项目四 常用机构教案
项目四常用机构
任务一认识平面连杆机构
任务引入
观察这些装置，分析它们是怎样工作的？有什么共同特征？
连杆机构应用举例
知识链接
一、平面连杆机构
1、定义
由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的,在同一平面或相互平行平面内运动的机构
2、作用
实现某些较为复杂的平面运动，在生产和生活中广泛用于动力的传递或改变运动形式。
二、铰链四杆机构
铰链四杆机构中，机架和连杆总是存在的，因此可按曲柄存在情况，分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
如图所示的铰链四杆机构中，杆4是固定不动的，称为机架。与机架相连的杆1和杆3称为连架杆，不与机架直接相连的杆2，称为连杆。如果杆1(或杆3)能绕铰链A(或铰链D)作整周的连续旋转，则此杆称为曲柄。如果不能作整周的连续旋转，而只能来回摇摆一个角度，则此杆就称为摇杆。
1．曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中的两连架杆，如果一个为曲柄，另一个为摇杆，那么该机构就称为曲柄摇杆机构。
取曲柄AB为主动件，当曲柄AB作连续等速整周转动时，从动摇杆CD将在一定角度内作往复摆动。由此可见，曲柄摇杆机构能将主动件的整周回转运动转换成从动件的往复摆动。
应用：
曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动经连杆转换为曲柄的连续旋转运动。在生产中应用很广泛。缝纫机的踏板机构，当脚踏板（相当于摇杆）作往复摆动时，通过连杆带动曲轴（相当于曲柄）作连续运动，使缝纫机实现缝纫工作。
2．双曲柄机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则该机构称为双曲柄机构。
两曲柄可分别为主动件。惯性筛中，ABCD为双曲柄机构，工作时以曲柄AB为主动件，并作等速转动，通过连杆BC带动从动曲柄CD，作周期性的变速运动，再通过E点的联接，使筛子作变速往复运动。惯性筛就是利用从动曲柄的变速转动，使筛子具有一定的加速度，筛面上的物料由于惯性来回抖动，达到筛分物料的目的。
双曲柄机构中，常见的还有平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。
应用：
3．双摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇杆时，则该机构称为双摇杆机构。在双摇杆机构中，两杆均可作为主动件。主动摇杆往复摆动时，通过连杆带动从动摇杆往复摆动。
应用：
汽车离合器操纵机构中,当驾驶员踩下踏板时，主动摇杆AB往右摆动，由连杆BC带动从动杆CD也向右摆动，从而对离合器产生作用。
载重车自卸翻斗装置中，当液压缸活塞向右伸出时，可带动双摇杆AB和CD向右摆动，从而使翻斗车内的货物滑下。
4．铰链四杆机构类型的判别
（1）曲柄存在条件
①连架杆与机架中必有一个最短杆；
②最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。
（2）类型的判别
1）若铰链四杆机构中最短杆长度与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则可能有以下三种情况：
①以最短杆的相邻杆为机架，则最短杆为曲柄，而与机架相连的另一杆为摇杆，则该机构为曲柄摇杆机构。
②以最短杆为机架，则其相邻两杆均为曲柄，故该机构为双曲柄机构。
③以最短杆相对杆为机架，则无曲柄存在，因此该机构为双摇杆机构。
2)若铰链四杆机构中最短杆长度与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则无论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。
项目四常用机构
任务二认识凸轮机构
任务引入
观察这些装置，分析它们是怎样工作的？有什么共同特征？
在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构。如图所示为内燃机的配气机构，它是靠凸轮机构来工作的。当主动件凸轮回转时，使得气门杆按照一定的要求作上下往复运动，控制气门杆的开启与关闭，保证发动机在工作中将可燃混合气体充入气缸，并及时将燃烧后的废气排除气缸。
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一、凸轮机构的组成及特点
1、组成：
凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成。凸轮是主动件，从动件的运动规律由凸轮轮廓决定。凸轮机构是机械工程中广泛应用的一种高副机构。
2、特点：
(1)便于准确地实现给定的运动规律。
(2)结构简单紧凑，易于设计；
(3)凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。
(4)凸轮与从动件为高副接触，不便润滑，容易磨损，为延长使用寿命，传递动力不宜过大。
(5)凸轮轮廓曲线不易加工。
二、凸轮机构类型（凸轮形状分类）
1、盘形凸轮
它是凸轮的基本形式，是一个具有变化向径盘形构件，当它绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面内运动。
2、移动凸轮
当盘状凸轮的径向尺寸为无穷大时，则凸轮相当于作直线移动，称作移动凸轮。当移动凸轮做直线往复运动时，将推动推杆在同一平面内作直线的往复运动。
3、圆柱凸轮
这种凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽。当其转动时，可使从动件在与圆柱凸轮轴线平行的平面内运动。
三、凸轮机构类型（从动杆端部结构分类）
1、尖顶从动件
不论廓线形状如何，尖顶总能很好地与轮廓线接触，所以能实现任意预期运动规律；但接触磨损大，故只适用于传力不大的低速凸轮机构中。
2、滚子从动件
为了克服易磨损缺点，在从动件尖顶装一个轮子。即滚子与轮廓之间是滚动摩擦，耐磨损，可以实现较大动力的传递，应用最为广泛。
3、平底从动件
从动件与凸轮轮廓表面接触的端面为一平面，显然不能与凹陷的凸轮轮廓相接触。从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。但与之相配合的凸轮轮廓须全部外凸。
四、凸轮机构的应用
1、自动走刀机构
自动机床中采用凸轮机构来控制刀架进给运动的走刀机构。
当圆柱凸轮1旋转时，利用其曲线凹槽带动从动件（摆杆）2绕固定轴0往复摆动，再通过扇形齿轮与齿条的啮合传动，使刀架按一定的规律运动。刀架的运动规律完全取决于凸轮凹槽曲线形状。
2、车床靠模加工
工件回转时，移动从动件3（刀架）向左移动，同时通过滚子2与凸轮1（靠模板）接触，由于移动凸轮的曲线轮廓的推动，刀架按一定规律作横行移动，从而切削出与靠模板曲线一致工件。
3、绕线机
当绕线轴３快速转动时，蜗杆带动蜗轮及与之固连的凸轮１缓慢地转动。通过凸轮轮廓与从动件2尖顶间的作用，驱使从动件２往复摆动，从而使线均匀地绕在绕线轴上。
4、自动送料机构
当带有凹槽的凸轮1等速转动时，通过槽中的滚子，驱使推杆2作往复移动。凸轮每转过一周，推杆即从储料器中推出一个毛坯3，送到加工位置。
任务小结
1．凸轮机构的组成及特点。
2．凸轮机构的分类（按凸轮的形状分、从动杆末端形状分类）。
3．凸轮机构的应用场合。
学习评价
根据学生的课堂学习状态，结合课堂提问，计入平时成绩。
课后作业
完成课后习题册
项目四常用机构
任务三认识间歇运动机构
任务引入
观察这些装置，分析它们是怎样工作的？有什么共同特征？
如图所示的电影放映机的卷片机构放电影时，胶片以每秒24张的速度通过镜头，每张画面在镜头前有一个短暂的停留，这一间歇运动由槽轮机构实现。
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一、棘轮机构
1、棘轮机构的组成及工作原理：
典型的棘轮机构是由棘轮1、棘爪2、机架以及止回棘爪5等组成。
典型主动摇杆空套在与棘轮固连的轴上，当主动摇杆逆时针摆动时，摇杆上铰接的主动棘爪嵌入棘轮的齿槽中，推动棘轮同向转动一定的角度。
当主动摇杆顺时针摆动时，止回棘爪阻止棘反向转动，而主动棘爪在棘轮齿背上滑至原位，此时棘轮静止不动。
2、棘轮机构的类型
（1）单动式棘轮机构
当主动件往复摆动一次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。
（2）双动式棘轮机构
当主动件1作往复摆动一次时，通过棘爪2能使棘轮3沿同一方向作两次间歇运动。不过每次停歇时间很短，棘轮每次的转角很小。
（3）双向棘轮机构
当棘爪1直面在左侧，斜面在右侧时，棘轮2沿逆时针方向作间歇运动，若提起棘爪1并绕其轴线转1800后放下,使直面在右侧，斜面在左侧时，棘轮2沿顺时针方向作间歇运动。
（4）内啮合式棘轮机构
当摆动轴1连续往复摆动时，通过棘爪2带动内棘轮3逆时针方向间歇转动。
二、槽轮机构
1 、槽轮机构工作原理
槽轮机构能把主动轴的等速连续运动转变为从动轴周期性的间歇运动，槽轮机构常用于转位或分度机构。
图所示为一单圆外啮合槽轮机构，它由带圆柱销2的主动拨盘1、具有径向槽的从动槽轮3和机架等组成。
槽轮机构工作时，拨盘为主动件并以等角速度连续回转，从动槽轮作时转时停的间歇运动。
2 、槽轮机构的类型及工作特点
当拨盘转一周，槽轮反向转动一次。槽轮静止不动的时间较长。
（1）双圆销外槽轮机构
当拨盘转一周，槽轮反向转动两次。减少了静止不动的时间。
（2）内啮合槽轮机构
槽轮动方向与拨盘转向相同。槽轮停歇时间较短（同为单圆销时），传动较平稳，机构空间尺寸小。但内啮合槽轮机构只能有一个圆销。
3、槽轮机构的应用
（1）六角车床刀架转位槽轮机构
转塔刀架上可装六种可以变换的刀具，按加工工艺要求，自动改变需用的刀具。
（2）冰棋凌自动灌装机工作台转位机构
要求灌装的瞬间，工作台停止转动，每装完一盒，工作台转过一个角度，采用槽轮机构可方便地实现这一功能。
任务小结
1．棘轮机构的组成及特点。
2．槽轮机构的组成及特点。
3．槽轮机构的的应用场合。
学习评价
根据学生的课堂学习状态，结合课堂提问，计入平时成绩。
课后作业
完成课后习题册