機械原理_復(fù)習(xí)

1、機械原理總復(fù)習(xí)機械原理總復(fù)習(xí)THEORY OF MACHINES & MECHANISMS主講教師：主講教師：郭勤濤郭勤濤Guo_Guo_共同學(xué)習(xí)，共同進步復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 考試題型考試題型 1、 填空題（填空題（2025分）分） 2、簡答題（、簡答題（2030分）分） 3、計算題（、計算題（50分）分） 閉卷閉卷答疑時間答疑時間 5月月22日日 18:0020:00 10108旁邊休息室旁邊休息室 考試時間：考試時間： 5月月24日日 9:0011:00 4301第第1 1章章 緒論小結(jié)緒論小結(jié) 1） 都是許多人為實體的組合 2） 各實體間具有確定的相對運 動； 3）在工作時能變換或者傳遞能

2、量 （如內(nèi)燃機，發(fā)電機等），物料 （如顎式破碎機，起重機）和信息（如計算機）構(gòu)件機構(gòu)機器機器零件、構(gòu)件、機構(gòu)、機器、機械機械：機器與機構(gòu)的統(tǒng)稱構(gòu)件與零件的區(qū)別：1）構(gòu)件是運動的單元2）零件是制造的單元回顧：回顧：2-4、平面機構(gòu)自由度的、平面機構(gòu)自由度的計算計算 一、機構(gòu)具有確定運動的條件 二、平面機構(gòu)自由度的計算 三、計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項 小結(jié)小結(jié)存在于轉(zhuǎn)動副處存在于轉(zhuǎn)動副處正確處理方法：復(fù)合鉸鏈處有正確處理方法：復(fù)合鉸鏈處有m個構(gòu)件個構(gòu)件則有則有(m-1)個轉(zhuǎn)動副個轉(zhuǎn)動副 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈局部自由度局部自由度常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動摩擦常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動摩擦變

3、成滾動摩擦所增加的滾子處。變成滾動摩擦所增加的滾子處。正確處理方法：計算自由度時將局部自正確處理方法：計算自由度時將局部自由度減去。由度減去。 虛約束虛約束存在于特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下。存在于特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下。正確處理方法：將引起虛約束的構(gòu)件和正確處理方法：將引起虛約束的構(gòu)件和運動副除去不計。運動副除去不計。上述代替方法可推廣到非圓接觸的高副中。進行高副低代，同樣只需將一虛擬構(gòu)件在高副兩元素接觸點處的曲率中心1、2分別與兩構(gòu)件、以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。但因兩曲線輪廓各處的曲率半徑1、 2 不同，相應(yīng)的曲率中心至構(gòu)件固定回轉(zhuǎn)軸的距離也各處不同，代替后，只是保持機構(gòu)在此位置時的瞬時速度和瞬時加

4、速度不變。根據(jù)以上的分析我們可以得出以下結(jié)論：在平面機構(gòu)中在平面機構(gòu)中進行高副低代時，只需將一虛擬構(gòu)件在構(gòu)成高副的兩構(gòu)進行高副低代時，只需將一虛擬構(gòu)件在構(gòu)成高副的兩構(gòu)件接觸點的曲率中心處分別與該兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)件接觸點的曲率中心處分別與該兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)。2. 用低副代替直線與曲線組成的高副用低副代替直線與曲線組成的高副注意：O2的含義的含義。 O2是增加的虛擬構(gòu)件4與構(gòu)件2組成的轉(zhuǎn)動副。兩構(gòu)件在處組成轉(zhuǎn)動副，其相對運動為移動。因此，虛擬構(gòu)件4與構(gòu)件2組成的移動副。（見下頁）用低副代替由點及曲線組成的高副用低副代替由點及曲線組成的高副 代替要點：代替要點：由于點的曲率半徑為零，因此，此點即

5、為點的曲率中心2，并與接觸點C重合。根據(jù)以上方法進行高副低代時，虛擬構(gòu)件的轉(zhuǎn)動副之一應(yīng)取在點處，而另一轉(zhuǎn)動副則取在曲線在點的曲率中心O1處。22 二、平面機構(gòu)的組成原理二、平面機構(gòu)的組成原理 1. 桿組的概念：任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)桿組的概念：任何機構(gòu)都是由機架、原動件和從動件系統(tǒng)三部分組成，并且機構(gòu)的原動件數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自由度。三部分組成，并且機構(gòu)的原動件數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自由度。如將機構(gòu)的機架和與機架相聯(lián)的原動件與從動件系統(tǒng)拆分開，如將機構(gòu)的機架和與機架相聯(lián)的原動件與從動件系統(tǒng)拆分開，則從動件系統(tǒng)必然是一個自由度為零的運動鏈。則從動件系統(tǒng)必然是一個自由度為零的運動鏈。例3

6、1.首先確定機構(gòu)的自由度，確定原動件，然后從遠離原動件的構(gòu)件開始拆; 2.拆下機架和原動件后不應(yīng)再有其他的構(gòu)件和運動副; 3.如果機構(gòu)中有局部自由度和虛約束，應(yīng)先除去，再拆分桿組; 4.如果機構(gòu)中有高副，應(yīng)在井陘高副低代后，在拆分桿組 要領(lǐng)：拆除一桿組后，機構(gòu)剩余部分還應(yīng)是機構(gòu)，且自由度不能發(fā)生改變。直至拆?！皺C架 + 原動件”。一、速度瞬心的概念一、速度瞬心的概念速度瞬心速度瞬心兩構(gòu)件作相對運動時，兩構(gòu)件作相對運動時， 其其相對速度相對速度為為零零時的重合點稱時的重合點稱 為速度瞬心，簡稱瞬心。為速度瞬心，簡稱瞬心。jiPijABvBiBjvAiAj ij因此，兩構(gòu)件在因此，兩構(gòu)件在任一瞬時

7、任一瞬時的相對的相對運動都可看成繞瞬心的相對運動。運動都可看成繞瞬心的相對運動。絕對瞬心：兩構(gòu)件之一是靜止構(gòu)件絕對瞬心：兩構(gòu)件之一是靜止構(gòu)件相對瞬心：兩構(gòu)件都運動的。相對瞬心：兩構(gòu)件都運動的。二、機構(gòu)的瞬心數(shù)目二、機構(gòu)的瞬心數(shù)目每每2個相對運動的構(gòu)件都有個相對運動的構(gòu)件都有1個瞬心，故若有個瞬心，故若有N個構(gòu)件的機構(gòu)，個構(gòu)件的機構(gòu)，其其瞬心總數(shù)瞬心總數(shù)為：為：2) 1(2NNCKN也就是兩構(gòu)件在也就是兩構(gòu)件在該瞬時該瞬時絕對速度相同絕對速度相同的重合點的重合點.2.兩構(gòu)件直接用運動副連接兩構(gòu)件直接用運動副連接AB12A12（P12）P128三三.瞬心位置的確定瞬心位置的確定1.根據(jù)瞬心的定義根

8、據(jù)瞬心的定義nnM12tt12p12M（1）若兩構(gòu)件）若兩構(gòu)件1、2以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接，則瞬心以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接，則瞬心P12位于轉(zhuǎn)動副的中心；位于轉(zhuǎn)動副的中心；（2）若兩構(gòu)件）若兩構(gòu)件1、2以移動副相聯(lián)接，則瞬心以移動副相聯(lián)接，則瞬心P12位于垂直于導(dǎo)路線位于垂直于導(dǎo)路線 方向的無窮遠處；方向的無窮遠處；（3）若兩構(gòu)件）若兩構(gòu)件1、2以高副相聯(lián)接，以高副相聯(lián)接，在接觸點在接觸點M處作純滾動，則接觸點處作純滾動，則接觸點M就是它們的瞬心，就是它們的瞬心，在接觸點在接觸點M處有相對滑動，則瞬心位于過接觸點處有相對滑動，則瞬心位于過接觸點M的公法線上，的公法線上，P122.兩構(gòu)件直接用運動副聯(lián)接兩構(gòu)件直接

9、用運動副聯(lián)接三三.瞬心位置的確定瞬心位置的確定1.根據(jù)瞬心的定義根據(jù)瞬心的定義 3.兩構(gòu)件間沒有用運動副直接聯(lián)接，則可用三心定理來確兩構(gòu)件間沒有用運動副直接聯(lián)接，則可用三心定理來確定定 其瞬心位置其瞬心位置CVc 2Vc 3P12P13三心定理三心定理:作平面作平面運動的三個構(gòu)件運動的三個構(gòu)件共有三個瞬心，共有三個瞬心，這三個瞬心必在這三個瞬心必在一條直線上一條直線上AB123 2 3證明證明：假設(shè)：假設(shè)P23不在直不在直線線P12P13上，而位于其上，而位于其它任一點它任一點C，(瞬心是瞬心是瞬時絕對速度相同的重瞬時絕對速度相同的重合點合點) ,則則32CCVV又由圖示：又由圖示：32CCV

10、VC點不可能是構(gòu)件點不可能是構(gòu)件2 ,3的瞬心，只有當(dāng)它位于直線的瞬心，只有當(dāng)它位于直線 P12P13上，速度方向才能上，速度方向才能一致一致瞬心瞬心P23必位于必位于P12 , P13的連線上的連線上 如圖所示為一作平面運動的構(gòu)件，已知其中點A的速度和加速度（大小、方向）和B點的速度和加速度的方向。求B點的速度和加速度的大小、構(gòu)件的角速度和角加速度。同一構(gòu)件上兩點間的速度的關(guān)系vABAAvvvB大小大小 ？ ？方向方向 pvAabvBAvB以A為基點，則B點的速度為從速度矢量圖上測出vB和vBA的大小。并可求出構(gòu)件的角速度為ABBAlv/方向為逆時針。1）p點稱為點稱為速度多邊形速度多邊形的

11、極點。的極點。2) 2) 極點極點p p代表構(gòu)件上相應(yīng)點的絕對速度為零。代表構(gòu)件上相應(yīng)點的絕對速度為零。vApvAabvBAvBvCAcvCBvC關(guān)于速度多邊形的一些說明：4) 圖中abcABC，兩三角形的字母順序也相同，只是abc的位置是ABC沿方向轉(zhuǎn)過了90而已，將圖形abc稱為構(gòu)件圖形ABC的速度影像。當(dāng)已知構(gòu)件上兩點的速度時，利用速度影像與構(gòu)件圖形的相似關(guān)系可很方便地求出該構(gòu)件上任一點的速度。3）由極點p向外放射的矢量，代表構(gòu)件上相應(yīng)點的絕對速度；而連接兩絕對速度矢端的矢量，則代表構(gòu)件上相應(yīng)兩點間的相對速度，此矢量的字母順序恰好與速度下標(biāo)的字母順序相反。 2 2）按加速度矢量關(guān)系作矢量

12、圖。）按加速度矢量關(guān)系作矢量圖。首先，確定合適的加速度比例尺首先，確定合適的加速度比例尺a。a 加速度代表速度的線段長，其中加速度以加速度代表速度的線段長，其中加速度以/s/s2 2計，計，線段長以計。線段長以計。然后取一點然后取一點 作為絕對加速度矢量的作為絕對加速度矢量的起始點。起始點。所有所有絕對加速度矢量由絕對加速度矢量由 點引出；點引出；所有所有相對加速度矢量不由相對加速度矢量不由 點點引出，由矢量關(guān)系決定。先作出已知量，后作未知量。最后形成引出，由矢量關(guān)系決定。先作出已知量，后作未知量。最后形成的圖形為的圖形為加速度多邊形加速度多邊形。 同一加速度量中的切向分量與法向分量要首尾相連

13、。同一加速度量中的切向分量與法向分量要首尾相連。2同一構(gòu)件上兩點間的加速度的關(guān)系4）進一步考慮C點的加速度。分別以A和B為基點，列出加速度 矢量方程。3）從加速度多邊形量取有關(guān)量，求出未知參數(shù)。1）列出B點的加速度矢量方程式，并分析其中矢量的大小和方向。vA與速度分析步驟相似，可以列出加速度分析的步驟。例例- -圖所示為圖所示為一牛頭刨床的機一牛頭刨床的機構(gòu)運動簡圖。設(shè)構(gòu)運動簡圖。設(shè)已知各構(gòu)件的尺已知各構(gòu)件的尺寸及原動件曲柄寸及原動件曲柄等速回轉(zhuǎn)的角等速回轉(zhuǎn)的角速度速度，試求，試求機構(gòu)在圖示位置機構(gòu)在圖示位置時刨頭的速度時刨頭的速度vE E，加速度加速度aE E及導(dǎo)桿及導(dǎo)桿的角速度的角速度4

14、4及角加速度及角加速度4 4。 C（1）以構(gòu)件3和4為研究對象，分析重合點B的運動；（2）以構(gòu)件4為研究對象，利用影像法分析D點的運動；（3）以構(gòu)件5為研究對象，分析E點的運動。求解思路.用解析法進行機構(gòu)的運動分析用解析法進行機構(gòu)的運動分析 用解析法對機構(gòu)作運動分析，也包括位移分析，用解析法對機構(gòu)作運動分析，也包括位移分析，速度分析和加速度分析三個方面，其中以速度分析和加速度分析三個方面，其中以建立已知建立已知的運動參數(shù)、機構(gòu)各構(gòu)件尺寸與機構(gòu)未知運動參數(shù)的運動參數(shù)、機構(gòu)各構(gòu)件尺寸與機構(gòu)未知運動參數(shù)間的位移方程式最為關(guān)鍵，間的位移方程式最為關(guān)鍵，將位移將位移方程式對時間方程式對時間求一階和二階導(dǎo)

15、數(shù)，便可得出速度及加速度的方程求一階和二階導(dǎo)數(shù)，便可得出速度及加速度的方程式。式。 對機構(gòu)進行運動分析的解析法，可分為對機構(gòu)進行運動分析的解析法，可分為直角坐直角坐標(biāo)矢量法（簡稱矢量法）、矩陣法和極坐標(biāo)復(fù)標(biāo)矢量法（簡稱矢量法）、矩陣法和極坐標(biāo)復(fù)數(shù)矢數(shù)矢量法（簡稱復(fù)數(shù)法）等。量法（簡稱復(fù)數(shù)法）等。 矢量法，是矢量法，是先寫出先寫出機構(gòu)的封閉矢量多邊形機構(gòu)的封閉矢量多邊形,在、在、坐標(biāo)軸上的投影方程式，坐標(biāo)軸上的投影方程式，再對時間求導(dǎo)，再對時間求導(dǎo)，求出所求出所需的運動參數(shù)。這種方法能給出各運動參數(shù)與機構(gòu)需的運動參數(shù)。這種方法能給出各運動參數(shù)與機構(gòu)尺寸間的解析關(guān)系及寫出機構(gòu)某些點的軌跡方程式。尺

16、寸間的解析關(guān)系及寫出機構(gòu)某些點的軌跡方程式。 一、鉸鏈四桿機構(gòu) 在如圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸分別為和l1、 l2、 l3、 l4，原動件勻速轉(zhuǎn)動的角速度為1。要求確定連桿和搖桿的轉(zhuǎn)角、角速度和角加速度。1ACBDl1l2l3l46.2.5 6.2.5 鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件不不存在存在整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副存在整轉(zhuǎn)副存在整轉(zhuǎn)副A，B整轉(zhuǎn)副：兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動整轉(zhuǎn)副：兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動360的轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動副(0360)(0360)(360)(360)1234ABCD曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)整周轉(zhuǎn)動副整周轉(zhuǎn)動副（1）（2）l2l4（1）（3）（2）（3）相鄰兩構(gòu)件形

17、成整轉(zhuǎn)副的條件：相鄰兩構(gòu)件形成整轉(zhuǎn)副的條件： 最短桿與最長桿長度之和最短桿與最長桿長度之和 其其余兩桿長度之和余兩桿長度之和 組成整轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一個桿為四桿中的最短桿l1l2l3l42231244123:(2)(3)B C Dllllllll 中l(wèi)2l3l2l1任意兩邊之和任意兩邊之和第三邊第三邊) 1 (:431211llllDCB中取最短桿為連架桿取最短桿為連架桿機架上只有機架上只有1個個 整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)取最短桿為機架取最短桿為機架機架上有機架上有2個整個整轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)副雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)取最短桿為連桿取最短桿為連桿機架上沒有整轉(zhuǎn)機架上沒有整轉(zhuǎn)副副雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)

18、(0360)(0360)(360)(360)1234ABDC(0360)(0360)(360)1234ABCD(360)(0360)(0360)(360)(360)1234ABCD鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件 最短桿與最長桿長度之和最短桿與最長桿長度之和 其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和 最短桿為連架桿或機架6-3 鉸鏈四桿機構(gòu)的特性鉸鏈四桿機構(gòu)的特性1急回運動特性和行程速比系數(shù)急回運動特性和行程速比系數(shù)急回運動特性：急回運動特性：空回行程時間空回行程時間 工作行程時間工作行程時間曲柄搖桿機構(gòu)中，原動件曲柄搖桿機構(gòu)中，原動件AB以以等速轉(zhuǎn)動等速轉(zhuǎn)動1B2C2B1C1(1)輸出件輸出件CD的兩極限

19、位置的兩極限位置擺角 ：當(dāng)當(dāng)AB與與BC兩次共線時，輸出件兩次共線時，輸出件CD在兩極限位置之間的在兩極限位置之間的夾角。夾角。曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角1801對應(yīng)的時間對應(yīng)的時間111/t搖桿點搖桿點C的的平均速度平均速度極位夾角極位夾角 ：當(dāng)搖桿處于兩極限位置時，對應(yīng)的曲柄當(dāng)搖桿處于兩極限位置時，對應(yīng)的曲柄位置線所夾的銳角。位置線所夾的銳角。1A211C34BDabcd21802122/t擺角擺角極位夾角極位夾角v1v21211/ tCCv)2122/tCCv)180180/212112122112tttCCtCCvvK行程速比系數(shù) 2.平面四桿機構(gòu)的傳動角與死點平面四桿機構(gòu)的傳動角與死點（一）壓

20、力角與傳動角（一）壓力角與傳動角 在不計摩擦力、慣性力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使在不計摩擦力、慣性力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使輸出件輸出件運運動的動的力的方向線力的方向線與與輸出件輸出件上上受力點的速度方向線受力點的速度方向線所夾的銳角。所夾的銳角。壓力角壓力角：傳動角傳動角： 壓力角的余角。壓力角的余角。vcFF1F21ABCD1234cos1FF sin2FF 越小，受力越好越小，受力越好。越大，受力越好越大，受力越好。 min 40min通常壓力角是機構(gòu)傳力性能的一個重要指標(biāo)，壓力角是機構(gòu)傳力性能的一個重要指標(biāo)，它是力的利用率大小的衡量指標(biāo)。它是力的利用率大小的衡量指標(biāo)。小結(jié) 一、鉸鏈四桿機構(gòu)的類型

21、曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄雙搖桿 二、鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件 最短桿與最長桿長度之和最短桿與最長桿長度之和 其余兩桿長度其余兩桿長度之和之和 最短桿為連架桿或機架三、基本概念6.2.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化1 1、曲柄滑塊機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)2 2、導(dǎo)桿機構(gòu)、導(dǎo)桿機構(gòu)/ /搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)3 3、雙滑塊機構(gòu)、雙滑塊機構(gòu)4 4、偏心輪機構(gòu)、偏心輪機構(gòu)5 5、四桿機構(gòu)的組合、四桿機構(gòu)的組合轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副、變桿長、換機架、擴大回轉(zhuǎn)副等、變桿長、換機架、擴大回轉(zhuǎn)副等機構(gòu)演化方法機構(gòu)演化方法CABD1234C3AB124eAB1234C對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)偏

22、置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)AB1234eCABD1234C1)1)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副的演化轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副的演化1、曲柄滑塊機構(gòu)一一.按照給定的行程速比按照給定的行程速比 系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu):1.曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu): C1PC2=11180KK(1)可求出極位夾角可求出極位夾角分析分析:(2) C1AC2=如果三點位于如果三點位于 同一圓上同一圓上,是是C1C2弧上弧上 的圓周角的圓周角如何作此圓如何作此圓 (未知未知A點點)連連OC2交圓交圓 于于P點點 C2C1P=90 C1C2P=90P點點可作可作PO已知已知: 搖桿長度搖桿長度L3, 行程速比系行程速比系數(shù)數(shù)

23、K, 擺角擺角C2ADB1B2C13、曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)2aAB134CbvcHO90已知：已知：H，K ，e 求運動學(xué)尺寸。求運動學(xué)尺寸。eAc1c2BAB=(AC1-AC2)/2BC=AC1-AB連桿給定的三個位置連桿給定的三個位置 鉸點已給定鉸點已給定B1C1B2C2B3C3ADABCD步驟步驟：1.連接連接 B1B2 ,B2B3 ,C1C2,C2C3 2.作各連線中垂線作各連線中垂線 3.B1B2, B2B3中垂線中垂線 之交點即為點之交點即為點A 4.C1C2,C2C3中垂線中垂線 之交點即為點之交點即為點D 5.連接連接AB1C1D即為即為 所求所求2.已知已知:連桿BC長L

24、2及連桿三個位置B1C1,B2C2,B3C3唯一解唯一解B1B2C1C2例子：例子：連桿BC長L2及連桿兩個位置B1C1,B2C2,三、按照給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)（圖解）已知連架桿已知連架桿ABAB和機架和機架ADAD長度的長度的長度，求另外兩桿的長度長度，求另外兩桿的長度三、按照給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)（圖解） 第第6 6章小結(jié)章小結(jié) 1.基本概念： 急回特性系數(shù) 壓力角、傳動角 死點 .基本內(nèi)容： 平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化方法、演變型式 曲柄存在條件判別機構(gòu)類型 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計(作圖法 兩類) 三、從動件常用的運動規(guī)律 等速運動 等加速等減速運動 余弦加速度運動

25、 正弦加速度運動 多項式運動規(guī)律 三角函數(shù)運動規(guī)律運動規(guī)律比較AAAAAAAAAAA A A 對整個系統(tǒng)施加對整個系統(tǒng)施加- 運動運動 此時，凸輪保持不動此時，凸輪保持不動 從動件作復(fù)合運動從動件作復(fù)合運動=反轉(zhuǎn)運動反轉(zhuǎn)運動(- ) +預(yù)期運動預(yù)期運動(s)A Ar0-r073 圖解法設(shè)計凸輪輪廓一、反轉(zhuǎn)法原理一、反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法ttnnFnV2B7-5.1 凸輪機構(gòu)的壓力角r002rrsrs2v2vB1vtgrwtgvvvBB1122tgwvr1221220stgwvsrrr0 FnFxFysincosnxnyFFFFFfsinnxfFfFfF Ff Fy Ff Fy?機構(gòu)發(fā)生自鎖現(xiàn)象

26、，所以控制壓力角不宜過大7.5 7.5 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定 一、凸輪機構(gòu)中的作用力與凸輪機構(gòu)的壓力角211)sin()21 ()cos(tglbQP根據(jù)力的平衡條件可得 在其他條件相同的情況下，壓力角愈大，則分母愈小，所需驅(qū)動力愈大，如果壓力角大到使式中的分母為零，則驅(qū)動力將增至無窮大，機構(gòu)發(fā)生自鎖。此時的壓力角特稱為臨界壓力角c。12)21 (1tglbarctgc一對齒輪的齒，依次交替地接觸，從而實現(xiàn)一定規(guī)律的相對運動的過程和形態(tài)，稱為嚙合傳動。一、齒廓嚙合基本定律 O2O112nnKP21考察一對齒廓在K點嚙合，兩齒輪的瞬心點為P，則傳動比i12如下求得21PP

27、vvPOPO2211POPOi122112傳動比i12P點的位置法線n-n齒廓曲線。一、漸開線的形成一、漸開線的形成AK漸開線漸開線B發(fā)生線發(fā)生線O基圓基圓rbrk 當(dāng)直線沿一圓周作純滾動時，此直線上任一點當(dāng)直線沿一圓周作純滾動時，此直線上任一點的軌跡的軌跡KA，稱為該圓的漸開線。，稱為該圓的漸開線。）8-3 8-3 漸開線齒廓和漸開線齒廓的嚙合性質(zhì)漸開線齒廓和漸開線齒廓的嚙合性質(zhì)N2N1o2o1一、漸開線齒廓符合齒廓嚙合的基本定律一、漸開線齒廓符合齒廓嚙合的基本定律1 1、能保證實現(xiàn)恒定角速比傳動、能保證實現(xiàn)恒定角速比傳動12122112rrCOCOiCrb21rb1 r2 r1k1k22要

28、使兩齒輪的瞬時傳動比為一要使兩齒輪的瞬時傳動比為一常數(shù)，常數(shù)，則不論兩齒廓在任何位則不論兩齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的兩齒置接觸，過接觸點所作的兩齒廓廓公法線公法線都必須與都必須與連心線連心線交于交于一一定點定點。 漸開線性質(zhì)漸開線性質(zhì)2：公法線：公法線N1N2 與基圓與基圓相切。相切。 基圓為定圓（傳動時位置不變）基圓為定圓（傳動時位置不變） 同一方向內(nèi)公切線只有一條，公法同一方向內(nèi)公切線只有一條，公法線為固定直線。線為固定直線。121212bbrrrri 實際嚙合線段：實際嚙合線段：B1B2 嚙合極限點嚙合極限點N1 刀具頂線不超過嚙合極限刀具頂線不超過嚙合極限點點N1，則切制出漸開

29、線，則切制出漸開線，不產(chǎn)生根切不產(chǎn)生根切 刀具頂線經(jīng)過嚙合極限點刀具頂線經(jīng)過嚙合極限點N1，則切制出的漸開線從，則切制出的漸開線從基圓開始基圓開始 刀具頂線超過嚙合極限點刀具頂線超過嚙合極限點N1，則在根部將已切制出，則在根部將已切制出的漸開線切去，形成根切的漸開線切去，形成根切機械原理 齒輪傳動 結(jié)論：結(jié)論： 刀具頂線超過嚙合極限點刀具頂線超過嚙合極限點N1，(PB刀刀PN1)即發(fā)生根切即發(fā)生根切3、產(chǎn)生根切的原因、產(chǎn)生根切的原因V刀=r刀具節(jié)線rrbraO1PB1N1B2B2根切bpBB/21定義重合度 1/21bpBB連續(xù)傳動的條件 外嚙合傳動重合度的計算 )tan(tan)tan(ta

30、n212/coscostantantantancos2211222222211111112121aabbabbabbzzmzrrrrPNNBPBrrPNNBPBmpPBPBBBcossin2)tan(tan21*11aahz齒輪與齒條嚙合傳動重合度的計算 )tan(tan)tan(tan)2/ 1 (2211aazz內(nèi)齒輪傳動重合度的計算 比較比較節(jié)節(jié) 圓圓( (嚙合參數(shù)嚙合參數(shù)) ) 分度圓分度圓( (幾何參數(shù)幾何參數(shù)) )嚙合角嚙合角( (嚙合參數(shù)嚙合參數(shù)) ) 壓力角壓力角( (幾何參數(shù)幾何參數(shù)) )節(jié)點：嚙合接觸點的公法線與連心線的交點節(jié)點：嚙合接觸點的公法線與連心線的交點節(jié)圓：節(jié)圓：

31、過節(jié)點的圓過節(jié)點的圓嚙合線：齒廓接觸點的軌跡嚙合線：齒廓接觸點的軌跡嚙合角嚙合角：節(jié)圓的公切線與嚙合線：節(jié)圓的公切線與嚙合線N1N2之間的夾角之間的夾角( (銳角銳角) )分度圓：齒輪上模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓分度圓：齒輪上模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓壓力角：齒輪齒廓上的法線與速度方向之間的夾角壓力角：齒輪齒廓上的法線與速度方向之間的夾角( (銳角銳角) )機械原理 齒輪傳動比較比較1ra1r1rf1rb1O1N1N22ra2r2rf2rb2O2=NrarrfrbO2以切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪的位置為基準(zhǔn)，在變位齒輪的加工過程中，刀具的移動距離x m稱為變位量或移距，稱為變位系數(shù)或移距系數(shù)，并規(guī)定刀具離開

32、輪坯中心的變位系數(shù)為正，反之為負。二、變位系數(shù) 2sin2*mzmhNMmhBQxmaa為防止輪齒的根切，在加工時移距量應(yīng)保證使刀具的頂線移至到極限點以下，即根據(jù)一對齒輪變位系數(shù)和的不同，齒輪傳動可分為零傳動、正傳動和負傳動三種類型。由于x，所以等變位齒輪傳動的嚙合特點為：，亦即分度圓與節(jié)圓重合。與標(biāo)準(zhǔn)齒輪比較，小齒輪的齒根圓半徑和齒頂圓半徑都增加了x1，而大齒輪則相反。全齒高沒有變，但小齒輪的齒頂高和齒根高分別增加和減少了x1，大齒輪則相反，即它們都不是標(biāo)準(zhǔn)值，故這種齒輪傳動又稱為高度變位齒輪傳動。二、變位齒輪傳動的類型 1零傳動 1) 當(dāng)x，且x1x2，為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動或零變位齒輪傳動。2)

33、 當(dāng)x，且x1x2 ，為等變位齒輪傳動。顯然，小齒輪應(yīng)取正變位，大齒輪應(yīng)取負變位。又兩輪都不應(yīng)發(fā)生根切，所以必須使 min212zzzz斜齒圓柱齒輪傳動幾何尺寸計算三、正確嚙合條件三、正確嚙合條件機械設(shè)計基礎(chǔ) 齒輪傳動螺旋線旋向判別：螺旋線旋向判別： 將齒輪軸線垂直，螺旋線右邊高將齒輪軸線垂直，螺旋線右邊高右旋右旋 螺旋線左邊高螺旋線左邊高左旋左旋 mn1= mn2、 n1= n2 （ mt1= mt2 、 t1= t2 ） 外嚙合：外嚙合： 1 = 2 內(nèi)嚙合：內(nèi)嚙合： 1 = 2左旋左旋右旋右旋taPBB21四、重合度四、重合度直齒圓柱齒輪傳動，沿整個齒寬在直齒圓柱齒輪傳動，沿整個齒寬在B

34、 B2 2B B2 2線進行嚙合，又沿整個齒線進行嚙合，又沿整個齒寬同時在寬同時在B B1 1B B1 1脫離嚙合，所以其重合度為：脫離嚙合，所以其重合度為：故斜齒圓柱齒輪傳動的故斜齒圓柱齒輪傳動的重合度大于直齒圓柱齒重合度大于直齒圓柱齒輪，其增量為：輪，其增量為：tpbtg對于斜齒圓柱齒輪傳動，對于斜齒圓柱齒輪傳動，從前端面進入嚙合到后端從前端面進入嚙合到后端面脫離嚙合，其在嚙合線面脫離嚙合，其在嚙合線上的長度比直齒圓柱齒輪上的長度比直齒圓柱齒輪增加了增加了btgbtg 。bb LLB1B1B2B2實際嚙合區(qū)實際嚙合區(qū)實際嚙合區(qū)實際嚙合區(qū)斜齒圓柱齒輪傳動的重合度斜齒圓柱齒輪傳動的重合度a軸向

35、重合度軸向重合度端面重合度端面重合度正確嚙合條件：1212atatmmm蝸桿軸向模數(shù)蝸輪端面模數(shù)蝸桿軸向模數(shù)蝸輪端面模數(shù)蝸桿軸向壓力角蝸輪端面壓力角蝸桿軸向壓力角蝸輪端面壓力角蝸桿導(dǎo)程角蝸輪螺蝸桿導(dǎo)程角蝸輪螺旋角旋角4、直齒錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)（1） 直齒圓錐齒輪的背錐直齒圓錐齒輪的背錐 機械設(shè)計基礎(chǔ) 齒輪傳動背背 錐錐rvr O1Ocosrrv分度圓分度圓 錐錐分度圓分度圓 錐角錐角5 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動的幾何尺寸 錐齒輪的幾何尺寸以大端為準(zhǔn) 大端尺寸最大 計算和測量的數(shù)值相對誤差較小 便于估計傳動的外形尺寸本章小結(jié)1.1.了解齒輪機構(gòu)的類型及功用了解齒輪機構(gòu)的類型及功用2.2.齒廓嚙合基本定律

36、齒廓嚙合基本定律3.3.掌握漸開線的性質(zhì)及漸開線齒廓的特點掌握漸開線的性質(zhì)及漸開線齒廓的特點4.4.掌握漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何掌握漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計算尺寸計算5.5.掌握直齒輪正確嚙合條件、重合度，變位。掌握直齒輪正確嚙合條件、重合度，變位。6.6.了解范成法切齒的基本原理和根切現(xiàn)象了解范成法切齒的基本原理和根切現(xiàn)象7.7.掌握斜齒輪與直齒輪的異同，基本參數(shù)、幾何尺掌握斜齒輪與直齒輪的異同，基本參數(shù)、幾何尺寸，理解當(dāng)量齒數(shù)寸，理解當(dāng)量齒數(shù)8.8.了解圓錐齒輪傳動、蝸輪蝸桿了解圓錐齒輪傳動、蝸輪蝸桿 周轉(zhuǎn)輪系：周轉(zhuǎn)輪系：至少有一個齒輪的軸線不固定，而繞其

37、它齒輪至少有一個齒輪的軸線不固定，而繞其它齒輪的軸線回轉(zhuǎn)的軸線回轉(zhuǎn) 周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的區(qū)別：區(qū)別： 是否存在轉(zhuǎn)臂是否存在轉(zhuǎn)臂 轉(zhuǎn)化輪系：轉(zhuǎn)化輪系：周轉(zhuǎn)輪系加周轉(zhuǎn)輪系加上上 - H ( -nH )運動后變運動后變成的成的定軸輪系定軸輪系1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH復(fù)合輪系及其傳動比計算復(fù)合輪系及其傳動比計算1. 分清定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。1) 找出行星輪即幾何軸線繞另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動的齒輪；2) 找出系桿即支持行星輪轉(zhuǎn)動的構(gòu)件；3) 找出中心輪即幾何軸線與系桿的幾何軸線重合，且直接與行星輪相嚙合的定軸轉(zhuǎn)動齒輪。2. 列出各基本輪系傳動比計算公式。3. 找出各基本輪系之間的聯(lián)系。4. 聯(lián)立傳動比計算公式求解。三、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量的計算舉例等效構(gòu)件的動能和整個機器的功能相等。因此，為了確定等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動慣量，可以先計算機器所有構(gòu)件的總動能的值，并使等效構(gòu)件的動能值與之相等。 例11-