传动用于传递空间垂直交错(jiāocuò)两轴间的运动和动力；传动比大、平稳性好；一定条件下可以自锁。因此，广泛用于各种设备的传动系统中。第三十七页，共53页。链传动 链传动靠链轮(liànlún)和链之间的啮合传递运动，而链轮(liànlún)之间有挠性链条，兼有啮合传动和挠性传动的特点。因此，可在不宜采用带传动和齿轮传动的场合考虑采用链传动。第三十八页，共53页。开口(kāikǒu)式带传动传递平行轴之间的运动，两带轮转向相同。　　带传动适于中心距较大的传动；传动平稳，可缓冲吸振；过载时打滑，能起安全保护作用(zuòyòng)。带传动的主要缺点是不能保证准确的传动比，带的寿命和传动效率较低。适合于小功率的动力传动，在机械传动系统中，多用于高速级。第三十九页，共53页。交叉(jiāochā)式带传动 传递平行(píngxíng)轴之间的运动。两带轮转向相反。第四十页，共53页。带张紧轮的三角带传动(chuándòng) 三角带工作一段时间后会因为塑性伸长而松弛，致使(zhìshǐ)张紧力降低，张紧轮可以保证足够的张紧力。张紧轮应放在松边内侧靠大带轮处，以免小带轮包角减小过多，影响传动能力。第四十一页，共53页。棘轮(jílún)机构在棘轮机构(jīgòu)中，一般情况下棘爪是原动件，当工作的棘爪连续摆动时，棘轮作间歇转动。当棘轮停歇时，止动棘爪可防止其逆转。只要棘轮的齿数Z足够多，则每次间歇转动的角度就可以很小；而且可根据工作要求调节棘轮转角的大小。第四十二页，共53页。单圆销外啮合(nièhé)槽轮机构 槽轮机构以拨盘为主动件，当拨盘匀速连续回转时，槽轮作间歇转动。当槽轮停歇时，靠槽轮和拨盘上的锁止弧定位(dìngwèi)。由于槽轮每次转过的角度取决于槽数Z，而槽轮的槽数又不能过多，所以槽轮机构只能用于转角较大的间歇传动。第四十三页，共53页。双圆销外啮合(nièhé)槽轮机构 单圆销槽轮是拨盘转4周，槽轮转1周，而双圆削槽轮是拨盘转2周，槽轮转1周。　　能实现分度和转位等间隙回转，结构简单，制造容易，转位角一般不小于45度，并且(bìngqiě)不能调节，比单圆销槽轮传动平稳。第四十四页，共53页。非完整(wánzhěng)齿轮机构 非完整齿轮机构是由齿轮机构演化而来的，主动齿轮上只制出一个或几个轮齿，当主动齿轮匀速连续(liánxù)回转时，使从动齿轮作间歇运动。第四十五页，共53页。不完整齿轮齿条(chǐtiáo)机构 该机构是由非完全齿轮机构演变而来的。主动齿轮上只制出一个或几个轮齿(lúnchǐ)，主动轮匀速转动，带动齿条往复移动。第四十六页，共53页。平盘(pínɡpán)摩擦式无级变速器 无级变速器是可调节传动比的摩擦传动或啮合传动，通过调整主、从动轮的有效工作半径，可以在一定的范围内连续改变从动轮的转速，实现无级变速。主要性能指标是变速范围R，它是输出轴最高转速与最低转速之比。R值与无级变速器的类型和传动件的有效尺寸(chǐcun)有关，本机构的变速范围4-9，应用于变速时无需停机的无级变速场合。第四十七页，共53页。外接圆柱摩擦(mócā)轮 主从动件转向相反，传动比：i=n1/n2=r2/r1，图中n1、r1及r2可输入(shūrù)，从而得出不同尺寸的摩擦轮传动。第四十八页，共53页。内接圆柱(yuánzhù)摩擦轮 主从(zhǔcóng)动件转向相同，传动比：i=n1/n2=r2/r1，图中n1、r1及r2可输入，从而得出不同尺寸的摩擦轮传动。第四十九页，共53页。齿轮(chǐlún)传动 齿轮传动(chuándòng)是现代各类机械传动(chuándòng)中应用最广泛的一种传动(chuándòng)，与其他机械传动(chuándòng)相比，齿轮传动(chuándòng)的主要优点是：传递功率大、速度范围广、效率高、结构紧凑，工作可靠、寿命长、且能保证恒定的瞬时传动(chuándòng)比。其主要缺点是制造和安装精度要求高、成本高，而且不宜用于中心距较大的传动(chuándòng)。第五十页，共53页。齿轮(chǐlún)齿条机构该机构(jīgòu)可以把齿轮的旋转运动转化为齿条的往复移动，或者把齿条的往复移动转化为齿轮的旋转运动。第五十一页，共53页。定轴轮系1 该机构(jīgòu)中所有齿轮均具有固定几何轴线位置，可以实现大的传动比、变速、变向及回转的合成或分解。第五十二页，共53页。定轴轮系2 该机构(jīgòu)中所有齿轮均具有固定几何轴线位置，可以实现大的传动比、变速及变向第五十三页，共53页。