機(jī)械原理課件-平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1、第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,平面機(jī)構(gòu)：,空間機(jī)構(gòu)：,各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)平面互相平行（常用的機(jī)構(gòu)大多數(shù)為平面機(jī)構(gòu)）。,至少有兩個(gè)構(gòu)件能在三維空間中相對(duì)運(yùn)動(dòng)。,§2-0 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的目的,1、探討機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,2、機(jī)構(gòu)的分類(lèi),3、畫(huà)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,§2-1 機(jī)構(gòu)的組成,機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件組成的。,一、運(yùn)動(dòng)副：,構(gòu)件間的可動(dòng)聯(lián)接。（既保持直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)）,高副：點(diǎn)、線接觸,低副：面接觸,自由度：,約

2、束：對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的限制,低副：,2個(gè)約束，1個(gè)自由度,高副：,1個(gè)約束，2個(gè)自由度,低副：,①轉(zhuǎn)動(dòng)副：,②移動(dòng)副：,兩個(gè)構(gòu)件間只能作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副；,兩個(gè)構(gòu)件間只能作相對(duì)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。,高副：①齒輪副；②凸輪副。,運(yùn)動(dòng)副元素,構(gòu)件含有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目,二、運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu),1、運(yùn)動(dòng)鏈：兩個(gè)以上構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的系統(tǒng),閉鏈,開(kāi)鏈,①平面運(yùn)動(dòng)鏈；②空間運(yùn)動(dòng)鏈,2、機(jī)構(gòu)（從運(yùn)動(dòng)鏈角度）：,（1）對(duì)一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈,（2）選一構(gòu)件為機(jī)架,（

3、3）確定原動(dòng)件（一個(gè)或數(shù)個(gè)）,（4）原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件有確定的運(yùn)動(dòng)。,§2-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,一、定義：,二、繪制：,1、運(yùn)動(dòng)副的符號(hào),轉(zhuǎn)動(dòng)副：,移動(dòng)副：,用規(guī)定的符號(hào)和線條按一定的比例表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，并能完全反映機(jī)構(gòu)特征的簡(jiǎn)圖。,齒輪副：,凸輪副：,2、構(gòu)件（桿）：,3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制（模型，鄂式破碎機(jī)）,1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)，數(shù)清所有構(gòu)件的數(shù)目；,2）確定所有運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目；,3）選擇合理

4、的位置（即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性）；,4）確定比例尺；,5）用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成簡(jiǎn)圖。（從原動(dòng)件開(kāi)始畫(huà))）,§2-3 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及其 具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,,（原動(dòng)件數(shù)>F，機(jī)構(gòu)破壞） 原動(dòng)件數(shù)=機(jī)構(gòu)自由度,機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。,一、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度（設(shè)n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，PL個(gè)低副，PH個(gè)高副）,鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)：,,原動(dòng)件數(shù)&l

5、t;機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定（任意亂動(dòng)）,,構(gòu)件間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)→剛性桁架,,（多一個(gè)約束）超靜定桁架,F≤0，構(gòu)件間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不成為機(jī)構(gòu)。,F>0,,原動(dòng)件數(shù)=F，運(yùn)動(dòng)確定,原動(dòng)件數(shù)<F，運(yùn)動(dòng)不確定,原動(dòng)件數(shù)>F，機(jī)構(gòu)破壞,,,,,（3）虛約束：在特殊的幾何條件下，有些約束所起的限制作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束稱為虛約束。,,,平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況：,（1）不同構(gòu)件上兩點(diǎn)間的距離保

6、持恒定……,（2）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副且導(dǎo)路互相平行,（3）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副且軸線互相重合……,（4）在輸入件與輸出件之間用多組完全相同的運(yùn)動(dòng)鏈來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng),例：計(jì)算自由度（先看有無(wú)注意事項(xiàng)，復(fù)合鉸鏈……，再看有幾個(gè)構(gòu)件）,第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和力分析,§3-0 研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法,一、目的：,二、方法：,圖解法：,解析法：,實(shí)驗(yàn)法：,形象直觀，精度不高，速度瞬心法，相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法,較高的精度，工作量

7、大,在設(shè)計(jì)新的機(jī)械或分析現(xiàn)有機(jī)械的工作性能時(shí)，都必須首先計(jì)算其機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。,,§3-1 速度瞬心法及其在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用,二、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目：,k——構(gòu)件數(shù) 目,一、速度瞬心：兩構(gòu)件上相對(duì)速度為零的重合點(diǎn)： 瞬時(shí)絕對(duì)速度相同的重合點(diǎn)。,相對(duì)速度瞬心：兩構(gòu)件都是運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)速度瞬心：兩構(gòu)件之一是靜止的 i,j → Pij,三心定理：作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)

8、件共有3個(gè)瞬心，它們位于同一直線上。,例：找出下面機(jī)構(gòu)所有的速度瞬心,三、瞬心位置的確定,1、若已知兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用定義確定……,2、形成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件（用定義）,3、不形成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件（三心定理）,四、利用瞬心對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析例1：圖示機(jī)構(gòu)中，已知 lAB, lBC φ，構(gòu)件1以 ω逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。求：①機(jī)構(gòu)的全部瞬心位置；②從動(dòng)件3的速度。,,,例2：凸輪以勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，求該位置時(shí)從動(dòng)件2的速度V2。,注意

9、：1.速度瞬心法只能對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析，不能加速度分析。2.構(gòu)件數(shù)目較少時(shí)用。,相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法：用相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理列出構(gòu)件上點(diǎn)與點(diǎn)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量方程，然后作圖求解矢量方程。,2）點(diǎn)的速度合成定理：動(dòng)點(diǎn)在某瞬時(shí)的絕對(duì)速度等于它在該瞬時(shí)的牽連速度與相對(duì)速度的矢量和。[重合點(diǎn)法],☆☆§3—2 用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求機(jī)構(gòu)的 速度和加速度,復(fù)習(xí)：相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理,1）剛體（構(gòu)件）的平面運(yùn)動(dòng)

10、分解為隨基點(diǎn)的平動(dòng)加上繞基點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。[基點(diǎn)法],一、在同一構(gòu)件上點(diǎn)間的速度和加速度的求法（基點(diǎn)法）已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度， 求：,,,速度影像的用處、注意點(diǎn)速度多邊形,二、組成移動(dòng)副兩構(gòu)件的重合點(diǎn)間的速度和加速度的求法（重合點(diǎn)法）已知機(jī)構(gòu)位置，尺寸， 等角速 求：,,例：已知：機(jī)械各構(gòu)件的長(zhǎng)度， （等角速度）求：滑塊E: ， 導(dǎo)桿4 : ，,,,,,,§3-3 用解析法

11、求機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度（簡(jiǎn)介）,先復(fù)習(xí)：矢量的復(fù)數(shù)表示法：,,已知各桿長(zhǎng)分別為求：,,,復(fù)數(shù)矢量法：是將機(jī)構(gòu)看成一封閉矢量多邊形，并用復(fù)數(shù)形式表示該機(jī)構(gòu)的封閉矢量方程式，再將矢量方程式分別對(duì)所建立的直角坐標(biāo)系取投影。,解：1、位置分析，建立坐標(biāo)系,,封閉矢量方程式：,,以復(fù)數(shù)形式表示：,,（a）,歐拉展開(kāi)：,,整理后得：,解方程組得：2、速度分析：將式（a）對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)得：,（b),消去 ，兩邊乘

12、 得：,,,,按歐拉公式展開(kāi)，取實(shí)部相等， 得：,,同理求 得：,角速度為正表示逆時(shí)針?lè)较颍撬俣葹樨?fù)表示順時(shí)針?lè)较颉?3、加速度分析：對(duì)（b）對(duì)時(shí)間求導(dǎo)。,解析法在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用，自己看書(shū)。,§3-4 平面機(jī)構(gòu)的力分析,目的,1、確定運(yùn)動(dòng)副反力,2、確定機(jī)械的平衡力（力矩）,（為保證機(jī)構(gòu)按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，必須施加驅(qū)動(dòng)力（力矩）與已知外力相平衡，這種未知力（力矩）稱為平衡力）,算法,靜力計(jì)算：,動(dòng)力

13、計(jì)算：,（低速）不考慮慣性力，看成平衡系統(tǒng),（高速）考慮慣性力，看成平衡系統(tǒng),1）驅(qū)動(dòng)力,——正功（輸入功）,2）阻力：,有效阻力,有害阻力,——有效功（輸出功）,3）重力,——重心下降作正功,重心上升作負(fù)功,4）運(yùn)動(dòng)副反力：,正壓力,摩擦力,——不作功,——負(fù)功,5）慣性力（虛擬力）：,加速運(yùn)動(dòng),——阻力,減速運(yùn)動(dòng),——驅(qū)動(dòng)力,一、作用在構(gòu)件上的力,作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng) 的構(gòu)件,,Fi Mi,平面

14、移動(dòng),-mas,0,平面一般運(yùn)動(dòng),-mas,-Jsε,定軸轉(zhuǎn)動(dòng),,軸線通過(guò)質(zhì)心,勻速,,0,0,變速,0,-Jsε,軸線不通過(guò)質(zhì)心,,勻速,-mas,0,變速,-mas,-Jsε,二、構(gòu)件慣性力的確定,三、計(jì)算理論：動(dòng)態(tài)靜力法,（根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，假想地將慣性力加在產(chǎn)生該力的構(gòu)件上，構(gòu)件在慣性力和其他外力的作用下，認(rèn)為是處于平衡狀態(tài)，因此可以用靜力計(jì)算的方法進(jìn)行計(jì)算）,四、分析步驟,1、運(yùn)動(dòng)分析（假設(shè)原動(dòng)件勻速運(yùn)動(dòng)）,2、計(jì)算慣性力,3

15、、考慮反力、慣性力、重力、驅(qū)動(dòng)力、生產(chǎn)阻力的平衡,4、解方程（圖解法，力多邊形）,例：鄂式破碎機(jī)中，已知各構(gòu)件的尺寸、重力及其對(duì)本身質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以及礦石加于活動(dòng)鄂板2上的壓力Ft。設(shè)構(gòu)件1以等角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)，其重力可以忽略不計(jì)，求作用在其上E點(diǎn)沿已知方向x-x的平衡力以及各運(yùn)動(dòng)副中的反力。,,第四章 機(jī)械中的摩擦和機(jī)械效率,§4-1 移動(dòng)副中的摩擦,一、移動(dòng)副中的反力,1、平面移動(dòng)副反力,,根據(jù)滑快A的平衡，,,Ff

16、與VAB相反，大小根據(jù)滑動(dòng)摩擦定律,,,,ψ——摩擦角,f——摩擦系數(shù)（材料、光滑度、潤(rùn)滑）,確定RBA,（力的三要素：點(diǎn)、方向、大?。?①方向： RBA與VAB成90+ψ,②大小,,,,,（1）,,A加速運(yùn)動(dòng),（2）,,A減速直至靜止，若A原來(lái)不動(dòng)，自鎖,（3）,,A勻速或靜止,F作用線作用在接觸面之外 ，確定RBA,如果材料很硬，可近似認(rèn)為兩反力集中在b、c兩點(diǎn),2、楔形面移動(dòng)副反力,,xoy面,,,,,,yoz面,,,,fΔ——當(dāng)

17、量摩擦系數(shù)ψΔ——當(dāng)量摩擦角,,與平滑塊相同，楔形滑塊所受的運(yùn)動(dòng)副總反力RBA與VAB成90+ψΔ角,RBA：大小由平衡方程求得。,研究螺旋傳動(dòng)時(shí)，假定螺桿螺母之間的正壓力是作用在平均半徑為r0的螺旋線上。如果忽略各圓柱面上螺旋線升角的差異，當(dāng)將螺旋的螺紋展開(kāi)后，得連續(xù)斜面,1.方螺紋,§4-2 螺旋副中的摩擦,,螺母A沿軸線移動(dòng)方向與Q相反（擰緊螺母）,,螺旋傳動(dòng)相當(dāng)于滑塊上升,,,,相反：當(dāng)螺母A沿軸線移動(dòng)方向與Q相同

18、時(shí)（擰松螺母），螺旋傳動(dòng)相當(dāng)于滑塊下降,,,2、三角螺紋,相當(dāng)于楔形滑塊與楔形槽的作用。,Ψ△代替 ψ,,,,,,γ——三角螺紋的半頂角,,,三角螺紋摩擦大，效率低，應(yīng)用于聯(lián)接的螺旋,方螺紋應(yīng)用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的螺旋,§4-3 轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦,1、徑向軸頸，止推軸頸,2、徑向軸頸的反力,由實(shí)驗(yàn)測(cè)量得：,,f0——徑向軸頸的當(dāng)量摩擦系數(shù),（與材料、粗糙度、潤(rùn)滑條件有關(guān)）,確定RBA：,,,RBA與y方向成α角,,,,其中：,,

19、（f為滑動(dòng)摩擦系數(shù)）,（該式當(dāng)A、B間存在間隙時(shí)成立）,若A、B間沒(méi)有間隙：,對(duì)于A、B間沒(méi)有摩損或磨損極少的非跑合者，,f0=1.56f,對(duì)于接觸面經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，其表面被磨成平滑，接觸更加完善的跑合者，,f0=1.27f,由 式知：,ρ只與f0，r有關(guān)，P變向時(shí)，RBA變向，但相對(duì)軸心O始終偏移一個(gè)距離ρ，,,即RAB與以O(shè)為圓心，以為半徑的圓相切，與摩擦角作用相同，此圓決定了總反力作用線的位置，稱摩擦圓,,由

20、于摩擦力矩阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng)，∴RBA相對(duì)軸心O的力矩為ωAB相反。,,RBA：大小,RBA=Q,方向,與Q相反,作用線,與摩擦圓相切，對(duì)O的矩與WAB相反,根據(jù)力偶等效定律，M和Q合并成——合力Q’,,,,,（1）,,A作減速至靜止，原來(lái)靜止，自鎖,（2）,（3）,,A勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，或保持靜止,,A加速運(yùn)動(dòng),3、止推軸頸的摩擦力,,r’——當(dāng)量摩擦半徑,非跑合：,,跑合：,,例：已知各轉(zhuǎn)動(dòng)副半徑r，fo，F(xiàn),求，R41，R21，R23，R45，

21、M3的方向，R14，R12，R32，R34（不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力）,§4-4 考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的受力分析,§4－5 機(jī)械效率及自鎖,一、機(jī)器的機(jī)械效率,,討論穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)期：,,,定義：,,——損失系數(shù),η——機(jī)器的機(jī)械效率，效率,,變速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)：（在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中討論效率的）,在TP內(nèi)任一間隔,,,此時(shí),,瞬時(shí)效率,在整個(gè)TP內(nèi),,循環(huán)效率,——機(jī)器真正的效率,勻速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)：,真正的效率即每一瞬時(shí)的效率。,,在

22、一般情況下，機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)力和阻力為常數(shù)，有必要研究效率能否用力（力矩）表示。,圖示為一機(jī)械傳動(dòng)示意圖,,設(shè)該裝置內(nèi)不存在有害阻力的理想機(jī)器,F0——對(duì)應(yīng)于Q的理想驅(qū)動(dòng)力；,Q0——對(duì)應(yīng)于F的理想有效阻力。,,,,,由單一機(jī)構(gòu)組成的機(jī)器，它的效率數(shù)據(jù)在一般設(shè)計(jì)手冊(cè)中可以查到，對(duì)于由若干機(jī)構(gòu)組成的復(fù)雜機(jī)器，全機(jī)的效率可由各個(gè)機(jī)構(gòu)的效率計(jì)算出來(lái)，具體的計(jì)算方法按聯(lián)接方式的不同分為三種情況。,二、機(jī)器的自鎖,1、自鎖的條件：,,,,,若,,（1

23、）若機(jī)器原來(lái)就在運(yùn)動(dòng)，那它仍能運(yùn)動(dòng)，但此時(shí)，∴機(jī)器不作任何有用的功，機(jī)器的這種運(yùn)動(dòng)稱空轉(zhuǎn)。,（2）若機(jī)器原來(lái)就不動(dòng)，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力為多大，它所作的功（輸入功）總是剛好等于摩擦阻力所作的功，沒(méi)有多余的功可以變成機(jī)器的功能，∴機(jī)器總不能不運(yùn)動(dòng)，即發(fā)生自鎖,若,,,機(jī)器必定發(fā)生自鎖。,綜合兩種情況，機(jī)器自鎖條件：,,,有條件的自鎖,2、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)行程,正行程：,驅(qū)動(dòng)力作用在原動(dòng)件時(shí)，運(yùn)動(dòng)從原動(dòng)件向從動(dòng)件傳遞過(guò)程,反行程:,將正行程的生產(chǎn)阻力作為驅(qū)

24、動(dòng)力，運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件→原動(dòng)件,3、正行程η≠反行程η’,①,,表示正、反行程時(shí)機(jī)器都能運(yùn)動(dòng),②,,反行程發(fā)生自鎖,自鎖機(jī)構(gòu)：凡使機(jī)器反行程自鎖的機(jī)構(gòu),三、 機(jī)械效率計(jì)算及自鎖分析示例,斜面?zhèn)鲃?dòng),已知：f,Q(包括重力),求：A等速上升與等速下降時(shí)，水平力F的大小，該斜面的效率及其自鎖條件,解：1、滑塊上升,F為驅(qū)動(dòng)力，Q為生產(chǎn)阻力,,考慮A的平衡：,,,若A、B無(wú)摩擦,,理想驅(qū)動(dòng)力,,上升,,2、滑塊下降,Q為驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)’為生產(chǎn)阻力,,,

25、若A、B無(wú)摩擦,理想生產(chǎn)阻力,,下滑,,斜面機(jī)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)，一般上升——正行程，下降——反行程,討論： η和η’,當(dāng)ψ一定，η，η’是λ的函數(shù)，且 η≠η’,正行程：,自鎖,反行程 ：,自鎖,第五章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì),③只用于速度較低的場(chǎng)合。,§5-0 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,一、平面連桿機(jī)構(gòu)：,用低副連接而成的平面機(jī)構(gòu)。,二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：,1、能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。如：轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)，移動(dòng)，平面運(yùn)動(dòng),2

26、、運(yùn)動(dòng)副為低副：,面接觸：,①承載能力大；②便于潤(rùn)滑。壽命長(zhǎng),,幾何形狀簡(jiǎn)單——便于加工，成本低。,3、缺點(diǎn)：,①只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；,②設(shè)計(jì)復(fù)雜；,四、設(shè)計(jì)方法： 1、圖解法，2、解析法，3、圖譜法，4實(shí)驗(yàn)法,三、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,選型：,運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)：,確定連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成：構(gòu)件數(shù)目，運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型、數(shù)目。,確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的參數(shù)：①轉(zhuǎn)動(dòng)副中心之間的距離；②移動(dòng)副位置尺寸,1、實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置,2、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)

27、動(dòng)規(guī)律,3、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡,所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu),§5-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用,一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式：1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2）雙曲柄機(jī)構(gòu)3）雙搖桿機(jī)構(gòu),4—機(jī)架,1，3—連架桿,→定軸轉(zhuǎn)動(dòng),2—連桿,→平面運(yùn)動(dòng),整轉(zhuǎn)副：,二構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)為整周轉(zhuǎn)動(dòng)。,擺動(dòng)副：,二構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)不為整周轉(zhuǎn)動(dòng)。,曲柄：,作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿,搖桿：,非整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿,二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化,偏心輪，偏心

28、距，偏心輪機(jī)構(gòu),1、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副,2、轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副：,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（偏距e）e≠0，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e=0， 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，正弦機(jī)構(gòu),,3、變換機(jī)架,構(gòu)件3為機(jī)架——移動(dòng)導(dǎo)桿,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：,構(gòu)件4為機(jī)架，——曲柄搖桿,構(gòu)件1為機(jī)架，——雙曲柄,構(gòu)件2為機(jī)架，——曲柄搖桿,構(gòu)件3為機(jī)架，——雙搖桿,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：,構(gòu)件4為機(jī)架——曲柄滑塊,構(gòu)件1為機(jī)架——轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿,構(gòu)件2為機(jī)架——曲柄搖塊,§5—

29、2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí),一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件,（若1和4能繞A整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則存在兩個(gè)特殊位置） a+d≤b+c (1)b<c+d-a即a+b≤c+d (2)c<b+d-a即a+c≤b+d (3),a+d≤b+c (1)b<c+d-a即a+b≤c+d (2

30、)c<b+d-a即a+c≤b+d (3)(1)+(2)得2a+b+d≤2c+b+d即a≤c(1)+(3)得 a≤b(2)+(3)得 a≤d,由此可見(jiàn)：兩構(gòu)件作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的條件：（整轉(zhuǎn)副存在的條件）（1）此兩構(gòu)件中必有一構(gòu)件為運(yùn)動(dòng)鏈中的最短構(gòu)件。（2）最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度之和小于等于其它兩構(gòu)件長(zhǎng)度之和。（桿長(zhǎng)之和的條件）,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為兩大類(lèi)：,（1）最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度之和大于其他兩構(gòu)件長(zhǎng)度之

31、和，所有運(yùn)動(dòng)副均為擺動(dòng)副，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,（2）最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度之和小于等于其他兩構(gòu)件長(zhǎng)度之和，最短構(gòu)件上兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。,取最短構(gòu)件為機(jī)架,——雙曲柄機(jī)構(gòu),取最短構(gòu)件任一相鄰構(gòu)件為機(jī)架,——曲柄搖桿機(jī)構(gòu),取最短構(gòu)件對(duì)面的構(gòu)件為機(jī)架,——雙搖桿機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：,AC1E：b-a>e△    AC2E：a+b>e,即有曲柄的條件:b>a+e

32、 e=0, b>a,原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程和反行程的平均速度不相等。,二、行程速度變化系數(shù),1、機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性：,2、行程速度變化系數(shù),,,從動(dòng)件慢行程 快行程,,,∴,極位夾角θ（90°）,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：,擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：,,4、壓力角的計(jì)算,,,,,,,,三、壓力角和傳動(dòng)角,1、壓力角α,從動(dòng)件上某點(diǎn)的受力方向與從動(dòng)件上該點(diǎn)速度方向的所夾的銳

33、角。,2、傳動(dòng)角γ，P與Pn夾角，,（經(jīng)常用γ衡量機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)質(zhì)量）,3、許用壓力角,一般：,四、死點(diǎn)位置：,,1、機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動(dòng)。 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠慣性沖過(guò)死點(diǎn)。,2、利用死點(diǎn)實(shí)例,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖解法,4、按K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 已知：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，搖桿CD長(zhǎng)度，擺角，K 設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)（確定曲柄和連桿長(zhǎng)）,3、按兩連架桿的兩組對(duì)應(yīng)角位移分別為，和，知B1，B2，B3設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。（確定C

34、）,2、已知A，D，連桿的三個(gè)位置，設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。,1、已知B，C及連桿的三個(gè)位置，設(shè)計(jì)該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。若知2個(gè)位置，無(wú)窮解。,二、平面四桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì),一、設(shè)計(jì)原理：相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理（轉(zhuǎn)換機(jī)架法）,第六章 凸輪機(jī)構(gòu),§6-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi),①盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)——平面凸輪機(jī)構(gòu)②移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)——平面凸輪機(jī)構(gòu)③圓柱凸輪機(jī)構(gòu)——空間凸輪機(jī)構(gòu),一、應(yīng)用：,二、組成：,凸輪——一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通過(guò)高副接觸,

35、從動(dòng)件：平動(dòng)，擺動(dòng),機(jī)架,三、分類(lèi)：,1、按凸輪的形狀：,當(dāng)從動(dòng)件的位移、速度、加速度必須嚴(yán)格按照預(yù)定規(guī)律變化時(shí)，常用凸輪機(jī)構(gòu)。,五、要求,2、按從動(dòng)件的型式：,①尖底從動(dòng)件：用于低速；②滾子從動(dòng)件：應(yīng)用最普遍；③平底從動(dòng)件：用于高速。,3、按鎖合的方式：,力鎖合（重力、彈簧力）、幾何鎖合,四、特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：1、能夠?qū)崿F(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2、設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單。,缺點(diǎn)：1、承載能力低，主要用于控制機(jī)構(gòu)；2、凸輪輪廓加工困難。,1、分析從動(dòng)件的運(yùn)

36、動(dòng)規(guī)律2、按照運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓,§6-2 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2、偏距e：偏距圓,一、幾個(gè)概念,尖底偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),1、基圓：,凸輪輪廓上最小矢徑為半徑的圓,推程運(yùn)動(dòng)角：φ=BOB′=∠AOB1運(yùn)休止角：φS=∠BOC=∠B1OC1回程運(yùn)動(dòng)角：φ′=∠C1OD 近休止角：φS′=∠AOD,從動(dòng)件位移線圖：從動(dòng)件速度線圖，加速度線圖,二、分析從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng),行程：h(最大位移),上升——?！怠?三、

37、常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律,剛性沖擊：由于加速度發(fā)生無(wú)窮大突度而引起的沖擊稱為剛性沖擊。,1、勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（推程段）,2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,柔性沖擊 ：加速度發(fā)生有限值的突變 （適用于中速場(chǎng)合）,,,3、加速度按余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律變化,運(yùn)動(dòng)特征：若 為零，無(wú)沖擊，若 不為零，有沖擊,,4、加速度按正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律變化（了解）,運(yùn)動(dòng)特征：沒(méi)有沖擊,5、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律為了獲得更好的運(yùn)動(dòng)特征，可以把上述幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律

38、組合起來(lái)應(yīng)用，組合時(shí)，兩條曲線在拼接處必須保持連續(xù)。,設(shè)計(jì)方法：作圖法，解析法已知 轉(zhuǎn)向。作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓,,一、直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)法,§6-3 凸輪輪廓設(shè)計(jì)的圖解法,1、尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓設(shè)計(jì)：已知 轉(zhuǎn)向,（3）在理論輪廓上畫(huà)出一系列滾子，畫(huà)出滾子的 內(nèi)包絡(luò)線——實(shí)際輪廓曲線。,設(shè)計(jì)

39、滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的基圓半徑。,2、滾子從動(dòng)件,（1）去掉滾子，以滾子中心為尖底。,（2）按照上述方法作出輪廓曲線——理論輪廓曲線,（3）過(guò)B1、B2…點(diǎn)作出一系列平底，得到一直線族。作出直線族的包絡(luò)線，便得到凸輪實(shí)際輪廓曲線。,3、平底從動(dòng)件,（1）取平底與導(dǎo)路的交點(diǎn)B0為參考點(diǎn),（2）把B0看作尖底，運(yùn)用上述方法找到B1、B2…,二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),已知：ω轉(zhuǎn)向，r0，a，l，ψmax

40、，φ-ψ,§6—4 用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線,一、滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪,1．理論輪廓曲線方程,（1）直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),圖示偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。求凸輪理論廓線的方程，反轉(zhuǎn)法給整個(gè)機(jī)構(gòu)一個(gè)繞凸輪軸心O的公共角速度-ω，這時(shí)凸輪將固定不動(dòng)，而從動(dòng)件將沿-ω方向轉(zhuǎn)過(guò)角度ψ，滾子中心將位于B點(diǎn)。B點(diǎn)的坐標(biāo)，亦即理論廓線的方程為：,,,ra為理論廓線的基圓半徑,式1,對(duì)于對(duì)心從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，因e=0，所以s0=ra,,

41、（2）擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。仍用反轉(zhuǎn)法使凸輪固定不動(dòng)，而從動(dòng)件沿-ω方向轉(zhuǎn)過(guò)角度，滾子中心將位于B點(diǎn)。B點(diǎn)的坐標(biāo)，亦即理論廓線的方程為：,,ψ0為從動(dòng)件的起始位置與軸心連線OA0之間的夾角。,,式2,式3,在設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí)，通常e、r0、rT、a、l等是已知的尺寸，而s和ψ是的函數(shù)，它們分別由已選定的位移方程s=s(ψ)和角位移方程ψ=ψ（ψ）確定。,2．實(shí)際廓線方程,滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的實(shí)際廓線是圓心在理

42、論廓線上的一族滾子圓的包絡(luò)線。由微分幾何可知，包絡(luò)線的方程為：,,式中x1、y1為凸輪實(shí)際廓線上點(diǎn)的直角坐標(biāo)。,對(duì)于滾子從動(dòng)件凸輪，由于產(chǎn)生包絡(luò)線（即實(shí)際廓線）的曲線族是一族滾子圓，其圓心在理論廓線上，圓心的坐標(biāo)由式1~3確定，所以由式4有：,,式4,,,聯(lián)立求解x1和y1，即得滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的實(shí)際廓線參數(shù)方程：,,上面的一組加減號(hào)表示一根外包絡(luò)廓線，下面的一組加減號(hào)表示另一根內(nèi)包絡(luò)廓線。,§6-5 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確

43、定,擺動(dòng)從動(dòng)件：[α]=40°~50°直動(dòng)從動(dòng)件：[α]=30°~38°,一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖,壓力角：接觸點(diǎn)法線與從動(dòng)件上作用點(diǎn)速度方向所夾的銳角。,自鎖,極限壓力角,→l2，l1，f，潤(rùn)滑,二、按許用壓力角確定凸輪回轉(zhuǎn)中心位置和基圓半徑,,,η——轉(zhuǎn)向系數(shù)δ——從動(dòng)件偏置方向系數(shù),由式可知：r0↓α↑,1、滾子（尖底）直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),三、按輪廓曲線全部外凸的條件確定平底從動(dòng)件

44、盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的基圓半徑,,四、滾子半徑的選擇,滾子半徑rT必須小于理論輪廓曲線外凸部分的最曲率半徑ρmin，設(shè)計(jì)時(shí)，,第七章 齒輪機(jī)構(gòu),§7—1 齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi),齒輪機(jī)構(gòu)：非圓齒輪機(jī)構(gòu)；圓形齒輪機(jī)構(gòu)。,圓形齒輪機(jī)構(gòu)——平面齒輪機(jī)構(gòu)（圓柱齒輪）； 空間齒輪機(jī)構(gòu)（用來(lái)傳遞兩相交軸或交錯(cuò)軸）,平面齒輪機(jī)構(gòu)：,直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)（直齒輪）——,①外嚙合；②

45、內(nèi)嚙合；③齒輪齒條,平行軸斜齒輪機(jī)構(gòu)（斜齒輪）：,①外；②內(nèi)；③齒輪齒條,空間齒輪機(jī)構(gòu)：,圓錐齒輪機(jī)構(gòu)——,①直齒；②斜齒；③曲線齒,交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu),蝸桿機(jī)構(gòu)：兩軸垂直交錯(cuò),§7—2 齒廓嚙合基本定律,傳動(dòng)比： ①常數(shù)——圓齒輪；②f(t)——非圓齒輪,,設(shè)節(jié)圓半徑,,,一、齒廓嚙合基本定律,要使一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為常數(shù)，那么其齒廓的形狀必須是：不論兩齒廓在哪一點(diǎn)嚙合，過(guò)嚙合點(diǎn)所作的齒廓公法線都與連心線交

46、與一定點(diǎn)P——齒廓嚙合基本定律（輪齒齒廓正確嚙合的條件 ）,P——節(jié)點(diǎn) ；,節(jié)圓 ：節(jié)點(diǎn)P在兩個(gè)齒輪運(yùn)動(dòng)平面上的軌跡是兩個(gè)圓。（輪1的節(jié)圓是以O(shè)1為圓心，O1P為半徑的圓。）,通常采用漸開(kāi)線、擺線、變態(tài)擺線,二、共軛齒廓，共軛曲線,凡滿足齒廓嚙合基本定律的一對(duì)齒輪的齒廓稱共軛齒廓，共軛齒廓的齒廓曲線稱為共軛曲線,三、齒廓曲線的選擇,1.滿足定傳動(dòng)比的要求；2.考慮設(shè)計(jì)、制造等方面。,AK——漸開(kāi)線基圓，rbn-n：發(fā)生線θK：漸開(kāi)

47、線AK段的展角,§7—3 漸開(kāi)線及齒廓嚙合特性,一、漸開(kāi)線的形成及性質(zhì),1、形成,當(dāng)一直線n-n沿一個(gè)圓的圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)K的軌跡,（5）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線,,2、性質(zhì),（1）,（2）NK為漸開(kāi)線在K點(diǎn)的法線，NK為曲半半徑，漸開(kāi)線上任一點(diǎn)的法線與基圓相切。,（3）漸開(kāi)線離基圓愈遠(yuǎn)，曲半半徑愈大，漸開(kāi)線愈平 直,（4）漸開(kāi)線的形狀決定于基圓的大小。θK相同時(shí)，rb越大，曲半半徑越大 rb→∞，漸開(kāi)線→⊥N3K的直

48、線,3、漸開(kāi)線方程,漸開(kāi)線方程,,二、漸開(kāi)線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律,,常數(shù),下式表明，i12決定于基圓大小,,,常數(shù),三、漸開(kāi)線齒廓嚙合的特點(diǎn),1、漸開(kāi)線齒廓嚙合的嚙合線是直線——N1N2 嚙合點(diǎn)的軌跡嚙合線、公法線、兩基圓的內(nèi)公切線三線重合。,2、漸開(kāi)線齒廓嚙合的嚙合角不變 α’ ：N1N2與節(jié)圓公切線之間的夾角α’ =漸開(kāi)線在節(jié)點(diǎn)處嚙合的壓力角,3、漸開(kāi)線齒廓嚙合具有可分性。,§7—4 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪

49、的參數(shù)和尺寸,齒數(shù)——Z，齒槽1、齒頂圓ra2、齒根圓rf3、在任意圓上rk齒槽寬ek齒厚SK齒距PK=eK+SK,,,,定義,模數(shù),一、齒輪各部分名稱和基本參數(shù),4、分度圓，r，d，s，e，p,5、齒頂高h(yuǎn)a：d與da之間,6、基節(jié),,,d=mz m為標(biāo)準(zhǔn)值,P=s+e,齒全高h(yuǎn)：h=ha+hf,齒根高h(yuǎn)f：d與df之間,基節(jié)——基圓上的周節(jié)（齒距）Pb,二、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù),,,定義模數(shù),或,∴d=mz 單位：m

50、m ； m標(biāo)準(zhǔn)化。,2、分度圓壓力角α,,,（α是決定漸開(kāi)線齒廓形狀的一個(gè)基本參數(shù)）,,GB1356-88規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值α=20°某些場(chǎng)合：α=14.5°、15°、22.5°、25°。,分度圓就是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。,分度圓和節(jié)圓區(qū)別 與聯(lián)系,1、模數(shù)m,3、齒數(shù)z,表明：齒輪的大小和漸開(kāi)線齒輪形狀都與齒數(shù)有關(guān),4、齒頂高系數(shù) 和頂隙系數(shù),,,標(biāo)

51、準(zhǔn)值： =1， =0.25非標(biāo)準(zhǔn)短齒： =0.8， =0.3,三、標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的幾何尺寸,標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、α、ha*、c* 均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒根高，且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。,一個(gè)齒輪：,d=mz da=d+2ha=(z+2 ha*)mdf=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)mdb=dcosα,ha= ha*mhf=( ha*+ c*)mh=ha+hf=(2

52、ha*+ c*)mP=πm,一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：,①m、z決定了分度圓的大小，而齒輪的大小主要取決于分度圓，因此m、z是決定齒輪大小的主要參數(shù),②輪齒的尺寸與m， ha* ， c* 有關(guān)與z無(wú)關(guān),③至于齒形，與m，z，α有關(guān),m制齒輪,四、標(biāo)準(zhǔn)齒條,z→∞,2、齒廓在不同高度上的齒距均相等，但齒厚和槽寬各不相同p=пm， 分度線（齒條中線）：s=e,3、尺寸計(jì)算：同標(biāo)準(zhǔn)齒輪一樣,五、任意圓上的齒厚,1、齒廓不同高度上的壓力角均相等，

53、且等于齒廓的傾斜角，此角稱為齒形角，標(biāo)準(zhǔn)值為20° α=齒形角（20°）,§7—5 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng),一、嚙合過(guò)程,起始嚙合點(diǎn)：,從動(dòng)輪的齒頂點(diǎn)與主動(dòng)輪的齒根處某點(diǎn)接觸，在嚙合線上為從動(dòng)輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點(diǎn)B2。,終止嚙合點(diǎn)：,主動(dòng)輪的齒頂點(diǎn)與從動(dòng)輪的齒根處某點(diǎn)接觸，在嚙合線N1N2上為主動(dòng)輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點(diǎn)B1。,——實(shí)際嚙合線,——理論嚙合線,齒廓工作段，齒廓非工

54、作段,二、正確嚙合條件,兩對(duì)齒分別在K，K’點(diǎn)嚙合，根據(jù)嚙合基本定律,K在N1N2上K’在N1N2上,KK’——法向齒距,在齒輪1上：KK’=Pb1,在齒輪2上：KK’=Pb2,∴Pb1=Pb2,,,,(m，α不是連續(xù)值),,——正確嚙合條件,三、無(wú)側(cè)隙嚙合條件,齒側(cè)間隙（側(cè)隙）,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，需按無(wú)側(cè)隙嚙合。,1、滿足的條件,,2、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝,標(biāo)準(zhǔn)安裝,,能實(shí)現(xiàn)無(wú)側(cè)隙嚙合,,標(biāo)準(zhǔn)中心距：,,頂隙,,→標(biāo)準(zhǔn)值,非標(biāo)準(zhǔn)安裝,a’只

55、有增大,由圖可知：,,,,,——有側(cè)隙,3、傳動(dòng)比,,常數(shù),四、漸開(kāi)線齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件,,,或,,重合度（重疊系數(shù)）,,,：齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性條件,重合度的定義還有其他形式：,漸開(kāi)線性質(zhì)：,,（一對(duì)齒從開(kāi)始嚙合到終止嚙合在基圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)）,（在節(jié)圓上轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)）——作用弧,,1.重合度的定義,ψ2——作用角,顯然： 所對(duì)的中心角也為ψ2,,,,2、重合度的意義,重合度不僅是齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性條件，而且是衡量齒輪承載能力和傳動(dòng)平穩(wěn)性

56、的重要指標(biāo)。,3、重合度的計(jì)算,由左圖看出：,,,,,,,§7—6 漸開(kāi)線齒廓的切削加工,問(wèn)題：1.仿形法加工齒輪的優(yōu)、缺點(diǎn)。 2.展成法中的齒輪插刀切制齒輪時(shí)包括哪些運(yùn)動(dòng)？ 展成法法加工齒輪的優(yōu)、缺點(diǎn)。,一、標(biāo)準(zhǔn)齒條形刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪,1、刀具,被加工齒輪：,,要求：,,刀具比標(biāo)準(zhǔn)齒條在齒頂部高出 一段,,2、切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪,首先，將輪坯的外圓按被切齒輪的齒頂圓

57、直徑預(yù)先加工好。,然后，將刀具的中線與輪坯的分度圓安裝成相切的狀態(tài)。,→齒輪和刀具有相同的模數(shù)和壓力角,由于展成運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于無(wú)側(cè)隙嚙合，,齒輪的齒厚=刀具的齒槽寬=,,并且,,∴加工出的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪,二、漸開(kāi)線齒廓的根切現(xiàn)象,1.根切：,危害：①切掉部分齒廓； ②削弱了齒根強(qiáng)度； ③嚴(yán)重時(shí)，切掉部分漸開(kāi)線齒廓，降低 重合度。,2、齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù),,,,,,,,§7—7 漸開(kāi)線變位齒

58、輪,一、變位目的,1.避免根切,2、改善小齒輪的壽命（大傳動(dòng)比時(shí)，使小齒輪齒厚增大，大齒輪齒厚減小，使一對(duì)齒輪的壽命相當(dāng)）,3、湊中心距,,,——外嚙合,,無(wú)法安裝；,,二、齒輪的變位,1、用改變刀具與輪坯徑向相對(duì)位置來(lái)切制齒輪的方法稱徑向變位法。,變位齒輪,xm——移距或變位,x——移距系數(shù)或變位系數(shù),規(guī)定：,,正變位,,零變位,負(fù)變位,切削變位齒輪：分度圓不變，節(jié)線變,變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比：,m、α、r齒距、rb、不變,齒厚、齒頂

59、高、齒根高變化,2、最小變位系數(shù)（變位齒輪不發(fā)生根切的現(xiàn)象的條件）,,,,,,,,,,,,正變位,,,,負(fù)變位,,三、變位齒輪的尺寸變化及計(jì)算,1、分度圓上的齒厚,見(jiàn)圖：刀具節(jié)線的齒槽寬比中線齒槽寬 ，∴被切齒輪分度圓上的齒厚增加,,在△IJK中：,,分度圓的齒厚：,,2、齒頂高和齒根高,齒根高h(yuǎn)f：刀具加工節(jié)線到頂 刃線之間的距離,,對(duì)正變位：x>0， hf比標(biāo)準(zhǔn)減小xm,對(duì)負(fù)變位：x<0， hf比標(biāo)準(zhǔn)增

60、加xm,∴變位齒輪的齒根圓半徑：,,齒頂高：,∵變位齒輪的分度圓與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓一樣，∴變位齒輪的齒頂高僅決定于輪坯頂圓的大小。,為保證齒全高,,由于,,所以,,,§7—9 平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu),一、斜齒輪齒廓曲面的形成和嚙合特點(diǎn),1、直齒輪：,基圓柱，發(fā)生面S，KK∥基圓柱母線NN,,漸開(kāi)線柱面,嚙合特點(diǎn)：,①齒廓曲面的接觸線∥NN,②受力突變，噪音較大。,2、斜齒輪：,基圓柱，發(fā)生面S，KK與NN有夾角

61、βb,,漸開(kāi)線螺旋面,βb——基圓柱上的螺旋角,漸開(kāi)線螺旋面齒廓的特點(diǎn)：,①與基圓柱相切的平面與齒廓曲面的交線為斜直線（與NN交角βb ）,②端面（垂直于齒輪軸線的面）與齒廓曲面的交線為漸開(kāi)線。,③與基圓柱同軸的圓柱面與漸開(kāi)線螺旋面的交線為一螺旋線。不同面→螺旋角不同,斜齒輪的嚙合特點(diǎn)：,（1）兩斜齒齒廓的公法面既是兩基圓柱的公切面，又是傳動(dòng)的嚙合面,（2）兩齒廓的接觸線與軸線夾角 βb,（3）接觸線0→長(zhǎng)→0，傳動(dòng)平穩(wěn)☆,二、斜齒輪

62、的基本參數(shù),1、斜齒輪的切削加工：,①仿形法；②范成法：滾齒,（用仿形法加工斜齒輪時(shí)，銑刀是沿螺旋齒槽的方向進(jìn)刀的）,法面：垂直于分度圓柱面螺旋線的切線的平面,進(jìn)刀方向⊥法面,刀具的模數(shù)應(yīng)于斜齒輪的法面模數(shù)一致，→法面上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值 。,端面：⊥軸線的面,計(jì)算斜齒輪端面參數(shù)與尺寸：,齒距：,,,在△DFE中,,,模數(shù) ：,壓力角 ：,,,∵BD=CE,,齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)：,,,,,螺旋角β：,螺旋線的導(dǎo)程 Pz:,螺旋線

63、繞同一周時(shí)它沿軸線方向前進(jìn)的距離,,,,,（上式表明，不同圓柱面的螺旋角不等）,三、平行軸斜齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件和重合度,1、正確嚙合條件,（斜齒輪在端面內(nèi)的嚙合相當(dāng)于直齒輪的嚙合）,,,,,,,,2、重合度ε,（兩個(gè)端面參數(shù)完全相同的標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪）,,——縱向作用弧,總重合度 εγ：,總作用弧與Pt的比值,,——端面重合度,,——縱向重合度,,四、斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù),,當(dāng)量齒輪：以ρ為分度圓半徑，用斜齒輪的mn和αn分別為模

64、數(shù)和壓力角作一虛擬的直齒輪，其齒形與斜齒輪的法面齒形最接近。這個(gè)齒輪稱斜齒輪的當(dāng)量齒輪，齒數(shù)ZV稱當(dāng)量齒數(shù)。,由解析幾何知,,,,,五、平行軸斜齒輪的變位和幾何尺寸計(jì)算,平行軸斜齒輪在端面內(nèi)的幾何尺寸關(guān)系與直齒輪相同。,1、尺寸計(jì)算,,,——改變螺旋角可湊中心距，無(wú)須變位。,,<直齒輪最少齒數(shù),2、變位,移距相同：,,,,六、平行軸斜齒軸傳動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn),1、優(yōu)點(diǎn)：,①重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高,②比直齒輪小，機(jī)構(gòu)更緊湊,③制

65、造成本與直齒輪相同,廣泛應(yīng)用于高速、重載傳動(dòng)中,2、缺點(diǎn)：,有軸向力,,§7—11 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu),交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu) ：,若將一對(duì)斜齒輪安裝成其軸線既不平行也不相交，就成為交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)。,兩輪軸線之間的夾角∑稱為軸角,1、軸角,2、點(diǎn)接觸，承載能力低,3、相對(duì)滑動(dòng)速度大，輪齒易磨損。,一、蝸桿蝸輪的形成,1、交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu),,→蝸桿蝸輪,2、嚙合特點(diǎn)：,點(diǎn)接觸,,線接觸,3、加工,蝸桿,——車(chē)削（螺旋線）（軸平面內(nèi)的齒形

66、為直線齒廓的齒條）,蝸輪,——與蝸桿相似的滾刀展成切制蝸輪,右旋蝸桿，,頭數(shù)是從端面上看蝸桿具有的齒數(shù)Z1,蝸桿的中圓柱（分度圓柱）,——過(guò)齒形中線處的圓柱,在中圓柱上軸向齒厚與齒槽相等,蝸桿分度圓柱面上螺旋線的導(dǎo)程角 ：,,二、蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi),按蝸桿形狀分：,圓柱蝸桿機(jī)構(gòu),環(huán)面蝸桿機(jī)構(gòu),錐蝸桿機(jī)構(gòu),,按蝸桿齒廓曲線的形狀,,阿基米德圓柱蝸桿,漸開(kāi)線圓柱蝸桿,延伸漸開(kāi)線蝸桿,錐面包絡(luò)圓柱蝸桿,三、蝸桿傳動(dòng),1、主平面：,通過(guò)蝸桿軸線

67、并垂直于蝸輪軸線的平面,2、在主平面內(nèi)，蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于齒輪齒條傳動(dòng),3、正確嚙合條件：,,,,（螺旋線方向相同、旋向相同）,☆判定蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向：,蝸桿為左旋，蝸輪轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針,四、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸計(jì)算,1、模數(shù)m,2、壓力角α,α=,,20° 標(biāo)準(zhǔn)值,25° 動(dòng)力傳動(dòng)中,12°、15° 分度傳動(dòng),3、頭數(shù)Z1,Z1=1，2，4，6,Z2=27~80,4、螺旋升角

68、γ（導(dǎo)程角）,,5、直徑系數(shù)q,,,,6、尺寸計(jì)算,（蝸桿、蝸輪的齒頂高、齒根高、齒全高、齒頂圓直徑、齒根圓直徑可用直齒輪公式計(jì)算）,,標(biāo)準(zhǔn)中心距：,,五、特點(diǎn),1、優(yōu)點(diǎn)：,①i大，機(jī)構(gòu)緊湊,②傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪音。,③反行程時(shí)可自鎖，安全保護(hù)（起重機(jī)）,2、缺點(diǎn)：,①輪齒間相對(duì)滑動(dòng)速度較大，易磨損。,②效率低（最高70%）,③成本較高 蝸桿：鋼，蝸輪：青銅,一、圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用,,§7—12 圓錐齒輪機(jī)構(gòu),1.特點(diǎn),

69、,圓錐齒輪機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞空間兩相交軸之間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種齒輪機(jī)構(gòu)，其輪齒分布在截圓錐體上，齒形從大端到小端逐漸變小。圓柱齒輪中的有關(guān)圓柱均變成了圓錐。為計(jì)算和測(cè)量方便，通常取大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。,一對(duì)圓錐齒輪兩軸線間的夾角Σ稱為軸角。其值可根據(jù)傳動(dòng)需要任意選取，在一般機(jī)械中，多取Σ＝90°。,2.應(yīng)用,圓錐齒輪,,直齒圓錐齒輪：,斜齒圓錐齒輪：,曲齒圓錐齒輪：,由于設(shè)計(jì)、制造、安裝方便，應(yīng)用最廣,介于兩者之間，傳動(dòng)較平穩(wěn)，設(shè)計(jì)較