知识点五 常用机构《机械基础》河南省（对口招生）机械类 知识点讲解

河南省（对口招生）机械类《机械基础》 知识点讲解 五、常用机构 【课程要求】 1. 理解平面机构的组成，掌握构件、运动副的分类与核心特点。 2. 熟练掌握铰链四杆机构的类型、判定方法与三大工作特性。 3. 掌握滑块四杆机构、凸轮机构、间歇运动机构的结构、原理及典型应用。 4. 能正确区分低副与高副，判断机构类型，解释机构工作过程。 【知识网络】 【知识要点】 知识点1 平面机构的组成 1.平面机构概述 机构：两个及以上构件通过活动联接，实现确定相对运动，用于传递运动与力。 分类：构按其运动空间进行分类，可分为平面机构和空间机构。其中平面机构是指机构中所有构件都在同一平面或相互平行平面内运动的机构。 2.构件 构件：机构的基本运动单元，可由多个零件固定组成。 分类：机构中的构件分为固定件（机架）、原动件和从动件三类。 · 机架：固定不动的构件。 · 原动件：主动运动的输入构件。 · 从动件：被带动的输出构件。 表示方法：在机构运动简图中，构件可用直线（或小方块）表示。 3.运动副 运动副：两构件直接接触、可动的连接约束。转动副 移动副 分类：低副 高副 平面运动副 空间运动副：螺旋副 · 平面运动副：两构件在同一平面内所组成的运动副称为平面运动副 · 低副（面接触）：低副的接触面一般为平面，承载时压强较小，容易制造和维修，承载能力大，但低副磨损较大，传动效率较低，不能传递较复杂的运动。 · 转动副（铰链）：指组成运动副的两构件在接触处仅做相对转动的运动副。转动副通常由圆柱面与圆柱孔组成。 例如，内燃机的活塞与连杆属于转动副。转动副表示方法是：圆圈表示转动副，直线表示构件，带斜线部分表示固定构件（或机架），三角形通常表示原动件。 · 移动副：仅相对移动，如活塞与气缸。移动副一般由滑块与导槽组成，如内燃机的活塞与汽缸之间的连接就属于移动副。 表示方法是：方块表示滑块，直线表示构件，带斜线部分表示固定构件（或机架）。 · 螺旋副：螺旋运动，属于空间运动副。螺旋副通常由丝杠与螺母组成，构成螺旋副的两构件的运动为空间的螺旋曲面，不属于平面运动副范畴。 特点：承载大、易加工、磨损大、效率低。 表示方法是：方块表示螺母，直线与螺纹线表示丝杠，带斜线部分表示固定螺母（或固定丝杠）。利用螺旋副可传递动力和运动，可使主动件的回转运动转换为从动件的直线运动。 · 高副（点 / 线接触）：两构件之间通过点（或线）接触形成的运动副称为高副。例如，齿轮的啮合（齿轮副）、凸轮与从动件的接触（凸轮副）、滚动轮与轨道的接触等都属于高副。 特点：可传递复杂运动、易磨损、加工难。 表示方法是：可用两构件直接接触处的轮廓表示。 知识点2 平面四杆机构 1. 铰链四杆机构（全转动副） （1）曲柄摇杆机构：一连架杆为曲柄（整周转），一为摇杆（摆动）。可实现转动↔摆动转换。 如果曲柄为原动件时，曲柄摇杆机构可将曲柄的连续等速圆周转动转换为摇杆的往复摆动。 如果摇杆为原动件时，曲柄摇杆机构的功能是：将摇杆的往复摆动转换为曲柄的连续圆周转动示。 （2）双曲柄机构：两连架杆均为曲柄。平行双曲柄机构从动件匀速转动。 如果两曲柄的长度不相等，则从动曲柄只能作变速转动。 如果两曲柄的长度相等且平行，则称该双曲柄机构为平行双曲柄机构，其从动曲柄也作匀速转动。当双曲柄的转向相同时，双曲柄的角速度相等，该机构又可称为同向双曲柄机构；当双曲柄的转向相反时，双曲柄的角速度不相等，该机构可称为反向双曲柄机构。 （3）双摇杆机构：两连架杆均为摇杆，无曲柄，如起重机、风扇摇头。 双摇杆机构中不存在曲柄。双摇杆机构在机械设备上的应用也很广泛，如电风扇摇头机构就是利用双摇杆机构工作的，鹤式起重机（或港口起重机）也是应用双摇杆机构的实例。 2. 类型判定 满足：最长杆 + 最短杆 ≤ 其余两杆和 最短杆为连架杆 → 曲柄摇杆机构 最短杆为机架 → 双曲柄机构 最短杆为连杆 → 双摇杆机构 不满足：无论谁为机架，均为双摇杆机构。 3. 滑块四杆机构（含移动副） 滑块四杆机构是指含有移动副的四杆机构，简称滑块机构。 滑块四杆机构按机构含有的滑块数目进行分类，可分为单滑块机构和双滑块机构。 常用滑块四杆机构主要有曲柄滑块机构、导杆机构、摇杆滑块机构、曲柄摇块机构等。 曲柄滑块机构：内燃机、压缩机核心机构。 导杆机构：指连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构。导杆机构包括曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构。 摇杆滑块机构：在曲柄滑块机构中，如果仅将滑块3作为机架，BC杆作为绕铰链C摆动的摇杆，AC杆在滑块中作往复移动，则该机构就称为摇杆滑块机构（或称定块机构）。 手压抽水机。摇杆滑块机构的功能是：将连杆的往复摆动转换为导杆的往复移动。例如，手压抽水机机构就利用了摇杆滑块机构。 曲柄摇块机构：在曲柄滑块机构中，如果将连杆BC作为机架，曲柄AB作整周转动，滑块只能绕铰链C摆动，导杆AC杆在滑块中作往复摆动，则该机构就称为曲柄摇块机构（或称摇块机构）。 4. 三大特性 急回特性：曲柄匀速转，摇杆回程速度快，可提高机械效率。 压力角与传动角：压力角越小 / 传动角越大，传动越好；常用最小传动角≥40°~50°。 死点位置：连杆与从动件共线，力矩为零、机构静止；可通过飞轮惯性越过。 知识点3 凸轮机构（高副机构） 1.凸轮机构的类型和应用 凸轮机构：是指由凸起（或凹槽）轮廓形状的凸轮、从动件和机架所组成的高副机构。 类型： 按凸轮：盘形（常用）、移动、圆柱（空间）。 按从动件：尖顶、滚子、平底。 按锁合：力锁合、形锁合。 （1）盘形凸轮机构 是凸轮机构的常见形式，属于平面凸轮机构。当凸轮作匀速转动时，从动件随凸轮轮廓径向的变化而上下移动。 盘形凸轮结构简单，从动件的行程不大，多用于行程较短的场合，如手摇式补鞋机、家用塑钢窗的锁紧凸轮机构、绕线机的引线机构等。 （2）移动凸轮机构 也属于平面凸轮机构，当移动凸轮相对于机架沿左右直线运动时，从动件将沿竖直方向上下移动。 在机械工程中，移动凸轮机构也有较广的应用，如靠模车削加工机构就是典型的移动凸轮机构。 （3）圆柱凸轮机构 是在圆柱面上开槽（或在圆柱端面上制出轮廓曲线）制成的，它也可看成是将移动凸轮卷曲在圆柱体上形成的。圆柱凸轮机构属于空间凸轮机构。 2．凸轮的结构 按凸轮的大小分类，凸轮结构主要有整体式凸轮轴和组合式凸轮两大类。 （1）整体式凸轮轴结构紧凑，所占空间较小，可减小机器的体积。 （2）组合式凸轮。当凸轮的轮廓与轴的直径相差较大时，可将凸轮和轴分别制成零件，然后再用紧固件连接在一起。 3. 凸轮机构的特点 优点：结构紧凑、运动精确、易实现预定规律。 缺点：高副易磨损、轮廓加工复杂、传力不大。 运动：凸轮连续运动→从动件间歇 / 往复运动。 知识点4 间歇运动机构 1.棘轮机构 定义：棘轮机构是由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。 组成：棘轮机构由棘轮、工作棘爪、止逆棘爪、摇杆以及机架等组成。 作用：连续 / 往复运动→单向间歇步进运动。 类型：齿啮式（精度高、有噪声）、摩擦式（平稳、可打滑）。 应用：自行车飞轮、卷扬机止逆。 2．棘轮机构转角的调节 一是通过调节曲柄摇杆机构中曲柄的长度来改变摇杆的摆角，从而改变棘轮的转角； 二是利用遮板调节棘轮的转角。 3．槽轮机构 定义：槽轮机构是由机架、带有径向槽的槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构，又称马尔他机构。 组成：槽轮机构由带圆柱销的拨盘、带径向槽的槽轮以及机架组成。 类型：外啮合（反向转）、内啮合（同向转）。 4.槽轮机构的运动特点 单圆柱销外啮合槽轮机构的运动特点是：拨盘每转一周，槽轮只作一次与拨盘转动方向相反的转动。 双圆柱销外啮合槽轮机构的拨盘上有两个圆柱销，其运动特点是：拨盘每转一周，槽轮可作两次与拨盘转动方向相反的转动。如果是内啮合槽轮机构，拨盘与槽轮具有相同的转动方向，同时机构更加紧凑。 【练习题】 一、选择题 1. 下列运动副中，属于高副的是（） A. 转动副 B. 移动副 C. 齿轮副 D. 螺旋副 2. 铰链四杆机构中，最短杆作为机架时，机构为（） A. 曲柄摇杆 B. 双曲柄 C. 双摇杆 D. 导杆机构 3. 内燃机中活塞与气缸组成的运动副是（） A. 转动副 B. 移动副 C. 高副 D. 凸轮副 4. 可将连续转动转换为单向间歇运动的是（） A. 曲柄滑块 B. 棘轮机构 C. 平行双曲柄 D. 摇杆滑块 5. 平面四杆机构传动效果更好的是（） A. 压力角大 B. 传动角大 C. 死点多 D. 急回弱 6. 图示是汽车转向架，ABCD为等腰梯形，它属于（）。 A．双摇杆机构； B．双曲柄机构； C．曲柄摇杆机构。 7. 图示是自动卸货卡车，其货车翻斗机构ABCD属于 （） 。 A．双曲柄机构； B．双摇杆机构； C．曲柄摇杆机构 D．曲柄转动导杆机构。 8. 图示是汽车前窗刮水器，其机构ABCD属于（） 。 A．曲柄摇杆机构； B．双摇杆机构； C．双曲柄机构 D．曲柄摆动导杆机构。 二、判断题 1. 构件是机构的基本制造单元。（） 2. 低副为面接触，承载能力比高副更大。（） 3. 不满足杆长和条件的铰链四杆一定是双摇杆机构。（） 4. 凸轮机构属于低副机构，不易磨损。（） 5. 槽轮机构可将连续转动转换为间歇转动。（） 6. 压力角越大，有效动力就越大，机构动力传递性越好，传动效率越高。（ ） 7. 凸轮机构中，从动件与凸轮的接触是高副。（ ） 8. 凸轮机构中，从动件的行程不能太大，因此，凸轮机构主要用于行程较短的场合。（） 9. 棘轮机构中棘轮的转角大小可通过调节曲柄的长度来改变。（） 10. 槽轮的转角与槽轮的槽数有关，与拨盘上圆柱销数无关。（ ） 【答案】 一、选择题 1.C 2. B 3. B 4. B 5. B 6.A 7. B 8. A 二、判断题 1. × 2. √ 3. √ 4. × 5. √ 6. × 7. √ 8. √ 9. √ 10. √ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $