常用的机构观察与运动分析

一、实验目的

1、 掌握平面运动副的分类及其表示方法；

2、 结合实例加深理解平面连杆机构的基本类型、判别及其演化；

3、 熟悉凸轮机构的分类、间歇机构的工作原理、螺旋机构的结构特点；

4、 熟悉齿轮传动机构的类型及其特点。

二、实验设备及工具

1、 机械原理陈列柜；

2、 各种机构实物模型。

三、实验内容

1、平面运动副类型及其常用符号

（1）转动副，如图1所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图1 转动副

（2）移动副，如图2所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图2 移动副

（3）高副，如图3所示。

（a）全为活动构件时

（b）构件1为机架时

图3 高副

2、平面连杆机构的基本类型

1）全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如图4所示。铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构（如图4a、b）、双曲柄机构（如图4c）和双摇杆机构（如图4d）。

c d

图4 变更机架后机构的演化

2）将4个构件以转动副和移动副连接成的平面四杆机构为移副四杆机构。单移副四杆机构有以下四种类型：滑快机构、导杆机构、摇块机构和定块机构（如图5所示）。

3、凸轮机构的组成及应用

凸轮机构应用广泛，类型很多，通常按如下方法分类：

1) 按凸轮的形状分为：

（1）盘形凸轮；（2）移动凸轮；（3）圆柱凸轮。

图5 曲柄滑块机构向导杆机构的演化

a）曲柄滑块机构 b）导杆机构 c）摇块机构 d）定块机构

图6 内燃机气门机构图 图7移动凸轮 图8 自动车床进刀机构中的凸轮

2）按从动件末端形状分为：

（1）尖顶从动件 如图9a、d所示； （2）滚子从动件 如图9b、e所示； （3）平底从动件 如图9c、f 所示。

a b c d e f

图9 从动件末端形状

4、间歇机构的工作原理

常见的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构等。

1）棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成（如图10所示）。

图10 棘轮机构 图11 槽轮机构

2）槽轮机构主要由带圆销的主动拨盘，带径向槽的从动槽轮和机架组成（如图11所示）。

5、螺旋机构

螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成（如图12所示）。

图12 螺旋机构

6、齿轮机构

齿轮机构由主动齿轮、从动齿轮和机架组成。

图13 齿轮机构的主要类型

齿轮传动的类型很多，按照两齿轮的轴线位置、齿向和啮合情况的不同，齿轮传动可以分类如下：

外啮合（图a）

直齿传动 内啮合（图b）

齿轮齿条（图c）

两轴平行—－圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动（图d）

人字齿轮传动（图e）

齿轮传动 直齿锥齿轮传动（图f）

两轴相交的齿轮传动

（圆锥齿轮传动） 曲齿锥齿轮传动（图g）

两轴不平行

斜齿交错齿轮传动（图h）

两轴交错的齿轮传动

蜗杆蜗轮传动（图i）

四、实验报告 实验名称：常用的机构观察与运动分析

班级 姓名 实验日期

一、吊扇的扇叶与吊架、书桌的桌身与抽斗、机车直线运动时的车轮与路轨，各组成哪一类运动副？并分别用运动副符号表示。

二、试列举出在实验中观察到的三个平面四杆机构实例名称和功用、并用机构运动简图表示。

三、试说明凸轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、齿轮机构的结构特点和功能。

五、思考题：

1、 两构件组成的转动副、移动副和高副时，各限制了哪些运动，保留了哪些运动？

2、铰链四杆机构有哪几种类型？怎样判别？各类型功能有什么区别？

3、单移副四杆机构有几种类型？怎样判别？各类型功能有什么区别？

4、解释机构中的下列名词：（1）曲柄、（2）摇杆、（3）滑块、（4）导杆。

5、 比较连杆机构和凸轮机构的优缺点。

6、 从结构和可靠性两方面，比较力锁合和几何锁合凸轮机构。

7、 食品罐头的螺旋盖为什么采用多线、小螺距的螺纹？

8、 棘轮机构和槽轮机构如何从结构上实现间歇运动？

9、 两轴平行、两轴相交、两轴交错间的传动各可采用哪些齿轮传动？

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