实验一 机构认识实验Word格式.docx

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可以说，机器乃是能够完成机械功或转化机械能的机构的组合。

机构是机械原理课程研究的主要对象。

那么，机构又是怎样组成的呢？

通过对机构的分析，我们可以发现它由构件和运动副所组成。

3运动副，是指两构件之间的可动联接。

这里陈列有转动副、移动副、螺旋副、球面副和曲面副等模型。

凡两构件通过面的接触而构成的运动副，通称为低副；

凡两构件通过点或线的接触而构成的运动副，称为高副。

第二柜平面连杆机构

平面连杆机构是应用广泛的机构，其中又以四杆机构最为常见。

平面连杆机构的主要优点以能够实现多种运动规律和运动轨迹的要求，而且结构简单、制造容易、工作可靠。

铰链四杆机构是连杆机构的基本型式。

根据其两连架杆的运动形式不同，铰链四杆机构又可细分出曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本类型。

2·

1在曲柄摇杆机构中，固定构件称为机架，能作整周回转的构件叫作曲柄，而只能在某一角度范围内摇摆的称为摇杆，作平面运动的构件称为连杆。

当曲柄为主动件时，可将它的连续转动转变为摇杆的往复摆动。

2在双曲柄机构中，它的两个连架杆都是曲柄。

当原动曲柄连续转动时，从动曲柄也能作连续转动。

3在双摇杆机构中，两连架杆都是摇杆。

当原动摇杆摆动时，另一摇杆也随之摆动。

除上述三种铰链四杆机构外，在实际机器中还广泛采用其他多种形式的四杆机构，它们可以说是由四杆机构的基本形式演化而成的。

演化方式如：

改变某些构件的形状、改变构件的相对长度、改变某些运动副的尺寸，或者选择不同的构件作为机架等等。

4偏置曲柄滑块机构。

当铰链四杆机构的摇杆长度增至无穷大并演化成滑块后，可以得到曲柄滑块机构。

当滑块运动轨道与曲柄中心存在偏距时，则为偏置曲柄滑块机构。

5对心曲柄滑块机构。

在曲柄滑块机构中，当滑块运动轨道与曲柄中心没有偏距时，则为对心曲柄滑块机构。

6正弦机构。

这种机构的特点是从动件的位移与原动件的转角的正弦成正比。

它可以看作是在曲柄滑动机构中，连杆长度增至无穷大后演变所得的形式。

它多用在一些仪表和解算装置中。

7偏心轮机构。

它是将曲柄滑块机构的曲柄改作成偏心轮后所得到的机构。

从演化角度看，可以认为是将对心曲柄滑块机构中的一转动副的半径扩大，使之超过曲柄长度后所得。

8双重偏心机构。

请大家在观察它的结构和绘出运动简图后，对照曲柄摇杆机构运动简图思考，它又是怎样演化而来的呢？

9直动滑杆机构。

曲柄转动时，滑杆在固定的滑块中作直线往复运动。

它可以看作是在曲柄滑块机构的基础上，通过改选滑块为机架而获得的演化形式。

10摆动导杆机构。

在导杆机构中，当曲柄连续回转时，导杆仅能在某一角度范围内往复摆动，导杆与滑块之间作相对移动，则机构为摆动导杆机构。

11摇块机构。

当曲柄转动时，连杆与摇块之间有相对滑动，摇块相对机架往复摆动。

12双滑块机构，它是具有两个移动副的平面四杆机构。

应用它可设计椭圆仪和十字滑块联轴器。

第三柜平面连杆机构的应用

3·

1颚式碎矿机。

这是曲柄摇杆机构的一种应用实例。

当曲柄绕轴心连续回转时，动颚板也绕其轴心往复摆动，从而将矿石轧碎。

2飞剪。

这是曲柄摇杆机构的应用。

，它巧妙地利用连杆上一点的轨迹和摇杆上一点的轨迹的配合来完成剪切工作。

剪切钢板时，要求在剪切部分上下两上刀的运动，在水平方向的分速度相等，并且约等于钢板的送进速度。

3惯性筛。

这种惯性筛应用了双曲柄机构。

当原动曲柄等速转动时，从动曲柄作变速转协，从而固连于滑块上的筛子具有较大变化的加速度；

而被筛的材料颗粒则将因惯性作用而被筛分。

4摄影平台升降机构。

它是平行四边形机构的应用。

这种机构的运动特点是，其两曲柄可以相同的角速度同向转向，而连杆作平移运动。

5机车车轮的联动机构。

它也是平行四边形机构的应用，车轮以相同的角速度同向转向，而连杆作平动。

6鹤式起重机。

它是双摇杆机构的应用实例。

当摇杆摆动时，另一摇杆随之摆动，使得悬挂在吊绳了的重物在近似的水平直线上运动，避免重物平移时因不必要的升降而消耗能量。

7牛头刨床的主体机构。

它应用了摆动导杆机构，仔细观察刨刀前进和后退的速度变化，你将发现这种机构具有“急回运动”的特征。

8曲柄冲床模型。

请观察插床的结构和运动，根据它的机构运动简图思考它是什么机构的应用？

通过上面介绍的八种应用实例，我们可以归纳出平面连杆机构在生产实际中所解决的两类基本问题：

一是实现给定的运动规律，二是实现预期的运动轨迹，这也是设计连杆机构所碰到的两类基本问题。

第四柜空间连杆机构

4.1首先看RSSR空间机构。

这是一种常用的空间连杆机构。

它由两个转动副（R）和两个球面副（S）组成，简称RSSR空间机构。

此机构为空间曲柄摇杆机构，可用于传递交错轴间的运动。

若改变构件的尺寸，可得到双曲柄或双摇杆机构。

4.24R万向节。

万向联轴节是用作传递相交轴间的转动。

它的四个转动副轴线都汇交于定点，所以是一个球面机构。

主动轴以匀角速度转动则从动轴的角速度是变化的。

若采用双万向节得到主动与从动相等的角速度是变化的。

若采用双万向节得到主动与从动相等的角速度传动。

两轴的夹角α可在0～40°

间选取。

4.3RRSRR机构。

此机构含有一个球面副和四个转动副组成的空间五杆机构。

机构的特点是输入与输出轴的空间位置可任意安排。

而且当球面副两构件布置对称时可获得两轴转速相同的传动。

4.4RCCR联轴节。

此联轴节是含有两个转动副和两个圆柱副的特殊空间机构，一般用于传递夹角为90°

的相交轴之间的转动。

在实际应用中为了改善传力状况而采用多根连杆（本机构采用三根连杆）。

4.5RCRC揉面机构。

RCRC揉面机构，也是一个球面机构。

连杆作摇晃运动，利用连杆上某点的运动轨迹，再配合容器的不断转动，从而达到揉面目的。

4.6SARRUT机构。

这是一个空间六杆机构，用于产生平行位移。

其中一组构件的平行轴线通常垂直于另一组构件的轴线。

当主动构件往复运动时，顶板相对固定底板作平行的上下移动。

第五柜凸轮机构

凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，结构简单紧凑，因此广泛应用于各种机械中。

凸轮机构的类型也很多，通常按凸轮的形状和从动杆的形状来分类。

5·

1尖顶推杆盘形凸轮机构。

这种凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，当它绕固定轴转动时，可推动尖端推杆在垂直于凸轮轴的平面内运动。

2滚子推杆盘形凸轮机构。

这种带滚子的推杆与凸轮之间为滚动摩擦，所以较尖端推杆的磨损小，能传递较大的动力，应用较为广泛。

3平底推杆盘形凸轮机构。

这种平底推杆的优点是凸轮对推杆的作用始终垂直于推杆底边，所以受力较平稳，且凸轮与平底接触面间易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。

4除了作往复直线运动的推杆外，还有摆动推杆盘形凸轮机构。

5槽形凸轮机构。

它利用凸轮上的凹槽，使凸轮与推杆滚子始终保持接触，这种依靠特殊几何结构来封闭的方法称为几何封闭法或形封闭法。

6移动凸轮机构。

在盘形凸轮基础上演化的移动凸轮机构，凸轮作往复直线运动，推杆在垂直于凸轮运动轨迹的平面内运动

7等宽凸轮机构。

它采用了几何封闭法。

因与凸轮轮廓线相切的任意两平行线产的距离始终相等，且等于框形推杆的框形内壁宽度，所以凸轮与推杆可始终保持接触。

8反凸轮机构。

机构中具有曲线轮廓的凸轮作为从动件时，同样可以实现特定的运动规律。

9端面凸轮、圆柱凸轮、锥圆凸轮属于空间凸轮机构。

当凸轮转动时，可使推杆按一定运动规律运动。

在空间凸轮机构的传动过程中，应通过力封闭法或几何封闭法使推杆与凸轮始终保持接触。

10主回凸轮机构。

它用两个固结在一起的凸轮控制一个从动件,其中一个凸轮轮廓（主凸轮）驱使从动件正方向的运动,另一个凸轮轮廓（回凸轮）使从动件朝反方向运动,这样从动件运动规律便可在360º

范围内任意选取,克服了等宽、等径凸轮的缺点，但它的结构比较复杂。

第六柜齿轮机构的类型

在各种机器中，齿轮机构是应用最广泛的一种传动机构。

常用的圆形齿轮机构种类很多，根据两齿轮啮合传动时其相对运动是平面运动还是空间运动，可分为平面齿轮机构和空间齿轮机构两大类。

平面齿轮机构用于两平行轴之间的传动，常见的类型有直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动和人字齿轮传动。

6·

1外啮合直齿圆柱齿轮机构。

它简称为直齿轮机构，是齿轮机构中应用最广泛的一种类型。

直齿轮传动时，两轮的转动方向相反。

2内啮合直齿圆柱齿轮机构。

它由小齿轮和内齿圈组成，传动时两齿轮的转动方向相同。

3齿轮齿条机构。

它是一种特殊的圆柱齿轮传动。

齿条相当于一个基圆无穷的大的圆柱齿轮。

采用这种传动，可以实现旋转运动直线往复运动之间的相互转换。

4斜齿圆柱齿轮机构。

简称为斜齿轮机构，它的轮齿方向与其轴线倾斜了一个角度，这个角度叫作螺旋角。

斜齿轮传动与直齿轮传动比较，它的主要优点是传动平稳、承载能力较高且寿命较长，突出的缺点是在运转时会产生轴向推力。

5如果要完全消除斜齿轮机构的轴向力，可将斜齿轮轮齿作出左右对称的形状，这种齿轮即为人字齿轮机构。

人字齿轮制造比较麻烦，主要用于冶金、矿山等大功率传动机构中。

6直齿圆锥齿轮机构。

它是一种空间齿轮机构，用来传递空间两相交轴或相错轴之间的运动和动力。

直齿圆锥齿轮的轮齿为直齿，分布在圆锥体的表面，是应用最广的圆锥齿轮传动。

7斜齿圆锥齿轮机构。

它的轮齿为斜齿，与直齿圆锥齿轮机构比较，它的主要优点是传动平稳、承载能力较高，但很少应用。

8螺旋齿轮机构。

它用于传递两相交轴之间的运动。

就单个齿轮来说，构成螺旋齿轮传动的两个齿轮都是斜齿圆柱齿轮。

螺旋齿轮与斜齿轮机构的区别在于：

斜齿轮机构用于传递两平行轴之间和运动、而螺旋齿轮机构则用于传递两相错轴之间的运动。

所以斜齿轮机构属于平面齿轮机构，而螺旋齿轮机构则属于空间齿轮机构。

9蜗杆蜗轮机构。

它也是用于传递两相错轴之间的运动的，其两轴的交错角一般为90°

，蜗杆传动有多种类型，我们现在看到的是应用广泛的阿基米德圆柱蜗杆。

蜗杆传动的主要优点是：

传动比大，可以具有自锁性、结构紧凑、传动平稳和传动无声；

它的主要缺点是机械效率低，温升高，磨损也大。

第七柜轮系的类型

所谓轮系，是指由一系列齿轮所组成的齿轮传动系统。

轮系的类型很多，其组成也各种各样，通过根据轮系运转时各个齿轮的轴线相对机架的位置是否都是固定的，而将轮系分为定轴轮系和周转轮系两大类。

7·

1定轴轮系。

现在演示的是一种定轴轮系。

大家注意观察，这种轮系在运转时，各个齿轮轴线相对机架的位置是固定的，故称为定轴轮系。

此外，轮系是由平面齿轮机构组成的，所以属平面定轴轮系。

2空间定轴轮系，因为它含有空间齿轮机构，定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对啮合齿