《机械基础》考前概念梳理与常考题选讲 第6讲、常用机构

《机械基础》概念梳理与常考题选讲 第6讲、常用机构 主讲人：郭老师 1 一、考纲要求 2 1.掌握平面运动副的定义及其分类。 2.掌握铰链四杆机构的组成、基本形式、特点及应用。 3.掌握四杆机构中急回特性和死点位置等运动特性。 4.了解四杆机构的演化形式及应用。 5.掌握凸轮机构的组成、特点、类型及应用。 6.掌握从动件等速运动规律和等加速、等减速运动规律。 7.熟悉棘轮机构和槽轮机构的组成、特点、类型及应用。 二、知识梳理 一、平面运动副 3 1.运动副的概念 运动副：使两构件直接接触且又能产生一定形式的相对运动的可动连接。 2.运动副的分类 根据两构件之间的接触情况，运动副可分为高副和低副两大类。 (1)低副：两构件之间作面接触的运动副。常见的有转动副、移动副和螺旋副。 (2)高副：两构件之间作点或线接触的运动副。常见的有滚动轮接触、凸轮接触和 齿轮接触。 4 二、平面连杆机构 5 平面连杆机构：由若干刚性构件用转动副或移动副相互连接而成，各构件间 的相对运动均在同一平面或相互平行的平面内。 平面四杆机构：由四个构件组成的最简单的平面连杆机构称为平面四杆机构。 铰链四杆机构：由四个杆件通过转动铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。 6 1.铰链四杆机构的组成 铰链四杆机构由机架、连架杆、连杆组成。 (1)机架：固定不动的构件。 (2)连架杆：与机架相连的构件，有曲柄、摇杆两种。 1)曲柄：相对于机架能做整周转动的连架杆。 2)摇杆：相对于机架不能做整周转动的连架杆。 (3)连杆：不与机架直接相连的构件。2.铰链四杆机构的基本形式、特点、应用 根据两连架杆中曲柄的数目，铰链四杆机构分为三种基本形式。 7 (1)曲柄摇杆机构 两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。它可将主动 曲柄的连续转动转换为从动摇杆的往复摆动，如剪板机、破碎机、搅拌机；也可 将主动摇杆的往复摆动转换为从动曲柄的连续转动，如缝纫机的踏板机构。 (2)双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。 1)不等长双曲柄机构：两曲柄的长度不相等，主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转 动，如惯性筛。 2)平行双曲柄机构：连杆与机架的长度相等、两曲柄的长度相等且平行。两曲柄的 转向相同，角速度也相等，如机车车轮联动装置。 8 3)反向双曲柄机构：连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等但转向相反，角速 度也不相同，如汽车车门启闭机构。 (3)双摇杆机构 两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。它可将主动摇杆的往复 摆动转变为从动摇杆的往复摆动，如起重机机构、自卸翻斗装置、飞机起落架收 放机构等。 9 3.铰链四杆机构基本类型的判定 连架杆成为曲柄必须满足的条件： (1)最长杆与最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和(简称杆长和条件)； (2)连架杆与机架两者之一为最短杆(简称最短杆条件)。 如果满足杆长和条件，铰链四杆机构的形式取决于最短杆：以最短杆为连架 杆，为曲柄摇杆机构；以最短杆为机架，为双曲柄机构；以最短杆为连杆，为双 摇杆机构。 如果不满足杆长和条件，铰链四杆机构均为双摇杆机构。 10 4.铰链四杆机构的运动特性 (1)急回特性 在曲柄摇杆机构中，曲柄做等速转动，摇杆做往复摆动时，摇杆空回行程的 平均速度大于工作行程的平均速度，这种性质称为急回特性。急回特性的程度可 用行程速比系数表示，即 式中，极位夹角(主动曲柄与连杆在两共线位置时的夹角)。 由公式知：，则，机构有急回特性；，则，机构无急回特性。 存在急回特性的机构有曲柄摇杆机构、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构等。 11 (2)死点位置 在曲柄摇杆机构中，若摇杆为主动件，曲柄为从动件，则当摇杆摆动到极限 位置时，连杆与从动曲柄共线，使得机构转不动或出现运动不确定现象。机构的 这种位置称为死点位置。存在死点位置的机构有曲柄摇杆机构(两个)、双摇杆机构 (两个)和曲柄滑块机构(两个)等。 克服死点位置的措施：一是采用机构错位排列；二是加大惯性，使机构闯过 死点。 死点位置有害时应该克服，但在某些场合却是有利的，可以用来实现工作要 求，如钻床的夹紧机构、飞机起落架机构等。 12 5，铰链四杆机构的演化形式及应用 (1)曲柄滑块机构 1)当曲柄摇杆机构中摇杆的长度变为无穷大时，由滑块代替摇杆而演化成曲柄滑块 机构。该机构由曲柄、连杆、滑块、机架组成，分为偏置曲柄滑块机构和对心曲 柄滑块机构。 2)运动特性：以曲柄为主动件时，对心曲柄滑块机构没有急回特性，且滑块的行程 等于曲柄的两倍；偏置曲柄滑块机构有急回特性。以滑块为主动件时，都会出现 死点位置，且有两个死点位置。 13 3)应用实例：以曲柄