機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材課件

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1、 + 緒 論+ 第 1章 平 面 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動 簡 圖 和 自 由 度+ 第 2章 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu)+ 第 3章 凸 輪 機(jī) 構(gòu)+ 第 4章 齒 輪 機(jī) 構(gòu)+ 第 5章 齒 輪 系+ 第 6章 間 歇 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu)+ 第 7章 剛 性 回 轉(zhuǎn) 的 平 衡+ 第 8章 鍵 聯(lián) 接 和 銷 聯(lián) 接 + 第 9 章 螺 紋 聯(lián) 接 和 螺 旋 傳 動+ 第 10章 帶 傳 動+ 第 11章 鏈 傳 動+ 第 12章 齒 輪 傳 動+ 第 13章 軸+ 第 14章 軸 承+ 第 15章 聯(lián) 軸 器 和 離 合 器+ 第 16章 機(jī) 械 傳 動 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) + 0.1 機(jī) 器 的 組

2、成 及 其 特 征+ 0 .1 .1 機(jī) 器 與 機(jī) 構(gòu)+ + 在 現(xiàn) 代 的 日 常 生 活 和 工 程 實(shí) 踐 中 隨 處 都 可 見 到 各 種 各 樣 的 機(jī) 器 。例 如 ， 洗 衣 機(jī) 、 縫 紉 機(jī) 、 內(nèi) 燃 機(jī) 、 拖 拉 機(jī) 、 金 屬 切 削 機(jī) 床 、 起 重 機(jī) 、包 裝 機(jī) 、 復(fù) 印 機(jī) 等 。 機(jī) 器 是 一 種 人 為 實(shí) 物 組 合 的 具 有 確 定 機(jī) 械 運(yùn) 動 的裝 置 ， 它 用 來 完 成 一 定 的 工 作 過 程 ， 以 代 替 或 減 輕 人 類 的 勞 動 。 機(jī) 器的 種 類 很 多 ，+ + 根 據(jù) 用 途 不 同 ， 機(jī) 器 可 分

3、 為 ：+ 動 力 機(jī) 器 ： 實(shí) 現(xiàn) 能 量 轉(zhuǎn) 換 ， 如 內(nèi) 燃 機(jī) 、 電 動 機(jī) 、 蒸 汽 機(jī) 、 發(fā) 電 機(jī) 、 壓 氣 機(jī) 等 。+ 加 工 機(jī) 器 ： 完 成 有 用 的 機(jī) 械 功 或 搬 運(yùn) 物 品 ， 如 機(jī) 床 、 織 布 機(jī) 、 汽 車 、 飛 機(jī) 、 起 重 + 機(jī) 、 輸 送 機(jī) 等 。+ 信 息 機(jī) 器 ： 完 成 信 息 的 傳 遞 和 變 換 ， 如 復(fù) 印 機(jī) 、 打 印 機(jī) 、 繪 圖 機(jī) 、 傳 真 機(jī) 、照 相+ 機(jī) 等 。 + 雖 然 機(jī) 器 的 種 類 繁 多 ， 構(gòu) 造 、 用 途 和 功 能也 各 不 相 同 。+ 但 具 有 相 同 的

4、基 本 特 征 ：+ （ 1 ） 人 為 的 實(shí) 物 （ 構(gòu) 件 ） 組 合 體 。+ （ 2 ） 各 個(gè) 運(yùn) 動 實(shí) 物 之 間 具 有 確 定 的 相 對 運(yùn)動 。+ （ 3 ） 代 替 或 減 輕 人 類 勞 動 ， 完 成 有 用 功 或?qū)?現(xiàn) 能 量 的 轉(zhuǎn) 換 。+ 凡 具 備 上 述 （ 1 ） 、 （ 2 ） 兩 個(gè) 特 征 的 實(shí)物 組 合 體 稱 為 機(jī) 構(gòu) 。+ 機(jī) 器 能 實(shí) 現(xiàn) 能 量 的 轉(zhuǎn) 換 或 代 替 人 的 勞 動 去做 有 用 的 機(jī) 械 功 ， 而 + 機(jī) 構(gòu) 則 沒 有 這 種 功 能 。+ 僅 從 結(jié) 構(gòu) 和 運(yùn) 動 的 觀 點(diǎn) 看 ， 機(jī) 器 與

5、機(jī) 構(gòu)并 無 區(qū) 別 ， 它 們+ 都 是 構(gòu) 件 的 組 合 ， 各 構(gòu) 件 之 間 具 有 確 定 的相 對 運(yùn) 動 。 因 此 ， 通+ 常 人 們 把 機(jī) 器 與 機(jī) 構(gòu) 統(tǒng) 稱 為 機(jī) 械 。 如 圖 1-1所 示 的 內(nèi) 燃 機(jī) ， 是 由 汽 缸 體 1、 活 塞 2、 連 桿 3、 曲 軸 4、小 齒 輪 5、 大 齒 輪 6、 凸 輪 7、 推 桿 8等 系 列構(gòu) 件 組 成 ， 其 各 構(gòu) 件 之 間 的 運(yùn) 動 是 確 定 的 。 圖 1-1 單 杠 內(nèi) 燃 機(jī) 0.1.2 構(gòu) 件 與 零 件 機(jī) 構(gòu) 是 由 具 有 確 定 運(yùn) 動 的 單 元 體 組 成 的 ， 這些

6、運(yùn) 動 單 元 體 稱 為 構(gòu) 件 。 組 成 構(gòu) 件 的 制 造 單 元 體 稱 為 零 件 。 零 件 則 是 指 機(jī) 器 中 不 可 拆 的 一 個(gè) 最 基 本 的制 造 單 元 體 。 構(gòu) 件 可 以 由 一 個(gè) 或 多 個(gè) 零 件 組 成 。 如 圖 1-1所 示 內(nèi) 燃 機(jī) 的 曲 軸 為 一 個(gè) 零 件 ； 連桿 則 為 多 個(gè) 零 件 的 組 合 。 因 此 ， 構(gòu) 件 是 相 互 固接 在 一 起 的 零 件 組 合 體 。 內(nèi) 燃 機(jī) 動 畫 + 0.2 本 課 程 的 性 質(zhì) 和 研 究 對 象+ 0 .2 .1 本 課 程 的 性 質(zhì)+ 本 課 程 是 一 門 研 究

7、常 用 機(jī) 構(gòu) 、 通 用 零件 與 部 件 以 及 一 般 機(jī) 器 的 基 本 設(shè) 計(jì) 理 論 和方 法 的 課 程 ， 是 機(jī) 械 工 程 類 各 專 業(yè) 中 的 主干 課 程 ， 它 介 于 基 礎(chǔ) 課 程 與 專 業(yè) 課 程 之 間 ，具 有 承 上 啟 下 的 作 用 ， 是 一 門 重 要 的 技 術(shù)基 礎(chǔ) 課 程 。 本 課 程 要 綜 合 應(yīng) 用 機(jī) 械 制 圖 、金 屬 工 藝 學(xué) 、 工 程 力 學(xué) 、 互 換 性 與 技 術(shù) 測量 等 先 修 課 程 的 基 礎(chǔ) 理 論 和 基 本 知 識 ， 且偏 重 于 工 程 的 應(yīng) 用 。 因 此 ， 要 重 視 生 產(chǎn) 實(shí)踐 環(huán)

8、 節(jié) ， 學(xué) 習(xí) 時(shí) 應(yīng) 注 重 培 養(yǎng) 工 程 意 識 、 理論 聯(lián) 系 實(shí) 際 。 本 課 程 將 為 學(xué) 生 今 后 學(xué) 習(xí) 有 關(guān) 專 業(yè) 課 程 和 掌 握 新 的 機(jī) 械 科 學(xué) 技 術(shù) 奠 定必 要 的 基 礎(chǔ) 。 + 0.2.2 本 課 程 的 研 究 對 象+ 本 課 程 的 研 究 對 象 為 機(jī) 械 中 的 常 用 機(jī) 構(gòu)及 一 般 工 作 條 件 下 和 常 用 參 數(shù) 范 圍 內(nèi) 的 通用 零 部 件 ， 研 究 其 工 作 原 理 、 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 、運(yùn) 動 和 動 力 性 能 、 基 本 設(shè) 計(jì) 理 論 、 計(jì) 算 方法 以 及 一 些 零 部 件 的 選 用

9、和 維 護(hù) 。+ 0.3 本 課 程 的 基 本 要 求 和 學(xué) 習(xí) 方 法+ 0 .3 .1 本 課 程 的 基 本 要 求+ 本 課 程 的 任 務(wù) 是 使 學(xué) 生 掌 握 常 用 機(jī) 構(gòu)和 通 用 零 件 的 基 本 理 論 和 基 本 知 識 ， 初 步具 有 分 析 、 設(shè) 計(jì) 能 力 ， 并 獲 得 必 要 的 基 本技 能 訓(xùn) 練 ， 同 時(shí) 培 養(yǎng) 學(xué) 生 正 確 的 設(shè) 計(jì) 思 想和 嚴(yán) 謹(jǐn) 的 工 作 作 風(fēng) 。 通 過 本 課 程 的 教 學(xué) ，應(yīng) 使 學(xué) 生 達(dá) 到 下 列 基 本 要 求 ： + 1 熟 悉 常 用 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 、 工 作 原 理 及 其 特

10、點(diǎn) ， 掌 握 通 用 機(jī) 構(gòu) 的 分 析 和 設(shè)計(jì) 的 基 本 方 法 。+ 2 熟 悉 通 用 機(jī) 械 零 件 的 工 作 原 理 、 結(jié) 構(gòu) 及 其 特 點(diǎn) ， 掌 握 通 用 機(jī) 械 零 件 的選 用 和 設(shè) 計(jì) 的 基 本 方 法 。+ 3 具 有 對 機(jī) 構(gòu) 分 析 設(shè) 計(jì) 和 零 件 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 的 能 力 ， 并 具 有 運(yùn) 用 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手冊 、 圖 冊 及 標(biāo) 準(zhǔn) 等 有 關(guān) 技 術(shù) 資 料 的 能 力 。+ 4 具 有 綜 合 運(yùn) 用 所 學(xué) 知 識 和 實(shí) 踐 的 技 能 ， 設(shè) 計(jì) 簡 單 機(jī) 械 和 簡 單 傳 動 裝 置的 能 力 。+ 0 .3 .2

11、本 課 程 的 學(xué) 習(xí) 方 法+ 本 課 程 是 從 理 論 性 、 系 統(tǒng) 性 很 強(qiáng) 的 基 礎(chǔ) 課 和 專 業(yè) 課 向 實(shí) 踐 性 較 強(qiáng) 的+ 專 業(yè) 課 過 渡 的 一 個(gè) 重 要 轉(zhuǎn) 折 點(diǎn) 。 因 此 ， 學(xué) 生 在 學(xué) 習(xí) 過 程 中 ， 必 須 多 觀 察 、+ 細(xì) 思 考 、 勤 練 習(xí) 、 常 總 結(jié) 。 觀 察 生 活 、 生 產(chǎn) 中 遇 到 的 各 種 機(jī) 械 ， 熟 悉 典 型+ 結(jié) 構(gòu) ， 增 強(qiáng) 感 性 認(rèn) 識 ； 思 考 明 晰 本 課 程 的 基 本 概 念 ， 注 意 各 種 知 識 的 聯(lián) + 系 ， 融 會 貫 通 ； 勤 練 基 本 技 能 ， 提

12、高 分 析 能 力 和 綜 合 能 力 ； 及 時(shí) 總 結(jié) 、 消+ 化 掌 握 課 程 內(nèi) 容 ， 歸 納 學(xué) 到 的 各 種 技 術(shù) 方 法 。 特 別 應(yīng) 注 重 實(shí) 踐 能 力 和 創(chuàng) 新+ 精 神 的 培 養(yǎng) ， 提 高 全 面 素 質(zhì) 和 綜 合 職 業(yè) 能 力 。 + 構(gòu) 件 ： 機(jī) 構(gòu) 中 運(yùn) 動 的單 元 體 ， 是 組 成 機(jī) 構(gòu)的 基 本 要 素 。+ 自 由 度 ： 構(gòu) 件 可 能 出現(xiàn) 的 獨(dú) 立 運(yùn) 動 。+ 對 于 一 個(gè) 作 平 面 運(yùn) 動 的 構(gòu) 件 ，則 只 有 三 個(gè) 自 由 度 構(gòu) 件 沿x軸 、 y軸 方 向 移 動 和 繞 垂 直xoy平 面 的 任

13、 意 軸 線 的 轉(zhuǎn) 動 ，如 圖 1 -1 所 示 。 圖 1-1 自 由 度1.1.1 自 由 度 、 運(yùn) 動 副 與 約 束1.1 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 低 副 ： 面 接 觸2) 運(yùn) 動 副 的 分 類 球 面 副高 副 ： 點(diǎn) 、 線 接 觸運(yùn)動副 平 面運(yùn) 動 副空 間運(yùn) 動 副 螺 旋 副 運(yùn) 動 副轉(zhuǎn) 動 副1)運(yùn) 動 副 ： 兩 構(gòu) 件 之 間 直 接 接 觸 并 能 產(chǎn) 生 一 定 的 相 對運(yùn) 動 的 連 接 稱 為 運(yùn) 動 副 。1.1.2 運(yùn) 動 副 及 其 分 類 圖 1-2 轉(zhuǎn) 動 副 圖 1-3 移 動 副 平 面 機(jī) 構(gòu) 中 低 副 引 入 兩 個(gè) 約 束 ，

14、僅 保 留 一 個(gè) 自由 度 。 圖 1-4 （ a） 凸 輪 高 副 平 面 機(jī) 構(gòu) 中 高 副 引 入 一 個(gè) 約 束 ， 保 留 兩 個(gè) 自 由度 。 圖 1-4 （ b） 齒 輪 高 副 + 運(yùn) 動 鏈 ： 兩 個(gè) 以 上 的 構(gòu) 件 以 運(yùn) 動 副 連 接 而 構(gòu)成 的 系 統(tǒng) 。+ 如 圖 1 -5 所 示 ， 若 運(yùn) 動 鏈 中 各 構(gòu) 件 首 尾 相 連 ，則 稱 之 為 閉 式 運(yùn) 動 鏈 ， 否 則 稱 為 開 式 運(yùn) 動 鏈 。 圖 1-5（ a） 閉 式 運(yùn) 動 鏈 圖 1-5（ a） 開 式 運(yùn) 動 鏈 + 將 運(yùn) 動 鏈 中 的 一 個(gè) 構(gòu) 件 固 定 ， 并 且

15、它 的 一 個(gè)或 幾 個(gè) 構(gòu) 件 作 給 定 的 獨(dú) 立 運(yùn) 動 時(shí) ， 其 余 構(gòu) 件便 隨 之 作 確 定 的 運(yùn) 動 ， 此 時(shí) ， 運(yùn) 動 鏈 便 成 為機(jī) 構(gòu) 。+ 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 :+ 機(jī) 架 ： 固 定 不 動 的 構(gòu) 件+ 原 動 件 ： 輸 入 運(yùn) 動 的 構(gòu) 件+ 從 動 件 ： 其 余 的 活 動 構(gòu) 件 為 了 便 于 分 析 ， 人 們 不 考 慮 機(jī) 器 的 復(fù) 雜 外 形 和 結(jié) 構(gòu) ， 僅 用 規(guī)定 的 線 條 和 符 號 按 一 定 的 比 例 表 示 構(gòu) 件 的 尺 寸 和 各 運(yùn) 動 副 的 位 置 ， 這 種 將 機(jī) 構(gòu) 中 各 構(gòu) 件 間 相 互

16、運(yùn) 動 關(guān) 系 表 示 出 來 并 反 映 機(jī) 構(gòu) 特 征 的簡 圖 稱 為 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 簡 圖 。 1-2 平 面 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動 簡 圖 在 對 現(xiàn) 有 機(jī) 械 進(jìn) 行 分 析 或 設(shè) 計(jì) 新 機(jī) 器 時(shí) ， 都 需 要 繪 出 其 機(jī) 構(gòu)運(yùn) 動 簡 圖 。1. 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 簡 圖 的 定 義 + 1 構(gòu) 件+ 構(gòu) 件 均 用 直 線 或 小 方 塊 來 表 示 ， 如 圖 1 -6 示 。（ a） 一 個(gè) 構(gòu) 件 上 有 兩 個(gè) 運(yùn) 動 副 （ a） 一 個(gè) 構(gòu) 件 上 有 三 個(gè) 運(yùn) 動 副 圖 1-6 構(gòu) 件 的 表 示 方 法 + 2 轉(zhuǎn) 動 副 圖 1-7 轉(zhuǎn) 動 副

17、 的 表 示 方 法（ a） 圖 面 與 回 轉(zhuǎn) 軸 線 垂 直 ； （ b） 圖 面 與 回 轉(zhuǎn) 軸 線 共 面 + 3 移 動 副+ 如 圖 1 -8 所 示 ， 注 意 移 動 副 的 導(dǎo) 路 應(yīng) 與 兩構(gòu) 件 相 對 移 動 的 方 向 一 致 。圖 1-8 移 動 副 的 表 示 方 法 + 4 高 副+ 兩 構(gòu) 件 組 成 高 副 時(shí) 的 相 對 運(yùn) 動 與 這 兩 個(gè) 構(gòu)件 在 接 觸 處 的 輪 廓 形 狀 有 直 接 關(guān) 系 ， 因 此 ，在 表 示 高 副 時(shí) 必 須 畫 出 兩 構(gòu) 件 在 接 觸 處 的曲 線 輪 廓 。 如 圖 1 -8 、 圖 1 -9 所 示 為

18、齒 輪 高 副和 凸 輪 高 副 的 表 示 方 法 。 （ a） 外 嚙 合 齒 輪 ； （ b） 內(nèi) 嚙 合 齒 輪 ； （ c） 齒 輪 齒 條 ； （ d） 錐 齒 輪 ； （ e） 蝸 桿 蝸 輪 圖 1-9 齒 輪 高 副 的 表 示 方 法 圖 1-10 凸 輪 副 的 表 示 方 法 + 繪 制 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 簡 圖 的 步 驟 ：+ （ 1 ） 分 析 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 ， 觀 察 相 對 運(yùn) 動 關(guān) 系 ，了 解 其 工 作 原 理 。+ （ 2 ） 確 定 所 有 的 構(gòu) 件 （ 數(shù) 目 與 形 狀 ） 、 運(yùn)動 副 （ 數(shù) 目 和 類 型 ） 。+ （ 3 ） 選

19、擇 合 理 的 位 置 ， 能 充 分 反 映 機(jī) 構(gòu) 的特 性 。+ （ 4 ） 確 定 比 例 尺 + （ 5 ） 用 規(guī) 定 的 符 號 和 線 條 繪 制 成 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動簡 圖 。 mmm 實(shí) 際 尺 寸圖 上 尺 寸 + 【 例 1 -1 】 如 圖 1 -1 1 （ a） 所 示 為 顎 式 破 碎 機(jī)的 主 體 機(jī) 構(gòu) ， 試 繪 制 其 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 簡 圖 。+ 此 機(jī) 構(gòu) 為 原 動 件 偏 心 軸 ， 從 動 件 肋 板 、 構(gòu) 件 、機(jī) 架 共 同 構(gòu) 成 的 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。+ 按 圖 量 取 尺 寸 ， 選 取 合 適 的 比 例 尺 ， 確 定 A

20、、B、 C、 D四 個(gè) 轉(zhuǎn) 動 副 的 位 置 ， 即 可 繪 制 出 機(jī)構(gòu) 運(yùn) 動 簡 圖 ， 最 后 標(biāo) 出 原 動 件 的 轉(zhuǎn) 動 方 向 ，如 圖 1 -1 1 （ b） 所 示 。 圖 1-11 顎 式 破 碎 機(jī) 的 主 體 結(jié) 構(gòu) 及 其 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 簡 圖1機(jī) 架 ； 2偏 心 軸 ； 3動 顎 板 ； 4肋 板 ； 5輪（ b） 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 簡 圖（ a） 顎 式 破 碎 機(jī) 的 主 體 結(jié) 構(gòu) + 1 .3 .1 平 面 機(jī) 構(gòu) 的 自 由 度+ 機(jī) 構(gòu) 的 自 由 度 ： 指 機(jī) 構(gòu) 中 各 構(gòu) 件 相 對 于 機(jī) 架所 能 有 的 獨(dú) 立 運(yùn) 動 的 數(shù) 目 。

21、+ 一 個(gè) 作 平 面 運(yùn) 動 的 構(gòu) 件 ， 可 有 三 個(gè) 自 由 度 ，而 每 個(gè) 低 副 會 引 入 兩 個(gè) 約 束 ， 每 個(gè) 高 副 會 引入 一 個(gè) 約 束 。 所 以 自 由 度 的 計(jì) 算 可 用 可 動 構(gòu)件 的 自 由 度 總 數(shù) 減 去 約 束 的 總 數(shù) ， 即 ：F=3n-2Pl-Phn 活 動 構(gòu) 件 數(shù) ； P l 低 副 數(shù) ； Ph 高 副 數(shù) 1.3 運(yùn) 動 確 定 性 的 概 念 F = 3 32 4 = 1 F = 3 42 5 = 2n = 3 Pl= 4 n = 4 Pl = 5如 圖 1-12（ a） ： 如 圖 1-12（ b） ：（ a） （

22、 b）圖 1-12 機(jī) 構(gòu) 的 自 由 度 + 【 例 1 -2 】 如 圖 1 -1 3 所 示 ， 計(jì) 算 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu)的 自 由 度 。 + 活 動 構(gòu) 件 數(shù) n=3+ 低 副 數(shù)+ 高 副 數(shù) 4LP 0 HP 3 23 3 2 4 01 L HF n P P 圖 1-13 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) + 【 例 1 -3 】 如 圖 1 -1 4 所 示 ， 計(jì) 算 圖 示 凸 輪 機(jī)構(gòu) 的 自 由 度 。+ 解 ： 活 動 構(gòu) 件 數(shù) n=2 + 低 副 數(shù)+ 高 副 數(shù) 2LP 1HP 3 23 2 2 2 11 L HF n P P 圖 1-14 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 1).

23、復(fù) 合 鉸 鏈 由 三 個(gè) 或 三 個(gè) 以 上 構(gòu) 件 組 成 的 軸 線 重 合的 轉(zhuǎn) 動 副 稱 為 復(fù) 合 鉸 鏈 。 如 圖 1-15所 示 ， 三 個(gè) 構(gòu) 件 在 同 一 軸 線處 形 成 兩 個(gè) 轉(zhuǎn) 動 副 。 推 理 ： N個(gè) 構(gòu) 件 時(shí) ， 有 N 1個(gè) 轉(zhuǎn) 動 副 。 1.3.2 計(jì) 算 機(jī) 構(gòu) 的 自 由 度 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題 圖 1-15 復(fù) 合 鉸 鏈 + 【 例 1 -4 】 計(jì) 算 如 圖 1 -1 6 所 示 的 復(fù) 合 桿 機(jī) 構(gòu)的 自 由 度 。+ 解 ： 活 動 構(gòu) 件 數(shù) n=5 + 低 副 數(shù) + 高 副 數(shù) 7LP 0HP 3 23 5 2

24、7 01 L HF n P P 圖 1-16 復(fù) 合 桿 機(jī) 構(gòu) 2)局 部 自 由 度(1)、 局 部 自 由 度 ： 機(jī) 構(gòu) 中 個(gè) 別 構(gòu) 件 不 影響 其 它 構(gòu) 件 運(yùn) 動 ， 即 對 整 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 無關(guān) 的 自 由 度 。(2)、 處 理 辦 法 ： 在 計(jì) 算 自 由 度 時(shí) ， 拿 掉這 個(gè) 局 部 自 由 度 ， 即 可 將 滾 子 與 裝 滾 子的 構(gòu) 件 固 接 在 一 起 。 ABC3 21 ABC3 21n=3 Pl=3 Ph=1F=3 3-2 3-1 1=2 n=2 Pl=2 Ph=1F=2 3-2 2-1 1=1圖 1-17 局 部 自 由 度 計(jì) 算

25、3).虛 約 束(1)虛 約 束 ： 在 機(jī) 構(gòu) 中 與 其 他 運(yùn) 動 副 作 用 重 復(fù) ，而 對 構(gòu) 件 間 的 相 對 運(yùn) 動 不 起 獨(dú) 立 限 制 作 用的 約 束 。(2)處 理 辦 法 ： 將 具 有 虛 約 束 運(yùn) 動 副 的 構(gòu) 件 連同 它 所 帶 入 的 與 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 無 關(guān) 的 運(yùn) 動 副 一并 不 計(jì) 。 常 見 虛 約 束（ 1） 兩 構(gòu) 件 構(gòu) 成 多 個(gè) 導(dǎo) 路 平 行 的 移 動 副 ，如 圖 1-18所 示 。 圖 1-18 兩 構(gòu) 件 構(gòu) 成 多 個(gè) 導(dǎo) 路 平 行 的 移 動 副 （ 2） 兩 構(gòu) 件 組 成 多 個(gè) 軸 線 互 相 重 合 的

26、轉(zhuǎn) 動副 ， 如 圖 1-19所 示 。 圖 1-19 兩 構(gòu) 件 組 成 多 個(gè) 軸 線 互 相 重 合 的 轉(zhuǎn) 動 副 + （ 3 ） 機(jī) 構(gòu) 中 存 在 對 傳 遞 運(yùn) 動 不 起 獨(dú) 立 作 用的 對 稱 部 分 ， 如 圖 1 -2 0 所 示 。 圖 1-20 行 星 輪 系 + （ 4 ） 被 連 接 件 上 點(diǎn) 的 軌 跡 與 機(jī) 構(gòu) 上 連 接 點(diǎn)的 軌 跡 重 合 ， 如 圖 1 -2 1 所 示 。 圖 1-21 平 行 四 邊 形 機(jī) 構(gòu) 1） 機(jī) 構(gòu) 自 由 度 數(shù) F 1。2） 原 動 件 數(shù) 目 等 于 機(jī) 構(gòu) 自 由 度 數(shù) F。1.4.3 機(jī) 構(gòu) 具 有 確

27、定 運(yùn) 動 的 條 件 + 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu) ： 由 若 干 個(gè) 構(gòu) 件 以 低 副 （ 轉(zhuǎn) 動 副和 移 動 副 ） 連 接 而 成 ， 且 所 有 構(gòu) 件 在 相 互 平 行平 面 內(nèi) 運(yùn) 動 的 機(jī) 構(gòu) ， 也 稱 平 面 低 副 機(jī) 構(gòu) 。+ 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu) ： 最 簡 單 的 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu) 是 由 四個(gè) 構(gòu) 件 組 成 的 ， 簡 稱 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu) 。+ 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) ： 構(gòu) 件 間 用 四 個(gè) 轉(zhuǎn) 動 副 相 連 的 平面 四 桿 機(jī) 構(gòu) 。 + 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu) 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 ：+ （ 1 ） 運(yùn) 動 副 都 是 低 副 ， 壽

28、 命 長 ， 傳 遞 動 力大 。+ （ 2 ） 何 形 狀 簡 單 ， 易 于 加 工 ， 成 本 低 。+ （ 3 ） 在 主 動 件 等 速 連 續(xù) 運(yùn) 動 的 條 件 下 ， 當(dāng)各 構(gòu) 件 的 相 對 長 度 不 同 時(shí) ,從 動 件 可 滿 足 多種 運(yùn) 動 規(guī) 律 的 要 求 。+ （ 4 ） 連 桿 上 各 點(diǎn) 軌 跡 形 狀 各 異 ， 可 利 用 這些 曲 線 來 滿 足 不 同 的 軌 跡 要 求 。 + 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu) 的 缺 點(diǎn) ：+ （ 1 ） 誤 差 較 大 ， 降 低 機(jī) 械 效 率 。+ （ 2 ） 不 容 易 實(shí) 現(xiàn) 精 確 復(fù) 雜 的 運(yùn) 動 規(guī) 律

29、 。+ （ 3 ） 不 宜 用 于 高 速 傳 動 。 + 2 .2 .1 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 組 成+ （ 1 ） 機(jī) 架 固 定 件 ， 如 圖 2 -1 所 示 構(gòu) 件 4 ；+ （ 2 ） 連 架 桿 與 機(jī) 架 用 轉(zhuǎn) 動 副 相 連 接 的 構(gòu) 件 ，如 圖 圖 2 -1 所 示 構(gòu) 件 1 和 構(gòu) 件 3 ；+ （ 3 ） 連 桿 不 與 機(jī) 架 直 接 相 連 的 構(gòu) 件 ， 如 圖 2 -1所 示 構(gòu) 件 2 。 圖 2-1 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 根 據(jù) 連 架 桿 運(yùn) 動 形

30、式 的 不 同 ， 相 對 機(jī) 架 能 做 整 周 轉(zhuǎn) 動 的 稱 為 曲 柄 ，只 能 在 一 定 角 度 范 圍 內(nèi) 往 復(fù) 擺 動 的 稱 為 搖 桿 。這 樣 ， 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 可 分 為 三 種 基 本 形 式 ： + 1 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu)+ 在 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 兩 連 架桿 中 ， 若 一 個(gè) 為 曲 柄 ， 另一 個(gè) 為 搖 桿 ， 則 此 四 桿 機(jī)構(gòu) 稱 為 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。+ 通 常 曲 柄 等 速 轉(zhuǎn) 動 ， 搖 桿作 變 速 往 復(fù) 擺 動 。 圖 2-2 攪 拌 機(jī) 圖 2-3 雷 達(dá) 天 線 俯 仰 角 的 調(diào) 整 機(jī) 構(gòu) 圖

31、2-4 縫 紉 機(jī) 腳 踏 機(jī) 構(gòu) + 2 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu)+ 在 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 中 ， 若 兩 連 架 桿 均 為 曲 柄 ，則 此 四 桿 機(jī) 構(gòu) 稱 為 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) 。 圖 2-5 慣 性 篩 機(jī) 構(gòu) 圖 2-6 平 行 四 邊 形 機(jī) 構(gòu) 和 反 平 行 四 邊 形 機(jī) 構(gòu) 圖 3-5 車 門 啟 閉 機(jī) 構(gòu) 圖 3-6 天 平 （ e） 車 門 啟 閉 機(jī) 構(gòu) （ f） 天 平 圖 2-6反 平 行 四 邊 形 機(jī) 構(gòu) 和 平 行 四 邊 形 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 圖 2-7 輪 式 車 輛 的 前 輪 轉(zhuǎn) 向 機(jī) 圖 2-8 鶴 式 起 重 機(jī) + 3 雙 搖 桿

32、 機(jī) 構(gòu)+ 在 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 中 ， 若 兩 連 架 桿 均 為 搖桿 ， 則 此 四 桿 機(jī) 構(gòu) 稱 為 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。 + 曲 柄 存 在 的 條 件 為 ：+ （ 1 ） 連 架 桿 和 機(jī) 架 中 必 有 一 桿 是 最 短 桿 。+ （ 2 ） 最 短 桿 與 最 長 桿 長 度 之 和 小 于 或 等 于其 余 兩 桿 長 度 之 和 。+ 上 述 兩 個(gè) 條 件 必 須 同 時(shí) 滿 足 ， 否 則 機(jī) 構(gòu)不 存 在 曲 柄 。 + 若 滿 足 最 短 桿 與 最 長 桿 長 度 之 和 小 于 或等 于 其 余 兩 桿 長 度 之 和 時(shí) ， 可 得 到 以 下

33、 三種 結(jié) 構(gòu) ；+ （ 1 ） 連 架 桿 是 最 短 桿 為 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) ；+ （ 2 ） 機(jī) 架 是 最 短 桿 為 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) ；+ （ 3 ） 若 最 短 桿 是 連 桿 ， 此 機(jī) 構(gòu) 為 雙 搖 桿 機(jī)構(gòu) 。+ 若 滿 足 最 短 桿 與 最 長 桿 長 度 之 和 大 于 其余 兩 桿 長 度 之 和 時(shí) ,為 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。 + 2 .3 .1 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu)+ 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 是 用 移 動 副 取 代 曲 柄 搖 桿機(jī) 構(gòu) 中 的 轉(zhuǎn) 動 副 而 演 化 得 到 的 。圖 2-9 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu)（ a） 對 心 曲 柄

34、滑 塊 機(jī) 構(gòu) ； （ b） 偏 置 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 圖 2-10 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 在 沖 床 中 的 應(yīng) 用 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 用于 轉(zhuǎn) 動 與 往 復(fù) 移 動 之間 的 運(yùn) 動 轉(zhuǎn) 換 ， 廣 泛應(yīng) 用 于 活 塞 式 內(nèi) 燃 機(jī) 、空 氣 壓 縮 機(jī) 、 沖 床 和自 動 送 料 機(jī) 等 機(jī) 械 設(shè)備 中 。 如 圖 2-10所 示為 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 在 沖床 中 的 應(yīng) 用 。 圖 2-11 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 向 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 的 演 化（ a） 對 心 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) ； （ b） 曲 柄 轉(zhuǎn) 動 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) ；（ c） 移 動 導(dǎo)

35、桿 機(jī) 構(gòu) ； （ d） 擺 動 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 可 看 成 是 通 過 改 變 曲 柄 滑 塊 機(jī)構(gòu) 中 的 固 定 構(gòu) 件 演 化 而 來 的 ， 如 圖 2-11所 示 。 + 1 曲 柄 轉(zhuǎn) 動 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu)圖 2-12 小 型 刨 床 機(jī) 構(gòu) + 2 曲 柄 擺 動 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu)圖 2-13 曲 柄 擺 動 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 在 電 器 開 關(guān) 中 的 應(yīng) 用 + 3 移 動 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu)+ 也 稱 為 定 塊 機(jī) 構(gòu) 。 如 圖 2 -1 4 所 示 ， 以 滑 塊 為 機(jī)架 ， 桿 4 只 相 對 滑 塊 作 往 復(fù) 移 動 ， 滑 塊 3 稱 為 定 塊 。

36、這 種 機(jī) 構(gòu) 常 用 于 抽 水 唧 筒 和 抽 油 泵 中 。 圖 2-14 抽 水 唧 筒 + 4 擺 動 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu)圖 2-15 汽 車 自 動 卸 料 機(jī) 構(gòu) + 2 .4 .1 急 回 特 性 及 行 程 速 度 變 化 系+ 1 、 急 回 特 性+ 搖 桿 CD處 此 兩 極 限 位 置 時(shí) 曲 柄 所 在 直 線之 間 的 銳 角 稱 為 極 位 夾 角 ， 機(jī) 構(gòu) 中 輸 出 件在 兩 極 限 位 置 間 的 移 動 距 離 或 擺 動 角 度 稱為 行 程 。 圖 2-16 急 回 特 性 + 當(dāng) 搖 桿 CD由 C1 D擺 動 到 C2 D位 置 （ 工 作 行程

37、） 時(shí) ， 曲 柄 AB以 等 角 速 度 順 時(shí) 針 從 AB1 轉(zhuǎn)到 AB2 ， 轉(zhuǎn) 過 角 度 為 ： ,所 需 時(shí) 間為 ,C點(diǎn) 的 平 均 速 度 為 。+ 當(dāng) 搖 桿 CD由 C2 D擺 回 到 C1 D位 置 （ 空 回 行程 ） 時(shí) ， 曲 柄 AB以 等 角 速 度 順 時(shí) 針 從 AB2 回轉(zhuǎn) 到 AB1 ， 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 為 ： ， 所 需 時(shí)間 為 ， C點(diǎn) 的 平 均 速 度 為 。+ 由 于 ， 所 以 ， ,1 180 2 180 1v1t 2t 2v1 2 1 2t t 2 1v v + 綜 上 所 述 ， 在 輸 入 件 曲 柄 作 等 速 轉(zhuǎn) 動 時(shí)

38、，作 往 復(fù) 擺 動 的 輸 出 件 搖 桿 在 空 載 行 程 中 的 平均 速 度 大 于 工 作 行 程 中 的 平 均 速 度 ， 這 一 性質(zhì) 稱 為 連 桿 機(jī) 構(gòu) 的 急 回 特 性 。 通 常 用 行 程 速度 變 化 系 數(shù) K來 表 示 這 種 特 性 ： 1 2 2 1 12 21 2 1 180180CC t tK tCC t 從 動 件 回 程 平 均 速 度從 動 件 工 作 平 均 速 度 1180 1KK + 機(jī) 構(gòu) 的 急 回 速 度 取 決 于 夾 角 的 大 小 。 越 大 ， K值 越 大 ， 機(jī) 構(gòu) 的 急 回 程 度 也 越高 ， 但 從 另 一 方

39、 面 看 ， 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 的 平 穩(wěn)性 就 越 差 。 圖 2-17 偏 置 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) ， 當(dāng) 偏 心 距 e=0時(shí) ，=0， K=1， 機(jī) 構(gòu) 無 急 回 特 性 ； 當(dāng) 偏 心 距e0時(shí) ， 0， 則 K 1， 機(jī) 構(gòu) 有 急 回 特 性 。 如 圖 2-19所 示 的 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 中 ， 如 不考 慮 構(gòu) 件 的 重 量 和 摩 擦 力 ， 可 將 F分 解 可 得推 動 搖 桿 的 有 效 分 力 Ft=Fcos， 只 能 產(chǎn) 生 摩擦 阻 力 的 有 害 分 力 Fr=Fsin。 圖 2-19 壓 力 角 和 傳 動 角 + 其

40、中 稱 為 壓 力 角 ， 即 為 作 用 在 從 動 件上 的 驅(qū) 動 力 與 該 力 作 用 點(diǎn) 的 絕 對 速 度 方 向之 間 所 加 銳 角 稱 為 壓 力 角 ， 通 常 把 壓 力 角座 位 判 斷 一 連 桿 機(jī) 構(gòu) 是 否 具 有 良 好 的 傳 力性 能 的 標(biāo) 志 。+ 常 以 連 桿 與 搖 桿 所 夾 銳 角 來 衡 量 機(jī) 構(gòu) 的 傳力 性 能 。 顯 而 易 見 ， 即 壓 力 角 的 余 角 ， 稱為 傳 動 角 。 因 為 =9 0 ， 故 愈 大 ， 對 機(jī)構(gòu) 傳 動 愈 有 利 。 min min min圖 2-20 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 的 壓 力 角

41、 和 傳 動 角 圖 2-21 擺 動 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 的 壓 力 角 和 傳 動 角 + 如 圖 2 -2 2 所 示 的 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 中 ， 當(dāng) 搖桿 CD為 主 動 件 、 曲 柄 AB為 從 動 件 時(shí) ， 當(dāng) 搖桿 處 在 兩 個(gè) 極 限 位 置 時(shí) ， 連 桿 BC與 曲 柄 AB共 線 。 若 不 計(jì) 各 構(gòu) 件 質(zhì) 量 ， 則 這 時(shí) 連 桿 加給 曲 柄 的 力 將 通 過 鉸 鏈 A的 中 心 ， 這 時(shí) 連 桿BC無 論 給 從 動 件 曲 柄 AB的 力 多 么 大 都 不 能推 動 曲 柄 運(yùn) 動 ， 機(jī) 構(gòu) 所 處 的 這 種 位 置 稱 為死 點(diǎn) 位

42、置 。 圖 2-22 死 點(diǎn) 位 置 + 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 也 有 利 用 死 點(diǎn) 位 置 的 性 質(zhì)來 進(jìn) 行 工 作 的 。 如 圖 2 -2 3 所 示 快 速 夾 具 ， 機(jī)構(gòu) 處 于 死 點(diǎn) 位 置 ， 在 去 除 外 力 F后 仍 可 加 緊工 件 而 不 自 動 脫 落 。 只 有 向 上 扳 動 手 柄 3 方可 松 開 夾 具 。 圖 2-23 死 點(diǎn) 的 應(yīng) 用 + 2 .5 .1 四 桿 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 條 件+ （ 1 ） 給 定 位 置 或 運(yùn) 動 規(guī) 律 ， 如 連 桿 位 置 、連 架 桿 對 應(yīng) 位 置 或 行 程 速 度 變 化 系 數(shù) 等 。+ （ 2

43、 ） 給 定 運(yùn) 動 軌 跡 ， 如 要 求 起 重 機(jī) 中 吊 鉤的 軌 跡 為 一 直 線 ； 攪 面 機(jī) 中 攪 拌 桿 端 能 按預(yù) 定 軌 跡 運(yùn) 動 等 ， 這 些 都 是 連 桿 上 的 點(diǎn) 的軌 跡 。 為 了 使 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 合 理 、 可 靠 ， 還應(yīng) 考 慮 幾 何 條 件 和 傳 力 性 能 要 求 等 。 + （ 1 ） 已 知 連 桿 的 兩 個(gè) 位 置 、 及 其 長 度 ， 設(shè)計(jì) 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 。圖 2-24 已 知 連 桿 兩 位 置 設(shè) 計(jì) 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) + （ 2 ） 按 給 定 連 桿 三 個(gè) 位 置 設(shè) 計(jì) 四 桿 機(jī) 構(gòu)圖

44、 2-25 按 給 定 連 桿 三 個(gè) 位 置 設(shè) 計(jì) 四 桿 機(jī) 構(gòu) + （ 3 ） 按 給 定 的 行 程 速 度 變 化 系 數(shù) 設(shè) 計(jì) 四 桿機(jī) 構(gòu) K 圖 2-26 按 給 定 的 行 程 速 度 變 化 系 數(shù) 設(shè) 計(jì) 四 桿 機(jī) 構(gòu) + 3.1 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 和 分 類+ 3.1.1 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 、 應(yīng) 用 和 特 點(diǎn)+ 內(nèi) 燃 機(jī) 配 氣 機(jī) 構(gòu) 圖 3-1 配 氣 機(jī) 構(gòu) 圖 3-2 靠 模 車 削 機(jī) 構(gòu) 圖 3-3 自 動 車 床 走 刀 機(jī) 構(gòu) 圖 3-4 分 度 轉(zhuǎn) 位 機(jī) 構(gòu) 1、 組 成 ： 凸 輪 ， 從 動 件 ， 機(jī) 架2、 作

45、 用 ： 將 凸 輪 的 轉(zhuǎn) 動 或 移 動 轉(zhuǎn) 變 為 從 動 件 的 移 動 或 擺 動 。 3、 特 點(diǎn) :(1)只 需 設(shè) 計(jì) 適 當(dāng) 的 凸 輪 輪 廓 ， 便 可 使 從 動 件 得 到 所 需 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 (1)結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 緊 湊 ， 工 作 可 靠 ， 容 易 設(shè) 計(jì) ； (2)高 副 接 觸 ， 易 磨 損4、 應(yīng) 用 ： 適 用 于 傳 力 不 大 的 控 制 機(jī) 構(gòu) 和 調(diào) 節(jié) 機(jī) 構(gòu) + 3 .1 .2 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 分 類+ 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 類 型 很 多 ， 通 常 按 凸 輪 和 從 動 件 的 形 狀 、 運(yùn) 動 形 式 分類 。+ 1

46、 按 凸 輪 的 形 狀 分 類+ 1 ） 盤 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu)+ 它 是 凸 輪 的 最 基 本 型 式 。 這 種 凸 輪 是 一 個(gè) 繞 固 定 軸 轉(zhuǎn) 動 且 有 變化 半 徑 的 盤 形 零 件 ， 凸 輪 與 從 動 件 互 作 平 面 運(yùn) 動 ， 是 平 面 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ，如 圖 3 -1 所 示 。+ 2 ） 移 動 凸 輪 機(jī) 構(gòu)+ 當(dāng) 盤 形 凸 輪 的 回 轉(zhuǎn) 中 心 趨 于 無 窮 遠(yuǎn) 時(shí) ， 凸 輪 相 對 機(jī) 架 作 往 復(fù) 直線 運(yùn) 動 ， 這 種 凸 輪 稱 為 移 動 凸 輪 ， 也 是 平 面 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 一 種 ， 如 圖 3 -2所 示 。

47、+ 3 ） 圓 柱 凸 輪+ 這 種 凸 輪 可 看 成 是 將 移 動 凸 輪 卷 成 圓 柱 體 而 得 到 的 凸 輪 ， 從 動件 與 凸 輪 之 間 的 相 對 運(yùn) 動 為 空 間 運(yùn) 動 ， 因 此 圓 柱 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 是 一 個(gè) 空 間 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ， 如 圖 3 -3 所 示 。+ 4 ） 曲 面 凸 輪+ 當(dāng) 圓 柱 表 面 用 圓 弧 面 代 替 時(shí) ， 就 演 化 成 曲 面 凸 輪 ， 它 也 是 一 種空 間 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ， 如 圖 3 -4 所 示 。 + 2 按 從 動 件 形 狀 分 類+ 1 ） 尖 頂 從 動 件 凸 輪 機(jī) 構(gòu)+ 尖 頂 能 與

48、 任 意 復(fù) 雜 的 凸 輪 輪 廓 保 持 接觸 ， 因 而 能 實(shí) 現(xiàn) 任 意 預(yù) 期 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 ， 如圖 3 -5 （ a） 所 示 。 但 因 為 凸 輪 與 從 動 件 為 點(diǎn)或 線 接 觸 ， 尖 頂 易 發(fā) 生 磨 損 ， 所 以 只 宜 用于 受 力 不 大 的 低 速 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 中 。（ a） （ b） （ c）圖 3-5 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 從 動 件 的 形 式（ a） 尖 頂 從 動 件 ； （ b） 滾 子 從 動 件 ； （ c） 平 底 從 動 件 + 2 ） 滾 子 從 動 件 凸 輪 機(jī) 構(gòu)+ 在 從 動 件 的 尖 頂 處 安 裝 一 個(gè) 滾 子

49、 ， 即 成 為 滾 子 從 動 件 ， 這 樣 通過 將 滑 動 摩 擦 轉(zhuǎn) 變 為 滾 動 摩 擦 ， 克 服 了 尖 頂 從 動 件 易 磨 損 的 缺 點(diǎn) 。 滾子 從 動 件 耐 磨 損 ， 可 以 承 受 較 大 載 荷 ， 是 最 常 用 的 一 種 從 動 件 型 式 ，如 圖 3 -5 （ b） 所 示 。 缺 點(diǎn) 是 凸 輪 上 凹 陷 的 輪 廓 未 必 能 很 好 地 與 滾 子 接觸 ， 從 而 影 響 實(shí) 現(xiàn) 預(yù) 期 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 。+ 3 ） 平 底 從 動 件 凸 輪 機(jī) 構(gòu)+ 在 從 動 件 的 尖 頂 處 固 定 一 個(gè) 平 板 ， 即 成 為 平 底

50、 從 動 件 ， 這 種 從動 件 與 凸 輪 輪 廓 表 面 接 觸 的 端 面 為 一 平 面 ， 所 以 它 不 能 與 凹 陷 的 凸 輪輪 廓 相 接 觸 ， 如 圖 3 -5 （ c） 所 示 。 這 種 從 動 件 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： 當(dāng) 不 考 慮 摩擦 時(shí) ， 凸 輪 與 從 動 件 之 間 的 作 用 力 始 終 與 從 動 件 的 平 底 相 垂 直 ， 傳 動效 率 較 高 ， 且 接 觸 面 易 于 形 成 油 膜 ， 利 于 潤 滑 ， 故 常 用 于 高 速 凸 輪 機(jī)構(gòu) 。+ 在 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 中 ， 從 動 件 不 僅 有 不 同 的 形 狀 ， 而 且 也

51、 可 以 有 不 同的 運(yùn) 動 形 式 。 根 據(jù) 從 動 件 的 運(yùn) 動 形 式 不 同 ， 可 以 把 從 動 件 分 為 直 動 從動 件 （ 直 線 運(yùn) 動 ） 和 擺 動 從 動 件 兩 種 。 在 直 動 從 動 件 中 ， 若 導(dǎo) 路 軸 線 通 過 凸 輪 的 回 轉(zhuǎn) 軸 ， 則 稱 為 對 心 直 動 從 動 件 ， 否 則 稱 為 偏 置 直 動 從 動件 。 將 不 同 形 式 的 從 動 件 和 相 應(yīng) 的 凸 輪 組 合 起 來 ， 就 構(gòu) 成 了 種 類 繁 多的 各 種 不 同 的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 + 3 按 從 動 件 與 凸 輪 保 持 接 觸 （ 即 鎖

52、 合 ） 的方 式 分 類+ 1 ） 力 鎖 合 的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 即 依 靠 重 力 、 彈 簧 力鎖 合 的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ， 如 圖 3 -6 （ a） 、 （ b） 、（ c） 所 示 。+ 2 ） 幾 何 鎖 合 的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 如 溝 槽 凸 輪 、 等徑 及 等 寬 凸 輪 、 共 軛 凸 輪 等 ， 如 圖 3 -6 （ d） 、（ e） 、 （ f） 所 示 ， 都 是 利 用 幾 何 形 狀 來 鎖合 的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） （ f） 圖 3-6 鎖 合 方 式（ a） 、 （ b） 、 （ c） 力 鎖 合 ；

53、 （ d） 、 （ e） 、 （ f） 形 鎖 合 + 3 .2 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 參 數(shù) 和 從 動 件 常 用 運(yùn) 動規(guī) 律+ 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 主 要 任 務(wù) 是 根 據(jù) 實(shí) 際工 作 要 求 確 定 從 動 件 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 ， 根 據(jù) 從動 件 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 設(shè) 計(jì) 凸 輪 輪 廓 曲 線 。 因 此確 定 從 動 件 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 是 凸 輪 設(shè) 計(jì) 的 前 提 。+ 3 .2 .1 平 面 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 參 數(shù) 和 工 作 過 程+ 如 圖 3 -7 所 示 為 一 偏 置 直 動 尖 頂 從 動 件盤 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ，

54、從 動 件 移 動 導(dǎo) 路 至 凸 輪 轉(zhuǎn)動 中 心 的 偏 執(zhí) 距 離 為 。 圖 3-7 偏 置 直 動 尖 頂 從 動 件盤 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu)（ a） 偏 置 直 動 尖 頂 從 動件 盤 形 凸 機(jī) 構(gòu) ； （ b） 從 動 件 位 移 線 圖 + 基 圓 ： 以 凸 輪 的 最 小 向 徑 為 半 徑 所 作 的 圓 稱 為 基 圓 ， 基 圓 半 徑 用 表 示 。+ 推 程 運(yùn) 動 角 ： 如 圖 3 -7 所 示 ， 主 動 件 凸 輪 勻 速 轉(zhuǎn) 動 ， 從 動 件 被 凸 輪 推 動 ， 從 + 動 件 的 尖 頂 以 一 定 運(yùn) 動 規(guī) 律 從 最 近 位 置 到 達(dá)

55、最 遠(yuǎn) 位 置 ， 從 動+ 件 位 移 ， 這 一 過 程 稱 為 推 程 ， 對 應(yīng) 的 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 稱 為 推 程 運(yùn) 動 角 。+ 遠(yuǎn) 休 止 角 ： 當(dāng) 凸 輪 繼 續(xù) 回 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 由 于 凸 輪 的 向 徑 沒 發(fā) 生 變 化 ， 從 動 件 的 尖+ 頂 在 最 遠(yuǎn) 位 置 劃 過 凸 輪 表 面 從 點(diǎn) 到 點(diǎn) 保 持 不 動 ， 這 一 過 程 稱 為+ 遠(yuǎn) 停 程 ， 此 時(shí) 凸 輪 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 ， 稱 為 遠(yuǎn) 休 止 角 。+ 回 程 運(yùn) 動 角 ： 當(dāng) 凸 輪 再 繼 續(xù) 回 轉(zhuǎn) ， 從 動 件 的 尖 頂 以 一 定 運(yùn) 動 規(guī) 律 從 最 遠(yuǎn) 位+

56、置 回 到 最 近 位 置 ， 這 一 過 程 稱 為 回 程 ， 對 應(yīng) 的 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 稱 為 回 + 程 運(yùn) 動 角 。+ 近 休 止 角 ： 當(dāng) 凸 輪 繼 續(xù) 回 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 從 動 件 的 尖 頂 劃 過 凸 輪 表 面 從 點(diǎn) 回 到 點(diǎn) 保+ 持 不 動 ， 這 一 過 程 稱 為 近 停 程 ， 凸 輪 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 ， 稱 為 近 休 止 + 角 。+ 當(dāng) 凸 輪 繼 續(xù) 回 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 從 動 件 又 重 復(fù) 上 述 升 停 降 停 的 運(yùn) 動 循 環(huán) 。上 述 過 程 可 以 用 從 動 件 的 位 移 曲 線 圖 來 描 述 。 以 從 動 件 的 位 移

57、s為 縱 坐 標(biāo) ， 對應(yīng) 的 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 為 橫 坐 標(biāo) ， 將 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 或 時(shí) 間 與 對 應(yīng) 的 從 動 件 位 移 之 間 的 函 數(shù)關(guān) 系 用 曲 線 表 達(dá) 出 來 的 圖 形 稱 為 從 動 件 的 位 移 線 圖 ， 如 圖 3 -7 （ b） 所 示 。 + 3 .2 .2 從 動 件 常 用 運(yùn) 動規(guī) 律+ 1 等 速 運(yùn) 動 規(guī) 律 + 從 動 件 上 升 或 下降 的 速 度 為 常 數(shù) 的 運(yùn) 動規(guī) 律 ， 稱 為 等 速 運(yùn) 動 規(guī)律 ， 如 圖 3 -8 所 示 為 從動 件 勻 速 上 升 過 程 。+ 由 圖 3 -8 可 知 ， 從動 件 在 運(yùn)

58、 動 開 始 和 終 止的 瞬 間 ， 速 度 有 突 變 ，其 加 速 度 和 慣 性 力 在 理論 上 為 無 窮 大 ， 致 使 凸輪 機(jī) 構(gòu) 產(chǎn) 生 強(qiáng) 烈 的 振 動 、沖 擊 、 噪 聲 和 磨 損 ， 這種 沖 擊 為 剛 性 沖 擊 。 因此 ， 等 速 運(yùn) 動 規(guī) 律 只 適 用 于 低 速 、 輕 載 的 場 合 。 圖 3-8 等 速 運(yùn) 動 規(guī) 律 + 2 等 加 速 等 減 速 運(yùn) 動 規(guī) 律+ 從 動 件 在 推 程 過 程 中 ， 前 半 程 作 等加 速 運(yùn) 動 ， 后 半 程 作 等 減 速 運(yùn) 動 ， 這 種運(yùn) 動 規(guī) 律 稱 為 等 加 速 等 減 速 運(yùn)

59、 動 規(guī) 律 ，通 常 加 速 度 和 減 速 度 的 絕 對 值 相 等 ， 其運(yùn) 動 線 圖 如 圖 3 -9 所 示 。 同 理 ， 在 回 程 過程 中 ， 前 半 程 作 等 減 速 運(yùn) 動 ， 后 半 程 作等 加 速 運(yùn) 動 ， 這 種 運(yùn) 動 規(guī) 律 稱 為 等 減 速等 加 速 運(yùn) 動 規(guī) 律 。+ 由 運(yùn) 動 線 圖 可 知 ， 當(dāng) 采 用 等 加 速 等減 速 運(yùn) 動 規(guī) 律 時(shí) ， 在 起 點(diǎn) 、 中 點(diǎn) 和 終 點(diǎn)時(shí) ， 加 速 度 有 突 變 ， 因 而 從 動 件 的 慣 性力 也 將 有 突 變 ， 不 過 這 一 突 變 為 有 限 值 ，所 以 ， 凸 輪

60、機(jī) 構(gòu) 在 這 三 個(gè) 時(shí) 間 點(diǎn) 引 起 的沖 擊 稱 為 柔 性 沖 擊 。 與 等 速 運(yùn) 動 規(guī) 律 相比 ， 其 沖 擊 程 度 大 為 減 小 。 因 此 ， 等 加速 等 減 速 運(yùn) 動 規(guī) 律 適 用 于 中 速 的 場 合 。 圖 3-9 等 加 速 等 減 速 運(yùn) 動 規(guī) 律 + 3 余 弦 加 速 度 運(yùn) 動 規(guī)律+ 余 弦 加 速 度 運(yùn) 動 又稱 為 簡 諧 運(yùn) 動 。 因 其 加速 度 運(yùn) 動 曲 線 為 余 弦 曲線 故 稱 余 弦 運(yùn) 動 規(guī) 律 ，其 運(yùn) 動 規(guī) 律 運(yùn) 動 線 圖 如圖 3 -1 0 所 示 。+ 由 加 速 度 線 圖 可 知 ，此 運(yùn) 動

61、 規(guī) 律 在 行 程 的 始末 兩 點(diǎn) 加 速 度 存 在 有 限突 變 ， 故 也 存 在 柔 性 沖擊 ， 只 適 用 于 中 速 場 合 。但 當(dāng) 從 動 件 作 無 停 歇 的升 降 升 連 續(xù) 往 復(fù) 運(yùn) 動時(shí) ， 則 得 到 連 續(xù) 的 余 弦曲 線 ， 柔 性 沖 擊 被 消 除 ， 這 種 情 況 下 可 用 于 高 速場 合 。 圖 3-10 余 弦 加 速 度 運(yùn) 動 規(guī) 律 + 4 正 弦 加 速 度 運(yùn) 動 規(guī) 律+ 正 弦 加 速 度 運(yùn) 動 規(guī) 律其 加 速 度 運(yùn) 動 曲 線 為 正 弦曲 線 ， 其 運(yùn) 動 規(guī) 律 運(yùn) 動 線圖 如 圖 3 -1 1 所 示 。

62、+ 從 動 件 按 正 弦 加 速 度規(guī) 律 運(yùn) 動 時(shí) ， 在 全 行 程 中無 速 度 和 加 速 度 的 突 變 ，因 此 不 產(chǎn) 生 沖 擊 ， 適 用 于高 速 場 合 。+ 以 上 介 紹 了 從 動 件 常用 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 ， 實(shí) 際 生 產(chǎn)中 還 有 更 多 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 ，如 復(fù) 雜 多 項(xiàng) 式 運(yùn) 動 規(guī) 律 、擺 線 運(yùn) 動 規(guī) 律 等 ， 了 解 從動 件 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 ， 便 于 在凸 輪 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 根 據(jù) 機(jī) 器 的 工 作 要 求 進(jìn) 行 合 理 選擇 。 圖 3-11 正 弦 加 速 度 運(yùn) 動 規(guī) 律 + 3 .3 盤 形 凸

63、輪 輪 廓 曲 線 的 設(shè)計(jì)+ 在 合 理 地 選 擇 從 動 件的 運(yùn) 動 規(guī) 律 之 后 ， 根 據(jù) 工 作要 求 和 結(jié) 構(gòu) 條 件 確 定 凸 輪 的結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 確 定 凸 輪 轉(zhuǎn) 向 和基 圓 半 徑 等 基 本 尺 寸 ， 就 可設(shè) 計(jì) 凸 輪 的 輪 廓 曲 線 了 。 設(shè)計(jì) 方 法 通 常 有 圖 解 法 和 解 析法 。 圖 解 法 簡 便 易 行 、 直 觀 ，但 作 圖 誤 差 大 、 精 度 低 ， 適用 于 低 速 或 對 從 動 件 運(yùn) 動 規(guī)律 要 求 不 高 的 一 般 精 度 凸 輪設(shè) 計(jì) 。 對 于 精 度 要 求 高 的 高速 凸 輪 、 靠 模

64、凸 輪 等 ， 則 必 須 用 解 析 法 列 出 凸 輪 輪 廓 曲線 的 方 程 式 ， 借 助 于 計(jì) 算 機(jī)輔 助 設(shè) 計(jì) 精 確 地 設(shè) 計(jì) 凸 論 輪廓 。 本 節(jié) 主 要 介 紹 圖 解 法 。 圖 3-12 反 轉(zhuǎn) 法 原 理 + 3 .3 .2 偏 置 直 動 尖 頂 從 動 件 盤 形 凸 輪 輪 廓 的繪 制+ 已 知 ： 從 動 件 的 位 移 曲 線 圖 如 圖 3 -1 3 （ b） 所 示 ， 偏 距 為 ， 凸 輪 的基 圓 半 徑 ， 凸 輪 以 等 角 速 度 順 時(shí) 針 回 轉(zhuǎn) ， 要 求 繪 出 此 凸 輪 的 輪 廓 。圖 3-13 偏 置 直 動 尖

65、 頂 從 動 件 盤 形 凸 輪 輪 廓 的 繪 制（ a） “ 反 轉(zhuǎn) 法 ” 繪 制 凸 輪 外 輪 廓 曲線 （ b） 從 動 件 位 移 線 圖 + 根 據(jù) “ 反 轉(zhuǎn) 法 ” 的 原 理 ， 作 圖 步 驟 如 下 （ 見 圖 3 -1 3 ） ：+ （ 1 ） 以 與 位 移 線 圖 相 同 的 比 例 尺 作 出 偏 距 圓 （ 以 為 半 徑 的 圓 ）+ 和 基 圓 ， 過 偏 距 圓 上 任 一 點(diǎn) 作 偏 距 圓 的 切 線 作 為 從 動 件 導(dǎo) 路 ， 并與+ 基 圓 相 交 于 點(diǎn) ， 該 點(diǎn) 也 就 是 從 動 件 尖 頂 的 起 始 位 置 。+ （ 2 ） 自

66、 開 始 沿 的 方 向 在 基 圓 上 畫 出 推 程 運(yùn) 動 角 、 遠(yuǎn) 休 止 角 、 回 程 運(yùn)動 角 、+ 近 休 止 角 ， 并 在 相 應(yīng) 段 與 位 移 線 圖 劃 分 出 若 干 等 份 ，得 、 、 、 + 點(diǎn) 。+ （ 3 ） 過 各 分 點(diǎn) 、 、 向 偏 距 圓 做 切 線 ， 作 為 從 動 件 反 轉(zhuǎn) 后 的 導(dǎo) 路 線 。 + （ 4 ） 在 以 上 的 導(dǎo) 路 線 上 ， 從 基 圓 上 的 點(diǎn) 、 、 開 始 向 外 量 取 相 應(yīng) 的位+ 移 量 ， 即 取 、 、 得 反 轉(zhuǎn) 后 尖 頂 的 一 系 列 位 置 、 、 。+ （ 5 ） 將 、 、 點(diǎn) 連 成 光 滑 的 曲 線 ， 便 得 到 所 要 求 的 凸 輪 輪 廓 ， 如 圖3 -+ 1 2 （ a） 所 示 。 + 3 .3 .3 直 動 滾 子 從動 件 盤 形+ 凸 輪 輪 廓 的 繪制+ + 若 從 動 件 為 滾子 從 動 件 ， 則 可 把滾 子 中 心 看 作 尖 頂 ，其 運(yùn) 動 軌 跡 就 是 凸輪 的 理 論 輪 廓 曲 線 ，凸 輪 的 實(shí) 際 輪 廓 曲線 是