機械設計常用機構課件

機械設計常用機構

一.機構組成1-1.機構的概述

機器的主體是有一個或若干個機構組成，通過不同機構的組合來實現(xiàn)特定的機械運動。機構是機器不可缺少的部分。

機構：用來傳遞運動和力且有一個構件為機架的用運動副聯(lián)接而成的構件系統(tǒng)。機構構件：運動單元體運動副：構件間的可動聯(lián)接機械設計常用機構常用的構件機械設計常用機構常用運動副機械設計常用機構

常用運動副有：球面副、圓柱副、球銷副、移動副、轉動副、螺旋副。轉動副移動副螺旋副球面副Ⅴ級副Ⅲ級副Ⅴ級副Ⅴ級副機械設計常用機構運動鏈：用運動副連接而成的相對可動的構件系統(tǒng)。閉式鏈:運動鏈的各構件構成首尾封閉的系統(tǒng)。

開式鏈:運動鏈的各構件未構成首尾封閉的系統(tǒng)。機械設計常用機構運動副中構件間的接觸形式有三種：點、線、面。

自由度：一個構件相對另一個構件可能出現(xiàn)的獨立運動。一個自由構件在空間具有6個自由度。約束：指通過運動副聯(lián)接的兩構件之間的某些相對獨立運動所受到的限制。根據(jù)運動副對被聯(lián)接的兩構件相對運動約束的不同，可將運動副分為Ⅰ至Ⅴ級，如：引入一個約束的稱為Ⅰ級副。球面副為Ⅲ級副，圓柱副、球銷副為Ⅳ級副，移動副、轉動副、螺旋副為Ⅴ級副。

運動副的自由度=6-運動副所有的約束個數(shù)機械設計常用機構

機構可動的運動學條件：輸入的獨立運動數(shù)目等于機構的自由度數(shù)。機構的自由度的計算：

F=6n-(5*P5+4*P4+3*P3+2*P2+P1)

但做平面運動的自由構件只有3個自由度，故平面機構自由度計算也可用以下公式：

F=3n-2P5-P4（n為機構的活動構件數(shù)）

P1,P2,P3,P4,P5為ⅠⅡⅢⅣⅤ級副的個數(shù)在自由度的計算中，要注意公共約束和虛約束對機構自由度的影響，去除多余的約束和局部自由度才能確定機構的自由度數(shù)目。機械設計常用機構曲柄滑塊機構示意圖

機構運動簡圖：根據(jù)機構的運動尺寸,按一定的比例定出各運動副的位置,并用國標規(guī)定的簡單線條和符號代表構件和運動副，繪制出表示機構運動關系的簡明圖形。機構的示意圖：指為了表明機構結構狀況,不要求嚴格地按比例而繪制的簡圖。機械設計常用機構常用機構運動簡圖機械設計常用機構常用機構運動簡圖機械設計常用機構常用傳動機構簡圖機械設計常用機構1-2.機構設計的原則

原則：利用機構組成原理進行機構設計時，在滿足相同工作要求的條件下，機構的結構越簡單、桿組的級別越低、構件數(shù)和運動副數(shù)越少越好。合理的機構設計是機器平穩(wěn)實用的基礎。機器特定運動的實現(xiàn)，都是通過機構的協(xié)調運動來完成的。一部較復雜的機器一般是由很多常用機構組成的，如：連桿機構、輪系機構、凸輪機構、間隙機構和其它機構，它們之間的相互組合，為實現(xiàn)不同的運動方案提供了基礎，而這使機械設計更加豐富與更富有挑戰(zhàn)性，使設計更加趨向合理實用。機械設計常用機構二.機械設計常用機構2-1.連桿機構2-2.齒輪機構2-3.齒輪系機構2-4.凸輪機構2-5.其它機構機械設計常用機構2-1.連桿機構分類:平面連桿機構空間連桿機構2-1-1.概述連桿機構：由低副（轉動副、移動副、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副等）將若干構件連接而成的，故又稱為低副機構。

常見應用：折疊傘、公共汽車開關門、折疊椅、開窗戶支撐、內燃機、牛頭刨床、機械手爪等。機械設計常用機構連桿機構的優(yōu)點：（1）采用低副，面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度；（2）改變桿的相對長度，從動件運動規(guī)律不同；（3）連桿曲線豐富，可滿足不同要求。連桿機構的缺點：（1）構件和運動副多，累積誤差大，運動精度和效率較低；（2）產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速；（3）設計較復雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。機械設計常用機構

平面連桿機構能夠實現(xiàn)多種運動軌跡和運動規(guī)律，廣泛應用于各種機械于儀表中。主要有：四桿機構、六桿機構、多桿機構等。平面連桿機構的組成：

機架——固定不動的構件；連架桿——與機架相聯(lián)的構件；

連桿——連接兩連架桿且作平面運動的構件；

曲柄——作整周定軸回轉的構件；

搖桿——作定軸擺動的構件。機械設計常用機構平面四連桿機構的類型：曲柄搖桿機構特征：曲柄＋搖桿作用：將曲柄的整周回轉轉變?yōu)閾u桿的往復擺動。雷達天線俯仰機構機械設計常用機構攪拌機構機械設計常用機構縫紉機踏板機構機械設計常用機構雙曲柄機構特征：兩個曲柄作用：將等速回轉轉變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D。機車車輪聯(lián)動機構機械設計常用機構慣性篩機械設計常用機構雙搖桿機構特征：無曲柄，有兩個搖桿作用：一桿擺動可以影響另一桿的擺動幅度，實現(xiàn)特定運動軌跡。起重機機械設計常用機構汽車換向機構機械設計常用機構其它平面連桿機構曲柄滑塊機構轉動導桿機構

曲柄搖塊機構

移動導桿機構機械設計常用機構平面連桿機構有曲柄的條件：在鉸鏈四桿機構中，如果最短桿與最長桿之和小于或等于其它兩桿長度之和，且（1）以最短桿的相鄰構件為機架，則最短桿為曲柄；（2）以最短桿為機架，則兩連桿均為曲柄，該機構為雙曲柄機構；（3）以最短桿對邊構件為機架，則無曲柄存在，該機構為雙搖桿機構。若四桿機構中，最短桿與最長桿之和大于其它兩桿長度之和，則無論選哪一構件為機架，均無曲柄存在，該機構只能雙搖桿機構。機械設計常用機構平面連桿機構的壓力角與傳動角壓力角：作用在從動件上的驅動力F與力作用點絕對速度之間所夾銳角α。傳動角（γ

）：壓力角的余角切向分力Ft=Fcosα=Fsinγ

法向分力Fn=Fcosγγ↑

Ft↑

對傳動有利，常用γ的大小來表示機構傳力性能的好壞（越大越好）機械設計常用機構平面連桿機構的急回特性從動件作往復運動的平面連桿機構中，若從動件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，則稱該機構具有急回特性。?(極位夾角):是搖桿處于兩極限位置線所夾的銳角K為行程速度變化系數(shù),即空回行程和工作行程平均速度的比值:機械設計常用機構或只要極位夾角θ≠0，就有K>1；θ越大，K值越大，機構的急回性質越明顯。平面機構具有急回特性的條件:(1)原動件等角速整周轉動；

(2)輸出件具有正、反行程的往復運動；

(3)極位夾角?>0。應用：節(jié)省回程時間，提高生產(chǎn)率機械設計常用機構

平面連桿機構的死點

對于曲柄搖桿機構，當搖桿為主動件時，在連桿與曲柄兩次共線的位置，機構均不能運動。機構的這種位置稱為“死點”（機構的死點位置）在“死點”位置，機構的傳動角γ＝0?！八傈c”位置應用：飛機起落架、鉆夾具等“死點”位置的過渡：依靠飛輪的慣性（如內燃機、縫紉機等）、兩組機構錯開排列，如火車輪聯(lián)動機構。機械設計常用機構“死點”位置的過渡“死點”位置的應用機械設計常用機構2-1-2.實用示例顎式碎石機

曲柄AB帶動連桿BC和搖桿CD運動,固連在搖桿上的動顎將礦石壓碎。機械設計常用機構鎖緊夾具

利用連桿2和連架桿3成一線，形成機構死點，來鎖緊工件5。機械設計常用機構機車主動輪雙曲柄聯(lián)動機構

為了克服不穩(wěn)定狀態(tài)，除了采用慣性飛輪外，還采用了平行連接副加構件BE。機械設計常用機構旋轉示水泵雙曲柄機構

原動曲柄1通過連桿2帶動曲柄3做變速運動，從而使泵的體積發(fā)生變化，實現(xiàn)水泵的功能。機械設計常用機構車門啟閉反四邊形機構

曲柄AB和曲柄CD同時轉動使固聯(lián)曲柄上的車門同時打開或關閉。機械設計常用機構起重機的雙搖桿機構

ABCD組成的雙搖桿機構的運動可以使懸吊在E出的物體做平移運動。機械設計常用機構上料機械手通過連桿的上下運動，實現(xiàn)加緊與松開的動作。機械設計常用機構手動抽水機中的定塊機構

3為固定的機架（定塊），通過手柄（1）的轉動使移動導桿（4）往復運動，實現(xiàn)抽水功能。機械設計常用機構牛頭刨床擺動機構

曲柄BC轉動，帶動AD擺動，EF在AD的作用下做往復運動。機械設計常用機構其它常用連桿機構應用更多動畫機械設計常用機構

2-1-3.連桿機構設計連桿機構設計的基本問題:(1)實現(xiàn)預定的運動規(guī)律；(2)實現(xiàn)預定的連桿位置（剛體導引問題）；

(3)實現(xiàn)預定的軌跡。連桿機構設計的基本方法：

(1)圖解法，直觀、概念清楚、簡單易行，精度低；

(2)解析法，精度高、計算量大；(3)實驗法，用于運動要求較復雜的設計或初步設計。機械設計常用機構用圖解法設計四連桿機構圖解法設計時,可將連桿機構分為三類分別為:剛體引導機構設計、函數(shù)生成機構的設計和急回機構的設計。下面以急回機構為例，列出其詳細步驟：(1)曲柄搖桿機構已知：CD桿長，擺角φ及K，綜合此機構。步驟如下：①計算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任取一點D，作腰長為CD的等腰三角形，夾角為φ;③作C1F⊥C1C2，作C2F使∠C1C2F=90°－θ,兩線交于P;機械設計常用機構④作△FC1C2的外接圓，A點必在此圓上。⑤選定A，連接AC1和AC2有a（曲柄），b(連桿）：(2)曲柄滑塊機構已知K，滑塊行程H，偏距e，設計此機構。ab機械設計常用機構①計算θ＝180°(K-1)/(K+1)；②作C1C2＝H；③作射線C2M，使∠C1C2M=90°－θ，作射線C1N垂直于C1C2

兩條射線交于P點；④以C2P為直徑作圓；⑤作與C1C2平行且偏距為e的直線，交圓于A或A’，即為所求。ab機械設計常用機構解析法平面連桿設計解析法連桿機構設計可分為四類問題:1、按預定的兩連架桿對應位置設計2、按期望函數(shù)設計3、按預定的連桿位置設計四連桿機構4、軌跡生成機構的設計機械設計常用機構但解析法平面連桿機構設計的步驟一般如下：（1）選定精確點，或者由設計問題本身給定精確點;（2）根據(jù)設計的問題對每一個精確點列出一個方程，使得對于每一個精確點上的自變量x,設計機構實際實現(xiàn)的函數(shù)值都等于預期給定的函數(shù)值,f(x)=F(x),F(x)中包含了所以的待求的設計參數(shù);（3）在計算機上解方程,求出變量值機械設計常用機構實驗法連桿機構設計當原動件AB繞固定鉸鏈A轉動時，連桿平面上的點各自描繪出不同形狀的軌跡，稱之為連桿曲線。連桿曲線的形狀和大小由各構件的絕對尺寸和軌跡點在連桿平面上的位置這兩個條件來決定。機械設計常用機構

用實驗法綜合給定軌跡的連桿機構時，所要實現(xiàn)的軌跡（如圖中M點的軌跡）是已知的，要求設計出的連桿機構（如鉸鏈四桿機構）能使連桿上的某點（如M點）沿著給定的軌跡運動，即能復演軌跡。

一般可先初選曲柄長度和曲柄固定鉸鏈與已知軌跡的相對位置，然后在連桿平面上選取若干點（如圖中M、C、C’、C”等）。當令M點機械設計常用機構

沿已知軌跡運動時，連桿平面上的其余各點便畫出不同軌跡。找出軌跡最接近圓弧的點（如圖中C點）作為連桿上的另一個活動鉸鏈，則可得到能滿足要求的鉸鏈四桿機構。若在連桿平面上找不出軌跡最接近圓弧的點，應改變初選參數(shù)重新演試，直到得出滿意的解為止。機械設計常用機構二、齒輪機構

2-1.概述

齒輪機構傳遞的運動平穩(wěn)可靠，且承載能力大、效率高、結構緊湊，使用壽命長是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的一種傳動機構。應用：（1）傳遞任意兩軸之間的運動和動力（2）變換運動方式（3）變速機械設計常用機構優(yōu)點：（1）瞬時傳動比恒定（2）適用的載荷和速度范圍廣（3）結構緊湊（4）傳動效率高，

=0.94~0.99（5）工作可靠和壽命長缺點：（1）對制造和安裝精度要求較高，成本高（2）精度↓時→噪聲和振動↑（3）不宜用于中心距較大的傳動機械設計常用機構齒輪機構的分類1.平面齒輪機構

—用于傳遞兩平行軸之間的運動和動力。*根據(jù)輪齒的排列位置可分為：內齒輪、外齒輪和齒條；機械設計常用機構*根據(jù)輪齒的方向可分為：直齒輪、斜齒輪和人字齒輪。

機械設計常用機構人字齒輪機械設計常用機構2.空間齒輪機構

—用于傳遞空間兩相交軸或兩交錯軸間的運動和動力。*傳遞兩相交軸間的運動—

錐齒輪傳動；按照輪齒在圓錐體上的排列方向有直齒和曲線齒兩種。機械設計常用機構*傳遞兩交錯軸間的運動：蝸桿機構，交錯軸斜齒輪機構。機械設計常用機構*常用的齒輪機構是定傳動比機構，但也有傳動比非定值的齒輪機構，常稱之為非圓齒輪機構。機械設計常用機構齒輪各部分名稱與符號（1）齒數(shù)

z（2）齒頂圓

da(ra)（3）齒根圓

df(rf)（4）基圓

db(rb)（5）齒厚s（6）齒槽寬

e（7）齒距

p（8）分度圓

d(r)→度量基準圓（9）齒頂高

ha（10）齒根高

hfdf=d-2hfda=d+2ha機械設計常用機構

基本參數(shù)（1）.

模數(shù)m

分度圓周長

d=zp——模數(shù)——標準化

d=mz

顯然：m

→尺寸

→強度

（2）.

壓力角基圓：國標規(guī)定

=20°（也有用45°、15°）分度圓（r）——

具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓機械設計常用機構

基本參數(shù)（3）.

齒數(shù)z

d=mzdb=dcos

=mzcos

m、一定，z↑→rb↑→漸開線形狀，z↑→

→齒條

（4）.

齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)

ha=ha*mhf=(ha*+c*)mh=(2ha*+c*)mha*、c*—標準化正常齒：ha*=1、c*=0.25

短齒：ha*=0.8、c*=0.25機械設計常用機構幾何尺寸（1）、標準齒輪—m、

、ha*、c*均為標準值，且s=e=p/2的齒輪2）、標準齒輪正確安裝—兩分度圓相切，與節(jié)圓重合r=r′

，

=

′

（3）、標準中心距:r1′=r1r2′=r2a機械設計常用機構齒輪的安裝當一對標準齒輪按標準中心距（兩輪分度圓相切）安裝時，稱為標準安裝。

非標準安裝時，兩齒輪分度圓不再相切，節(jié)圓大于分度圓；兩基圓相對分離，嚙合角因此不再等于分度圓壓力角而加大；同時，頂隙大于標準值，而且出現(xiàn)側隙。機械設計常用機構使用場合一般機械汽車、拖拉機金屬切削機床ε1.41.1～1.21.3常用機械重合度取值齒輪連續(xù)傳動的條件：為保證齒輪能連續(xù)平穩(wěn)運轉重合度ε

=(B1B2/Pb)

≥1。

ε=1，表示齒輪在嚙合過程中，始終只有一對齒輪參與嚙合；

ε＞1，表示齒輪嚙合過程中，始終大于一對齒輪參與嚙合。

ε＜1，齒輪不能連續(xù)運轉。機械設計常用機構

由于刀具的限制，這種加工方法在理論上即存在誤差。盤狀銑刀指狀銑刀齒輪的加工方法（1）仿形法

機械設計常用機構（2）展成法

1）.切制原理在一對齒輪作無側隙嚙合傳動時有四個基本要素：一對齒廓（幾何要素）和兩輪的角速度

已知兩個運動要素和一個幾何要素，求出（產(chǎn)生）另一個幾何要素的方法即為展成法，也叫范成法或包絡法。是利用“一對輪齒作無側隙嚙合傳動時齒廓互為包絡線”的道理來工作的。機械設計常用機構

2）.用展成法加工齒輪常用刀具有齒輪型刀具和齒條型刀具，包括：*齒輪插刀—刀具和輪坯間有展成、切削、進給和讓刀四種相對運動。

機械設計常用機構*齒條插刀—刀具沿輪坯切向移動，且要增加沿該方向的往復運動；否則，刀具的齒數(shù)要無窮多。刀具和輪坯間的其他相對運動與使用齒輪插刀相同。機械設計常用機構*齒輪滾刀—屬于齒條型刀具。

加工時，滾刀的軸線與輪坯的端面應有一個等于滾刀螺旋升角γ的夾角，以便切制出直齒輪。機械設計常用機構*齒輪滾刀—滾刀在輪坯端面內的投影相當于一個齒條，即在輪坯端面內，滾刀和輪坯的運動相當于一對齒輪齒條的嚙合。

由于切削運動連續(xù)，因此生產(chǎn)率高。而且，只要m、α相同，無論被加工齒輪的齒數(shù)是多少，都可用同一把刀具加工。機械設計常用機構

齒輪的根切用展成法加工齒輪時，有可能發(fā)齒根部分已加工好的漸開線齒廓又被切掉一塊的情況，稱為“根切”。根切的后果：①削弱輪齒的抗彎強度；②使重合度ε下降。原因：加工的齒輪齒數(shù)過少時，刀具的齒頂線超過了理論嚙合極限點N。避免根切：直齒齒數(shù)最少為17、斜齒齒數(shù)最少為14

根切現(xiàn)象是在展成法加工齒輪時發(fā)生的，使用齒條型刀具比用齒輪型刀具更易產(chǎn)生根切。機械設計常用機構變位齒輪*通過改變刀具和輪坯的相對位置切制齒輪的方法稱為變位修正法，切制出的齒輪稱為變位齒輪。*刀具遠離輪坯中心為正變位，刀具趨近輪坯中心為負變位。*刀具的移動量用xm來表示，稱x為變位系數(shù)。*規(guī)定：正變位時，x為正值；負變位時，x為負值。

x=0時,無變位,加工的齒輪為標準齒輪。機械設計常用機構

變位齒輪相對于標準齒輪而言，變位齒輪的分度圓沒變，分度圓上的模數(shù)和壓力角也保持不變。正變位齒輪，分度圓上齒厚增大，齒槽寬減小,齒根高減小，齒頂高增大;負變位齒輪則相反。正變位齒輪，齒根齒廓的曲率半徑及齒厚均增大→強度提高；齒頂厚減小，齒頂變尖。負變位則相反正確嚙合條件：兩變位齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。連續(xù)傳動條件：重合度

[]。機械設計常用機構變位齒輪的特點1）正傳動的優(yōu)點較多，變位系數(shù)的選擇范圍較大，其綜合傳動質量較好。2）在標準中心距的情況下，也可以采用等移距變位用變位齒輪替代標準齒輪傳動，以改善傳動質量。3）負傳動的缺點較多，一般只用來配湊中心距4）對單個齒輪而言，其正變位使強度提高，負變位相反。小齒輪一般多采用正變位。5）變位齒輪傳動的共同缺點：互換性差，必須成對使用。機械設計常用機構

蝸桿傳動的類型介紹

蝸桿圓柱蝸桿環(huán)面蝸桿圓錐蝸桿蝸桿阿基米德蝸桿漸開線蝸桿圓弧齒蝸桿圓柱蝸桿—設計、制造簡單

常用環(huán)面蝸桿、圓錐蝸桿—嚙合性能好，承載能力、效率高，但設計、制造復雜

少用機械設計常用機構

蝸桿傳動及其特點1.傳動平穩(wěn)，沖擊、振動、噪聲（類似具有連續(xù)齒的螺旋傳動）2.結構緊湊、獲得較大的單級傳動比減速時：5≤

i12≤70，常用15≤

i12≤50

分度機構：可達

i12=1000

增速時：

i12=1/5~1/153.

1

<

V時

自鎖4.vs

磨損

、發(fā)熱

、效率

5.傳遞的功率小

<50kW6.成本

蝸輪材料貴重機械設計常用機構內燃機中齒輪的應用2-2-2實用示例機械設計常用機構車床傳動機構機械設計常用機構車床主軸傳動系統(tǒng)機械設計常用機構車床溜板箱換向機構機械設計常用機構齒輪變速機構機械設計常用機構直齒人字形齒輪非圓齒輪更多動畫機械設計常用機構2-2-3.齒輪機構設計設計任務：根據(jù)齒輪傳動的工作條件和要求、輸入軸的轉速和功率、齒數(shù)比、原動機和工作機的工作特性、齒輪工況、工作壽命、外形尺寸等要求，確定：齒輪材料和熱處理方式、主要參數(shù)、結構形式及尺寸、精度等級及其檢驗公差。設計過程：（１）設計時，所以參量均為未知，要現(xiàn)假設預選，預選內容：齒輪材料、熱處理方式、精度等級和主要參數(shù)（Z1、Z2、β等)；機械設計常用機構（２）根據(jù)強度條件初步算出齒輪的分度圓直徑或模數(shù)，并進一步計算出齒輪的主要幾何尺寸，以次為基礎，選出能滿足強度條件的可行方案；（３）評測上述方案，從中選擇最優(yōu)方案作為設計參數(shù)的最終方案。設計步驟：（1）要求分析使用條件分析主要對齒輪傳動條件：傳動功率、主動輪轉速、齒數(shù)比、轉矩、圓周速度等基本參數(shù)進行計算。機械設計常用機構（2）設計任務確定一種能滿足功能要求和設計約束的較好的設計方案包括：一組基本參數(shù)：m、z1、z2等主要幾何尺寸d1、d2、a1）選擇齒輪的材料和熱處理方式2）確定需用應力

a.確定極限應力

b.計算應力循環(huán)次數(shù)，確定壽命系數(shù)

c.計算許用應力機械設計常用機構（３）初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸

1）選擇齒輪的類型

2）選擇齒輪的精度等級

3）初選參數(shù)

4）初步計算齒輪的尺寸

5）驗算齒輪的彎曲強度條件（4）確定可行方案和較優(yōu)方案（5）結構設計和零件圖繪制具體設計實例：《機械設計》，鐘毅芳，華中科技大學出版社，2001。P60機械設計常用機構2-3.輪系機構輪系定軸輪系周轉輪系復合輪系行星輪系，差動輪系2K-H型,3K型,K-H-V型

定軸輪系+周轉輪系

周轉輪系+周轉輪系2-3-1.概述輪系：由一系列互相嚙合的齒輪組成的傳動機構，用于原動機和執(zhí)行機構之間的運動和動力傳遞。機械設計常用機構特點：1.實現(xiàn)大傳動比傳動2.實現(xiàn)相距較遠兩軸之間的傳動3.實現(xiàn)變速與換向傳動4.實現(xiàn)分路傳動5.實現(xiàn)結構緊湊且重量較小的大功率傳動6.實現(xiàn)運動的合成與分解7.實現(xiàn)復雜的軌跡運動和剛體導引機械設計常用機構

定軸輪系：當輪系運轉時，所有齒輪的幾何軸線相對于機架的位置均固定不變機械設計常用機構

周轉輪系:當輪系運轉時，至少有一個齒輪的幾何軸線相對于基架的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉機械設計常用機構2——

行星輪H——

系桿1——

中心輪3——

中心輪基本構件機械設計常用機構

根據(jù)輪系所具有的自由度不同，周轉輪系又可分為：差動輪系和行星輪系差動輪系：F=2

計算圖b)所示機構自由度,圖中齒輪3固定行星輪系：F=1

計算圖a)所示輪系自由度：機械設計常用機構2K-H型根據(jù)基本構件的特點，輪系可分為：2K－H型，3K型，K-H-V型（K為中心輪、H為系桿、V為輸出軸)機械設計常用機構3K型

系桿H只起支撐行星輪使其與中心輪保持嚙合的作用，不作為輸出或輸入構件。機械設計常用機構

復合輪系:由定軸輪系和周轉輪系、或幾部分周轉輪系組成的復雜輪系各周轉輪系相互獨立不共用一個系桿。定軸輪系+周轉輪系周轉輪系+周轉輪系機械設計常用機構轉向：1、所有齒輪軸線都平行的情況用

法（m為外嚙合齒輪的對數(shù)）2、輸入、輸出輪的軸線相互平行畫箭頭方法確定，可在傳動比大小前加正或負號3、輸入、輸出齒輪的軸線不平行畫箭頭方法確定，且不能在傳動比大小前加正或負號大小：定軸輪系的傳動比計算機械設計常用機構

H

1

31ω12ω23ω3HωH

構件原角速度轉化后的角速度ωH1＝ω1－ωH

ωH2＝ω2－ωH

ωH3＝ω3－ωH

ωHH＝ωH－ωH＝0

周轉輪系傳動比計算周轉輪系

定軸輪系系桿

機架反轉法：將整個輪系加一個公共角速度（

H）

轉化機構（定軸）轉化前后各構件的轉速：機械設計常用機構周轉輪系傳動比=上式“－”說明在轉化輪系中ωH1與ωH3方向相反。周轉輪系轉動比的一般計算公式:式中m、n、H分別兩個太陽輪和行星架當架

n=0時，上式可改寫為：機械設計常用機構注意:上述計算公式適用于行星輪系m、n平行的構件復合輪系傳動比計算

1)首先將各個基本輪系正確地區(qū)分開來；

2)分別列出計算各基本輪系傳動比的方程式；

3)找出各基本輪系之間的聯(lián)系；

4)將各基本輪系傳動比方程式聯(lián)立求解，即可求得混合輪系的傳動比。機械設計常用機構2-3-2.實用示例行星輪機構機械設計常用機構周轉輪系機械設計常用機構周轉輪系機械設計常用機構復合輪系機械設計常用機構擺線針輪行星輪系機械設計常用機構車床傳動機構機械設計常用機構車床溜板箱換向機構機械設計常用機構輪系傳輸機構機械設計常用機構汽車差速器機構機械設計常用機構諧波齒輪更多動畫機械設計常用機構2-3-3.輪系機構設計2K-H行星齒輪系是一種共軸式輪系,這種輪系的各齒數(shù)應滿足以下兩個條件:(1).實現(xiàn)給定的轉動比(傳動比條件);(2).兩中心輪及轉臂的軸線重合(同心條件)。在生產(chǎn)實際中，為了使行星輪系中的慣性力相互平衡，減輕輪齒上的載荷，減小中心輪的軸承上的作用力，一般采用多個行星輪的對稱結構，而這也需要滿足以下條件：（1）轉臂上的所以行星輪能嚴格均勻的轉入兩個中心輪之間（裝配條件）：機械設計常用機構其中且以上即單排2K-H行星輪系應滿足的傳動條件。當（2）相鄰的兩行星輪的齒頂不能相碰（足鄰條件）。設計步驟（2K-H行星輪系）：

1)傳動比條件機械設計常用機構有：由此可得：

上式即為單排2K-H行星輪系所要求滿足的同心條件。2）同心條件行星輪系要求兩中心輪及轉臂重合機械設計常用機構所以由于中心輪3是固定不動的，若K為整數(shù)時

則在位置a必然又出現(xiàn)開始裝第一個行星輪時的狀態(tài)，于是可在位置a裝入第二個行星輪，余此類推，直至N個行星輪裝完。這就是單排2K-H行星輪系滿足的轉配條件。3）裝配條件行星輪系中裝有多個均布的行星輪，并要求所以這些行星輪均布于兩個中心輪之間。機械設計常用機構即由此可得單排2K-H行星輪系應當滿足的鄰接條件為：4）鄰接條件行星輪的個數(shù)N越多，其承載越大，但時行星輪個數(shù)N又極值，其原則為相鄰的兩行星輪不能相碰。則不相碰的條件為：機械設計常用機構2-4.凸輪機構

2-4-1.概述凸輪機構：是一種高副機構。廣泛應用于各種機械，尤其是自動機械中。凸輪機構組成:凸輪、從動件、機架。凸輪：具有特定曲線輪廓或溝槽的構件，通常在機構運動中作主動件。從動件：與凸輪接觸并被直接推動的構件。機架：支撐凸輪和從動件的構件。機械設計常用機構從動件形式凸輪機構的分類1)按凸輪的形狀→圓柱凸輪、盤形凸輪（移動凸輪）2)按從動件的運動形式→擺動從動件、移動從動件機械設計常用機構3)按從動件的形式→尖底從動件、平底從動件、滾子從動件機械設計常用機構盤形槽凸輪機構4)按凸輪與從動件的鎖合形式→力鎖合型、幾何（形）鎖合型機械設計常用機構凸輪機構的特點1）結構簡單；2）運動可靠；3）只要有確定的適當?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動件實現(xiàn)比較復雜的運動規(guī)律；4）凸輪機構是高副機構，接觸應力大、磨損大，多用來實現(xiàn)較小載荷的運動控制或運動補償。機械設計常用機構

這種自動送料凸輪機構，能夠完成輸送毛坯到達預期位置的功能，但對毛坯在移動過程中的運動沒有特殊的要求。自動送料凸輪1-圓柱凸輪2-直動從動件3-毛坯凸輪機構的應用1）實現(xiàn)預期的位置要求機械設計常用機構2）實現(xiàn)預期的運動規(guī)律要求

這種凸輪在運動中能推動擺動從動件2實現(xiàn)均勻纏繞線繩的運動學要求。繞線機凸輪1-凸輪2-擺動從動件3-線軸機械設計常用機構3）實現(xiàn)運動和動力特性要求1-凸輪2-氣閥3-內燃機殼體

這種凸輪機構能夠實現(xiàn)氣閥的運動學要求，并且具有良好的動力學特性。機械設計常用機構h

基圓：以凸輪最小矢徑r0為半徑所作的圓r0→基圓半徑A點→起始、轉動接觸點：A

→

B

推程、推程角

→

0、行程→

hB

→

C

遠休程、遠休止角→

01C→

D

回程、回程角

→

′0D

→

A

近休程、近休止角→

02

0+01+

′0+02=

2

機械設計常用機構2-4-2.實用示例繞線機凸輪機械設計常用機構裝夾機構機械設計常用機構裝夾機構機械設計常用機構氣門控制機構機械設計常用機構換檔機構機械設計常用機構其它凸輪機構更多動畫機械設計常用機構2-4-3.凸輪機構設計（1）凸輪廓線設計的基本原理——反轉法（2）用作圖法設計凸輪廓線步驟：工作要求→運動規(guī)律→位移曲線

+

其它條件→設計凸輪廓線機械設計常用機構

AA's

11B32A1B1

s反轉法：假定凸輪不動，使推桿反轉并在道路中作預期的運動，則尖底的軌跡→凸輪廓線。1)設計原理：起始位置，凸輪與從動件A點接觸，凸輪以

1逆時針轉過

→B接觸

從動件上升s

A

→A’

將整個機構沿-

1轉過

角

凸輪未動，從動、導路反轉，運動規(guī)律不變。機械設計常用機構2)用作圖法設計凸輪廓線（一）直動尖低推桿盤形凸輪機構1、對心凸輪機構已知：s2=s2（

）、r0、

1（逆時針）設計凸輪廓線步驟：（1）作位移線圖s2-

，且等分

1、

3(或列表計算)

C1C9C2

C3

C4C5C6C7C8C10

1

2

3

4B0O-

1

B1B2B3

B4

B5B6

B7B8

B9B10機械設計常用機構（2）作基圓，取起始點B0（3）沿

-

1分基圓為

1、

2、

3、

4且等分

1、

3（4）量取相應位移量（5）光滑連接B0、B1、B2…B0

凸輪廓線。機械設計常用機構

11A32eO2、篇置凸輪機構已知：s2=s2