中职教材-机械基础电子教案(全套)--机械工业出版社--朱明松主编--中职生对口升学辅导教材1文档格式.doc

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机器及各种设备的基本组成单元。

与构件的区别：

构件是运动单元，零件是制造单元

3、机械、机器、机构、构件、零件之间的关系

零件

构件

机构

机器

（制造单元）

（运动单元）

（传递、转变运动形式）

（利用机械能做功或实现能量转换）

机械

三、机械传动的分类

随堂练习

1、机构的功能是什么？

试举例说明。

2、机器的功能是什么？

3、机器与机构有何区别和联系？

4、简要说明机械传动的分类.

教学反思

运动副

1、掌握运动副的概念

2、熟悉运动副的类型、符号

3、掌握运动副的特点及应用

4、了解常用机构运动简图

运动副的特点及应用

一、运动副的概念

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。

各构件均保持直接接触，并能产生一定的相对运动，因而构成了运动副。

二、运动副的类型

根据运动副中两构件的接触形式不同，运动副可分为低副和高副两大类。

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。

分类：

滚动轮接触、凸轮接触、齿轮接触

3、低副与高副的特点

低副：

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：

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；

能传递较复杂的运动

4、低副机构和高副机构

低副机构——机构中所有运动副均为低副的机构。

高副机构——机构中至少有一个运动副是高副的机构。

三、机构运动简图

对机构进行分析时，实际构件的形状和结构往往比较复杂，为了使问题简单化，可以忽略那些与运动无关的构件外形和运动副的具体构造，仅用简单的线条和符号表示构件和运动副，并按比列绘制出各运动副的位置。

如下机构运动简图示例

1、什么是运动副？

运动副是如何分类的？

2、运动副中的高副和低副有何区分？

各有何特点？

3、什么是机构运动简图？

机构运动简图有何作用？

铰链四杆机构

1、了解铰链四杆机构的基本类型、特点及应用

2、理解曲柄存在的条件

3、掌握铰链四杆机构基本类型的判别方法

铰链四杆机构基本类型的判别方法

前言

机构按其运动空间分为平面机构和空间机构两类。

1、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。

一、铰链四杆机构的基本类型

1、曲柄摇杆机构

曲柄——与机架用转动副相连，且能绕该转动副轴线整圈旋转的构件。

摇杆——与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件。

铰链四杆机构的两个连架杆中，其中一个是曲柄，另一个是摇杆。

曲柄摇杆机构的应用举例：

曲柄摇杆机构运动简图：

2、双曲柄机构

铰链四杆机构中两连架杆均为曲柄。

类型：

不等长双曲柄机构；

平行双曲柄机构；

反向双曲柄机构

（1）、不等长双曲柄机构

定义：

两曲柄长度不等的双曲柄机构。

图示：

（2）、平行双曲柄机构

连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相同的双曲柄机构。

（3）、反向双曲柄机构

连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相反的双曲柄机构。

应用：

3、双摇杆机构

铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。

示例：

二、曲柄存在的条件

1、最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。

2、连架杆和机架中必有一杆是最短杆。

三、铰链四杆机构基类型的判别

1、什么是平面连杆机构？

什么是铰链四杆机构？

2、铰链四杆机构有哪些基本类型？

如何分类？

铰链四杆机构的演化

1、了解铰链四杆机构的演化方法及常见的演化类型

2、了解曲柄滑块机构的演化过程、运动特点及应用

3、了解定块机构、摇块机构、导杆机构的演化过程、

种类、运动特点及应用

了解定块机构、摇块机构、导杆机构的演化过程、

一、曲柄滑块机构

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。

组成：

曲柄、连杆、滑块、机架

根据滑块的导路中心线是否通过曲柄回转中心，曲柄滑块机构又分为对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构。

图示：

功能：

曲柄滑块机构的功能时将主动曲柄的等速转动转换为从动滑块的往复直线移动，或者将主动滑块的往复移动转换为从动曲柄的转动。

演化：

定块机构、摇块机构、导杆机构

二、定块机构

曲柄滑块机构中，将滑块作为机架，即为定块机构

三、摇块机构

如下图所示，取构件2为机架，即为摇块机构。

四、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。

转动导杆机构、摆动导杆机构

1、转动导杆机构

当机架的长度小于连杆长度时，连杆和导杆均能做整周转动，即为转动导杆机构。

2、摆动导杆机构

当导杆机构中机架的长度大于连杆的长度时，导杆只能绕机架摆动，即为摆动导杆机构。

五、偏心轮机构

概念：

当要求滑块的行程H很小时，曲柄的长度必须很小。

此时，出于结构的需要，常将曲柄做出偏心轮，用偏心轮的偏心距e来代替曲柄的长度，曲柄滑块机构便演化成偏心轮机构。

偏心轮机构中滑块的行程等于偏心距的2倍，即H=2e，传动时只能以偏心轮为主动件。

5、曲柄滑块机构是如何演化而成的？

6、摆动导杆机构是如何演化而成的？

它有何功能？

是举例说明。

7、如何区分摆动导杆机构和转动导杆机构？

转动导杆机构有何功能？

8、定块机构是如何演化而成的？

试举例说明其构成。

9、摇块机构是如何演化而成的？

四杆机构的基本特性

1、认识急回特性，了解其参数及应用。

2、理解压力角的定义。

3、了解“死点”的产生及其克服方法。

压力角的定义

一、急回特性

极位夹角：

摇杆在C1D、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。

曲柄摇杆机构的急回特性：

行程速比系数K：

机构的急回特性可用行程速比系数K表示。

极位夹角θ越大，机构的急回特性越明显。

特点：

机构有无急回特性，取决于行程速比系数K的数值。

若K>

1，则机构具有急回特性，且K值越大，急回特性越显著，也就是从动件空回行程越快；

当K=1时，机构无急回特性。

偏置曲柄滑块机构

摆动导杆机构极位夹角

二、压力角

定义:

如图所示铰链四杆机构中，主动件AB经连杆BC推动从动件CD摆动，若不计构件质量和运动副中的摩擦，则连杆BC为二力构件。

从动件上C点所受力方向（沿连杆BC）与C点速度方向Ｖｃ方向（与ＣＤ垂直）间所夹的锐角α 

称为压力角。

压力角余角：

工程中，为了度量方便，常将压力角的余角 

γ＝９０－α 

。

很明显，机构的传动角越大，则传力性能越好，反之机构的传力性能就越差，当传动角过小时，机构将发生自锁现象。

三、死点位置

下图所示，机构处于死点位置

一般来说，用作传动的机构有死点是不利的，工作中应采取相应措施使机构能顺利通过死点位置。

克服死点方法：

一是利用从动件本身的质量或附加一转动惯性较大的飞轮，依靠其惯性来通过死点位置。

二是增设辅助机构。

三是采取多组机构错列。

死点位置的利用（图示）：

机床上死点的利用：

飞机起落架死点的利用：

１.什么是机构的急回特性？

机构具有急回特性有何作用？

２.试举例具有急回特性的机构并分析其具有急回特性的前提的条件。

３.什么是压力角？

压力角的大小对机构传动有何影响？

４.什么是死点位置？

如何通过死点位置？

凸轮机构概述

1、了解凸轮机构的组成、应用及特点

2、了解凸轮机构的类型及其特点

一、凸轮机构的组成

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。

凸轮、从动件、机架。

注意：

凸轮一般是具有曲线或曲面轮廓的构件。

由于凸轮与从动件组成的是高副，所以凸轮机构属于高副机构。

在凸轮机构中，凸轮为主动件。

凸轮机构应用图示：

二、凸轮机构的类型

凸轮机构按其构件形状与运动形式可分为不同类型。

盘形凸轮机构：

移动凸轮机构：

三、凸轮机构的特点和应用

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。

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。

10、凸轮机构有哪些构件组成？

各构件组成哪些运动副？

11、举例生产中应用凸轮机构的三个实例，分别说明它们的结构特点。

12、凸轮机构有何特点？

13、凸轮机构有哪些类型？

14、试比较凸轮机构各种末端结构形式的特点和应用场合。

凸轮机构的工作原理

1、了解凸轮机构的工作过程

2、了解凸轮机构的主要参数及其对凸轮机构的工作影响。

3、熟悉从动件具有等速运动规律、等加速等减速运动规律的凸轮机构的工作特点。

从动件具有等速运动规律、等加速等减速运动规律的

凸轮机构的工作特点

一、凸轮机构的工作过程

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。

过程分析：

1、推程

又称为升程。

凸轮相应转角称为推程运动角，简称推程角或升程角。

2、远休止角

凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮的BC圆弧段接触，停留在距离轴心O

的最远位置，此过程称为远休止。

凸轮相应转角称为远休止角。

3、回程

凸轮继续转动，从动件顶尖与凸轮轮廓CD段接触，在其重力或弹簧力

作用下由B’回至A，这一过程称为回程。

凸轮相应转角称为回程运动

角或回程角。

4、近休止角

凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮的DA圆弧段接触，停留在距离轴心O的最近位置A，此过程称为近休止。

凸轮相应转角称为近休止角。

凸轮转过一周，从动件经历推程、远休止、回程、近休止四个运动阶段，

当凸轮继续回转时，从动件将重复上述运动过程。

二、凸轮机构的重要参数

前言：

滚子从动件凸轮有实际轮廓和理论轮廓之分，实际轮廓是指凸轮的实际外形；

理论轮廓是指由滚子中心相对凸轮的运动轨迹构成的轮廓，它与凸轮实际轮廓线为法向等距曲线。

1、压力角α

在凸轮机构中，从动件的运动方向v与其受力F方向之间所夹的锐角称

为凸轮机构在该位置的压力角，用α表示。

滚子从动件凸轮理论轮廓与实际轮廓凸轮机构的压力角

分析：

当F一定时，若压力角增大，则有效分力减小、摩擦阻力增大。

当压力角增加到某一数值时，有效分力不足以克服有害分力所产生的摩擦力，从动件将会发生自锁（卡死）现象。

凸轮从动件在各点处压力角大小不等。

提示：

滚子从动件的压力角是指凸轮理论轮廓上各点的压力角。

2、基圆及基圆半径r0

凸轮的基圆半径r0是凸轮的主要尺寸参数。

设计凸轮机构时，凸轮的

基圆半径越小，所设计的机构越紧凑。

滚子从动件的基圆是指凸轮理论轮廓线上根据最小向径所作的圆。

3、滚子半径rT

滚子或平底从动件凸轮机构，如果滚子或平底的尺寸选择不当，将使凸轮的实际轮廓不能完全实现原设计时所预期的运动规律，这种现象称为运动“失真”。

设计：

对于滚子从动件凸轮机构，从接触强度方面考虑，滚子半径应大一些，但在有些情况下滚子半径又不能太大。

为了避免运动失真并减小磨损，要求滚子半径小于凸轮理论轮廓最小曲率半径。

三、从动件运动规律

1、从动件的运动线图

2、从动件的常见运动规律

（1）等速运动规律

从动件推程（或回程）的速度为一常数的运动规律称为等速运动规律。

特点：

从动件上升（或下降）的速度为一常数。

从运动线图可以看出，当从动件做等速运动时，在行程始末速度有突变，理论上加速度为无穷大，会产生极大的惯性力，导致机构发生强烈冲击，这种冲击称为刚性冲击。

因此，等速运动规律只适用于凸轮做低速回转、从动件质量小和轻载的场合。

（2）等加速等减速运动规律

从运动线图可以看出，当从动件做等加速等减速运动时，A、B、C三点的加速度会出现有极限突变，从动件的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，由此产生的冲击为柔性冲击。

所以等加速等减速运动规律适用于凸轮做中速回转、从动件质量不大的场合。

15、什么是凸轮的基圆半径？

在对心直动从动件凸轮机构中，基圆半径的大小与其行程有何关系？

16、什么是凸轮机构的自锁？

在凸轮机构中，如何避免自锁？

17、在凸轮机构中，压力角的大小与基圆半径有何关系？

如何选择压力角？

18、什么是凸轮机构的运动失真现象？

如何避免这种现象？

19、当从动件按等速运动规律运动时，其位移曲线是什么形状？

等速运动规律有什么工作特点？

主要用于什么场合？

棘轮机构

1、掌握棘轮机构的组成及工作原理

2、了解棘轮机构的种类

3、了解棘轮转角的调节方法

4、熟悉棘轮机构的特点及应用

棘轮机构的组成及工作原理

间歇机构——能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的周期性运动或停歇。

间歇运动机构的种类很多，常用的有棘轮机构和槽轮机构两种。

一、棘轮机构的组成及工作原理

原理：

如上所示，当摇杆逆时针摆动时，摇杆上铰接的主动棘轮爪插入棘轮的齿槽内，推动棘轮同向转动一定角度。

当摇杆顺时针摆动时，主动棘爪在棘轮的齿背上滑回原位，此时止回棘爪反向转动，使棘轮静止不动，从而实现了主动件做连续往复摆动，从动棘轮做单向间歇运动的目的。

为了保证止回棘爪工作可靠，常利用弹簧使棘爪压齿面。

二、棘轮机构的种类

1、按结构分类

（1）齿式棘轮机构

齿式棘轮机构靠棘爪和棘轮轮齿的啮合实现传动。

齿式棘轮机构又有外啮合和内啮合两种基本形式。

外啮合内啮合

（2）摩擦轮棘轮机构

原理：

其传动过程与齿式棘轮机构相似，也是将摇杆的往复摆动转换为棘轮间的间歇运动但实现这个过程的“棘爪”是一偏心锲块，“棘轮”则是一无齿的摩擦轮。

特点：

转角大小的变化不受轮齿的限制，在一定范围内可任意调节转角，传动噪声小，但在传递较大载荷时易产生滑动。

2、按运动形式分类

（1）单向式棘轮机构

（2）双向式棘轮机构

（3）双动式棘轮机构

三、棘轮转角的调节

根据机构工作的需要，棘轮的转角通常需要调节，常用的调节方法有两种。

1、改变摇杆摆角的大小2、改变遮板的位置

四、棘轮机构的特点及应用

1、棘轮机构的特点

齿式棘轮机构具有结构简单、制造容易、运动可靠和棘轮转角调节方便等优点，但在其工作过程中，棘爪与棘轮接触和分离的瞬间存在刚性冲击，运动平稳性差。

此外，棘爪在棘轮齿背上滑行时会产生噪声并使齿尖磨损。

当需无极调节棘轮的转角时，则应采用摩擦式棘轮机构，其传动平稳、无噪声，但易产生打滑而是传动精度不高，常用作超越离合器。

2、棘轮机构的应用实例

（1）牛头刨床横向进给机构

（2）压力机自动转位机构

（3）用于制动的防逆转棘轮机构

20、什么是间歇运动机构？

常见的间歇运动机构有哪几种？

21、按结构不同，棘轮机构可分为哪两种？

按啮合方式不同，棘轮机构可分为哪两种？

槽轮机构

1、掌握槽轮机构的工作原理与基本类型

2、了解槽轮机构的主要参数和运动系数

3、掌握槽轮机构的特点与应用

槽轮机构的工作原理与基本类型

一、槽轮机构的工作原理和类型

1、工作原理

槽轮的单向间歇运动图

2、基本类型和特点

单圆销外槽轮机构

双圆销外槽轮机构

内啮合槽轮机构

结构简单，转位方便，工作可靠，传动的平稳性好，能准确控制槽轮的转角。

但转角的大小受到槽数z的限制，不能调节，且在槽轮转动的始末位置处存在冲击，随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不适用于高速。

二、槽轮机构的主要参数和运动系数

1、槽数z和槽轮转角φ2

槽轮的转角取决于槽轮的景象槽数，其公式为：

φ2=360/z

要改变槽轮的转角，必须更换具有相应槽数的槽轮，一般槽轮的槽数取z=4-8

2、圆销数K

单圆销外槽轮机构的主动拨盘转动一周，槽轮转动一次，槽轮静止时间长；

双圆销槽轮机构的主动拨盘转动一周，槽轮转动两次。

以此类推，使用多圆销数为K的槽轮机构，槽轮运动时间增加了K倍，但圆销数不宜过多。

此外，内啮合槽轮机构的圆销数只能为一个。

3、运动系数τ及槽轮运动时间t动

运动系数τ定义：

主动拨盘在一个运动周期内，从动槽轮的运动时间t动

与拨盘回转一周时间T的比值。

当圆销数为K时，外啮合槽轮机构的运动系数为：

τ=K（z-2）/2z

槽轮运动时间t动可通过运动系数求解：

t动=KT（z-2）/2z

三、槽轮机构的特点与应用

1、槽轮机构的特点

（1）结构简单，工作可靠，转位方便

（2）转角大，转位角度受槽数z的限制，不能调节

（3）槽轮转动的角速度变化大，惯性力也较大，不宜用于转速过高的场合。

2、槽轮机构的应用实例

（1）、电影放映机的卷片机构

（2）、刀架转位机构

1、槽轮机构是如何实现间