几种常用机构
《机械常识》课件-第五章 常用机构
机构。它们一般是通过改变铰链四杆机构某些
构件的形状、相对长度或选择不同构件作为机
架等方式演化而来的。
1．曲柄滑块机构
具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构称为曲
柄滑块机构。曲柄滑块机构由曲柄、滑块、连杆和机
架组成。曲柄做旋转运动，滑块做往复直线运动。
在做功行程中，
活塞3承受燃气压力
在气缸内做直线运
往复直线运动或往返摆动。
（3）圆柱凸轮机构
圆柱凸轮为一个有沟槽的圆柱体，它绕
中心轴做旋转运动。从动件在平行于凸轮轴
线的平面内做直线移动或摆动。
（4）端面圆柱凸轮机构
端面圆柱凸轮是一
端带有曲面的圆柱体，
它绕中心轴做旋转运动。
从动件在平行于凸轮轴
线的平面内移动或摆动。
2.从动件的端部形状
（1）尖端从动件
1．齿式棘轮机构的组成和工作原理
当主动件做连续往复
摆动时，棘轮做单向间歇
运动。
2．齿式棘轮机构的类型
齿式棘轮机构是通过装于定轴摆动
摇杆上的棘爪推动棘轮做一定角度间歇
转动的机构。齿式棘轮机构有外啮合式
和内啮合式两种。
（1）外啮合齿式棘轮机构
1）单动式棘轮机构
有一个驱动棘爪，只
有当摇杆朝着某一方向摆
动时才能推动棘轮转动，
而反向摆动则无法推动棘
轮转动。
2）双动式棘轮机构
有两个驱动棘爪，
当主动件做往复摆动时，
两个棘爪交替带动棘轮
朝着同一方向做间歇运
动。
3）可变向棘轮机构
棘爪可 绕销轴 翻转 ，
棘爪爪端外形两边对称，
棘轮的齿形制成矩形。使
用时，如果将棘爪翻转，
则棘轮反向转动。
常用机构
四杆机构存在急回特性必须具备以下条件： ①曲柄为主动件
②从动件有极限位置
四杆机构的基本形式
铰链四杆机构： 由四个杆状构件及四个转动 副组成。
B A C D
AD——机架 AB、CD——连架杆 BC——连杆 能整圈回转——曲柄
连架杆 往复摆动——摇杆
铰链四杆机构基本类型的判别方法：
（1）最短构件与最长构件的长度之和大于其他两 构件长度之和，所有运动副均为摆动副，均为双摇 杆机构。（不满足长度条件）
从动件底面与凸轮之 间易形成油膜，可高 速运转。受力平稳 （从动件平底），传 动效率高。只适用于 凸轮轮廓为外凸形式。
间歇运动机构:机器工作时，当主动件作连
续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和 停歇，实现这种运动的机构，称间歇运动机构。
类型：
1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮 机构 2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮 机构、不完全齿轮机构 应用：自动机床的进给机构、送料机构、刀 架的转位机构等
槽轮机构
一、槽轮机构的工作原理
当拨盘上的圆柱销A没有进 入槽轮的径向槽时，槽轮的内 凹锁止弧面被拨盘上的外凸锁 止弧面卡住，槽轮静止不动。 当圆柱销A进入槽轮的径向槽时， 锁止弧面被松开，则圆柱销A驱 动槽轮转动。当拨盘上的圆柱 销离开径向槽时，下一个锁止 弧面又被卡住，槽轮又静止不 动，将主动件的连续转动转换 为从动槽轮的间歇运动。
二、凸轮传动机构的类型 1、按凸轮的形状和运动分类 (1)、盘形回转凸轮 凸轮呈盘状，具有 变化的向径。应用 最广，最基本的形 式。 (2)、平板移动凸轮
机械常见旋转机构
机械常见旋转机构
常用旋转机构如下：
1、螺旋式旋转机构：由螺杆、螺母和机架组成通常它是将旋转运动转换为直线运动。
但当导程角大于当量摩擦角时，通常它是将旋转运动转换为直线运动。
特点：能获得很多的减速比和刀的增益;选择合适的螺旋机构导程角，可获得机构的自锁性。
2、凸轮式旋转机构：凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。
凸轮机构广泛地应用于轻工、纺织、食品、交通运输、机械传动等领域。
3、曲柄式旋转机构：曲柄连杆机构(crank train) 发动机的主要运动机构。
其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。
曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴、飞轮组等零部件组成。
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。
常用机构(间歇运动机构)
工作原理因机构类型而异，常见 的间歇运动机构包括齿轮齿条机 构、凸轮机构、不完全齿轮机构 等。
分类
根据工作原理分类
齿轮齿条机构、凸轮机构、不完 全齿轮机构等。
根据运动形式分类
间歇性转动机构和间歇性摆动机构。
根据应用领域分类
工业用间歇运动机构和专用间歇运 动机构（如钟表机构、缝纫机机构 等）。
03 常用间歇运动机构介绍
02 间歇运动机构概述
定义与特点
定义：间歇运动机构是一种能够在特定 角度内进行间歇性运动的机构，常用于 实现周期性动作或步进运动。
具有较高的定位精度和刚性，能够承受 较大的负载。
可用于实现周期性动作或步进运动，如 分度、定位、夹紧等。
特点
能够在一定角度内进行间歇性转动或摆 动。
工作原理
01
机构通过一系列的传动和转换， 将连续的转动或直线运动转换为 间歇性的转动或摆动。
机构的重要性
实现周期性动作
间歇运动机构在各种机械系统中有着广泛 的应用，如印刷机、包装机、纺织机械等 ，能够实现周期性的直线或旋转运动。
提高生产效率
简化机械系统
在一些复杂的机械系统中，使用间歇运 动机构可以简化系统结构，减少机械部 件的数量，降低成本和维护成本。
通过使用间歇运动机构，可以实现连 续的自动化生产，提高生产效率。
全齿轮组成。
当两个不完全齿轮相互啮合时 ，其中一个齿轮会以固定步进 的方式转动，从而实现间歇运
动。
不完全齿轮机构具有结构简单 、传动效率高、工作可靠等优 点，广泛应用于各种机械装置 中。
不完全齿轮机构的步进角度可 以通过改变齿轮的形状和尺寸 来调节，以满足不同的运动需 求。
04 间歇运动机构的应用案例
第五章 常用机构
二、凸轮机构的分类和应用
1、凸轮机构的分类 凸轮机构的种类很多，通常按凸轮形状和从 动件的端部结构分类。 2、凸轮机构的应用 应用实例 1 应用实例 2
凸轮机构分类（1）
凸轮机构分类（2）
动画演示1 动画演示2
凸轮机构应用实例1——靠模车削机构 靠模车削机构 • 靠模板4（相当于移动凸 轮）固定在车床床身上。 车削加工时，工件旋转， 刀架3带动车刀2（从动件） 沿工件轴向移动，由靠模 板曲线轮廓控制车刀相对 于工件的径向进给；车刀 按预定规律动作，从而车 削出具有曲面轮廓的工件。
2.匀加速匀减速运动规律
• 从动件在上升行程的前半段按匀加速上升，后半段按匀减速 继续上升至最大行程；回程时前半段按匀加速下降，后半段 按匀减速继续下降至初始位置。
S
等加速 上升
等减速 等加速 下降 上升
等减速 下降
h
动画演示
0 δ1 /2
δ1
δ1 /2
δ2 /2 δ2
δ2 /2
δ
• 匀加速匀减速运动规律的特点是：在一个运动循 环中，从动件的运动速度逐步增大又逐步减小， 避免了运动速度的突变；但在从动件运动的起始 点、转折点和终了点仍存在着加速度的有限突变， 还会有一定的惯性冲击，所以这种运动规律适用 于凸轮为中、低速转动，从动件质量不大的场合。
• 急回特性 若曲柄匀速转动， 若曲柄匀速转动，很 明显曲柄转过角 φ1=180°+θ比转过角 ° 比转过角 φ2=180°- θ需要的时间 ° 需要的时间 要多，这说明摇杆往复 要多， 摆动的平均速度不同。 摆动的平均速度不同。 铰链四杆机构的这种特 性称为摇杆的急回运动 特性。 特性
动画演示
• 止点位置 摇杆处于C 或 摇杆处于 1D或C2D两 两 极限位置时，连杆BC与 极限位置时，连杆 与 曲柄AB两次共线 此时， 两次共线， 曲柄 两次共线，此时， 摇杆经连杆施加给曲柄 的力F 的力 1或F2必然通过铰 链中心A， 链中心 ，曲柄不能获得 转矩， 转矩，机构将趋于静止 状态。 状态。机构所处的这种 位置称为止点位置。 位置称为止点位置。
常用步进传动机构设计
常用步进传动机构设计步进传动是一种将输入运动分为若干等分的传动机构，它通过控制输入脉冲的数量与频率来控制输出角度的改变。
步进传动机构广泛应用于医疗设备、自动化设备、电子设备等领域。
在设计步进传动机构时，需要考虑传动精度、扭矩输出、紧凑性、可靠性等因素。
下面将介绍几种常用的步进传动机构设计。
1.螺线传动机构螺线传动机构是一种常用的步进传动机构，它将旋转运动转变为线性运动。
螺线传动机构主要由螺杆和螺母组成，控制螺杆的旋转角度可以实现螺母的线性移动。
该传动机构具有传动精度高、结构简单的特点，适用于对传动精度要求较高的场合。
2.平面四杆机构平面四杆机构是一种常用的步进传动机构，它由四根连杆组成，通过调整连杆的角度可以实现两个输出轴的相对运动。
平面四杆机构具有传动精度高、结构紧凑的优点，适用于对紧凑性要求较高的场合。
3.齿轮传动机构齿轮传动机构是一种常用的步进传动机构，它通过齿轮的啮合来实现传动效果。
齿轮传动机构具有扭矩输出大、传动效率高的优点，适用于对扭矩输出要求较高的场合。
在设计齿轮传动机构时，需要根据传动比例和啮合角计算出所需的齿轮型号和齿数。
4.齿条传动机构齿条传动机构是一种常用的步进传动机构，它将旋转运动转变为线性运动。
齿条传动机构由齿条和齿轮组成，控制齿轮的旋转角度可以实现齿条的线性移动。
齿条传动机构具有传动精度高、结构简单的特点，适用于对传动精度要求较高的场合。
5.连杆传动机构连杆传动机构是一种常用的步进传动机构，它由多根连杆组成，通过调整连杆的角度可以实现两个输出轴的相对运动。
连杆传动机构具有结构简单、传动效率高的特点，适用于对紧凑性要求较高的场合。
在步进传动机构的设计中，需要根据具体的应用情况选择合适的传动方式和参数，确保传动精度和扭矩输出满足需求。
同时，还需要考虑机构的结构紧凑性和可靠性，保证传动过程的稳定性和可持续性。
综上所述，常用的步进传动机构设计包括螺线传动机构、平面四杆机构、齿轮传动机构、齿条传动机构和连杆传动机构。
电子教案机械基础第4版电子教案4.常用机构课件
图4-12 双摇杆机构
图4-13 造型机翻台机构
4-1 平面连杆机构
图4-14所示的港口起重机也采用了双摇杆机构，该机构利用连杆上的特殊点M 来实现货物的水平 吊运。
图4-14 港口起重机
4-1 平面连杆机构
二、铰链四杆机构类型的判别 以上讨论了三种不同形式的四杆机构。为什么有不同形式之分呢？这是因为机构形式与各杆间的
图4-9 移动摄影台升降机构
图4-10 机车主动轮联动装置
4-1 平面连杆机构
根据曲柄相对位置的不同，可得到平行双曲柄机构（图4-11a）和反向双曲柄机构（图4-11b）。前 者两曲柄的回转方向相同，且角速度时时相等；而后者两曲柄的回转方向相反， 且角速度不等。由于 平行双曲柄机构具有等传动比的特点，故在传动机械中常常采用。
图4-18 曲柄滑块机构向导杆机构的演化
图4-20 曲柄摆动 导杆机构
4-1 平面连杆机构
4.摇块机构 在图4-18d中，以杆2为机架，便得到摇块机 构。图4-21所示的汽车自动卸料机构用的就是摇 块机构。 由以上分析可以看出，通过用移动副取代转 动副、改变构件的长度、以不同的构件作机架或 扩大转动副等方法，均能使铰链四杆机构演化成 满足各种运动要求的平面四杆机构。 此外，平面四杆机构又是平面连杆机构的基 本形式。在实际应用中，常将多个平面四杆机构 组合在一起，构成平面多杆机构，以满足各种不 同的工作要求。
4-2 凸轮机构
图4-24所示为凸轮自动送料机构。当带有凹 槽的凸轮1转动时，通过槽中的滚子驱使从动件2 作往复移动。凸轮每转一周，推出一个毛坯送到 加工位置。
图4-25所示为自动车床的横刀架进给机构。 当凸轮1转动时，其轮廓迫使从动杆2摆动，从动 杆上固定有扇形齿轮3，通过它带动齿条使横刀架 4完成所需要的进刀或退刀。
5种旋转变直线的机械结构
5种旋转变直线的机械结构导言机械结构在现代工程中起着非常重要的作用，其应用范围广泛。
在许多机械设备中，往往需要将旋转运动转变为直线运动，以实现特定的功能。
为满足这一需求，人们设计了各种形式的旋转变直线的机械结构。
本文将详细介绍5种常见的旋转变直线的机械结构，并对其原理和应用进行探讨。
一、摆线机构1.1 原理摆线机构使用了一个椭圆或摆线曲线齿轮和一个与之啮合的圆齿轮，通过齿轮的运动来实现旋转运动到直线运动的转换。
当圆齿轮绕一个固定点旋转时，椭圆齿轮上特定点的运动轨迹将会成为一条直线，从而实现了旋转运动到直线运动的转换。
1.2 应用摆线机构常用于制造工业中的机床、自动化装置和纺织机械等。
它可以将旋转运动转换为直线运动，用于推动物体、实现定位和移动等功能。
二、滚柱涡轮机构2.1 原理滚柱涡轮机构是一种通过涡轮齿轮的相互啮合来实现旋转运动到直线运动的转换的机械结构。
它由内部啮合的滚柱齿轮和外部啮合的涡轮齿轮组成。
当滚柱齿轮绕一个固定轴线旋转时，涡轮齿轮将在垂直方向上产生直线运动，实现了旋转运动到直线运动的转换。
2.2 应用滚柱涡轮机构常用于汽车工业中的传动系统和液压机械中。
它可以将发动机的旋转运动转化为直线运动，从而驱动汽车的传动轴或液压系统的工作柱塞等。
三、曲柄滑块机构3.1 原理曲柄滑块机构是一种常见的机械结构，用于将旋转运动转化为直线运动。
它由一个固定轴线上的曲柄和一个与之配合的滑块组成。
当曲柄绕固定轴线旋转时，滑块将在垂直方向上产生直线运动，实现了旋转运动到直线运动的转换。
3.2 应用曲柄滑块机构被广泛应用于发动机、压力机和往复泵等设备中。
它可以将发动机的旋转运动转化为活塞的往复直线运动，从而将化学能或机械能转化为机械工作。
四、球螺旋机构4.1 原理球螺旋机构是一种通过螺旋线和滚动轴承的相互作用来实现旋转运动到直线运动的转换的机械结构。
它由一个带有螺旋线的轴和一个与之啮合的滚动轴承组成。
当轴绕一个固定轴线旋转时，滚动轴承将在垂直方向上产生直线运动，实现了旋转运动到直线运动的转换。
(最新整理)常用机构的基本形式
2021/7/26
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常用机构的基本形式
2021/7/26
2
第一节 平面连杆机构
平面四杆机构是平面机构的基础，按其构件的运动形式不同，可分 为铰链四杆机构和滑块四杆机构两大类，前者是平面四杆机构的基本形 式，后者由前者衍生而成。
一、铰链四杆机构的基本形式及应用
铰链四杆机构是指 联接构件间，都是作回 转运动的平面0
第三节 间歇运动机构
间歇运动机构是将主动间的连续运动变换为从动件遵循一定规律 的时停时动的机构。间歇运动机构的类型很多，常用的有棘轮机构、 槽轮机构等。
一、棘轮机构
1．棘轮机构的组成及工作原理 如图6-26所示，棘轮机构由棘轮、棘爪及机架组成。图6-27是双 棘爪机构。
2021/7/26
2021/7/26
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（3）移动凸轮 如图6-24所示为自动机床靠模机构。
盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动，属于 平面凸轮机构；而圆柱凸轮与从动件之间的相对运动不在平行平面内， 属于空间凸轮机构。
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2． 按从动件形式分类 （如图6-25所示） （1）尖顶从动件 （2）滚子从动件 （3）平底从动件 此外，凸轮可按从动件的运动类型分为直动从动件和摆动从动件。
1．直径
螺纹的直径有大径（公称直径）、小径、中径。如图6-34所示。
大径———指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。 用d（D）表示。
小径———指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。 用d1（D1）)表示。
中径———母线通过牙型上沟槽宽度和凸起宽度相等的假想圆柱 的直径。用d2（D2）表示。
6
图6-6所示的机车驱动轮 联动机构是正平行双曲柄机构 的应用实例。图6-7所示为车 门启闭机构，是反平行双曲柄 机构的一个应用，它使两扇车 门朝相反的方向转动，从而保 证两扇门能同时开启或关闭。