第六章其他常用机构
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第六章 常用机械零件
二﹑滚动轴承
1.滚动轴承的基本构造 如图所示，滚动轴承一般由内圈1、 外圈2、滚动体3和保持架4组成。内外 圈上通常制有沟槽，其作用是限制滚 动体轴向位移和降低滚动体与内外圈 间的接触应力。内外圈分别与轴颈和 轴承座配合，通常是内圈随轴颈转动 而外圈固定不动，但也有外圈转动而 内圈固定不动，当内、外圈相对转动 时，滚动体就在滚道内滚动。保持架 的作用是使滚动体等距分布，并减少 滚动体间的摩擦和磨损。
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
一﹑螺纹连接
（二）标准螺纹联接件 1.螺栓 最常用的有六角头和小六角头两种。 2.双头螺柱 两端都制有螺纹，旋入被联接件螺纹孔的一端称为底端， 另一端为螺母端。 3.螺钉 六角头﹑圆头﹑十字头 4.紧定螺钉 紧定螺钉分为柱端、锥端和平端三种。
第六章 常用机械零件
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
二﹑键联接
花键联接已经标准化。按其齿形不同，分为矩形花键、渐开线 花键和三角形花键三种(图2)，其中以矩形花键应用最广。 ①矩形花键 它的齿侧面为两 平行平面，如图a所示。 ②渐开线花键 它的齿形为压力角 a=30°（或45°）的渐 开线，如图b所示。 ③三角形花键 内花键齿形为直线齿形，外花键齿形为压力角45°的渐开线， 如图c所示。
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
二﹑键联接
②切向键联接 由两个单边楔键组成一个切向键，其上下面（窄面）为工作面。 装配时，两个键分别从轮毂两端楔入。工作时靠工作面的挤压传递 转矩。一个切向键只能传递单向转矩；传递双向转矩时，必须用两 个切向键，两键应错开120°～135°，如图2c所示。切向键联接用 于载荷较大，对同心精度要求不高的重型机械上。
第六章 常用机械零件
1.滚动轴承的基本构造 如图所示，滚动轴承一般由内圈1、 外圈2、滚动体3和保持架4组成。内外 圈上通常制有沟槽，其作用是限制滚 动体轴向位移和降低滚动体与内外圈 间的接触应力。内外圈分别与轴颈和 轴承座配合，通常是内圈随轴颈转动 而外圈固定不动，但也有外圈转动而 内圈固定不动，当内、外圈相对转动 时，滚动体就在滚道内滚动。保持架 的作用是使滚动体等距分布，并减少 滚动体间的摩擦和磨损。
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
一﹑螺纹连接
（二）标准螺纹联接件 1.螺栓 最常用的有六角头和小六角头两种。 2.双头螺柱 两端都制有螺纹，旋入被联接件螺纹孔的一端称为底端， 另一端为螺母端。 3.螺钉 六角头﹑圆头﹑十字头 4.紧定螺钉 紧定螺钉分为柱端、锥端和平端三种。
第六章 常用机械零件
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
二﹑键联接
花键联接已经标准化。按其齿形不同，分为矩形花键、渐开线 花键和三角形花键三种(图2)，其中以矩形花键应用最广。 ①矩形花键 它的齿侧面为两 平行平面，如图a所示。 ②渐开线花键 它的齿形为压力角 a=30°（或45°）的渐 开线，如图b所示。 ③三角形花键 内花键齿形为直线齿形，外花键齿形为压力角45°的渐开线， 如图c所示。
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
二﹑键联接
②切向键联接 由两个单边楔键组成一个切向键，其上下面（窄面）为工作面。 装配时，两个键分别从轮毂两端楔入。工作时靠工作面的挤压传递 转矩。一个切向键只能传递单向转矩；传递双向转矩时，必须用两 个切向键，两键应错开120°～135°，如图2c所示。切向键联接用 于载荷较大，对同心精度要求不高的重型机械上。
第六章 常用机械零件
第六章 常用机构
§6-1构件、运动副与平面机构
三、平面机构运动简图
只应用一些简单的苻号按一定的比例确定运动副 和构件的相对位置，表示机构各构件间的运动关系的图 形称平面机构运动简图。
§6-2
组成： 4—机架 →固定不动
平面连杆机构
其它四杆机构由它演变而得。
一、基本型式－铰链四杆机构
→定轴转动 1,3—连架杆
作整周转动—曲柄
D
∴此机构属于双摇杆机构 其中AD、BC均为摇杆
§6-2
平面连杆机构
3、 图中各杆件长为： AB=800mm,BC=1300m m,CD=1000mm,AD =1200mm,取各杆件为机 架，可得何种机构？ 解：800+1300 1200+1000，满足杆长条件 取AB为机架，为双曲柄机构； 取BC为机架，为曲柄摇杆机构； 取CD为机架，为双摇杆机构； 取AD为机架，为曲柄摇杆机构。
§6-3 凸轮机构
§6-3 凸轮机构
三、凸轮机构的 运动分析
1、从动件的运动曲 线 从动件的位 移曲线与盘形凸 轮运动轮廓成一 一对应关系。如 图6－40所示。 2、盘形凸轮 几个参数― 基圆半径，远、 近休止角，回程 角。
§6-3 凸轮机构
3、从动件的基本运动规律
常用有等速运动规律， 如图6－41所示；等加等减 速运动规律，如图6－42所 示。主要研究各种运动规律 的加速度大小，因为加速度 与从动件的质量乘积是冲击 力，在从动件的质量一定的 条件下，加速度越大，冲击 力也越大。 （1）等速运动规律
课堂练习
§6-2
平面连杆机构
1. 试判别下面两个图分别属于什么类型并说明连 架杆的名称？
B
20
C
∵15+30>20+18 ∴此机构属于双摇杆机构
云天课件-中职《机械基础》第六章 常用机构(栾学钢、赵玉奇、陈少斌)
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运动副：两个构件之间的可动联接称为运动副，以实现两构件的联接并实现 确定的相对运动。
平面运动副：两个构件之间的相对运动为平面运动时构成平面运动副，以区 别空间运动副。
第一节 构件、运动副与平面机构 一、运动副
P.117
1. 低副：两构件之间通过面与面接触而组成的运动副称为低副。 转动副 移动副 螺旋副 低副特点：由于低副是面接触，在承受载荷时压强较低，便于润滑，不
全国中职机械类统编教材（高教版）
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课件制作： 重庆市涪陵区职教中心
数控组 胡志恒
第六章 常用机构
任务描述
平面连杆机构：基本形式及其演化。 机构的组成、运动规律
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第六章 常用机构
常用机构：平面连杆机构、凸轮机构、棘轮机构等机构。
内容：
运动副
低副：转动副、移动副、螺旋副 高副：齿轮、凸轮… …
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机构构件类型
机构中的构件的类型： （1）机架（也称固定构件）是用来支承活动构件（运动构件）的构件。 （2）原动件（也称主动件、输入构件）是运动规律己知的活动构件。它的运 动是由外界输入。 （3）从动件是机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。其中输出预 期运动的从动件称为输出构件。
机构的组成：由原动件、从动件和机架组成。特殊机构可以没有从动件，但 必须有原动件和机架，如电动机、液压油缸等。
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第六章 常用机构
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考纲要求
（1）能识别机构运动副的类型 （2）熟悉平面四杆机构基本类型特点应用，能判定铰链四杆机
构的类型 （3）认识凸轮机构的组成分类应用 （4）认识间歇运动机构的组成分类应用
第一节 构件、运动副与平面机构
精密机械设计基础-第六章凸轮机构
rb
OO1 a
l
f ( )
步骤如下：
rA l 2 a2 2al cos( 0 )
0 为摆杆的初位角，其值可由△001A0中求出， 即
cos 0
l2
a2 rb2 2al
A点的极角
A 0
δ0和δ可由△OO1A0及△OO'1A分别求得，即
sin 0
l rb
sin 0
sin 0
1）将从动件位移线图φ= f（ψ）的横坐标分成 若干等分
2)依照给定的中心距a决定凸轮的回转中心O和 从动件的转动中心O 。
3）以O 1为圆心、摆动从动件长度l为半径作弧， 交基圆于A0点。
4）各等分点用光滑曲线联接，此曲线即为所求 凸轮的轮廓曲线。
第四节 解析法设计平面凸轮轮廓
1、尖底直动从动件盘形凸轮轮廓（图6-9） 已知 偏距e 基圆半径rb 从动件的运动规律s= f（ψ） 求凸轮轮廓曲线上各点的坐标
第二节 从动件常用运动规律
1、齿轮的基本参数（图6-3） 基圆 推程运动角 远休止角 回程运动角 近休止角 理论廓线 实际廓线 偏距
2、从动件的运动规律： 1）等速运动规律（图6-4） 2）等加速等减速运动规律（图6-5） 3）简谐运动（图6-6）
运动参数：位移、速度、加速度
（1）等速运动规律：
上式消去FNA、FNB，经整理后得
F
FQ
cos( ) f (1 2la ) sin( )
lb
若其它条件不变，则a增加，所需推力F增大。 当a增加到使上式的分母为零时，即
cos( ) f (1 2la ) sin( ) 0
lb
F增至无穷大，机构自锁。故凸轮机构自锁时 的极限压力角为：
第六章 常用机构(汽车机械基础教案)
2.双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构,称为双曲柄机构.双曲柄机构 中,通常主动曲柄作匀速转动,从动曲柄作同向变速转动.如图6-4所 示的惯性筛机构,当曲柄AB作匀速转动时,曲柄CD作变速转动,通过构 件CF使筛子产生变速直线运动,筛子内的物料因惯性而来回抖动,从而 达到筛选的目的.
在双曲柄机构中, 若相对的两杆长度分别 相等,则称为平行四边 形机构.它有如图6-5a 所示的正平行双曲柄机 构和如图6-5b所示的反 平行双曲柄机构两种形 式.前者的运动特点是 两曲柄的转向相同且角 速度相等,连杆作平动; 后者的运动特点是两曲 柄的转向相反且角速度 不等.
7,利用超越性设计的超越离合器是一种————棘轮机构. A,单向驱动 B,双向驱动
第四节 螺旋机构
螺旋机构由螺杆,螺母和机架组成(一般把螺杆和螺母之一作成机 架),其主要功用是将旋转运动变换为直线运动,并同时传递运动和动力, 是机械设备和仪器仪表中广泛应用的一种传动机构. 按用途和受力情况,螺旋机构又可分为传递运动,动力和用于调整等 三种类型;按螺旋副的摩擦性质,螺旋机构可分为滑动螺旋机构,滚动螺 旋机构和静压螺旋机构三种类型. 螺旋机构具有结构简单,工作连续平 稳,传动比大,承载能力强,传递运动准确,易实现自锁等优点,故应用 广泛. 螺旋机构的缺点是摩擦损耗大,传动效率低.随着滚珠螺纹的出现, 缺点已得到很大的改善.
三,平面四杆机构的特性参数* 平面四杆机构的特性参数*
1.铰链四杆机构存在曲柄的条件 有无曲柄的存在必须满足以下两个条件: 1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和. 2)最短杆为机架或连架杆. 根据以上条件,我们可得进行铰链四杆机构基本类型的判别,方法 如下: 1)当最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和时: ①若最短杆为连架杆,则机构为曲柄摇杆机构; ②若最短杆为机架,则机构为双曲柄机构; ③若最短杆为连杆,则机构为双摇杆机构. 2)当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时,则不论 取何杆为机架,机构均为双摇杆机构.
机械设计基础第六章 机械常用机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-6 双曲柄机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-7 机车车轮联动机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
3. 双摇杆机构 两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。 如图6-８a所示，双摇杆机构的两摇杆均可作为主动件，当主动摇杆1往复摆动时，
通过连杆2带动从动摇杆往复摆动。如图6-8b所示门式起重机的变幅机构即是双摇杆机 构，当主动摇杆1摆动时，从动摇杆3随之摆动，使连杆2的延长部分上的E点(吊重物
平面连杆机构中，最常见的是四杆机构。下面主要介绍其类型、运动转换及其特 征。
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
如图6-1所示，当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。机 构中固定不动的构件4称为机架，与机架相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的 构件2称为连杆。连架杆相对于机架能作整周回转的构件(如杆1)称为曲柄，若只能绕机 架摆动的称为摇杆(如杆3)。
图6-3 缝纫机踏板机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
在双曲柄机构中，如两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行 双曲柄机构(图6-6的ABCD)。平行双曲柄机构有两种情况：图6-6a所示为同向双曲柄 机构；图6-6b所示为反向双曲柄机构。
图6-5 惯性筛
图6-4 双曲柄机构运动示意图
第一节 平面连杆机构
连杆机构是由若干构件用转动副或移动副连接而成的机构。在连杆机构中，所有 构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构，称为平面连杆机构。
平面连杆机构能够实现多种运动形式的转换，构件间均为面接触的低副，因此运 动副间的压强较小，磨损较慢。由于其两构件接触表面为圆柱面或平面，制造容易， 所以应用广泛。缺点是连接处间隙造成的累积误差比较大，运动准确性稍差。
常用机构
2、按照从动件的形状分： 尖顶从动件 滚子从动件
平底从动件
3、按照从动件的运动形式分
移动从动件
摆动从动件
二、凸轮机构的材料及结构
1、材料
凸轮
高副点线接触的压强大，要求耐磨损
材料，凸轮和滚子选45、40Cr，外轮廓淬火热处理。
从动杆 端部作淬火热处理。
2、结构
凸轮按结构大小做成凸轮轴或凸轮与轴分 别加工，然后再用键或销连接起来。
第六章 常用机构
机构是机械基础的重要内容，它将连续 的转动改变成执行元件所需要的其它运动 形式，如直线运动、间歇运动等。
常见的机构有平面四杆机构、凸轮机构 棘轮机构、槽轮机构等。
机器是由各种机构和传动组成的，掌握 机构的组成和特点，是了解和正确使用机 器的必备基础知识。
一、运动副
按接触状态分为点、线接触的高副；面 接触的低副。
摩擦式 可无级调节转角，运动平稳。 外接式，尺寸大；内接式，结构紧凑。 （2）噪音、冲击、磨损铰大。不适用于高速。 （3）可用改变摇杆摆角或在棘轮上加遮板调节转 角。 （4）双向式棘爪调节棘轮转向。
二、主要参数
1、棘轮齿数 z 2、棘轮齿距 P 3、棘轮模数 m
4、棘轮齿面倾角 三、棘轮机构的应用
例 6－2 图中各杆件长度 分别AB=800mm,BC= 1300mm,CD=1000mm, AD =1200mm,取各杆件 为机架，可得何种机构？
三、含有一个移动副的四杆机构
1、曲柄滑块机构 把转动转化成移动，如冲压机。
2、摇杆滑块机构
3、曲柄摇块机构 4、导杆机构
四、 平面四杆机构的运动特性
四、槽轮。机构的结构和运动特点
1、结构 拨销、槽轮、机架三构件。 2、运动特点 槽轮作等角度的间歇转动。
其他常用机构总复习题及解答
第六章 其他常用机构一．考点提要本章的重点是万向联轴节，螺旋机构，棘轮机构及槽轮机构的组成，运动特点及设计要点。
同时也简单介绍不完全齿轮等其他一些间歇运动机构。
1．万向联轴节单万向联轴节由主动轴，从动轴，中间十字构件及机架组成，可用于两相交轴之间的传动，但需注意，从动轴的角速度呈周期性变化，如果以1 和2 分别表示主，从动轴的角速度，以 表示两轴间的夹角，则从动轴转速的变化范围为：121cos /cos （6-1）在实际使用中，为防止从动轴的速度波动过大，单万向铰链机构中两轴的夹角一般不超过20O。
欲使从动轴的角速度实现匀速可采用双万向联轴节，但需要满足以下三个条件：（1） 三轴要共面（2） 中间轴的两叉面共面（3） 主动轴与中间轴及中间轴与从动轴的轴间夹角相等。
若两轴间夹角 ，主动轴转角1 则从动轴转角3 为： 13cos tg tg（6-2） 单万向联轴节机构从动轴的转速为： 31221cos 1sin cos（6-3）2．螺旋机构螺旋机构由螺杆，螺母及机架组成，一般是螺杆主动旋转带动螺母直线运动，只有在极少数情况下，把导程角制作的比摩擦角大，则也可把直线运动变成旋转运动。
当螺杆转动 角时，若单螺旋机构的位移为s ,螺纹的导程为h 则：/(2)s h （6-4）若是差动螺旋机构，即存在两段不同导程分别为B c h h 和的螺纹，则当螺杆转过 角时，螺母的位移为s ：()/(2)B C S h h （6-5）其中：“ ”用于两段螺旋旋向相同，“ ”用于两段螺旋旋向相反。
前者称为差动轮系，后者称为复式轮系。
前者用于微调机构，后者用于快速位移机构。
若需要提高效率可采用多头螺旋。
、3．槽轮机构槽轮机构由主动拨盘及拨盘上的圆销和具有径向槽的从动槽轮以及机架组成。
可将主动拨盘的匀速转动变换为槽轮的间歇运动，但槽轮的转动角不能调节，在槽轮转动的开始和结束时有柔性冲击。
但鉴于其结构简单紧凑，效率高，能平稳地间歇转位，所以得到广泛运用。
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棘轮机构应用举例 棘轮机构应用举例
牛头刨床工作台进给机构 起重止动器
三、不完全齿轮机构 三、不完全齿轮机构－1.组成及工作特点 1. 不完全齿轮机构的工作原理及特点
2. 不完全齿轮机构的应用 3.类型 2.应用 多用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇转位 (Intermittent indexing) 、计数机构(Counting mechanism)及 某些间歇进给(Intermittent feed)机构中。 3. 不完全齿轮机构的类型 外啮合不完全齿轮机构 内啮合不完全齿轮机构
第三节 摩擦传动机构 第三节摩擦传动机构－圆柱平摩擦
摩擦传动机构(Friction mechanism)利用接触面间的摩 擦力传递运动和动力。
圆柱平摩擦传动机构
圆柱槽摩擦及圆锥摩擦轮
圆柱槽摩擦传动机构 圆锥摩擦轮机构
滚轮圆盘式摩擦
滚轮圆盘式摩擦传动机构
作用 用于传递两相交轴之间的动力和运动，在传动过程中， 两轴之间的夹角可以改变。
不等臂长多销及偏置外槽轮机构 偏置外槽轮机构
Offset external Geneva drive
偏置内槽轮及曲线槽外槽轮
偏置内槽轮机构 Offset internal Geneva drive 曲线槽外槽轮机构 Curved groove external Geneva drive
曲线槽内槽轮 曲线槽内槽轮机构
基本要求 基本要求
● 了解槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇 机构、螺旋机构、摩擦传动机构、气动机构的工作原理、 运动特点和适用场合。
第六章思考题 思考题
6-1、6-2、6-3
电影放映机
第六章思考题 思考题
6-1、6-2、6-3
第六章思考题 思考题
6-1、6-2、6-3
Ratchet rack mechanism Hooked double function ratchet mechanism
直推双动及可变向棘轮机构 直推双动式棘轮机构 可变向棘轮机构 Straight double function Changeable direction ratchet ratchet mechanism mechanism
圆锥不完全齿轮传动 Intermittent bevel gearing
圆锥不完全齿
四、凸轮式间歇运动机构 四、凸轮式间歇运动机构－1.工作原理及 1. 凸轮式间歇运动机构的工作原理及特点 特点
2. 凸轮式间歇机构的应用 3.类型 2.应用 常用于需要高速间歇转位的分度装置和要求步进 (Stepping)动作的机械中，例如多工位立式半自动机中工作盘 的转位，某些包装机、拉链嵌齿机的间歇供料传动系统。 3. 凸轮式间歇机构的类型 圆柱凸轮间歇运动机构 蜗杆凸轮间歇运动机构
第五章其他常用机构
一、槽轮机构 一、槽轮机构－1.组成及特点 1. 槽轮机构的组成及工作特点
2. 槽轮机构的应用 2.应用 一般用于转速不很高的自动机械、轻工机械或仪器仪表 中，例如电影放映机的送片机构，长图记录仪的打印机构 等。 3. 槽轮机构的类型 外槽轮机构 内槽轮机构 槽条机构 球面槽轮机构等
外啮合摩擦式棘轮机构 可变向棘轮机构 外啮合摩擦式棘轮机构 Changeable direction ratchet Externally meshed silent mechanism ratchet mechanism
内啮合摩擦式 内啮合摩擦式棘轮机构 滚子内啮合摩擦式棘轮机构 Externally meshed silent Internally meshed roller ratchet mechanism silent ratchet mechanism
外、内槽轮机构
外槽轮机构 External Geneva drive
内槽轮机构 Internal Geneva drive
槽条、球面槽轮机构
槽条机构 Geneva rack mechanism 球面槽轮机构 Spherical Geneva drive
不等臂长多销槽轮机构 Nonequivalent arm and multiple-pin Geneva drive
Curved groove internal Geneva drive
槽轮机构应用举例 槽轮机构应用举例
蜂窝煤成型机模盘转位机构
六角车床刀架转位机构
二、棘轮机构 二、棘轮机构－ 1点
2. 棘轮机构的应用 2.应用 3.类型 在工程中广泛应用于转位分度(Indexing)、进给(Feed)、 单 向 离 合 器 ( One-way clutch) 、 超 越 离 合 器 ( Overrun clutch) 、制动器(Brake)等。 3. 棘轮机构的类型 轮齿式棘轮(Tooth ratchet)机构 摩擦式棘轮(Friction ratchet) 机构
第六章 其他常用机构
第一节 间歇运动机构
特点 将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇。 几种常见的间歇运动机构 槽轮机构(Geneva drive) 棘轮机构(Ratchet mechanism) 不完全齿轮机构(Intermittent gearing) 凸轮式间歇运动机构(Cam-type index mechanism)
单齿外啮合传动 外啮合 部分齿外啮合传动 Externally meshed single-tooth Externally meshed severalintermittent gearing tooth intermittent gearing
不完全齿论内啮合及齿轮齿条传动 单齿内啮合轮传动 齿轮与齿条传动 Internally meshed singleIntermittent pinion and rack tooth intermittent gearing
外啮合、内啮合轮齿式棘轮机构 外啮合轮齿式棘轮机构 内啮合轮齿式棘轮机构 Externally meshed tooth Internally meshed tooth ratchet mechanism ratchet mechanism
棘条机构及钩头双动棘轮机构 棘条机构 钩头双动式棘轮机构
圆柱凸轮分度机构 蜗杆凸轮分度机构 凸轮分度机构 Cylindrical cam index Hourglass cam index mechanism mechanism
第二节 螺旋机构 第二节螺旋机构－组成及特点 螺旋机构(Screw mechanism)利用螺旋副传递运动和动力。
第二节 螺旋机构 螺旋机构运动分析及设计要点 螺旋机构(Screw mechanism)利用螺旋副传递运动和动力。
单万向联轴节 Single universal joint mechanism 双万向联轴节 Double universal joint mechanism
第四节 万向联轴节 第四节万向联轴节
第五节气动机构 第五节 气动机构
气动机构(Pneumatic mechanism)以压缩空气为工作介 质来传递动力和控制信号。