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第五章 机械设计基础 第五章 机械设计基础 第一节 平面连杆机构 一、平面机构的运动简图 1、运动副及其分类 运动副：使两个构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。 分类：低副、高副 低副 两构件通过面接触组成的运动副。 1）转动副：两个构件之间只能绕同一轴线作相对运动的运动副，或叫铰链。 固定铰链 、活动铰链 图5.1.1 2）移动副：两个构件之间只能沿某一轴线作相对运动的运动副。 图5.1.2 3）球面副、螺旋副（不讨论） 两构件通过点或线接触组成的的运动副。 凸轮副、齿轮副 图5.1.4 2、平面机构的运动简图 机构中的构件按其运动性质分为： 固定件（机架） 原动件（输入构件） 从动件 机构运动简图 机构运动简图符号 3、平面机构的自由度 自由度：可能出现的独立运动称为构件的自由度。一个构件作平面运动时有三个自由度；作空间运动时有六个自由度。 1）计算公式 F＝3n－2pL－pH 其中 F—自由度 n—活动构件数 pL—低副的数目 pH—高副的数目 例1：计算图5.1.5所示的内燃机中曲柄连杆机构的自由度。 图5.1.5 解：F＝3n－2pL－pH＝3×3－2×4＝1 例2：计算图5.1.6所示的牛头刨床传动机构的自由度。 图5.1.6 解：F＝3n－2pL－pH＝3×6－2×8－ 1＝1 2）注意的问题 ①复合铰链：两个以上的构件在同一轴线上用转动副联接而形成。（2个转动副） 图5.1.7 例3：计算图5.1.8所示的圆盘锯主体机构（直线机构）的自由度。B、C、D、E四处都是复合铰链，各由2个转动副。 图5.1.8 解：F＝3n－2pL－pH＝3×7－2×10＝1 ②局部自由度 这类自由度的存在与否不影响整个机构的运动规律。 例4：计算图5.1.9所示的滚子从动件凸轮机构的自由度。 图5.1.9 解：F＝3n－2pL－pH＝3×2－2×2－ 1＝1 二、平面四杆机构的基本类型 1．铰链四杆机构 机架 曲柄 摇杆 连杆 图5.1.10 1）曲柄摇杆机构 图5.1.11所示是雷达天线调整机构、电影放映机拨动影片机构。 图5.1.11 2)双曲柄机构 图5.1.12 惯性筛的铰链四杆机构 3)双摇杆机构 图5.1.13港口用门式起重机的变幅机构 2．偏心轮机构 颚式破碎机 剪床 抽水机 图5.1.14 3．曲柄滑块机构：内燃机 图5.1.15 4．导杆机构 牛头刨床中的主传动机构 图5.1.16 三、平面四杆机构的特点 优点 机构中所有的运动副都是低副，制造简单，成本较低并能获得较高的精度。 组成运动副的元件间的接触都是面接触，故能传递较大的载荷和具有较高的可靠性，可以在较高的速度下工作。 缺点 与凸轮机构相比，不能较精确地实现复杂的运动规律和轨迹 在结构上不如凸轮机构紧凑。 第二节 凸轮机构 一、凸轮机构构成及其优缺点 凸轮机构 构成 机架 凸轮 从动件 优缺点 只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动 结构简单、紧凑和设计方便 存在点或线接触，较易磨损 凸轮轮廓的加工较为复杂 二、分类 1、按凸轮的形状分 盘形凸轮（ 图5.2.1） 移动凸轮（ 图5.2.2） 圆柱凸轮（ 图5.2.3） 盘形凸轮 图5.2.1 移动凸轮 图5.2.2 圆柱凸轮 图5.2.3 2、按从动件的型式分 尖顶从动件（图5.2.1） 滚子从动件（图5.2.2） 平底从动件（图5.2.4） 图5.2.4 三、从动件的常用运动规律 1．等速运动 δ1---凸轮的转角 s---工作行程 图5.2.5 2．等加速等减速运动 图5.2.6 3．摆线运动 图5.2.7 四、按给定从动件运动规律绘制凸轮轮廓 1、理论轮廓 图5.2.8 2、实际轮廓 图5.2.9 3、在凸轮设计中应注意的问题1）合理选择滚子的半径2）注意基圆半径对凸轮机构的影响 图5.2.10 习题：设计一直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮顺时针匀速回转，从动件的运动规律为：当凸轮转过120°时，从动件以等加速等减速运动规律上升20mm；当凸轮继续回转60°时，从动件在最高位置停留不动；当凸轮再转90°时，从动件以等加速等减速运动规律下降到初始位置；当凸轮再转其余90°时，从动件停留不动。今取凸轮基圆半径＝50mm，滚子半径r＝10mm，并要求滚子中心沿着通过凸轮回转中心的直线运动。试绘出此凸轮的轮廓。 图5.2.11 第