第六章—常用机构
常用机构-人教版选修2-2教案
常用机构-人教版选修2-2教案一、知识点简介本节课主要介绍常用机构的概念、特点及应用。
二、教学目标1.了解常用机构的定义和分类方法。
2.掌握常用机构的特点及应用。
3.能够根据实际需求选择合适的机构。
三、教学重点1.常用机构的分类。
2.常用机构的特点和应用。
四、教学难点如何根据不同的应用场景选择合适的机构。
五、教学步骤1. 导入新课本节课将学习机构的概念、分类及应用。
2. 了解常用机构的定义和分类方法1.定义：机构是一种由动件、动件连接副和定件组成的构件系统，是为了完成特定的运动、力学功能而设计的。
2.分类：根据构件组成和连接方式的不同，常见的机构可以分为平面机构、空间机构和串联机构三类。
3. 掌握常用机构的特点及应用1.平面机构：由构成平面的动链接副和定链接副组成，主要特点是结构简单，轻便，适用于平面直线运动，常见的有曲柄摇杆机构、连杆机构、滑块机构等。
2.空间机构：由构成空间的动链接副和定链接副组成，主要特点是构造复杂，重量大，能够实现较复杂的运动轨迹和力传递，常见的有球式减速器、丝杠副等。
3.串联机构：由多个平面机构和空间机构组成的机构，通过串联或并联连接方式形成一个完整的机构系统，可以实现多种运动状态和力传递，常见的有平行四边形机构、三角形机构等。
4.应用：常用机构广泛应用于各种机械系统中，如汽车、船舶、机械手臂、机床等。
4. 锻炼能力通过设计机构，提高学生的机构设计能力。
六、教学实例设计一种将圆周运动转化为往复直线运动的机构。
1. 确定要素圆周运动要素：AB为定杆，O为圆心，C为转角杆，D为跟随杆，OE垂直于AB，所需完成的任务是将C点的圆周运动转化为D点的往复直线运动。
2. 设计思路由于C点的圆周运动需要通过连接件传递到D点，因此可以构造一个四杆机构，将AB、C、D三点连接起来，并用OE与其连接，完成圆周运动到往复直线运动的转化。
3. 设计过程1.使用AB、C、D三点构成一个四边形，连接各个端点，构造平行四边形机构。
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。
第六章常用机构精品文档
§6-3 凸轮机构
五、凸轮机构的传力特性
压力角如图6－44
所示，从动件的压力角 大小影响到从动件的传 力特性，压力角越小， 产生有效分力越大，所 以将压力角控制在一定 的范围内，如推程角小 于30度。
§6-4 间歇运动机构
一、棘轮机构与运动特点
1、组成 棘轮机构 棘爪、棘轮、机架等三构件。
§6-4 间歇运动机构
§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
b
B
a
A
C
c 与最短杆相邻的杆AD固定，此时为：
D
曲柄摇杆机构
d
bC
B
c
a
A
dD
最短杆AB固定，此时为 ：
双曲柄机构
bC
B
与最短杆相对的杆CD固定，此时为：
a
c
双摇杆机构
A
d
D
§6-2 平面连杆机构
2.当a+d>c+b时：
bC
B
a
c
A
d
D
无论哪根杆固定都为 双摇杆机构。
§6-2 平面连杆机构
结论（一）： 通过分析，可得出铰链四杆机 构曲柄存在的条件是：
6第六章常用机构
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。
如图6-28所示为自行车后轮飞轮中的内啮合单向驱动棘轮机构。
图6-29是控制牛头刨床工作台进与退的棘轮机构。 图6-30所示为摩擦式棘轮机构。
二、槽轮机构
槽轮机构由带销的主动拨盘、具有径向槽的从动槽轮和机架组成。 槽轮机构的停歇时间和运动时间取决于槽轮的槽数和拨销数。 槽轮机构可分为外槽轮机构和内槽轮机构，如图6-31、图6-32。
槽轮机构结构简单，工作可靠，转位方便，能精确控制转角，但转 角大小不可调节，且有冲击，只能用于低速机构或分度机构中。如图633所示为转塔车床的刀架转位机构。
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。
2．导杆机构
若将图6-9所示的曲柄滑块机构的构件作为机架，则曲柄滑块机构就 演化为导杆机构，连架杆对滑块的运动起导向作用，称为导杆，它包括转 动导杆机构和摆动导杆机构两种形式。如图6-10所示，导杆均能绕机架作 整周转动，称为转动导杆机构。如图 6-11所示，导杆4只能在某一角度内 摆动，称为摆动导杆机构。导杆机构 具有很好的传力性能，常用于插床、 牛头刨床和送料装置等机器中。
《铰链四杆机构的演化》教学设计(最新整理)
《铰链四杆机构的演化》教学设计教学环节教学过程设计意图引出主题导入新课演示曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构引导学生比较结构上的不同,提问：它们的不同在哪里？引入新课。
激发学生的兴趣，由学生能观察到的事物引入新课，激发起学生的求知欲望。
探究一：曲柄滑块机构的演化（一）探究曲柄滑块机构演化过程、运动特点(二）探究两种曲柄滑块机构是否存在急回特性和死点位置?成果：死点位置：有两个（以滑块为主动件）急回特性：对心曲柄滑块机构（无急回特性）偏置曲柄滑块机构（有急回特性）（三）演示应用实例（四）曲柄滑块机构的应用设计通过演示法，突出重点，化解难点，培养学生对事物的观察、分析能力，表达能力，通过学生的自主学习，提高学生解决实际问题的能力。
引导学生回忆急回特性及死点位置的判别方法,观察动画演示，把抽象难懂的问题变得形象化，学生积极参与讨论，获得答案，突破了难点。
培养学生知识迁移、扩展的能力，通过学生的探究活动，使他们体验到成功的乐趣，进一步激发学习的兴趣。
让学生直观感受应用实例，激发学生理论联系实际的求知欲望。
使学生感受知识源于生活,应用于生活，与生活息息相关。
探索研究：探究二：偏心轮机构的演化（一）探究偏心轮机构演化过程想一想：改变曲柄滑块机构中运动副的大小，会成为什么机构？（二）演示应用实例探究三：导杆机构的演化及分类（一）探究导杆机构演化过程想一想：以曲柄滑块机构中不同的构件为机架，会成为什么机构？播放动画，给出分类，然后再引导学生自主分析导杆机构的与与运动特点。
通过多媒体动画演示，将抽象的理论知识形象化，克服学生空间想象能力弱的特点，引导学生的学习兴趣，激发学生的创造、创新能力。
通过演示法，揭示本课教学重点的同时化解教学难点，培养学生对事物的分析、总结和归纳的能力，使学生在思考和讨论中感受到“知识创造生活”。
使学生在主动解决问题的过程中建构知识、提升能力。
知识点与生产实际相结合，培养学（二）演示应用实例生用运动变化的思想分析解决问题，从而实现从一般到具体、从感性到理性的辩证唯物主义思想教育。
机械基础 习题(六)
第六章常用机构第二节概述平面连杆机构一、填空题：1、对于现代机器，则可定义为：“机器是的装置，用来，以代替或减轻人的和劳动”。
2、根据用途的不同，现代机器可分为机器（电动机、内燃机、水轮机等）、（金属切削机床、轧钢机等）、机器（机械积分仪、打印机、记帐机等）。
3、机械就是和的总称。
4、一部完整的机器可归纳成由、、和检控部分组成，检控部分包括部分和部分。
5、机械零件可分为零件和专用零件。
6、高副是一指两构件之间作或接触的连动副。
7、在现代工业中，主要应用着传动、传动、传动和传动四种传动方式。
8、一般机械中应用最多的是机构，常用的平面机构有、机构和间歇机构。
9、平面连杆机构的各构件是用、等方式联接起来的，各构件的相对运动均在或互相平行的平面内。
10、铰链四杆机构由、、和摇杆组成。
对于铰链四杆机构来说，和总是存在的。
按曲柄的存在情况，分为、、三种基本形式。
11、曲柄摇杆机构在生产中应用很广泛，试举出四例、、、、缝纫机的踏板机构。
12、双曲柄机构是当主动曲柄作等速转动，从动曲柄随之作转动。
13、双摇杆机构的应用安全：如港口用起重吊车等。
14、称“急回运动”特性。
曲柄摇杆机构摇杆的急回运动特性有利于提高某些机械的工作效率，可以利用急回运动特性来缩短机构空回行程的时间，例如，牛头创床、、等。
15、为了使机构能够顺利地通过死点，继续正常运转，可以采用机构的办法，即将两组以上的机构组合起来，而使各组机构的死点相互错开；经常采用加大的办法，借作用使机构闯过死点。
16、曲柄滑块机构是机构的演变。
17、构件和零件的区别：构件是运动的单元，而零件是的单元。
二、判断题1、导杆机构中，导杆无急回运动特性。
（）2、冲床机构是以滑块为主动件。
（）3、飞机起落架机构的“死点”位置是有害的，应当设法消除。
（）4、对于铰链四杆机构来说，机架总是存在的，连杆则不是。
（）5、铰链四杆机构曲柄存在的条件是连架杆与机架中有一个是最短杆即可。
第六章 常用机构 复习要点
第六章常用机构复习要点1、运动副的概念运动副：平面运动副：2、运动副的类型1）_____副：概念：两构件通过____与________组成的运动副称为_____副。
特点：由于____副是_________，在承受载荷时_________，便于_________，故不易_______。
分类：按照两构件允许相对运动的形式不同分为___________、__________举例：2）____副：概念：两构件以_____或______的形式相接触组成的运动副称为_______副。
特点：由于____副是以_______________，其接触部分的__________，故易磨损。
举例：3、平面连杆机构1）平面连杆机构是由若干________和_______组成的平面机构。
2）最常见的平面连杆机构是________________________。
其中，全部运动副都是___________的____________________和含有一个_______的四杆机构应用最为广泛。
4、铰链四杆机构1）在铰链四杆机构中，与机架相连的构件称为________，不与机架相连的构件称为______。
2）连架杆相对于机架能作_______运动的称为_______，不能作______运动的称为摇杆。
3）根据两连架杆中曲柄的数目，铰链四杆机构分为_______基本形式。
5、曲柄摇杆机构1）两连架杆分别为______和________的铰链四杆机构，称为_________________。
2）特点：它可将__________的连续______，转换为______摇杆的______________。
3）举例：6、双曲柄机构1）两连架杆均为______的铰链四杆机构，称为______________。
2）特点：主动曲柄_____转动，从动曲柄一般为______转动。
3）举例：4）平行四边形机构：概念：_______与________的_______相等、两个______长度_______且______相同的_________机构。
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偏心直动尖顶凸轮.exe
移动凸轮.exe
圆柱凸轮绕线器.exe
端面圆柱凸轮.exe
偏心直动尖顶凸轮.exe
多运动规律凸轮.exe
凸轮高副.exe
偏心直动滚子凸轮.exe
偏心直动凸轮.exe
对心移动 偏置移动
对心直动尖顶凸轮.exe
移动从动件
偏心直动凸轮.exe
1.凸轮的形状
1)盘形凸轮
2)移动凸轮
3)圆柱凸轮
2.从动件的形状
3.从动件的运动形式
1)移动从动件
(1)对心移动从动件
(2)偏心移动从动件
2)摆动从动件
总结：
优点：结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动 件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工 机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用；
缺点：1）点、线接触易磨损；2）凸轮轮廓加工 困难；3）行程不大。
平 面 高 副
2
பைடு நூலகம்
2
1 1 2
2
螺 旋 空 副 间 运 动 副 球
面 副 球 销 副
1
2 1 2
1
2
1
1
1
2
1
2
1
2
1
2
2 1
1 2
构件的表示简图:
杆、轴构件
固定构件
同一构件
两副构件
三副构件
常用机构运动简图符号
在 机 架 上 的 电 机 齿 轮 齿 条 传 动 圆 锥 齿 轮 传 动
带 传 动
1.凸轮的组成 2.凸轮的类型 3.间歇机构类型
作业：
D 130 C 100 B
80
A
120
1.以AB为机架：? 2.以BC为机架：? 3.以CD为机架：? 4.以AD为机架：?
图4
二、盘形凸轮机构运动分析
rmin：基圆 δ0：升程角 AB：推程
h(AB")：升程
δs：远休止角 δ0"：回程角度 CD：回程 δs"：近休止角
练习题：
D 60 45 A 图1 B
90
C
85
D
50 C D 60 100 B 图2 A 图3 95
C
80
90 80 B
65
A
三、延伸： 1.曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构
对心曲柄滑块.exe
偏心曲柄滑块机构
偏心曲柄滑块.exe
2.摇杆滑块机构
3.导杆机构
转动导杆机构.exe
第三节 凸轮机构
一、组成：凸轮+从动件+机架 二、分类： 凸轮的形状 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 尖顶从动件 分 类 从动件形状 滚子从动件 平底从动件 从动件运动形式 摆动从动件
三、应用
形封闭对心直动凸轮.exe
双凸轮组合写R字机构.exe
圆柱凸轮绕线器.exe
等宽凸轮.exe
凸轮间歇机构.exe
齿凸连组合压力机.exe
第四节 间歇机构
1.定义： 能将主动件的连续运动转换成从动件 周期性间歇运动的机构。
内棘轮.exe 外棘轮.exe
2.分类：
(1)棘轮机构 运动特点：结构简单紧凑，制造方便，运动可靠； 转角准确，并可以在一定范围内有级调节；噪声、 冲击、震动和磨损大。 应用场合：适用于低速轻载场合。(自行车后轴的飞轮)
2.双曲柄机构
双曲柄演化.exe
3.双摇杆机构
双摇杆演化.exe
铸造翻箱机.exe
二、铰链四杆机构类型的判定
一、Lmax Lmin L2 L3
二、Lmax Lmin L2 L3
——双摇杆机构；
1.以最短杆为机架——双曲柄机构； 2.以最短杆的邻边为机架——曲柄摇杆机构； 3.以最短杆的对边为机架——双摇杆机构；
第六章 常用机构
第一节 构件、运动副与平面机构
一、运动副
定义：直接接触的两个构件间的可动连接。
分类：1.低副 2.高副
1.低副：两构件通过面与面接触组成的运动副。
(1)转动副
转动副.exe
(2)移动副
移动副.exe
高副：两构件以点或线的形式相接触组成的运动副。
(1)齿轮副
齿轮高副.exe
(2)凸轮副
链 传 动
圆柱 蜗杆 蜗轮 传动
外 啮 合 圆 柱 齿 轮 传 动
凸 轮 传 动
内啮 合圆 柱齿 轮传 动
棘 轮 机 构
(2)槽轮机构
外槽轮.exe
球面槽轮.exe
运动特点：拨盘转一周，槽轮制作一次或多次与 拨盘转动相反的运动 应用场合：电影放映机 3.扩展：
双动棘轮机构.exe 外啮合不完全齿.exe 凸轮间歇机构.exe 电影放映机.exe
端面棘轮.exe
内啮合不完全齿.exe
蜗杆间歇机构.exe
4总结：
三、运动线图绘制
机构运动简图符号
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个 1个或几个 若干
常用运动副的符号
名
称
转 动 副
运动副符号
两运动构件构成的运动副
2 2 2 2
两构件之一为固定时的运动副
2 2 2 2
平 面 运 动 副
1
1
1
1
1
1
2 1 2 1
1
1
2
2 1 2 1 1 1 2
2 1 2 1
移 动 副
凸轮高副.exe
第二节 平面四杆机构
一、铰链四杆机构的形式
1.曲柄摇杆机构 2.双摇杆机构 3.双曲柄机构
曲柄摇杆基本机构.exe 双摇杆基本机构.exe
双曲柄基本机构.exe
1.曲柄摇杆机构
2.双曲柄机构 机械手爪.exe
2.双摇杆机构 双摆杆机构.exe
二、判定下列机构 1.曲柄摇杆机构
曲柄摇杆演化.exe