機械基礎項目概述項目一顎式破碎機運動簡圖的繪制顎式破碎機項目概述如圖所示，顎式破碎機俗稱鄂破，又名老虎口，是一種工程機械設備。顎式破碎機由動顎和靜顎兩塊顎板組成破碎腔，模擬動物的兩顎運動而完成物料破碎作業，廣泛應用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化工等行業中各種礦石與大塊物料的中等粒度破碎。常常通過繪制顎式破碎機的運動簡圖來分析其工作原理、運動特性及受力情況。項目一顎式破碎機運動簡圖的繪制項目目標通過本項目的學習，可以掌握機器的組成、分類以及平面機構運動簡圖相關知識；具備分析機器的結構和運動、繪制機構運動簡圖以及判斷機構是否具有確定相對運動的能力。項目一顎式破碎機運動簡圖的繪制人類在生產活動中創造和發明了各種機械，機械是衡量社會生產力發展水平的重要標志。機器種類繁多，雖然它們的結構形式和用途各不相同，但從其組成、運動和功能角度看，卻具有共同的特征。知識鏈接一、機器的組成知識鏈接單缸內燃機1.機器的基本概念

（1）零件的概念一、機器的組成1.機器的基本概念圖所示為單缸內燃機的結構和工作原理圖。工作時，汽缸體內燃燒的氣體推動活塞做往復直線運動，通過連桿使曲軸做連續轉動，從而使燃料燃燒釋放的化學能和熱能轉換為曲軸的機械能。知識鏈接一、機器的組成1.機器的基本概念要裝配出一臺內燃機，首先要制造出如圖1-3所示的汽缸體、活塞、銷、連桿體、連桿瓦、連桿蓋、螺栓、螺母、曲軸等，它們統稱為零件。因此，零件是機器的最小單元，是機器的制造單元，是組成機器的不可拆卸的基本單元。知識鏈接組成單缸內燃機的零件一、機器的組成1.機器的基本概念機械中的零件按照功能和結構特點可分為通用零件和專用零件。如圖所示，通用零件是各種機械中普遍使用的零件，如螺栓、螺母、齒輪、軸承等。如圖1-5所示，專用零件是僅在某些專門機械中才用到的零件，如內燃機活塞、減速器箱體、汽輪機葉片等。知識鏈接一、機器的組成1.機器的基本概念知識鏈接通用零件專用零件一、機器的組成1.機器的基本概念（2）構件的概念機器中相互之間能做相對運動的部分稱為構件，一個構件可以由一個或多個零件組成，構件是機器的運動單元。如單缸內燃機工作時其內部結構有四種不同形式的運動，我們就稱單缸內燃機由汽缸體、活塞、連桿、曲軸四個構件組成。機構中，相對于地面固定不動的構件，稱為機架。照外界給定運動規律運動的構件，稱為主動件。動力輸出的構件，稱為從動件。如單缸內燃機中汽缸體是機架；活塞是主動件；曲軸是從動件。知識鏈接一、機器的組成1.機器的基本概念（3）機構的概念機器中具有確定相對運動的多構件的組合稱為機構，其主要功用在于傳遞運動、動力或實現運動形式的轉換。如圖所示，單缸內燃機中的汽缸體、活塞、連桿、曲軸這四個構件組成了一個曲柄滑塊機構，用來實現活塞、連桿、曲軸之間運動和動力的傳遞，同時將汽缸內活塞（滑塊）的往復直線運動轉換為曲軸(曲柄)的連續轉動。知識鏈接一、機器的組成1.機器的基本概念（4）機器的概念單缸內燃機本身是一部機器，因為它符合機器應同時具備的以下三個特征：1）任何機器都是由許多構件組合而成的；2）各構件之間具有確定的相對運動；3）能夠代替或減輕人類的勞動，完成有用的機械功或實現能量的轉換。知識鏈接一、機器的組成1.機器的基本概念（4）機器的概念機器是由一個或幾個機構組成的系統。機器與機構的區別在于功用的不同，機器的主要功用是利用機械能做功或實現能量的轉換；機構的主要功用是傳遞運動和動力或轉換運動形式。單缸內燃機就是由多構件組成的、能夠將燃料燃燒釋放的化學能和熱能轉換為機械能的機器。（5）機械的概念從運動觀點看，機器和機構并無區別，工程上統稱為機械。知識鏈接一、機器的組成2.機器的組成知識鏈接搖臂鉆床一、機器的組成2.機器的組成機器的結構形式和用途各不相同，機器的功能需要多部分配合才能完成。圖所示的搖臂鉆床適用于在大型工件上進行單孔或多孔加工。可以看出，電動機、主軸箱、主軸、工作臺、按鈕、手輪在搖臂鉆床中起著不同的作用。知識鏈接一、機器的組成2.機器的組成按照各部分實體的功能不同，一臺完整的機器通常由以下四部分組成：（1）動力部分動力部分也稱原動部分，是機器的動力來源。其作用是將其他形式的能量轉換成機械能，以驅動機器其他各部分運動、工作。（2）執行部分執行部分也稱工作部分，是機器中直接完成工作任務的部分，一般位于傳動的終端。知識鏈接一、機器的組成2.機器的組成（3）傳動部分傳動部分是在動力部分和執行部分之間進行運動和動力的傳遞和轉換的中間部分。傳動部分可以實現減速、增速、調速，改變轉矩以及運動形式等，從而滿足工作機的各種要求。（4）操縱和控制部分操縱和控制部分可以顯示和反映機器運行位置和狀態，控制機器的正常運行和工作，常采用機械、電子、電氣、光波等技術。知識鏈接一、機器的組成3.機械的分類機械按照用途不同可分為以下四種類型：（1）動力機械動力機械用來實現機械能與其他形式能量之間的轉換，如電動機、內燃機、液壓泵等。（2）加工機械加工機械用來改變物料的狀態、性質、結構和形狀等，如金屬切削機床、粉碎機、壓力機等。知識鏈接一、機器的組成3.機械的分類(3)運輸機械運輸機械用來改變人或物料的空間位置，如汽車、飛機、電梯等。(4)信息機械信息機械用來獲取或處理各種信息，如復印機、打印機、照相機等。知識鏈接二、運動副及其分類1.運動副的概念兩構件直接接觸并能產生確定相對運動的活動連接稱為運動副。機構就是由構件和構件連接時所形成的運動副組成的。如圖所示，單缸內燃機中，汽缸體與活塞、活塞與連桿、連桿與曲軸、曲軸與軸承之間分別形成了運動副。知識鏈接二、運動副及其分類2.運動副的分類根據兩構件形成運動副時的接觸形式，運動副可分為低副和高副兩大類。(1)低副兩構件以面接觸所形成的運動副稱為低副。形成低副的兩構件接觸表面一般為平面或圓柱面，容易制造和維修；承受載荷時單位面積壓力較低，因而低副承載能力大。但低副屬于滑動摩擦，摩擦損失大，因而效率較低；且低副不能傳遞較復雜的運動。根據組成低副的兩構件的相對運動形式，低副可分為轉動副、移動副和螺旋副三種。知識鏈接二、運動副及其分類2.運動副的分類1）轉動副組成運動副的兩構件只能做相對轉動，也稱鉸鏈，可分為兩構件都可運動的活動轉動副和只有一個構件可以運動的固定轉動副兩種，如圖所示。知識鏈接轉動副二、運動副及其分類2.運動副的分類2）移動副組成運動副的兩構件只能做相對直線移動，也稱滑塊，可分為兩構件都可運動的活動移動副和只有一個構件可以運動的固定移動副兩種，如圖所示。知識鏈接移動副二、運動副及其分類2.運動副的分類3）螺旋副組成運動副的兩構件只能做相對螺旋運動，如圖所示。知識鏈接螺旋副二、運動副及其分類2.運動副的分類(2)高副兩構件以點或線接觸所形成的運動副稱為高副。形成高副的兩構件接觸面積小，在承受載荷時單位面積壓力較大，構件易磨損，壽命短；制造維修困難；但高副能傳遞較復雜的運動。如圖1-14所示，車輪與鋼軌、凸輪與從動件以及齒輪嚙合等均為高副。知識鏈接二、運動副及其分類2.運動副的分類(2)高副知識鏈接高副三、平面機構運動簡圖的繪制組成機構的各構件都在同一平面或相互平行的平面內運動的機構稱為平面機構。對平面機構進行分析，目的在于了解組成機構的各構件是如何工作的。此時，只需考慮與運動有關的構件的數目、運動副的數目、類型及相對位置，而無需考慮機構的真實外形和具體結構。知識鏈接三、平面機構運動簡圖的繪制1.平面機構運動簡圖的概念用線條表示構件，用簡單符號表示運動副的類型，按一定比例及規定的簡化畫法表示各構件間相對位置及運動關系的工程圖形，稱為平面機構運動簡圖。利用平面機構運動簡圖可方便地分析機構的原理、運動特性及受力情況。只為了表示機構的結構及運動情況，而不嚴格按照比例繪制的簡圖，稱為機構的示意圖。知識鏈接三、平面機構運動簡圖的繪制2.構件及運動副的規定表示符號知識鏈接平面機構運動簡圖符號三、平面機構運動簡圖的繪制3.平面機構運動簡圖的繪制繪制平面機構運動簡圖的步驟如下：（1）分析機構運動，確定構件數目觀察機構的運動傳遞情況，找出機架、主動件和從動件。從主動件開始，沿傳動線路分析構件數目及各構件的相對運動情況，確定運動關系。單缸內燃機中，汽缸體、軸承是機架，活塞是主動件，連桿、曲軸是從動件。從活塞開始，機構的傳動路線如下：活塞—連桿—曲軸，共由四個構件組成。知識鏈接三、平面機構運動簡圖的繪制3.平面機構運動簡圖的繪制（2）確定運動副的類型和數目分析構件間的連接關系，確定運動副的類型和數目。單缸內燃機中，構件汽缸體與活塞、活塞與連桿、連桿與曲軸、曲軸與軸承外圈之間形成了4個運動副。其中，汽缸體與活塞形成移動副，活塞與連桿、連桿與曲軸、曲軸與軸承形成轉動副。（3）選擇視圖平面選取能夠全面反映機構運動特征的平面作為視圖平面。平面機構一般取構件的運動平面作為視圖平面。知識鏈接三、平面機構運動簡圖的繪制3.平面機構運動簡圖的繪制（4）選擇適當的比例尺μl，繪制機構運動簡圖選擇適當的比例尺μl=實際長度(m)/圖示長度(mm)。按照各運動副間的距離和相對位置，以規定的符號將各運動副表示出來。用直線或曲線將同一構件上的運動副連接起來，畫出機構運動簡圖。圖中各運動副標以大寫英文字母，各構件標以阿拉伯數字，并將主動件的運動方向用箭頭標明。單缸內燃機運動簡圖的繪制如圖所示。知識鏈接三、平面機構運動簡圖的繪制3.平面機構運動簡圖的繪制知識鏈接單缸內燃機運動簡圖的繪制四、平面機構的自由度為了保證機構按照預期的結果進行工作，要求各構件以不同的方式連接形成運動副后，各構件間具有確定的相對運動。1.自由度構件的獨立運動稱為自由度。沒有用運動副連接的，做平面運動的構件稱為自由構件。如圖1-16左所示，自由構件2在xOy平面上具有三個獨立的運動，即沿x軸方向和y軸方向的兩個移動以及在xOy平面上繞任意點的轉動，即具有三個自由度。知識鏈接四、平面機構的自由度1.自由度知識鏈接自由構件與約束四、平面機構的自由度2.約束

當兩構件連接形成運動副后，構件的獨立運動受到限制。這種限制構件獨立運動的作用稱為約束。不同類型的運動副引入的約束數目是不同的。如圖所示，轉動副限制了構件2沿z軸方向和y軸方向的兩個移動，只允許繞x軸轉動，即轉動副引入了兩個約束，保留了一個自由度。移動副限制了構件2沿y軸方向的移動和繞z軸的轉動，只允許沿x軸方向移動，即移動副引入了兩個約束，保留了一個自由度。齒輪副與凸輪副中，構件2相對于構件1既可沿接觸點A處切線t-t方向移動，又可繞接觸點A轉動，只是沿公法線n-n方向的運動被限制，即平面高副引入一個約束，保留了兩個自由度。知識鏈接四、平面機構的自由度2.約束知識鏈接不同運動副引入的約束四、平面機構的自由度3.平面機構自由度的計算機構具有的獨立運動數目稱為機構的自由度。在平面機構中，每個活動構件有3個自由度。構件用運動副連接后引入了約束，并失去了自由度，一個低副失去兩個自由度，一個高副失去一個自由度。平面機構自由度的計算公式為：F=3n-2PL-PH式中：n——活動構件數目；PL——低副數目；PH——高副數目。知識鏈接四、平面機構的自由度3.平面機構自由度的計算如單缸內燃機由活塞、連桿、曲軸3個活動構件、4個低副（其中1個移動副、3個轉動副）、0個高副組成，其自由度為：F=3n-2PL-PH=3×3-2×4=1但是在計算平面機構自由度時，應注意復合鉸鏈、局部自由度、虛約束三種特殊情況。知識鏈接四、平面機構的自由度3.平面機構自由度的計算（1）復合鉸鏈三個或三個以上的構件共用同一轉動軸線所構成的轉動副，稱為復合鉸鏈。圖1-18所示三個構件實際上構成了軸線重合的兩個轉動副，故轉動副的數目為2個。以此類推，由m個構件在同一軸線上形成的復合鉸鏈，轉動副的數目應該是（m-1）個。知識鏈接復合鉸鏈四、平面機構的自由度3.平面機構自由度的計算（2)局部自由度與機構整體運動無關的構件的獨立運動，稱為局部自由度。在計算機構自由度時，局部自由度應略去不計。知識鏈接局部自由度四、平面機構的自由度3.平面機構自由度的計算（2)局部自由度在圖所示凸輪機構中，滾子繞其自身軸線的轉動完全不影響從動件的運動，因而滾子轉動的自由度屬于局部自由度。在計算該機構的自由度時，應將滾子與從動件看成一個構件。該機構的自由度為：F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1局部自由度雖不影響機構的運動關系，但可以變滑動摩擦為滾動摩擦，從而減輕了由于高副接觸而引起的摩擦和磨損。因此，在機械中常見具有局部自由度的結構，如滾動軸承、滾輪等。知識鏈接四、平面機構的自由度3.平面機構自由度的計算（3）虛約束機構中不產生獨立限制作用的約束稱為虛約束。在計算自由度時，應先去除虛約束。虛約束常在以下幾種情況中發生： 1)兩構件在連接點上的運動軌跡重合，則該運動副引入的約束為虛約束。 2)機構運動時，如果兩構件上兩點間的距離始終保持不變，將此兩點用構件和運動副連接，則會引入虛約束。知識鏈接四、平面機構的自由度3.平面機構自由度的計算（3）虛約束 3)兩個構件組成多個軸線重合的轉動副；或兩個構件組成多個移動方向一致的移動副時，只需考慮其中一處的約束，其余各處引入的約束均為虛約束。 4)機構中對運動不起作用的對稱部分引入的約束為虛約束。虛約束雖不影響機構的運動，但可以增加機構的剛性，改善機構的受力情況，因此在機構設計中被廣泛采用。但是虛約束對機構的幾何條件要求較高，因此對機構的加工和裝配都提出了較高的要求。知識鏈接四、平面機構的自由度4.機構具有確定運動的條件知識鏈接五桿機構衍架機構四、平面機構的自由度4.機構具有確定運動的條件機構是由構件和運動副組成的，機構要實現預期的運動，必須使其運動具有可能性和確定性。所示的由3個構件通過3個轉動副連接而成的衍架機構就沒有運動的可能性。圖所示的五桿機構，若取構件1為主動件，當給定其轉角φ1時，從動件2、3、4既可處在實線位置，也可處在虛線或其他的位置，即從動件的運動是不確定的；若同時給定構件1和4的位置參數φ1和φ2，則其余構件的位置就可以確定下來。知識鏈接四、平面機構的自由度4.機構具有確定運動的條件機構的自由度是機構具有的獨立運動數目，如果通過1個主動件對此獨立運動加以限制，則機構的運動就完全確定了。由此可見，機構具有確定運動的條件為：機構的主動件數目W等于機構的自由度數目F，即W=F＞0在分析機構或設計新機構時，一般可以通過計算機構的自由度來檢驗所作的運動簡圖是否滿足具有確定運動的條件，以避免所設計的機構出現原理性錯誤。知識鏈接顎式破碎機運動簡圖的繪制項目工單：參照圖所示顎式破碎機工作原理圖，進行結構和運動分析，繪制機構的運動簡圖，并判斷機構的運動是否確定。項目實施一、結構分析如圖所示，顎式破碎機主機體機構由機架、偏心軸、動顎板和肘板四個構件組成。項目實施顎式破碎機結構分析二、運動分析顎式破碎機的主動件是偏心軸，工作構件是動顎板，其運動傳動路線是：偏心軸→動顎板→肘板。項目實施三、機構運動簡圖的繪制顎式破碎機機構運動簡圖的繪制如圖所示。項目實施顎式破碎機運動簡圖的繪制三、機構運動簡圖的繪制1.確定運動副的數目和類型該機構中，偏心軸與機架、偏心軸與動顎板、肘板與動顎板和肘板與機架分別組成運動副。其中，主動件偏心軸與機架組成轉動副A，偏心軸與動顎板組成轉動副B，肘板與動顎板組成轉動副C，肘板與機架組成轉動副D。項目實施三、機構運動簡圖的繪制2.選擇視圖平面該機構中各運動副的軸線互相平行，即所有的活動構件在同一平面內運動，所以選定構件的運動平面為視圖平面。3.確定適當的比例按照各運動副間的距離和相對位置，以規定的符號將各運動副表示出來。用直線將同一構件上的運動副連接起來，畫出機構運動簡圖。圖中各運動副標以大寫英文字母，各構件標以阿拉伯數字，并將主動件的運動方向用箭頭標明。項目實施四、顎式破碎機機構自由度的計算顎式破碎機由偏心軸、動顎板和肘板3個活動構件、4個低副（4個轉動副）、0個高副組成，其自由度為：F=3n-2PL-PH=3×3-2×4=1機構以偏心軸為主動件，機構的主動件數目W=1，等于機構的自由度數目F=1，所以，該機構具有確定的運動。項目實施思考題1、構件、機構、機器、機械之間的區別？2、機構自由度的計算公式？項目一顎式破碎機運動簡圖的繪制THANKYOU!機械基礎項目概述如圖所示，內燃機是汽車的動力來源，可以將燃料燃燒釋放的化學能和熱能轉換為機械能。工作時，汽缸內部要進行進氣、壓縮、做功、排氣等過程。這些過程是通過機器內部的平面連桿機構和凸輪機構來完成的。項目二單缸內燃機結構和運動分析單缸內燃機項目目標通過本項目的學習，可以掌握平面連桿機構、凸輪機構相關知識，具備對平面連桿機構、凸輪機構進行結構和運動分析的能力。項目二單缸內燃機結構和運動分析一、平面連桿機構知識鏈接1.平面連桿機構概述由若干個剛性構件用低副連接而成的，各個構件在同一平面或相互平行的平面內運動的機構稱為平面連桿機構。（1）平面連桿機構的特點1)平面連桿機構中的構件可實現多種運動形式，如轉動、擺動、移動、平面運動等。通過連桿機構進行運動形式轉換，容易得到所需的運動形式。2）平面連桿機構中的運動副都是低副，組成運動副的兩構件間接觸面積大，單位面積上承受的壓力小，不易磨損，便于潤滑，可用于承受載荷較大的場合。一、平面連桿機構知識鏈接1.平面連桿機構概述3）運動副的接觸面均為幾何形狀比較簡單的圓柱面或平面，并可靠其自身的幾何約束來保持接觸，因而制造比較簡單。4）由于平面連桿機構中有較多的構件和運動副，致使構件尺寸和運動副間隙的累計誤差較大，機械效率較低。5）平面連桿機構中大部分構件或構件重心在運動過程中都做變速運動，因此產生的慣性力難以消除，故不宜用于高速的場合。一、平面連桿機構知識鏈接1.平面連桿機構概述（2）平面連桿機構的類型和應用 1）平面連桿機構的類型平面連桿機構通常根據所含的構件數目來分類，其中四桿機構不僅應用廣泛，也是多桿機構的基礎。平面四桿機構根據運動副的類型可分為所有運動副都是轉動副的鉸鏈四桿機構和含有移動副的四桿機構。一、平面連桿機構知識鏈接1.平面連桿機構概述 2）平面連桿機構的應用平面連桿機構被廣泛用于各種機械設備、儀器儀表、操縱控制裝置以及日常生活用具中的下述情況：①把主動件的轉動轉換為從動件的往復擺動或往復直線運動，也可做相反的運動轉換。②把主動件的轉動或擺動轉換為與其運動規律相同或不同的轉動或擺動。③在不直接與機架相連的構件上，不同點的軌跡是形狀各異的曲線，稱為連桿曲線，可以滿足生產中所需的各種軌跡要求。一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構的組成一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構（1）鉸鏈四桿機構的組成如圖所示，鉸鏈四桿機構由四個桿形構件和四個轉動副組成。其中，固定不動的桿件稱為機架；與機架相連的桿件稱為連架桿；不直接與機架相連的桿件稱為連桿。連架桿中，能做整周回轉運動的連架桿稱為曲柄；只能繞機架在小于360°的范圍內做往復擺動的連架桿稱為搖桿。一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構（2）鉸鏈四桿機構的基本類型根據兩個連架桿的運動形式不同，鉸鏈四桿機構可分為曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構三種基本形式。曲柄搖桿機構一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構 1）曲柄搖桿機構如圖所示，在鉸鏈四桿機構中，若兩個連架桿中一個是曲柄，另一個是搖桿，該機構稱為曲柄搖桿機構。曲柄搖桿機構可以方便地實現曲柄的整周回轉運動與搖桿的往復擺動之間的轉換。在曲柄搖桿機構中，當搖桿為主動件時，可將搖桿的往復擺動經連桿轉換為曲柄的連續整周回轉運動，在生產中應用廣泛。一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構

2）雙曲柄機構如圖所示，在鉸鏈四桿機構中，若兩個連架桿均為曲柄，則該機構稱為雙曲柄機構。該機構主動曲柄等速回轉一周，從動曲柄變速回轉一周。在雙曲柄機構中，常見的還有平行雙曲柄機構和反向雙曲柄機構。如圖所示，當兩曲柄的長度相等且平行時（其他兩桿也平行且長度相等)，稱為平行雙曲柄機構。平行雙曲柄機構中兩曲柄的旋轉方向相同，角速度也相等。如圖所示，如果雙曲柄機構兩曲柄長度相等但互不平行，則稱為反向雙曲柄機構。反向雙曲柄兩曲柄旋轉方向相反，角速度也不相等。一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構一般雙曲柄機構平行雙曲柄機構反向雙曲柄機構一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構 3）雙搖桿機構如圖所示，在鉸鏈四桿機構中，若兩個連架桿均為搖桿，則該機構稱為雙搖桿機構。在雙搖桿機構中，主動搖桿往復擺動時，通過連桿帶動從動搖桿也做往復擺動。雙搖桿機構一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構（3）鉸鏈四桿機構類型的判定 1）鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構的三種基本形式的根本區別在于連架桿中是否有曲柄。而連架桿能否成為曲柄，與機構中各桿的長度關系和機架的位置有關。要使連架桿成為能做整周回轉的曲柄，必須同時滿足如下兩個曲柄存在的條件。①最長桿與最短桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；②機架與兩連架桿中必有一桿為最短桿。一、平面連桿機構知識鏈接2.鉸鏈四桿機構（3）鉸鏈四桿機構類型的判定 2）鉸鏈四桿機構類型的判定判斷鉸鏈四桿機構的類型應按照以下兩個步驟順序進行：第一步，判斷鉸鏈四桿機構中是否存在曲柄。根據鉸鏈四桿機構是否同時滿足曲柄存在的兩個條件來判斷機構中是否存在曲柄。第二步，判斷存在曲柄的鉸鏈四桿機構的具體類型。如果以最短桿的鄰邊為機架，則機構為曲柄搖桿機構；如果以最短構件為機架，則機構為雙曲柄機構。一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用除了鉸鏈四桿機構的三種類型以外，人們還廣泛使用其他形式的平面四桿機構，這些平面四桿機構是通過改變鉸鏈四桿機構某些構件的形狀、相對長度或選擇不同構件作為機架等途徑演化而來的。曲柄搖桿機構的演化——曲柄滑塊機構一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用（1）曲柄滑塊機構圖（a）所示的曲柄搖桿機構中，若作一弧形槽，槽的曲率半徑等于搖桿3的長度，把搖桿3改成弧形滑塊，如圖(b)所示，則將轉動副改成了移動副。如果將弧形槽的半徑增加到無窮大，則圓弧形槽變成了直槽,搖桿變成了滑塊，曲柄搖桿機構就演化成了曲柄滑塊機構，如圖(c)所示。一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用根據滑塊導路的中心線是否通過曲柄的回轉中心，曲柄滑塊機構可分為對心曲柄滑塊機構（如圖所示）和偏置曲柄滑塊機構（如圖所示）。圖中e為曲柄回轉中心A至滑塊導路中心線的垂直距離，稱為偏心距。對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用（2）導桿機構如圖(a)所示，若將曲柄滑塊機構中的構件1作為機架，就演化成導桿機構，如圖（b）所示。其中桿4稱為導桿，滑塊3相對導桿滑動并一起繞A點轉動或擺動。曲柄滑塊機構的演化——導桿機構一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用根據導桿的運動形式，導桿機構可分轉動導桿機構和擺動導桿機構。如圖所示，當曲柄的長度大于機架的長度時，機架為最短桿，它的相鄰桿曲柄與導桿均能繞機架做整周回轉運動，故稱為轉動導桿機構。如圖所示，當曲柄的長度小于機架長度時，機架不是最短桿，它的相鄰構件導桿只能繞機架擺動，故稱為擺動導桿機構。一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用轉動導桿機構擺動導桿機構一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用（3）搖塊機構如圖（a）所示，若將曲柄滑塊機構中的構件2作為機架，就演化成搖塊機構，如圖(b)所示。此機構中桿1做整周回轉或往復擺動時，導桿4相對于滑塊3移動，并一起繞C點擺動。這種機構常應用于擺缸式內燃機或液壓驅動裝置。曲柄滑塊機構的演化——搖塊機構一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用（4）定塊機構如圖(a)所示，若將曲柄滑塊機構中的構件3作為機架，就演化成定塊機構，如圖(b)所示。當主動件桿1回轉時，桿2繞C點擺動，桿4僅相對滑塊做往復移動，滑塊3固定不動。曲柄滑塊機構的演化——定塊機構一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用（5)偏心輪機構如圖所示，在曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構中，當曲柄較短時，往往用一個旋轉中心和幾何中心不重合的偏心輪代替曲柄，形成偏心輪機構。構件1為偏心輪，偏心距e（偏心輪的旋轉中心A和幾何中心B之間的距離）相當于曲柄的長度。一、平面連桿機構知識鏈接3.鉸鏈四桿機構的演化及其應用（5)偏心輪機構偏心輪機構一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性平面連桿機構具有傳遞、變換運動和實現力的傳遞的功能，了解平面連桿機構的工作特性，對于正確選擇平面連桿機構的類型具有重要的意義。（1）急回特性曲柄搖桿機構的急回特性一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性 1）極位和極位夾角在圖所示的曲柄搖桿機構中，主動件曲柄AB以等角速度ω做順時針回轉，它每回轉一周與連桿BC有兩個共線的位置AB1和AB2。與此同時，從動件搖桿CD分別位于C1D和C2D左、右兩個極限位置，簡稱極位。主動曲柄的兩個位置AB1和AB2之間所夾的銳角稱為極位夾角θ，從動件搖桿左、右兩個極限位置C1D和C2D之間的夾角稱為搖桿的最大擺角φ。一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性 2）急回特性將主動件曲柄AB順時針回轉一周分為兩個過程。過程一，曲柄從AB1順時針回轉到AB2，所需時間為t1，轉過角度為φ1；搖桿CD從C1D擺動到C2D，擺動角度為ψ，搖桿上C點的平均線速度為v1。過程二，曲柄AB繼續從AB2順時針回轉到AB1，所需時間為t2，轉過角度為φ2；搖桿CD從C2D擺回到C1D，擺動角度仍為ψ，搖桿上C點的平均線速度為v2。一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性 2）急回特性由圖不難看出，φ1=180°+θ，φ2=180°-θ；t1=φ1ω，t2=φ2ω；v1=C1C2/t1，v2=C1C2/t2。因為φ1＞φ2，所以t1＞t2，v1＜v2，即當曲柄AB等速回轉時，搖桿CD往復擺動的平均速度不相同。如果把搖桿由C1D擺動到C2D的過程當作從動件的工作行程，由C2D擺動到C1D的過程當作空回行程的話，則把從動件空回行程的平均速度v2大于工作行程的平均速度v1的性質稱為機構的急回特性。一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性

3）急回特性系數K機構的急回特性程度用急回特性系數K(又稱行程速度變化系數)來表示。急回特性系數K是空回行程速度v2與工作行程速度v1的比值，即K=v2/v1=(C1C2/t2)/(C1C2/t1)=t1/t2=(180°+θ)/(180°-θ)式中：K——急回特性系數；θ——極位夾角。急回特性系數K的大小與極位夾角θ有關，當θ=0°時，K=1，說明機構無急回特性；當θ＞0°時，總有K＞1，機構有急回特性，且θ愈大，機構的急回特性愈顯著。當給定急回特性系數K后，機構的極位夾角θ可由下式確定：θ=180°(K-1)/(K+1)一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性 3）急回特性系數K圖所示的擺動導桿機構，當主動曲柄AB轉動到與導桿BC垂直的兩個位置時，導桿擺動到左右兩個極限位置，由于極位夾角θ不等于零，所以該機構具有急回特性。擺動導桿機構的急回特性一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性（2）壓力角和傳動角

1）壓力角α壓力角和傳動角一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性

1）壓力角α圖所示曲柄搖桿機構中，曲柄AB為主動件，搖桿CD為從動件。連桿BC為二力桿，如果不計重力、慣性力和摩擦力等，連桿BC作用于從動搖桿CD上的力F必沿連桿的軸線作用于搖桿的C點上。將力F分解為沿C點線速度vc方向上的分力Ft和沿DC方向的分力Fr。其中Ft是推動搖桿擺動的有效分力，而Fr是對鉸鏈的徑向壓力，只能增加搖桿擺動的摩擦阻力，是有害分力。一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性

1）壓力角α把作用在從動件搖桿上C點的驅動力F與該點線速度vc之間所夾的銳角α稱為壓力角，用α表示。由圖可見，Ft=Fcosα；Fr=Fsinα。顯然，壓力角α越大，有害分力Fr越大，有效分力Ft越小，也就是說壓力角α的大小是機構傳力性能的標志。一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性 2）傳動角γ傳動角是壓力角α的余角，也就是連桿與搖桿兩軸線之間所夾的銳角，即γ=90°-α。傳動角γ越大，壓力角α越小，有效分力Ft就越大，有害分力Fr越小，機構傳力性能越好。在連桿機構中由于傳動角γ便于觀察，所以常用來檢驗機構的傳力性能。一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性 3）最小傳動角γmin機構在運動過程中壓力角和傳動角都在不斷地變化，為保證機構有較好的傳力性能，一般要求最小傳動角γmin≥40°～50°。對于顎式破碎機、沖床等高速、重載的機器取γmin≥50°，對于小功率的控制機構和儀表，γmin可略小于40°。偏置曲柄滑塊機構的最小傳動角一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性（3）死點位置曲柄搖桿機構的死點位置對心曲柄滑塊機構的死點位置一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性

1）死點位置如圖所示，以搖桿為主動件的曲柄搖桿機構，在連桿BC與從動曲柄AB共線的兩個位置之一時，連桿對從動曲柄的作用力通過其回轉中心A，機構的傳動角γ=0°，壓力角α=90°，出現從動曲柄不能轉動或轉向不確定的現象，機構的這種位置稱為死點位置。機構是否存在死點位置，取決于連桿是否與從動件共線。圖所示的對心曲柄滑塊機構，如果以滑塊為主動件時，則連桿與從動曲柄有兩個共線位置，因此該機構存在死點位置。當曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構均以曲柄為主動件時，兩機構都不存在死點位置。一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性 2）死點位置的克服死點位置對于傳動是不利的。為了消除死點位置的不良影響，使機構順利通過死點位置而正常運轉，可以通過對從動曲柄施加外力、加飛輪或利用構件自身重量以增大從動件的慣性作用以及采用機構錯位排列的方法使機構順利通過死點位置。一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性

2）死點位置的克服圖所示的縫紉機踏板機構是以搖桿為主動件的曲柄搖桿機構，機構存在死點位置致使從動曲柄（曲軸）不轉或出現倒轉現象，曲軸上的大帶輪能夠起到飛輪的作用以增大其慣性，使機構順利通過死點位置。圖所示的蒸汽機車車輪聯動機構，使兩組機構的死點位置相互錯開，靠位置差的作用使其通過各自的死點位置。死點位置的克服——加飛輪死點位置的克服——兩組車輪的錯位排列一、平面連桿機構知識鏈接4.平面連桿機構的工作特性

3）死點位置的應用同任何事物一樣，死點位置既有它不利于傳動的一面，也有它可利用的一面。圖所示的飛機起落架，當機輪放下時，利用連桿BC與從動桿AB共線，機構處在死點位置使降落可靠。圖所示夾具機構，工件被夾緊后，連桿BC與從動桿CD共線，機構處在死點位置，即使工件反力很大，夾具也不會自動松脫。死點位置的應用——起落架機構死點位置的應用——夾緊裝置二、凸輪機構知識鏈接1.凸輪機構概述凸輪機構是機械工程中廣泛應用的一種高副機構。它能把主動件簡單的連續運動，轉換為從動件按工作要求變化的復雜運動。（1）凸輪機構的組成如圖所示，凸輪機構由凸輪、從動件和機架三個基本構件組成。凸輪是一種具有曲線輪廓或凹槽的構件，通常作為主動件做等速連續運動。凸輪機構的組成二、凸輪機構知識鏈接1.凸輪機構概述（2）凸輪機構的分類凸輪機構的類型很多，不同類型的凸輪機構是由不同類型的凸輪、從動件及其接觸形式組成。 1）按照凸輪的形狀，可分為盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪。盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪二、凸輪機構知識鏈接1.凸輪機構概述 2）按照從動件頂端的形狀，可分為尖頂從動件、滾子從動件和平底從動件。尖頂從動件滾子從動件平底從動件二、凸輪機構知識鏈接1.凸輪機構概述尖頂從動件的尖頂能與復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而實現任意預期的運動規律；但由于凸輪與從動件之間通過點或線接觸，容易產生磨損，所以只適用于低速、傳力小和動作靈敏的場合。滾子從動件的滾子與凸輪之間為滾動摩擦，磨損較小，可傳遞較大動力，應用較廣。其缺點是凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與滾子接觸，從而影響實現預期的運動規律。平底從動件的平底與凸輪之間易于形成油膜，利于潤滑，適用于高速傳動，且凸輪作用于從動件的力始終與平底垂直，傳動效率高，常用于高速凸輪機構中。其缺點也是凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與平底接觸。二、凸輪機構知識鏈接1.凸輪機構概述 3）按照從動件的運動形式，可分為對心移動從動件、偏置移動從動件、擺動從動件。對心移動從動件偏置移動從動件擺動從動件二、凸輪機構知識鏈接1.凸輪機構概述 4）按照鎖合方式，可分為力鎖合和形鎖合。為保證凸輪機構的正常工作，必須使凸輪輪廓與從動件始終保持接觸，這種作用稱為鎖合。力鎖合是利用從動件的重力、彈簧力或其他外力使從動件和凸輪保持接觸。形鎖合是利用凸輪與從動件特殊的幾何結構使兩者保持接觸。圖2-44力鎖合圖2-44形鎖合二、凸輪機構知識鏈接1.凸輪機構概述（3）凸輪機構的特點 1）從動件可準確地實現給定的運動規律。 2）結構簡單、緊湊，易于設計。 3）可以高速啟動，動作準確、可靠。 4）高副接觸，不便潤滑，容易磨損，為延長使用壽命，傳遞動力不宜過大。 5）凸輪輪廓曲線精度要求高，不易加工。 6）從動件的行程不能過大，否則會使凸輪變得笨重。二、凸輪機構知識鏈接1.凸輪機構概述（4）凸輪機構的應用凸輪機構常用于低速、輕載的場合，只需設計適當的凸輪輪廓，便可使從動件得到任意的預期運動。凸輪機構應用——自動車床走刀機構凸輪機構應用——靠模切削機構二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律凸輪機構能否按照預期的運動規律良好地工作，主要取決于凸輪的輪廓曲線。確定凸輪輪廓曲線的基本依據是生產實際中的工作要求。在一般情況下，凸輪機構工作時，凸輪做等速的回轉運動，從動件做往復直線運動或擺動，凸輪輪廓曲線上各點向徑大小是隨凸輪的轉角δ的變化而變化的。凸輪機構的工作過程二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律（1）凸輪機構的工作過程（a）所示尖頂對心移動從動件盤形凸輪機構中，凸輪的輪廓曲線是由AB、BC、CD、DA四段曲線組成的，其中BC、DA段曲線分別是以凸輪軸心O為圓心，以不同長度為半徑的兩段圓弧。凸輪輪廓曲線上，以凸輪軸心O為圓心，以凸輪輪廓的最小向徑OA為半徑所作的圓稱為基圓，其半徑r0稱為基圓半徑。凸輪以等角速度ω逆時針方向轉動，起始位置是從動件的尖頂與基圓上開始上升的輪廓曲線A點接觸，此時從動件的尖頂離凸輪軸心O最近。凸輪轉動，向徑增大，從動件按一定規律上升，到向徑最大的B點與尖頂接觸時，從動件被推到最遠處，這一過程稱為推程，與之對應的凸輪的轉角δt稱為推程角。二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律（1）凸輪機構的工作過程接著，凸輪BC段輪廓與從動件尖頂接觸，從動件在最遠處停止不動，這一過程稱為遠休止程，對應的凸輪轉角稱為遠休止角δs。凸輪繼續轉動，從動件尖頂與向徑逐漸變小的CD段輪廓接觸，從動件返回，這一過程稱為回程，對應的凸輪轉角稱為回程角δh。當凸輪DA段輪廓與尖頂接觸時，從動件在最近處停止不動，這一過程稱為近休止程，對應的凸輪轉角稱為近休止角δs′。當凸輪繼續回轉時，從動件重復上述的上升—停止—下降—停止的運動循環。通常，推程是凸輪機構的工作行程，而回程則是凸輪機構的空回行程。從動件上升或下降的距離稱為位移s，其中的最大距離稱為行程h。表示從動件的位移s與凸輪轉角δ關系的曲線稱為位移曲線（s-δ曲線），如圖（b）所示。二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律（2）從動件常用的運動規律從動件的運動規律是指其位移s、速度v和加速度a隨凸輪轉角δ（或時間t）的變化規律。不同的機器或同一機器的不同工作過程，因工作要求不同，故從動件的運動規律也是不同的。凸輪輪廓曲線的形狀取決于從動件的運動規律。凸輪機構從動件常用的運動規律有等速運動規律、等加速等減速運動規律和余弦加速度運動規律。二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律 1）等速運動規律從動件在推程或者回程的過程中速度為一常數的運動規律稱為等速運動規律。設凸輪以等角速度ω逆時針轉動，當凸輪轉過推程角δt時，從動件等速上升行程h，其推程的運動方程為：s=h/δtδv=hω/δt=常數a=0二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律 1）等速運動規律圖

（a）所示為等速運動規律推程的位移曲線，為一條經過原點的斜直線；圖（b）為推程速度曲線，圖（c）為推程加速度曲線。等速運動規律推程運動線圖二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律 1）等速運動規律可以看出，從動件在運動開始和停止的瞬間，速度由0突變為v或由v突變為0，其加速度在理論上為+∞和-∞，因而產生的慣性力理論上也達到無窮大，由此產生的沖擊稱為剛性沖擊。實際上，由于材料的彈性變形，加速度和慣性力都不會達到無窮大，但是剛性沖擊仍對構件極為不利。因此，等速運動規律只適用于低速、輕載或特殊需要的凸輪機構中。二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律 2）等加速等減速運動規律從動件在一個推程或者回程的過程中，前半段做等加速運動，后半段做等減速運動，且加速度與減速度的絕對值相等的運動規律稱為等加速等減速運動規律。設凸輪以等角速度ω逆時針轉動，當凸輪轉過δt/2時，從動件等加速上升h/2；當凸輪轉過δt/2時，從動件等減速上升h/2。二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律 2）等加速等減速運動規律推程等加速段的運動方程為：s=2hδ2/δt2v=4hωδ/δt2a=4hω2/δt2=常數推程等減速段的運動方程為：s=h-2h(δt-δ)2/δt2v=4hω(δt-δ)/δt2a=-4hω2/δt2=常數二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律圖（a）所示為等加速等減速運動規律推程位移曲線，為下凹和上凸的兩段拋物線；圖（b)所示為推程速度曲線，圖(c)所示為加速度曲線。可以看出，從動件在推程的兩端及中點，其加速度仍存在有限突變，因而產生的慣性力也為有限值，由此產生的沖擊稱為柔性沖擊。因此，等加速等減速運動規律適用于中低速、輕載的凸輪機構中。等加等減速運動規律推程運動線圖二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律 3)余弦加速度運動規律從動件上升或下降的加速度按余弦曲線變化的運動規律稱為余弦加速度運動規律。設凸輪以等角速度ω逆時針轉動，當凸輪轉過推程角δt時，從動件以余弦加速度上升h，其推程的運動方程為：s=h[1-cos(πδ/δt)]/2v=πhωsin(πδ/δt)/2δta=π2hω2cos(πδ/δt)2δt2二、凸輪機構知識鏈接2.凸輪的輪廓曲線與從動件的運動規律從圖可以看出，從動件做推程的起點和終點，從動件有停歇時才有柔性沖擊，一般情況下只適用于中速、中載場合。如果從動件做無停歇的往復運動時，可得到連續的余弦曲線，運動中完全消除了柔性沖擊，若在推程和回程中都采用這種運動規律，則可用于高速凸輪機構。余弦加速度運動規律推程運動線圖項目實施單缸內燃機結構和運動分析項目工單：參照單缸內燃機工作原理圖，進行結構和運動分析。一、結構分析項目實施如圖所示，單缸內燃機利用由活塞、連桿、曲軸和氣缸四個構件組成的曲柄滑塊機構將燃料燃燒釋放的化學能和熱能轉換為機械能；利用由凸輪、從動件和機架三個構件組成的凸輪機構完成進氣和排氣工作。單缸內燃機結構分析二、運動分析項目實施單缸內燃機的主動件是活塞，其運動傳動路線是：活塞→連桿→曲軸→小齒輪→大齒輪→凸輪→從動件。思考題1、平面四連桿機構各數據計算公式？死角的利與弊？2、凸輪機構如何工作？各參數的計算公式？項目二單缸內燃機結構和運動分析THANKYOU!機械基礎項目概述項目三蜂窩煤壓制機結構和運動分析項目概述如圖所示，沖壓式蜂窩煤壓制機是以前我國城鎮蜂窩煤(通常又稱煤餅，在圓柱形餅狀煤中沖出若干通孔)生產廠家的主要生產設備。它將煤粉加入轉盤上的模筒內，經沖頭沖壓成型、脫模、掃屑、模筒轉模、間歇運動以及輸送六個動作來完成整個蜂窩煤沖壓的工作過程。其中的間歇運動是靠間歇運動機構帶動完成的。項目三蜂窩煤壓制機結構和運動分析項目目標通過本項目的學習，可以掌握棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構等常用間歇運動機構的相關知識，具備對間歇運動機構進行結構和運動分析的能力。項目三蜂窩煤壓制機結構和運動分析知識鏈接將主動件的連續運動轉化為從動件周期性的時動、時停運動的機構稱為間歇運動機構。常用的間歇運動機構有棘輪機構、槽輪機構和不完全齒輪機構等，它們廣泛應用于自動車床的進給機構、送料機構及刀架的轉位機構等。一、棘輪機構知識鏈接1.棘輪機構的組成和工作原理如圖所示，棘輪機構主要由搖桿、棘爪、棘輪、止動棘爪、彈簧和機架等構件組成。搖桿與棘輪的回轉軸線重合，彈簧用來使止動棘爪和棘輪保持接觸。當搖桿逆時針擺動時，搖桿帶動棘爪推動棘輪轉過一定的角度，此時止動棘爪在棘輪的齒背上滑過；當搖桿順時針擺動時，止動棘爪嵌入棘輪齒內阻止棘輪順時針轉動，棘爪在棘輪的齒背上滑過。這樣，在搖桿做連續往復擺動時，棘輪做單向的間歇轉動。搖桿的擺動可由曲柄搖桿機構、凸輪機構等機構實現。一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用（1）棘輪機構的分類常用的棘輪機構按照工作原理分為嚙合式棘輪機構和摩擦式棘輪機構兩種類型。按照結構特點分為外接式棘輪機構和內接式棘輪機構。 1）嚙合式棘輪機構嚙合式棘輪機構依靠棘爪和棘輪齒的嚙合進行傳動，棘輪轉角只能實現有級調節。根據棘輪機構的運動情況，可分為單動式棘輪機構、雙動式棘輪機構、單向式棘輪機構和雙向式棘輪機構。一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用①單動式棘輪機構單動式棘輪機構如圖所示，主動搖桿往復擺動一次，棘輪只能單向間歇轉過某一角度。②雙動式棘輪機構雙動式棘輪機構如圖所示，當主動搖桿往復擺動時，都能使棘輪沿同一方向轉過某一角度。這種棘輪機構每次停歇的時間較短，棘輪每次的轉角也較小。一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用②雙動式棘輪機構雙動式棘輪機構(a)直頭棘爪(b)鉤頭棘爪一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用③雙向式棘輪機構(a)棘爪翻轉(b)棘爪提轉雙向式棘輪機構一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用③雙向式棘輪機構圖（a）所示為棘爪翻轉雙向式棘輪機構，它的棘輪齒形為對稱矩形，棘爪可繞其軸線翻轉。當棘爪在實線位置時，推動棘輪做逆時針方向間歇運動；當棘爪翻轉到虛線位置時，將推動棘輪做順時針方向間歇運動。圖（b）所示為棘爪提轉雙向式棘輪機構，當棘爪在圖示位置時，棘輪將做逆時針方向間歇運動；若將棘爪提起并繞其軸線旋轉180°后放下，則能使棘輪做順時針方向間歇運動；若將棘爪提起并繞其軸線旋轉90°后，把棘爪放置在殼體的平臺上，則棘爪和棘輪脫離，主動搖桿往復擺動時，棘輪靜止不動。一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用④內接式棘輪機構圖所示為自行車小鏈輪中的內接式棘輪機構。當自行車正常行駛時，鏈條帶動后輪的鏈輪轉動，棘輪和棘爪（或稱千斤）嚙合，通過棘爪帶動后車輪轉動，于是自行車向前行駛。在自行車行駛過程中如停止踏動腳蹬，則鏈輪和鏈條都不再轉動，但后輪在慣性力的作用下，仍可帶動棘爪轉動，這時棘爪和棘輪產生相對滑動。這種從動件超越主動件轉動的特性，稱為棘輪機構的超越特性。內接式棘輪機構一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用 2）摩擦式棘輪機構圖為外接摩擦式棘輪機構，它靠棘爪和棘輪的摩擦力傳遞動力，棘輪轉角可做無極調節。這種棘輪機構在傳動中很少產生噪聲，但其接觸表面容易發生滑動。為了增大摩擦力，一般將棘輪做成槽形，將棘爪嵌在棘輪槽內。摩擦式棘輪機構一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用（2）棘輪機構的特點及應用嚙合式棘輪機構具有結構簡單、制造方便以及運動可靠等優點，而且棘輪的轉角可以根據需要進行有級調節。但主動件的擺角要大于棘輪轉角，傳遞的動力較小，工作時有沖擊和噪聲，磨損快，精度低。適用于運動速度不高、傳遞動力不大的分度、計數、供料、制動等場合。摩擦式棘輪機構具有棘輪轉角可無級調節，噪聲小的優點。但接觸表面間容易發生滑動，運動不可靠。適用于運動精度要求不高的各種機械實現進給或傳遞運動等場合。一、棘輪機構知識鏈接2.棘輪機構的分類和應用（2）棘輪機構的特點及應用棘輪機構多用于機床及自動機械的進給機構上。此外，如圖3-7所示，棘輪扳手利用棘輪的單向運動特性，不用抬起扳手便可實現對連接件的擰緊。棘輪機構也常用作停止器和制動器，其中停止器廣泛用于卷揚機、提升機以及運輸機中，如圖3-8所示。棘輪機構應用——棘輪扳手棘輪機構應用——提升機中的停止器一、棘輪機構知識鏈接3.棘輪轉角的調節根據棘輪機構的使用要求，常常要求調節棘輪的轉角，常用棘輪轉角的調節方法有兩種。（1）調節搖桿擺動角度的大小如圖3-9所示，用曲柄搖桿機構帶動棘輪做間歇運動的棘輪機構，可通過改變搖桿擺角的大小，從而控制棘輪的轉角。圖3-9改變搖桿擺角調節棘輪轉角一、棘輪機構知識鏈接3.棘輪轉角的調節（2）加遮板如圖所示，在棘輪的外面罩一遮板(遮板不隨棘輪一起轉動)，使棘爪行程的一部分不與棘輪的齒接觸，而是在遮板上滑過，通過改變遮板的位置來改變遮齒的多少即可改變棘輪轉角的大小。加遮板調節棘輪轉角一、棘輪機構知識鏈接4.棘輪機構材料及熱處理棘輪和棘爪的材料應具有良好的耐磨性和沖擊韌性，一般采用45鋼或40Cr。棘輪淬硬到45～50HRC，棘爪淬硬到52～56HRC。若采用15Cr或20Cr，則滲碳0.8～1.2mm，淬至上述硬度。有時棘輪也可用青銅、輕合金及塑料制造，棘爪可用黃銅制造。二、槽輪機構知識鏈接1.槽輪機構的組成和工作原理槽輪機構二、槽輪機構知識鏈接1.槽輪機構的組成和工作原理如圖所示，槽輪機構由帶有圓銷的主動撥盤、帶有徑向槽的從動槽輪以及機架組成。工作時，撥盤以等角速度ω做連續回轉，當撥盤上的圓柱銷沒有進入槽輪的徑向槽時，槽輪的內凹鎖止弧面ef被撥盤上的外凸鎖止弧面卡住，槽輪靜止不動。當圓柱銷進入槽輪的徑向槽時，鎖止弧面ef被松開，槽輪被圓柱銷帶動轉動。當撥盤上的圓柱銷離開徑向槽時，下一個鎖止弧面又被卡住，槽輪又靜止不動。由此將主動件撥盤的連續轉動轉換為從動槽輪的間歇轉動。二、槽輪機構知識鏈接2.槽輪機構的分類和應用(1)槽輪機構的分類槽輪機構根據嚙合方式分為外嚙合槽輪機構和內嚙合槽輪機構。外嚙合槽輪機構如圖所示，撥盤與槽輪的轉向相反；內嚙合槽輪機構如圖所示，撥盤與槽輪的轉向相同。(a)單圓銷內嚙合槽輪機構(b)雙圓銷外嚙合槽輪機構槽輪機構類型二、槽輪機構知識鏈接2.槽輪機構的分類和應用(1)槽輪機構的分類槽輪機構根據圓銷數目分為單圓銷槽輪機構、雙圓銷槽輪機構和多圓銷槽輪機構。單圓銷外嚙合槽輪機構如圖所示，撥盤轉動一周，槽輪只做一次與撥盤轉動方向相反的轉動；雙圓銷外嚙合槽輪機構如圖所示，撥盤轉動一周，槽輪能做兩次與撥盤轉動方向相反的轉動。二、槽輪機構知識鏈接2.槽輪機構的分類和應用（2）槽輪機構的特點及應用槽輪機構結構簡單、工作可靠、機械效率高、傳動平穩，但制造與裝配精度要求高且轉角大小不能調節，同時因圓柱銷突然進入與脫離徑向槽時存在剛性沖擊，所以不適用于高速場合。二、槽輪機構知識鏈接2.槽輪機構的分類和應用（2）槽輪機構的特點及應用槽輪機構應用比較廣泛，圖所示的電影放映機中的卷片機構就應用了槽輪機構。為了適應人眼的視覺暫留現象，要求膠片做間歇移動。槽輪上有四個徑向槽，當撥盤每轉動一周時，圓銷將撥動槽輪轉過90°，使膠片移過一幅畫面，并停留短暫的時間。槽輪機構應用——電影放映機中的卷片機構二、槽輪機構知識鏈接3.槽輪機構材料及熱處理槽輪常用45鋼并經調質處理，也可用40Cr表面淬火或20Cr滲碳0.8～1.5mm，淬硬到56～62HRC。有時槽輪也采用HT200～HT350。撥盤常用45鋼調質處理。圓銷一般采用GCr15或20Cr滲碳處理。三、不完全齒輪機構知識鏈接1.不完全齒輪機構的組成和工作原理不完全齒輪機構如圖所示，是由普通漸開線齒輪機構演化而成的間歇運動機構，主動輪為只有一個或幾個齒的不完全齒輪，從動輪具有若干個與主動輪相嚙合的輪齒及鎖止弧，可將主動輪的連續轉動轉換為從動輪的間歇轉動。停歇時從動輪上的鎖止弧與主動輪上的鎖止弧配合，保證了從動輪停歇在確定的位置上而不發生游動現象。不完全齒輪機構三、不完全齒輪機構知識鏈接2.不完全齒輪機構的特點和應用不完全齒輪機構結構簡單、制造方便，從動輪的運動時間和靜止時間的比例不受機構結構的限制。其主要缺點是當主動輪勻速轉動時，從動輪在運動期間也保持勻速轉動，但是在從動輪運動的起始和結束位置，會產生剛性沖擊。因此它不適用于主動輪轉速很高的場合，一般僅用于低速、輕載的場合，如計數器、電影放映機和某些具有特殊運動要求的專用機械中。蜂窩煤壓制機結構和運動分析項目實施項目工單：參照圖所示蜂窩煤壓制機工作原理圖，進行結構和運動分析。一、結構分析項目實施如圖所示，蜂窩煤壓制機利用帶傳動機構、圓柱齒輪機構、圓錐齒輪機構和由撥盤、槽輪和機架三個構件組成的槽輪機構完成了蜂窩煤沖壓的工作過程。蜂窩煤壓制機結構分析二、運動分析項目實施蜂窩煤壓制機中槽輪機構的主動件是撥盤，撥盤帶動槽輪做間歇運動。思考題1、棘輪機構的運動方式與調節？2、槽輪機構的分類方式與工作原理？項目三蜂窩煤壓制機結構和運動分析THANKYOU!機械基礎項目概述項目四臺鉆轉速的調節臺式鉆床項目概述如圖所示，臺式鉆床，亦稱臺鉆，是用于加工小型工件上的直徑在Φ16mm以下的各種小孔的金屬切削機床。臺鉆工作時，電動機輸出動力，通過塔式皮帶輪變速將動力傳遞給主軸，主軸帶動鉆頭旋轉并移動，完成孔加工。項目四臺鉆轉速的調節項目目標通過本項目的學習，可以掌握帶傳動相關知識，具備對機器中的帶傳動進行結構、運動分析及對帶傳動轉速進行調節的能力。項目四臺鉆轉速的調節知識鏈接在機械、交通運輸、農業、輕紡業的許多機械設備上廣泛地應用著各種帶傳動。一、帶傳動概述知識鏈接1.帶傳動的組成和工作原理如圖所示，帶傳動一般是由主動帶輪、從動帶輪、張緊在兩帶輪上的傳動帶以及機架組成的。工作時，原動機驅動主動帶輪轉動，依靠帶與帶輪之間的摩擦力或嚙合力，實現運動和動力的傳遞。帶傳動一、帶傳動概述知識鏈接2.帶傳動的類型根據工作原理不同，帶傳動可分為摩擦帶傳動和嚙合帶傳動兩種類型。（1）摩擦帶傳動如圖所示，摩擦帶傳動是依靠帶與帶輪之間的摩擦力傳遞運動和動力的。按照帶橫截面形狀的不同可分為平帶傳動、V帶（三角帶）傳動、多楔帶傳動和圓帶傳動四種類型。一、帶傳動概述知識鏈接摩擦帶傳動的類型2.帶傳動的類型（1）摩擦帶傳動(a)平帶傳動(b)三角帶傳動(c)多楔帶傳動(d)圓帶傳動一、帶傳動概述知識鏈接2.帶傳動的類型 1）平帶傳動(a)開口式(b)交叉式(c)半交叉式平帶傳動的結構形式一、帶傳動概述知識鏈接2.帶傳動的類型 1）平帶傳動平帶傳動如圖(a)所示，平帶的橫截面為扁平矩形，主要用于兩帶輪軸線平行的傳動，工作時帶的內表面為工作面。如圖所示，平帶傳動的結構形式主要有開口式、交叉式和半交叉式三種。開口式傳動兩帶輪轉向相同，應用較多；交叉式傳動兩帶輪轉向相反，傳動帶容易磨損；半交叉式傳動兩帶輪軸線空間交錯。平帶傳動結構簡單，易于制造和安裝，成本較低，且平帶比較薄，撓性好，適用于高速傳動。平帶傳動常用于中心矩較大，傳遞功率在30kW以下、帶速一般不超過30m／s、傳動比i<5的場合。其傳動效率通常為0.92～0.98。一、帶傳動概述知識鏈接2.帶傳動的類型 2）V帶（三角帶）傳動V帶傳動如圖(b)所示，V帶的橫截面形狀為倒梯形，工作時，帶的兩側面緊貼在帶輪的梯形槽內，靠摩擦力來傳遞運動和動力。在相同的條件下，普通V帶的傳動能力約為平帶傳動的3倍，故V帶傳動能傳遞較大的載荷。V帶傳動適用于傳遞功率在40～75kW以下，帶速在5～25m／s，傳動比i≤7～15的場合。傳動效率通常為0.90～0.96。一、帶傳動概述知識鏈接2.帶傳動的類型 3)多楔帶傳動多楔帶傳動如圖(c)所示，多楔帶是若干V帶的組合，具有平帶的柔軟、V帶摩擦力大的特點，比V帶傳動平穩，外廓尺寸小。主要用于傳遞功率較大且結構要求緊湊的場合，傳動比i可達10，帶速可達25m／s。一、帶傳動概述知識鏈接2.帶傳動的類型 4)圓帶傳動圓帶傳動如圖(d)所示，圓帶的截面形狀為圓形，常用皮革或棉繩制成，其傳動能力小，主要用于帶速小于15m／s，i=0.5～3的小功率、低速、輕載的機械傳動，如縫紉機、真空吸塵器等傳動機構中。一、帶傳動概述知識鏈接2.帶傳動的類型（2）同步帶傳動同步帶傳動一、帶傳動概述知識鏈接2.帶傳動的類型（2）同步帶傳動同步帶傳動是常用的嚙合帶傳動，如圖所示，依靠帶輪上的齒與帶上的齒或孔嚙合來傳遞運動和動力。工作時，帶與帶輪間為嚙合傳動，沒有相對滑動，可保持主、從動輪線速度一致。同步帶傳動的平均傳動比較準確，且傳動比的范圍較大（i=10～20）；帶較薄，速度較高（可達40～80m/s）；強力層強度高，傳遞功率較大（可達200kW），傳動效率也較高（0.96～0.98）。但同步帶傳動的制造和安裝精度要求較高，成本高。一、帶傳動概述知識鏈接3.帶傳動的特點及應用(1)帶傳動的特點 1)傳動帶有彈性，能緩沖、吸振，傳動平穩，噪音小。 2)摩擦帶傳動過載時帶在帶輪上打滑，可防止損壞其他零件，起到安全保護作用。 3)帶傳動適用于兩軸中心距較大的場合。 4)結構簡單，制造、安裝和維護方便，成本低廉。 5)摩擦帶傳動帶與帶輪之間存在一定的彈性滑動，故不能保證恒定的傳動比，傳動精度和傳動效率較低。 6)帶傳動的傳動效率較低，外廓尺寸較大。壽命短，對軸和軸承的壓力大，需經常更換。一、帶傳動概述知識鏈接3.帶傳動的特點及應用（2）帶傳動的應用場合一般情況下，摩擦帶傳動傳遞功率P≤100kW，帶速v為5～25m／s，平均傳動比i≤5，傳動效率為0.94～0.97。同步帶傳動的帶速v為40～50m／s，平均傳動比i≤10，傳遞功率可達200kW，傳動效率高達0.98～0.99。二、V帶傳動知識鏈接1.V帶的結構和尺寸標準V帶按照結構特點和用途不同分為普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶和大楔角V帶等，其中以普通V帶和窄V帶應用較廣。窄V帶如圖4-6所示，是用合成纖維繩作抗拉體的新型V帶。與普通V帶相比，當高度相同時，窄V帶的寬度約縮小1／3，而承載能力可提高1.5～2.5倍，適用于傳遞動力大而又要求傳動裝置結構緊湊的場合。窄V帶二、V帶傳動知識鏈接1.V帶的結構和尺寸標準（1）V帶結構普通V帶結構二、V帶傳動知識鏈接1.V帶的結構和尺寸標準（1）V帶結構標準V帶都制成無接頭的環形，其結構如圖所示，由包布、頂膠、抗拉體(強力層)和底膠四層構成。包布層多由膠帆布制成，是V帶的保護層。頂膠和底膠主要由橡膠組成，當傳動帶在帶輪上彎曲時可分別伸張和壓縮。抗拉體的結構形式有簾布結構(由幾層膠簾布組成)和線繩結構(由一排膠線繩組成)兩種，用于承受基本的拉力。簾布結構V帶制造方便，抗拉強度高，型號齊全，但柔韌性和抗彎強度不如線繩結構好，適用于載荷較大的傳動。線繩結構V帶比較柔軟，抗拉強度較低，適用于高速、輕載、帶輪直徑較小的場合。二、V帶傳動知識鏈接1.V帶的結構和尺寸標準（2）V帶尺寸標準V帶(基準寬度制)的截面尺寸(摘自GB／T11544—1997)mm二、V帶傳動知識鏈接1.V帶的結構和尺寸標準（2）V帶尺寸標準V帶在規定張緊力作用下繞在帶輪上時長度不變的一層稱為中性層，沿中性層形成的面稱為節面。節面的寬度稱為節寬bp，V帶中性層的周線長度稱為基準長度Ld。V帶(基準寬度制)的基準長度Ld系列見表。V帶(基準寬度制)的基準長度Ld系列(GB／T13575.1—1992)（mm）二、V帶傳動知識鏈接1.V帶的結構和尺寸標準（3）V帶的標記普通V帶和窄V帶的標記由帶型、基準長度和標準號組成。V帶的標記示例如下：二、V帶傳動知識鏈接2.V帶輪帶傳動一般安裝在傳動系統的高速級，故帶輪的轉速較高。要求帶輪重量輕，有足夠的強度，質量分布均勻，結構工藝性好，制造方便。帶傳動屬于摩擦傳動，因此帶輪梯形槽的工作表面應有適當的表面粗糙度。二、V帶傳動知識鏈接2.V帶輪（1）帶輪的材料帶輪材料常采用鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料，其中灰鑄鐵應用最為廣泛。當帶速v≤25m／s時，帶輪材料常采用HT150；v=25～30m／s時，帶輪材料常采用HT200；v＞35m／s時，帶輪材料常采用鑄鋼、鍛鋼或鋼板沖壓后焊接。傳遞功率較小時，帶輪的材料可采用鋁合金或工程塑料。二、V帶傳動知識鏈接2.V帶輪（2）V帶輪的基準直徑V帶輪的基準直徑系列mm二、V帶傳動知識鏈接2.V帶輪（3）V帶輪的結構如圖所示，V帶輪的結構一般由輪緣、輪轂、輪輻三部分組成。帶輪的結構二、V帶傳動知識鏈接2.V帶輪 1）輪緣V帶輪(基準寬度制)的輪槽尺寸(摘自GB／T13575.1-1992)(mm)二、V帶傳動知識鏈接2.V帶輪 1）輪緣從表中可以看出，帶輪的梯形輪槽的槽角有32°、34°、36°和38°四種，它們都小于傳動帶兩側面的夾角40°。這是因為傳動帶在帶輪輪槽中彎曲時，它的截面形狀也會發生變化，寬邊由于受拉而變窄，窄邊由于受壓而變寬，使得傳動帶兩側面的夾角變小。為了使傳動帶的工作側面與輪槽的兩側面貼合緊密，因此將輪槽的槽角做得稍小一些。 2）輪轂輪轂是帶輪上與軸配合的部分。二、V帶傳動知識鏈接2.V帶輪 3）輪輻帶輪結構形式二、V帶傳動知識鏈接2.V帶輪 3）輪輻輪輻是帶輪上連接輪轂與輪緣的部分。如圖所示，根據帶輪直徑的不同，V帶輪按照輪輻結構不同分為實心式、腹板式、孔板式和輪輻式四種結構形式。當帶輪基準直徑dd≤(2.5~3)d0時，可采用實心式帶輪；當dd≤300mm時，可采用腹板式帶輪；尺寸較大的腹板輪，為了便于加工、安裝和減輕重量，常在腹板上均勻分布4～8個直徑大小一樣的圓孔，制成孔板式帶輪；當dd＞300mm時，可采用輪輻式帶輪，輻條的截面常做成橢圓形；為了減少帶輪回轉時的空氣阻力，橢圓形截面的長軸應在帶輪的回轉平面內。二、V帶傳動知識鏈接3.V帶傳動工作情況分析（1）帶傳動受力分析帶傳動工作情況分析二、V帶傳動知識