考点12 常见机构《机械基础》四川省（对口招生）智能制造类 知识点讲解

四川省智能制造类对口高考复习讲义 《机械基础》 考点12 常见机构 ■考纲要求 1.掌握平面连杆机构的基本类型、特点及其类型判别方法，理解铰链四杆机构特性，认识铰链四杆机构急回特性及死点位置； 2.理解凸轮机构的组成、分类、特点和应用； 3.了解棘轮机构、槽轮机构组成、特点。 ■知识网络 一、知识树 图2-12-1 平面连杆机构的知识树 图2-12-2 凸轮机构知识树 图2-12-3 间隙运动机构知识树 二、重点知识梳理 （一）平面铰链四杆机构 1.平面连杆机构相关术语 平面连杆机构的相关概念及术语见表2-12-1所示。 表2-12-1 平面连杆机构的相关概念及术语 序号 名称 概念 1 运动副 指两构件直接接触且又能产生一定形式的可动连接。 2 低副 指两构件间以面接触的运动副。 3 高副 指两构件间以点或线接触的运动副。 4 铰链机构 当平面四杆机构中的运动副为转动副时，称为铰链机构。 5 连杆 不与机架相连的构件。 6 连架杆 连接机架和连杆的构件。 7 机架 铰链四杆机构中固定不动的构件。 8 曲柄 能绕转动副作整周旋转的构件。 9 摇杆 只能绕转动副作摆动的构件 2.运动副的应用特点 （1）低副承受载荷时，单位面积上的压力较小，故较耐用，传力性能好。但低副的摩擦损失大，传动效率低。低副不能传递较复杂的运动。 （2）高副承受载荷时，单位面积上的压力较大，两构件接触处容易磨损，制造维修困难。但高副的摩擦损失小，传动效率高。高副能传递较复杂的运动。 3.平面连杆机构的特点 （1）平面四杆机构的优点 ①结构简单，加工方便，成本低，工作可靠。 ②可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求。 ③运动副是低副，面接触，承受压力小，便于润滑，磨损较轻，可承受较大载荷。 （2）平面四杆机构的缺点 ①要根据从动件所需的运动规律或轨迹来设计连杆机构，比较复杂。 ②只能近似实现给定的运动规律，综合运动较大，运动精度较低。 ③运动时会产生惯性，不适用于高速场合。 4.铰链四杆机构的类型及其判别 （1）铰链四杆机构类型的判别方法 图2-12-4 铰链四杆机构 ①当铰链四杆机构的最长杆和最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和时 当最短杆为连架杆时，机构为曲柄摇杆机构； 当最短杆为机架时，机构为双曲柄机构； 当最短杆为连杆时，机构为双摇杆机构； ②当铰链四杆机构的最长杆和最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时无论以那一杆作为机架，机构均为双摇杆机构 （2）曲柄摇杆机构 两连架杆一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机构。 常用的有：剪刀机、雷达俯仰装置、搅拌机、汽车车窗刮水器、缝纫机踏板、脚踏砂轮机、筛砂机、碎石机等。 图2-12-5 剪刀机 图2-12-6 雷达俯仰装置 图2-12-7 缝纫机踏板 图2-12-8 搅拌机 图2-12-9 碎石机 （3）双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。 ①不等长双曲柄机构 两曲柄长度不等，通常主动曲柄作等速转动，从动曲柄作变速转动。 常用的有：惯性筛 ②平行双曲柄机构 两曲柄的长度相等，转向相同，两曲柄的转速相等。当曲柄与连杆水平共线时，易出现运动不确定的现象。 常用的有：天平、摄影升降台、机车车轮联运机构等。 ③反向平行双曲柄机构 两曲柄的长度相等，转向相反，两曲柄的转速相等。 常用的有：汽车车门启闭机构 （4）双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。 常用的有：汽车前轮转向机构、鹤式起重机 5.铰链四杆机构的基本性质 （1）铰链四杆机构存在曲柄的条件 ①铰链四杆机构的最长杆和最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 ②连架杆和机架中必有一杆是最短杆 （2）急回特性和行程速比系数 图2-12-10 铰链四杆机构的急回特性 ∵ φ1>φ2 ∴ t1>t2 工作行程：慢行程 空回行程：快行程 ν1<ν2 急回特性：原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构，从动件空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度。 极位夹角θ：曲柄与连杆两次共线时，曲柄与连杆两次共线位置之间所夹的锐角。 行程速比系数K:K== 当K>1时，曲柄摇杆机构具有急回特性，急回特性有利于缩短空回行程的时间，提高机械的工作效率。 （3）死点 在曲柄摇杆机构中，若以摇杆CD为主动件时，曲柄AB为从动件，曲柄与连杆两次共线时，主动件摇杆的作用线通过曲柄回转中心A，此时摇杆AB无法转动，出现“顶死”现象，此时机构的位置称为死点。 克服死点的方法： ①采用机构错位排列使其死点相互错开 ②利用飞轮加大惯性使机构闯过死点 利用死点工作的机构： ①飞机起落架机构 ②钻床工件夹紧机构 6.铰链四杆机构的演化 （1）曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的，它是一个具有曲柄和滑块的平面四杆机构。 应用举例： ①内燃机气缸 图2-4-11内燃机气缸简图 ②冲压机 图2-12-12 冲压机简图 ③滚轮送料机 图2-12-13 滚轮送料机简图 （2）导杆机构、定块机构、对心滑块机构 图2-12-14 导杆机构简图 图2-12-15 定块机构简图 图2-12-－16 对心滑块机构简图 图2-12-17 偏心滑块机构简图 图2-12-18牛头刨床的导杆机构 （二）凸轮机构 1.凸轮机构的组成和特点 （1）组成：凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成。 （2）特点 ①能使从动件获得较复杂的运动规律； ②凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠； ③凸轮机构在接触处难以保持良好的润滑，易磨损。 ④从动件的运动规律复杂，凸轮轮廓曲线设计困难； ⑤凸轮机构多用于传力不大的场合。 2.凸轮机构的分类 （1）按凸轮形状分 盘形凸轮机构：结构简单，应用广泛，行程较短 移动凸轮机构：多用于机床上的仿形加工，如车成形面、配制钥匙等 圆柱凸轮机构：属于空间凸轮，行程较大，但制造困难 圆锥凸轮机构：属于空间凸轮，行程较大，运行轨迹为倾斜轨迹，但制造困难 （2）按从动件的运动方式分 移动从动件凸轮机构：从动件作直线运动 摆动从动件凸轮机构：从动件作摆动运动 （3）按从动件的端部结构形式分 尖顶式从动件：尖顶从动件可以与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，能实现任意预期的运动规律。结构简单紧凑，但尖顶容易磨损，适用于轻载、低速的场合。 滚子式从动件：从动件的滚子与凸轮间为滚动摩擦，摩擦阻力小，不易磨损可传递较大动力，应用最广泛，不宜用于高速传动。 平底式从动件：受力方向始终与底面垂直，受力平稳，因接触面较大，故灵敏性较差，多用于高速传动。 详见图2-12-19凸轮机构的类型 a.直动滚子从动件 b. 摆动滚子从动件 c. 直动滚子从动件 d. 摆动尖顶从动件 e. 直动尖顶从动件 f. 直动平底从动件 g.端面圆柱凸轮 h.圆锥凸轮 图2-12-19 凸轮机构的类型 3.凸轮机构的应用 内燃机配气机构、自动车床横刀架进给机构、车床仿形机构、绕线机构 （三）间隙运动机构 1.棘轮机构 （1）棘轮机构的组成 棘轮机构由棘轮、棘爪、机架组成。 图2-12-20 棘轮机构 （2）棘轮机构的特点 ①将主动件的连续回转运动转换为从动件的时转时停的周期性运动； ②结构简单，运动可靠； ③有冲击和噪声。 （3）棘轮机构的类型 单向式棘轮机构、双向式棘轮机构、双动式棘轮机构、摩擦式棘轮机构、防逆转的凸轮机构 （4）棘轮机构的应用 ①适用于低速和转角不大的场合； ②牛头刨床的横向进给机构； ③自动机械的进给机构，如包装机械等。 2.槽轮机构 （1）槽轮机构的组成 槽轮机构由主动拔盘、从动槽轮、机架组成。 图2－4－21 槽轮机构 （2）槽轮机构的特点 ①将主动拔盘的连续转动转变为从动槽轮的间隙运动； ②结构简单，外形尺寸小，转位方便，工作平稳可靠，机械效率较高； ③转角大小不可调节，有冲击。 （3）槽轮机构的分类 常见的槽轮机构有外槽轮机构、内槽轮机构和空间槽轮机构。 图2-12-22 外槽轮机构 图2-12-23 内槽轮机构 图2-12-24空间槽轮机构 （4）槽轮机构的应用 ①适用于低速自动机械的转位或分度机构； ②自动车床的刀架转位机构； ③电影放影机上的卷片机构。 图2-4-25 自动车床的刀架转位机构 图2-4-26 电影放影机上的卷片机构 3.其他间隙运动机构 （1）凸轮机构 设计恰当的凸轮机构，当主动凸轮连续运动时，也可以实现从动杆的间隙运动。 （2）铰连四杆机构 铰链四杆机构中的曲柄摇杆机构配合棘爪，当曲柄作连续旋转时，摇杆带动棘爪同样可以实现间隙运动。 （3）不完全齿轮机构 一对相互啮合的齿轮，若主动齿轮为不完全齿轮，当主动齿轮连续转动时，从动齿轮作间隙运动。 图2-4-27不完全齿轮机构 ■真题练习 一、单选题（下面选项中只有一个答案是正确的，每题2分，共50分） 1.在自行车的后轮中应用的机构是（ ）。 A.凸轮 B.棘轮 C.飞轮 D.槽轮 2.可以把连续摆动转换成间歇转动的机构是（ ）。 A.偏心轮机构 B.槽轮机构 C. 棘轮机构 D. 凸轮机构 3.两构件组成低副，其接触形式为（ ）。 A.点或线接触 B.面接触 C.线或面接触 D. 点或面接触 4.下列属于高副的是（ ）。 A.螺旋副 B.移动副 C.转动副 D.凸轮副 5.在铰链四杆机构中，与机架相连的连续转动的杆称作（ ）。 A.曲柄 B.连杆 C.摇杆 D.机架 6.汽车前挡风玻璃的雨刮机构是（ ）。 A.曲柄滑块机构 B. 曲柄摇杆机构 C. 双曲柄机构 D.双摇杆机构 7.凸轮机构从动件的运动规律是由（ ）决定的。 A.凸轮转速 B.凸轮基圆半径 C.凸轮形状 D.凸轮轮廓曲线 8.为了使曲柄摇杆机构能够顺利通过死点位置继续正常运转，可以采用的办法有（ ）。 A.增加曲柄长度 B. 缩短曲柄长度 C.增大极位夹角 D. 加大惯性 9.曲柄摇杆机构中，当以摇杆为主动件时，死点位置为（ ）。 A.曲柄与摇杆共线 B.曲柄与连杆共线 C.摇杆与连杆共线 D.不存在 10.下列机构的运动副中，属于高副的是（ ）。 A.火车车轮与铁轨之间的运动副 B.螺旋千斤顶螺杆与螺母之间的运动副 C.车床床鞍与导轨之间的运动副 D.摇臂钻床立柱与摇臂之间的运动副 11.由两构件直接接触，并能产生一定相对运动的连接，称为（ )。 A.连接 B.传动 C.运动副 D.机构 12低副是两构件通过（ ）接触所构成的运动副。 A.点 B.线 C.面 D.体 13.在曲柄滑块机构中，如果取曲柄为机架，则形成( )机构。 A.导杆 B.摇块 C.定块 D.滑块 14.牛头刨床的主运动机构应用的是（ )。 A.摇块机构 B.转动导杆机构 C.曲柄滑块机构 D. 摆动导杆机构 15.在曲柄滑块机构中，如果取连杆为机架，则形成( )机构。 A.导杆 B.摇块 C.定块 D.滑块 16.在曲柄滑块机构中，如果取滑块为机架，则形成( )机构。 A.导杆 B.摇块 C.定块 D.滑块 17.汽车发动机配气机构运用的是( )。 A.凸轮机构 B.齿轮机构 C.槽轮机构 D.棘轮机构 18.下列关于凸轮机构的描述中，正确的是( )。 A.凸轮机构是高副 B.不能用于对从动件的运动规律要求严格的场合 C.不能高速起动 D.从动件只能做移动 19.凸轮机构的特点是( ) 。 A.不易磨损 B.传递动力大 C.不能高速启动 D.动作准确可靠 20.在凸轮机构中，具有结构简单，应用广泛，适用于推杆行程较短的传动机构的凸轮是( )。 A.移动凸轮 B.盘形凸轮 C.圆柱凸轮 D.滚子凸轮 21.可使从动件获得较大行程的是（ )。 A.盘形凸轮机构 B.圆柱凸轮机构 C.移动凸轮机构 D.圆锥凸轮机构 22.在凸轮机构中，具有结构简单，但易于磨损，只能应用于受力小、低速场合的从动件是( )从动件。 A.弧底 B.平底 C.尖顶 D.滚子 23.多用于承载能力小、转速低、传动灵敏的场合的是( )。 A.尖顶式从动件 B.滚子式从动件 C.平底式从动件 D.移动式从动件 24.凸轮机构中能变滑动摩擦为滚动摩擦，磨损小、应用广泛，适用于传递较大动力场合的是( )从动件。 A.尖顶 B.平底 C.弧底 D.滚子 25.( )从动件凸轮受力较平稳，在高速凸轮机构中应用较多。 A.尖顶 B.平底 C.弧底 D.滚子 二、多选题（下面选项中有两个以上答案是正确的，每题2分，共40分） 1.平面四杆机构中，各杆长度依次为40、90、80、100，则该四杆机构可能是（ ）。 A.曲柄摇杆机构 B.双摇杆机构 C.双曲柄机构 D.以上都不是 2.棘轮机构的主要构件包括（ ）。 A.曲柄 B.棘轮 C.棘爪 D.机架 3.以下机构应用了曲柄摇杆机构的是（ ）。 A.搅拌机 B.缝纫机踏板机构 C.碎石机 D.港口用起重吊车 4.以下机构应用了双曲柄机构的是（ ）。 A.车门启闭装置 B.天平 C.碎石机 D.插床 5.棘轮机构主要由（ ）组成。 A.棘轮 B.棘爪 C.曲柄 D.机架 6.凸轮为主动件，并定轴等速运动，凸轮机构主要由（ ）组成。 A.凸轮 B.从动件 C.机架 D.挺杆 7.下列关于急回特性的描述中，正确的有( )。 A.机构有无急回运动特性取决于行程速比系数 B.急回特性可以使空回行程的时间缩短，有利于提高工作效率 C.只有曲柄摇杆机构具有急回特性 D.极位夹角越大，机构的急回特性越显著 8.凸轮机构按从动件的形式可分为（ ）。 A.尖顶从动件 B.滚子从动件 C.平底从动件 D.以上都包括 9.下列（ ）是平面连杆机构的优点。 A.运动副是面接触，故压强低，便于润滑、磨损小 B.运动副制造方便，容易获得较高的制造精度 C.容易实现转动、移动基本运动形式及其转换 D.容易实现复杂的运动规律 10.下列属于低副的有（ ）。 A.转动副 B.移动副 C.凸轮副 D.齿轮副 11.凸轮机构按从动件的形式可分为（ ）三类。 A.尖顶从动件 B.滚子从动件 C.平底从动件 D.圆筒从动件 12.以下（ ）属于空间凸轮。 A.移动凸轮 B.圆柱凸轮 C.圆锥凸轮 D.盘形凸轮 13.机构中的构件按其运动性质不同有（ ）。 A.固定构件 B.运动构件 C.零件 D.部件 14.下列属于凸轮机构的应用的是（ ）。 A.内燃机配气机构 B.绕线机 C.车床仿形机构 D.自卸货车的翻斗机构 15.凸轮机构按凸轮形状可分为（ ）三类。 A.旋转式 B.盘形凸轮 C.移动凸轮 D.圆柱凸轮 16.下列机构中，（ ）机构能实现间歇运动。 A.平面连杆机构 B.凸轮机构 C.棘轮机构 D.槽轮机构 17.铰链四杆机构可演化成（ ）。 A.曲柄滑块机构 B.导杆机构 C.摇块机构 D.定块机构 18.在四连杆机构中，能实现急回运动的机构有（ ）。 A.曲柄摇杆机构 B.偏置式曲柄滑机构 C.摆动导杆机构 D.摇杆机构 19.平面连杆机构的死点是指（ ）位置。 A.连杆 B.连架杆 C.摇杆 D.从动件共线 20.下列机构中具有急回运动特性的是（ ）。 A.曲柄摇杆机构 B.双摇杆机构 C.双曲柄机构 D.曲柄滑块机构 三、判断题（正确的画“✓”，错误的画“×”，每题2分，共30分） 1.（ ）在曲柄摇杆机构中，常以平均速度较快的行程作为工作行程。 2.（ ）死点位置影响机器连续运转，必须采取克服措施。 3.（ ）棘轮机构中从动件为棘轮。 4.（ ）电影放映机卷片机构运用了棘轮机构。 5.（ ）凸轮机构为高副机构，使用寿命长。 6.（ ）齿轮副和凸轮副都是低副。 7.（ ）曲柄安装飞轮是利用惯性克服死点。 8.（ ）最短杆为机架，则铰链四杆机构为双曲柄机构。 9.（ ）安全系数越大，构件越安全，所以构件尽可能取较大的安全系数。 10.（ ）从动件做往复移动的凸轮称为移动凸轮。 11.（ ）在凸轮机构中，凸轮为主动件，从动杆的运动规律由凸轮的形状决定。 12.（ ）棘轮机构能将主动件的连续运动转换成从动件的间歇运动。 13.（ ）曲柄摇杆机构的死点位置会出现顶死的现象，所以要尽可能克服死点。 14.（ ）在铰链四杆机构中，若取最短杆为机架，则该机构为双曲柄机构。 15.（ ）在铰链四杆机构中，曲柄和摇杆都是连架杆。 四、填空题（将最适当的词语或答案填写在横线上，每题2分，共30分） 1.当摇杆为主动件时，在 和 共线，曲柄摇杆机构处于死点位置。 2.缝纫机的脚踏板机构是 机构，主动件是 。 3.将主动件的均匀转动转换为时转时停的周期性运动的机构称为 机构。常用的类型有棘轮机构和 机构。 4.在铰链四杆机构中，做整周转动的构件称为 ，做往复摆动的构件称为 。 5.凸轮按其形状可分为 凸轮、 凸轮和圆柱凸轮。 6.在实际生产中，通常利用急回特性来缩短 时间，从而提高机械的 。 7.凸轮机构按从动件端部形式不同可分为 从动件、 从动件和平底式从动件。 8.平面四杆机构中，若各杆长度按顺序为a=40mm，b=60mm，c=80mm，d=100mm，当以长度a为机架时，该四杆机构为 机构；当以c为机架时，该四杆机构为 机构。 9.雨刮器是 机构的运用；公交车车门启闭机构是 机构的运用。 10.在铰链四杆机构中，固定的杆件被称为机架，与机架用转动副相连接的杆件称为 ，不与机架直接连接的杆件称为 。 11.判断平面连杆机构的传动性能时，若机构的传动角越 ，则传动性能越 。 12.曲柄摇杆机构能将曲柄的 运动转换为摇杆的 。 13.铰链四杆机构的三种基本形式为 机构、 机构和曲柄摇杆机构。 14.在曲柄摇杆机构中，摇杆位于两极限位置时，曲柄所夹的锐角称为 。当θ 时，机构具有急回特性。 15.按接触形式不同，运动副可分为 副和 副。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 考点12 真题练习 参考答案 一、单选题 1-5：BCBDA 6-10：BDDBA 11-15：CCADB 16-20：CAADB 21-25：BCADB 二、多选题 1.ABD 2. BCD 3.ABC 4.ABD 5.ABD 6.ABC 7.ABD 8.ABCD 9.ABC 10.AB 11.ABC 12.BC 13.AB 14.ABC 15.BCD 16.BCD 17.ABCD 18.ABC 19.AD 20.ACD 三、判断题 1-5：××√×× 6-10：×√××× 11-15：×√××√ 四、填空题 1.曲柄 连杆 2.曲柄摇杆 脚踏板（摇杆） 3.间隙运动 槽轮 4.曲柄 摇杆 5.盘形 移动 6.空回行程 工作效率 7.尖顶式 滚子式 8.双曲柄 双摇杆 9.曲柄摇杆 双曲柄 10.连架杆 连杆 11.大（小） 好（差） 12.连续回转 往复摆动 13.双曲柄 双摇杆 14.极位夹角 >0(大于0) 15.低 高 $