機(jī)械原理精ppt課件

.,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(xiàn)接觸,.,低副：面接觸,自由度：,約束：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：,轉(zhuǎn)動(dòng)副：,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：齒輪副；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,平面運(yùn)動(dòng)鏈；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）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(xiàn)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(guān)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(xiàn)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)0,原動(dòng)件數(shù)=F，運(yùn)動(dòng)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(chēng)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(xiàn)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(guān)，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,jPij,.,三心定理：作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有3個(gè)瞬心，它們位于同一直線(xiàn)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，構(gòu)件1以逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。求：機(jī)構(gòu)的全部瞬心位置；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：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,32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)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?，角速度為?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(chēng)為平衡力）,算法,靜力計(jì)算：,動(dòng)力計(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,FiMi,平面移動(dòng),-mas,0,平面一般運(yùn)動(dòng),-mas,-Js,定軸轉(zhuǎn)動(dòng),軸線(xiàn)通過(guò)質(zhì)心,勻速,0,0,變速,0,-Js,軸線(xiàn)不通過(guò)質(zhì)心,勻速,-mas,0,變速,-mas,-Js,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、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1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與VAB相反，大小根據(jù)滑動(dòng)摩擦定律,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?。?方向：RBA與VAB成90+,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(xiàn)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,f當(dāng)量摩擦系數(shù)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+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(xiàn)上。如果忽略各圓柱面上螺旋線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)移動(dòng)方向與Q相同時(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。,代替,.,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方向成角,.,其中：,（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：,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，,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(xiàn)的位置，稱(chēng)摩擦圓,由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AB相反。,RBA：大小,RBA=Q,方向,與Q相反,作用線(xiàn),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，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,.,45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),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）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(chēng)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)動(dòng)力，運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件原動(dòng)件,.,3、正行程反行程,表示正、反行程時(shí)機(jī)器都能運(yùn)動(dòng),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,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：和,當(dāng)一定，是的函數(shù)，且,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),.,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、運(yùn)動(dòng)副為低副：,面接觸：,承載能力大；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)：,只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；,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)：轉(zhuǎn)動(dòng)副中心之間的距離；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)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）e0，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,.,.,52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+db+c(1)bc+d-a即a+bc+d(2)cb+d-a即a+cb+d(3),.,a+db+c(1)be,即有曲柄的條件:ba+ee=0,ba,.,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（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,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角。,2、傳動(dòng)角，P與Pn夾角，,（經(jīng)常用衡量機(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）,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),盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)平面凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)平面凸輪機(jī)構(gòu)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(xiàn)輪廓或凹槽的構(gòu)件，通過(guò)高副接觸,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：,尖底從動(dòng)件：用于低速；滾子從動(dòng)件：應(yīng)用最普遍；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)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：=BOB=AOB1運(yùn)休止角：S=BOC=B1OC1回程運(yùn)動(dòng)角：=C1OD近休止角：S=AOD,從動(dòng)件位移線(xiàn)圖：從動(dòng)件速度線(xiàn)圖，加速度線(xiàn)圖,二、分析從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng),行程：h(最大位移),上升停降停,.,三、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(chēng)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)律組合起來(lái)應(yīng)用，組合時(shí)，兩條曲線(xiàn)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(xiàn)實(shí)際輪廓曲線(xiàn)。,設(shè)計(jì)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(xiàn)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(xiàn)理論輪廓曲線(xiàn),.,（3）過(guò)B1、B2點(diǎn)作出一系列平底，得到一直線(xiàn)族。作出直線(xiàn)族的包絡(luò)線(xiàn)，便得到凸輪實(shí)際輪廓曲線(xiàn)。,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：轉(zhuǎn)向，r0，a，l，max，-,.,64用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線(xiàn),一、滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪,1理論輪廓曲線(xiàn)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(xiàn)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-，這時(shí)凸輪將固定不動(dòng)，而從動(dòng)件將沿-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(xiàn)的方程為：,ra為理論廓線(xiàn)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,（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-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(xiàn)的方程為：,0為從動(dòng)件的起始位置與軸心連線(xiàn)OA0之間的夾角。,式2,式3,.,在設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn)時(shí)，通常e、r0、rT、a、l等是已知的尺寸，而s和是的函數(shù)，它們分別由已選定的位移方程s=s()和角位移方程=（）確定。,2實(shí)際廓線(xiàn)方程,滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的實(shí)際廓線(xiàn)是圓心在理論廓線(xiàn)上的一族滾子圓的包絡(luò)線(xiàn)。由微分幾何可知，包絡(luò)線(xiàn)的方程為：,式中x1、y1為凸輪實(shí)際廓線(xiàn)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(xiàn)（即實(shí)際廓線(xiàn)）的曲線(xiàn)族是一族滾子圓，其圓心在理論廓線(xiàn)上，圓心的坐標(biāo)由式13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(xiàn)參數(shù)方程：,上面的一組加減號(hào)表示一根外包絡(luò)廓線(xiàn)，下面的一組加減號(hào)表示另一根內(nèi)包絡(luò)廓線(xiàn)。,.,6-5凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,擺動(dòng)從動(dòng)件：=4050直動(dòng)從動(dòng)件：=3038,一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖,壓力角：接觸點(diǎn)法線(xiàn)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,轉(zhuǎn)向系數(shù)從動(dòng)件偏置方向系數(shù),由式可知：r0,1、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(xiàn)全部外凸的條件確定平底從動(dòng)件盤(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(xiàn)外凸部分的最曲率半徑min，設(shè)計(jì)時(shí)，,.,第七章齒輪機(jī)構(gòu),.,71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）,外嚙合；內(nèi)嚙合；齒輪齒條,平行軸斜齒輪機(jī)構(gòu)（斜齒輪）：,外；內(nèi)；齒輪齒條,空間齒輪機(jī)構(gòu)：,圓錐齒輪機(jī)構(gòu),直齒；斜齒；曲線(xiàn)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),.,72齒廓嚙合基本定律,傳動(dòng)比：常數(shù)圓齒輪；f(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(xiàn)都與連心線(xiàn)交與一定點(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(xiàn)、擺線(xiàn)、變態(tài)擺線(xiàn),二、共軛齒廓，共軛曲線(xiàn),凡滿(mǎn)足齒廓嚙合基本定律的一對(duì)齒輪的齒廓稱(chēng)共軛齒廓，共軛齒廓的齒廓曲線(xiàn)稱(chēng)為共軛曲線(xiàn),三、齒廓曲線(xiàn)的選擇,1.滿(mǎn)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(xiàn)基圓，rbn-n：發(fā)生線(xiàn)K：漸開(kāi)線(xiàn)AK段的展角,73漸開(kāi)線(xiàn)及齒廓嚙合特性,一、漸開(kāi)線(xiàn)的形成及性質(zhì),1、形成,當(dāng)一直線(xiàn)n-n沿一個(gè)圓的圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線(xiàn)上任一點(diǎn)K的軌跡,.,（5）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線(xiàn),2、性質(zhì),（1）,（2）NK為漸開(kāi)線(xiàn)在K點(diǎn)的法線(xiàn)，NK為曲半半徑，漸開(kāi)線(xiàn)上任一點(diǎn)的法線(xiàn)與基圓相切。,（3）漸開(kāi)線(xiàn)離基圓愈遠(yuǎn)，曲半半徑愈大，漸開(kāi)線(xiàn)愈平直,（4）漸開(kāi)線(xiàn)的形狀決定于基圓的大小。K相同時(shí)，rb越大，曲半半徑越大rb，漸開(kāi)線(xiàn)N3K的直線(xiàn),.,3、漸開(kāi)線(xiàn)方程,漸開(kāi)線(xiàn)方程,.,二、漸開(kāi)線(xiàn)齒廓滿(mǎn)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(xiàn)齒廓嚙合的特點(diǎn),1、漸開(kāi)線(xiàn)齒廓嚙合的嚙合線(xiàn)是直線(xiàn)N1N2嚙合點(diǎn)的軌跡嚙合線(xiàn)、公法線(xiàn)、兩基圓的內(nèi)公切線(xiàn)三線(xiàn)重合。,2、漸開(kāi)線(xiàn)齒廓嚙合的嚙合角不變：N1N2與節(jié)圓公切線(xiàn)之間的夾角=漸開(kāi)線(xiàn)在節(jié)點(diǎn)處嚙合的壓力角,3、漸開(kāi)線(xiàn)齒廓嚙合具有可分性。,.,74漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的參數(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(chēng)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=mzm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：mm；m標(biāo)準(zhǔn)化。,2、分度圓壓力角,（是決定漸開(kāi)線(xiàn)齒廓形狀的一個(gè)基本參數(shù)）,GB1356-88規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值=20某些場(chǎng)合：=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(xiàn)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)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、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=mzda=d+2ha=(z+2ha*)mdf=d-2hf=(z-2ha*-2c*)mdb=dcos,ha=ha*mhf=(ha*+c*)mh=ha+hf=(2ha*+c*)mP=m,一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：,m、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),輪齒的尺寸與m，ha*，c*有關(guān)與z無(wú)關(guān),至于齒形，與m，z，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=m，分度線(xiàn)（齒條中線(xiàn)）：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，且等于齒廓的傾斜角，此角稱(chēng)為齒形角，標(biāo)準(zhǔn)值為20=齒形角（20）,.,75漸開(kāi)線(xiàn)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(xiàn)上為從動(dòng)輪的齒頂圓與嚙合線(xiàn)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(xiàn)N1N2上為主動(dòng)輪的齒頂圓與嚙合線(xiàn)N1N2的交點(diǎn)B1。,實(shí)際嚙合線(xiàn),理論嚙合線(xiàn),齒廓工作段，齒廓非工作段,.,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，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(mǎn)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只有增大,由圖可知：,有側(cè)隙,.,3、傳動(dòng)比,常數(shù),.,四、漸開(kāi)線(xiàn)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(xiàn)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,.,2作用角,顯然：所對(duì)的中心角也為2,2、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)性的重要指標(biāo)。,.,3、重合度的計(jì)算,由左圖看出：,.,76漸開(kāi)線(xiàn)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直徑預(yù)先加工好。,然后，將刀具的中線(xiàn)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(xiàn)齒廓的根切現(xiàn)象,1.根切：,危害：切掉部分齒廓；削弱了齒根強(qiáng)度；嚴(yán)重時(shí)，切掉部分漸開(kāi)線(xiàn)齒廓，降低重合度。,.,2、齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù),.,77漸開(kāi)線(xiàn)變位齒輪,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(chēng)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(xiàn)變,變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比：,m、r齒距、rb、不變,齒厚、齒頂高、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(xiàn)的齒槽寬比中線(xiàn)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(xiàn)到頂刃線(xiàn)之間的距離,對(duì)正變位：x0，hf比標(biāo)準(zhǔn)減小xm,對(duì)負(fù)變位：xE0,2、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)期,（時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)器真正工作的階段）,（1）變速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng),TP為一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán),在TP首末,在TP內(nèi),.,（2）勻速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng),任一時(shí)間間隔內(nèi)：,（3）停車(chē)時(shí)期：,.,二、調(diào)節(jié)機(jī)器速度波動(dòng)的目的,1、周期性速度波動(dòng),危害：,引起動(dòng)壓力，和可靠性。,可能在機(jī)器中引起振動(dòng)，影響壽命、強(qiáng)度。,影響工藝，產(chǎn)品質(zhì)量。,2、非周期性速度波動(dòng),危害：機(jī)器因速度過(guò)高而毀壞，或被迫停車(chē)。,.,11-2機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型,研究機(jī)器運(yùn)動(dòng)和外力的關(guān)系時(shí)，必須研究所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)能變化和所有外力所作的功。這樣不方便。,單自由度的機(jī)械系統(tǒng)：,某一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)確定了,整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)確定了。,整個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題化為某一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。,為此，引出等效力、等效力矩、等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量概念,.,一、等效力和等效力矩,研究機(jī)器在已知力作用下的運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在機(jī)器某一構(gòu)件上的假想F或M代替作用在機(jī)器上所有已知外力和力矩。,代替條件：機(jī)器的運(yùn)動(dòng)不變,即：假想力F或力矩M所作的功或所產(chǎn)生的功率等于所有被代替的力和力矩所作的功或所產(chǎn)生的功率之和。,假想力F等效力,假想力矩M等效力矩,等效力或等效力矩作用的構(gòu)件等效構(gòu)件,等效力作用的點(diǎn)等效點(diǎn),通常，選擇根據(jù)其位置便于進(jìn)行機(jī)器運(yùn)動(dòng)分析的構(gòu)件為等效構(gòu)件。,.,等效力或等效力矩所產(chǎn)生的功率,或,P=M,設(shè)Fi，Mi作用在機(jī)器第i個(gè)構(gòu)件上的已知力和力矩,Vi力Fi作用點(diǎn)的速度,Wi構(gòu)件i的角速度,iFi和Vi夾角,作用在機(jī)器所有構(gòu)件上的已知力和力矩所產(chǎn)生的功率：,Mi和i同向取“+”，否則“-”,.,或,公式討論：,等效力F和等效力矩M只與各速度比有關(guān)，F(xiàn)和M是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。,各個(gè)速度比可用任意比例尺所畫(huà)的速度多邊形中的相應(yīng)線(xiàn)段之比來(lái)表示。不必知道各個(gè)速度的真實(shí)數(shù)值，可在不知道機(jī)器真實(shí)運(yùn)動(dòng)的情況下，求出F、M。,選繞固定軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件為等效構(gòu)件。,Fi，Mi隨時(shí)間或角速度變化，F(xiàn)、M也是時(shí)間和角速度函數(shù),.,F和M可用速度多邊形杠桿法求出,方法：作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向速度多邊形，并將等效力（或等效力矩）及被代替的力和力矩平移到其作用點(diǎn)的影像上，然后使兩者對(duì)極點(diǎn)所取的力矩大小相等、方向相同，便可求出F、M，若取移動(dòng)的構(gòu)件為等效構(gòu)件，F(xiàn)用公式求，VB=構(gòu)件移動(dòng)速度。,注意:,F和M是一個(gè)假想的力和力矩，它不是被代替的已知力和力矩的合力或合成矩。求機(jī)構(gòu)各力的合力時(shí)不能用等效力和等效力矩的原理。,.,二、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,使用等效力和等效力矩的同時(shí)，用集中在機(jī)器某一構(gòu)件上選定點(diǎn)的一個(gè)假想質(zhì)量代替整個(gè)機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。,代替條件：機(jī)器的運(yùn)動(dòng)不變。,即假想集中質(zhì)量的功能等于機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的功能之和。,等效質(zhì)量；等效點(diǎn)；等效構(gòu)件。,為方便，等效力和等效質(zhì)量的等效點(diǎn)和等效構(gòu)件是同一點(diǎn)和同一構(gòu)件,等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（當(dāng)取繞固定回轉(zhuǎn)的構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，可用一個(gè)與它共同轉(zhuǎn)動(dòng)的假想物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)代替機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。條件：假想慣動(dòng)慣量的功能等于機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的功能之和）。,.,或,設(shè)i第i個(gè)構(gòu)件的角速度,Vsi第i個(gè)構(gòu)件質(zhì)心Si的速度,mi第i個(gè)構(gòu)件質(zhì)心質(zhì)量,Jsi對(duì)質(zhì)心軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,整個(gè)機(jī)器的功能：,.,或,公式討論：,m和J由速度比的平方而定，總為正值；m和J僅是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。,不必知道各速度的真實(shí)值。,等效構(gòu)件為繞固定軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn),取移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件,求m，VB=移動(dòng)速度,注意：m,J是假想的，不是機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的合成總和,.,11-3機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式,一、機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的建立,1、動(dòng)能形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式,如不考慮摩擦力，將重力看作驅(qū)動(dòng)力或阻力,設(shè)WFd某一位移過(guò)程中等效驅(qū)動(dòng)力所作的功,WMd某一位移過(guò)程中等效驅(qū)動(dòng)力矩所作的功,WFr某一位移過(guò)程中等效阻力所作的功,WMr某一位移過(guò)程中等效阻力矩所作的功,m某一位移結(jié)束時(shí)的等效質(zhì)量,m0某一位移開(kāi)始時(shí)的等效質(zhì)量,J某一位移結(jié)束時(shí)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,J0某一位移開(kāi)始時(shí)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,V（W）某一位移結(jié)束時(shí)等效點(diǎn)的速度（角速度）,V0(0)某一位移開(kāi)始時(shí)等效點(diǎn)的速度（角速度）,.,機(jī)器的動(dòng)能方程式可寫(xiě)成,或,動(dòng)能形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式。,2、力或力矩形式的機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式,S為等效點(diǎn)的位移,將上式微分,.,其中at等效點(diǎn)的切向加速度,若用Md，Mr表示，等效構(gòu)件的轉(zhuǎn)角；等效構(gòu)件角加速度,二、機(jī)器運(yùn)動(dòng)方程式的解法,注意機(jī)器的機(jī)械特性表示機(jī)器力參數(shù)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系。,如：有的機(jī)器的驅(qū)動(dòng)力是機(jī)構(gòu)位置