機(jī)械原理課件

機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1.1平面機(jī)構(gòu)的組成1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1.3平面機(jī)構(gòu)自由度1.4平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析2024/1/1012024/1/102024/1/102構(gòu)件與零件構(gòu)件－獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元零件－獨(dú)立的制造單元混凝土布料機(jī)機(jī)器都是由零件組成的，如混凝土布料機(jī)由許多零件組成。多個(gè)（兩個(gè)以上）零件又可構(gòu)成構(gòu)件。2024/1/103兩個(gè)構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)直接接觸2024/1/104三個(gè)條件，缺一不可！運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副－兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而構(gòu)成的可動(dòng)連接。2024/1/105運(yùn)動(dòng)副分類(lèi)高副－由點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副低副－由面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。包括：移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副按接觸方式分類(lèi)高副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副2024/1/106運(yùn)動(dòng)副分類(lèi)平面副：轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副空間副：球面副、圓柱副按運(yùn)動(dòng)空間分類(lèi)按約束數(shù)目分類(lèi)I級(jí)副、II級(jí)副、III級(jí)副、IV級(jí)副和V級(jí)副2024/1/107I級(jí)副II級(jí)副III級(jí)副IV級(jí)副V級(jí)副2024/1/108運(yùn)動(dòng)鏈開(kāi)式鏈－各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)閉式鏈－各構(gòu)件構(gòu)成非封閉的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)鏈－構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的連接而組成的相對(duì)可動(dòng)的系統(tǒng)。平面鏈－各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)空間鏈－各構(gòu)件構(gòu)成非封閉的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)鏈分類(lèi)2024/1/109a）平面閉式鏈b）空間閉式鏈c）平面開(kāi)式鏈d）空間開(kāi)式鏈2024/1/1010機(jī)構(gòu)原動(dòng)件－按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件從動(dòng)件－隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，即除原動(dòng)件之外的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件機(jī)構(gòu)－若運(yùn)動(dòng)鏈中的某一構(gòu)件固定，則該運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)2024/1/10111.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

1.2.1構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)圖表示1.2.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制方法2024/1/10112024/1/1012運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)圖轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副高副2024/1/1013構(gòu)件的簡(jiǎn)圖2024/1/1014桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件構(gòu)件的表示2024/1/1015三副構(gòu)件兩副構(gòu)件構(gòu)件的表示提示：畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)！2024/1/1016常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖摩擦輪傳動(dòng)凸輪傳動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)

圓柱蝸桿傳動(dòng)外嚙合內(nèi)嚙合

2024/1/1017常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合內(nèi)嚙合

內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)2024/1/1018常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圓錐齒輪傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)鏈傳動(dòng)2024/1/1019機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法1.研究機(jī)械的實(shí)際構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)傳遞情況；2.弄清原動(dòng)件傳遞運(yùn)動(dòng)的方式；3.弄清主要構(gòu)件的尺寸；4.明確運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型、數(shù)量和位置。2024/1/10192024/1/1020機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟1.確定構(gòu)件的類(lèi)型(原動(dòng)件、從動(dòng)件)；2.沿運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線逐一分析相連接構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，確定各運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型及各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸；3.選擇適當(dāng)?shù)耐队懊?，并選擇一個(gè)合適的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)位置，避免構(gòu)件的重疊；4.選擇合適的比例尺，確定出個(gè)運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置，并用規(guī)定的符號(hào)表示各運(yùn)動(dòng)副。2024/1/1020機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制2024/1/10212024/1/10221.3平面機(jī)構(gòu)自由度1.3.1構(gòu)件具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1.3.2平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算1.3.3計(jì)算機(jī)構(gòu)自由時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題2024/1/10222024/1/1023機(jī)構(gòu)的自由度自由度－機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目。用F表示。機(jī)構(gòu)滿足的條件：F>0！2024/1/1024機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)中原動(dòng)件的數(shù)目與其自由度相等。原動(dòng)件數(shù)目機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定；機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定；機(jī)構(gòu)破壞。2024/1/1025平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算自由構(gòu)件：具有３個(gè)自由度機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式：１個(gè)約束限制１個(gè)自由度１個(gè)高副引入１個(gè)約束１個(gè)低副引入２個(gè)約束平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算2024/1/10262024/1/1027注意的３個(gè)問(wèn)題：１．復(fù)合鉸鏈：由兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連而構(gòu)成；２．局部自由度：構(gòu)件的自由度對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不造成影響；３．虛約束：即與機(jī)構(gòu)中其他運(yùn)動(dòng)副的約束重疊的約束。計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度注意的問(wèn)題2024/1/1028復(fù)合鉸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)：ｍ－１復(fù)合鉸鏈2024/1/1029局部自由度處理方法：將屬于局部自由度的構(gòu)件與相連構(gòu)件固化為一體。2024/1/1030虛約束出現(xiàn)虛約束的４種情況：兩構(gòu)件之間組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副時(shí)，起約束作用的只有一個(gè)，其余為虛約束；兩構(gòu)件之間組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，起約束作用的只有一個(gè)，其余為虛約束；機(jī)構(gòu)中，不影響運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束；若機(jī)構(gòu)中兩活動(dòng)構(gòu)件上某兩點(diǎn)的距離始終保持不變，此時(shí)若用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的附加構(gòu)件來(lái)連接這兩點(diǎn)，則將引入一個(gè)虛約束。2024/1/1031虛約束2024/1/1032虛約束2024/1/1033虛約束2024/1/10341.4平面機(jī)構(gòu)組成原理與結(jié)構(gòu)分析1.4.1平面機(jī)構(gòu)組成原理1.4.2平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)1.4.3平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1.4.4平面機(jī)構(gòu)的高副低代2024/1/102024/1/1035平面機(jī)構(gòu)組成原理平面機(jī)構(gòu)組成原理：機(jī)構(gòu)＝基本桿組＋原動(dòng)件＋機(jī)架機(jī)構(gòu)滿足的條件：

F>0！2024/1/1036平面機(jī)構(gòu)的桿組拆分機(jī)構(gòu)=原動(dòng)件+基本桿組2024/1/1037平面機(jī)構(gòu)的連接原動(dòng)件+基本桿組=機(jī)構(gòu)注意：連接機(jī)構(gòu)時(shí)，不要將同一桿組的各外接運(yùn)動(dòng)副連接于同一構(gòu)件（機(jī)架除外）上。2024/1/1038平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)對(duì)于基本桿組，有3n–2PL–PH=0

對(duì)于全低副的基本桿組，有n=2PL/3或PL=3n/2

由上可知：PL必能被3整除，而n必能被2整除。2024/1/1039II級(jí)桿組最簡(jiǎn)單的基本桿組，包含2個(gè)構(gòu)件和3個(gè)低副。2024/1/1040III級(jí)桿組包含4個(gè)構(gòu)件和6個(gè)低副，其中有一個(gè)包含3個(gè)低副的構(gòu)件。以此類(lèi)推，有IV級(jí)桿組，……。2024/1/1041平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析對(duì)于只含低副的機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析如下：檢查并移除機(jī)構(gòu)的虛約束和局部自由度，并將復(fù)合鉸鏈標(biāo)志出來(lái)；2.計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并確定原動(dòng)件；3.從遠(yuǎn)離原動(dòng)件處開(kāi)始拆基本桿組，先試拆II級(jí)桿組，若不行，再依次拆III級(jí)桿組，并不斷往下拆，直到最后只剩下原動(dòng)件和機(jī)架為止；4.所拆出桿組的最高級(jí)別即為該機(jī)構(gòu)的級(jí)別。2024/1/1042平面機(jī)構(gòu)的高副低代思想：用低副替代機(jī)構(gòu)中的高副。替代前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同；進(jìn)行高副低代必須滿足的條件：2.替代前后機(jī)構(gòu)的自由度和瞬時(shí)加速度完全相同。2024/1/1043平面機(jī)構(gòu)的高副低代低副替代的推廣：

平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

2.1

平面連桿機(jī)構(gòu)及特點(diǎn)2.2平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用2.3平面四桿機(jī)構(gòu)的特性2.4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2024/1/10442024/1/10442.1

平面連桿機(jī)構(gòu)及特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干個(gè)構(gòu)件采用低副連接形成的平面機(jī)構(gòu)，故又稱(chēng)為平面低副機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、成本低廉;可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞;承載能力大。缺點(diǎn)：不容易精確地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力難以平衡，不適用于高速的場(chǎng)合。2024/1/10452024/1/10452.2平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的演化

轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副改變轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸取不同的構(gòu)件為機(jī)架2024/1/10461.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式曲柄——連架桿中能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件搖桿——連架桿中只能作往復(fù)擺動(dòng)的構(gòu)件曲柄搖桿機(jī)構(gòu)——兩個(gè)連架桿中一為曲柄，一為搖桿的機(jī)構(gòu)。2024/1/1047點(diǎn)擊圖片可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)1.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式雙曲柄機(jī)構(gòu)——兩個(gè)連架桿均為曲柄的機(jī)構(gòu)。2024/1/1048點(diǎn)擊圖片可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)1.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式雙搖桿機(jī)構(gòu)——兩個(gè)連架桿均為搖桿的機(jī)構(gòu)。2024/1/1049點(diǎn)擊圖片可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副2024/1/10502.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化改變轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸2024/1/10512.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化取不同的構(gòu)件為機(jī)架2024/1/1052點(diǎn)擊圖片可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化2024/1/10533.平面四桿機(jī)構(gòu)基本形式的應(yīng)用2024/1/10544.平面四桿機(jī)構(gòu)演化形式的應(yīng)用2024/1/1055

2.3平面連桿機(jī)構(gòu)的特性

平面四桿機(jī)構(gòu)幾何特性

曲柄存在的條件連桿曲線平面四桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性平面四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性

壓力角和傳動(dòng)角死點(diǎn)位置

2024/1/10561.平面四桿機(jī)構(gòu)幾何特性

——曲柄存在的條件

2024/1/1057

曲柄存在的條件

①最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；②連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。取不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式2024/1/1058構(gòu)件4為機(jī)架構(gòu)件2為機(jī)架構(gòu)件1為機(jī)架構(gòu)件3為機(jī)架1.平面四桿機(jī)構(gòu)幾何特性

——連桿曲線

平面四桿機(jī)構(gòu)中，連架桿上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是不同半徑的同心圓弧或相互平行的直線；連桿是作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，其連桿平面上的每一點(diǎn)均可繪出一條曲線，這些曲線稱(chēng)為連桿曲線。連桿曲線的形狀隨著連桿上點(diǎn)的位置和機(jī)構(gòu)中各桿長(zhǎng)度的不同而變化，因此連桿曲線可以滿足實(shí)際工程中多種軌跡的設(shè)計(jì)要求。

2024/1/1059。2.平面四桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性2024/1/1060極位夾角——

當(dāng)從動(dòng)搖桿處于左、右兩極限位置時(shí)，主動(dòng)曲柄兩位置所夾的銳角θ。搖桿的擺角——

從動(dòng)搖桿兩極限位置間的夾角ψ。急回特性——

當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均角速度不同的運(yùn)動(dòng)特性。急回特性的相對(duì)程度，通常用ω2

與ω1的比值K來(lái)衡量，K稱(chēng)為行程速度變化系數(shù)。

行程速度變化系數(shù)K2024/1/1061平面四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性

——壓力角和傳動(dòng)角2024/1/1062壓力角α—從動(dòng)件受力點(diǎn)（C）的受力方向與受力點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。傳動(dòng)角γ——壓力角的余角。設(shè)計(jì)條件如何確定γmin？2024/1/1063△ABD△BCDγmin可能發(fā)生在主動(dòng)曲柄與機(jī)架兩次共線（AB′，AB″）的位置之一處，即處。結(jié)論平面四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性

——死點(diǎn)位置2024/1/1064死點(diǎn)位置——在搖桿CD為主動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，連桿BC與從動(dòng)曲柄AB出現(xiàn)兩次共線的位置。特征——γ=0°（α=90°）死點(diǎn)的缺陷2024/1/1065順利通過(guò)死點(diǎn)位置的措施：①利用系統(tǒng)的慣性；②利用特殊機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)——

利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)——利用慣性點(diǎn)擊圖片可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)死點(diǎn)的利用2024/1/1066快速夾具點(diǎn)擊圖片可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)2.4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

一、圖解設(shè)計(jì)法

二、解析設(shè)計(jì)法

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法2024/1/1067一、平面四桿機(jī)構(gòu)的圖解設(shè)計(jì)法2024/1/1068（一）按照行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（二）按照給定的連桿一系列位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（三）按照連架桿的一系列位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

2024/1/1069（一）按照行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)常用設(shè)計(jì)步驟：1.按實(shí)際需要給定行程速比K的數(shù)值2.算出極位夾角θ3.根據(jù)機(jī)構(gòu)在極限位置時(shí)的幾何關(guān)系，結(jié)合有關(guān)輔助條件來(lái)確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2024/1/1070點(diǎn)擊圖示可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2024/1/1071點(diǎn)擊圖示可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2024/1/1072點(diǎn)擊圖示可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)

(二)按照給定的連桿一系列位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2024/1/10731．按照連桿的二個(gè)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

2．按照連桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

1．按照連桿的二個(gè)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)2024/1/1074有無(wú)窮多解點(diǎn)擊圖示可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)2．按照連桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)

2024/1/1075解是唯一的點(diǎn)擊圖示可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)(三)按照連架桿的一系列位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

1.反轉(zhuǎn)法的原理

2024/1/10762.按照連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

反轉(zhuǎn)法的原理2024/1/1077按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)按連桿預(yù)定位置的方法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按照連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2024/1/10782024/1/1079按照連桿運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2024/1/1080圖譜法二.用解析法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

1.按給定連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)2.按給定函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)

按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

2024/1/1081按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)2024/1/10822024/1/10832024/1/1084將以上兩式兩邊平方后相加得令得按給定函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)按給定函數(shù)關(guān)系的設(shè)計(jì)，就是使四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿的位置關(guān)系，在一定范圍內(nèi)模擬實(shí)現(xiàn)一個(gè)連續(xù)的傳動(dòng)函數(shù)關(guān)系。2024/1/10852024/1/10862024/1/1087三.用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)1．按兩連架桿多對(duì)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2．按照預(yù)定的軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2024/1/10881．按兩連架桿多對(duì)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2024/1/1089需要指出的是：上述各交點(diǎn)一般只能近似地落在某一個(gè)同心圓周上，因此會(huì)產(chǎn)生誤差，若誤差太大，不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，需要重新選擇原動(dòng)件長(zhǎng)度和連桿長(zhǎng)度，重復(fù)上述步驟，直至滿足要求為止。2．按照預(yù)定的軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2024/1/1090

凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)3.1凸輪機(jī)構(gòu)概述3.2從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律3.3盤(pán)形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)3.4凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定2024/1/10912024/1/10912024/1/10922024/1/10923.1凸輪機(jī)構(gòu)及其概述凸輪機(jī)構(gòu)是一種高副機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和自動(dòng)控制裝置中。2024/1/10932024/1/1093特點(diǎn)：適用于速度較低和載荷不大的場(chǎng)合。凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2024/1/10942024/1/10凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)2024/1/10952024/1/1095凸輪機(jī)構(gòu)的組成和分類(lèi)組成：凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架。2024/1/10962024/1/1096按凸輪形狀分：盤(pán)形、移動(dòng)和圓柱凸輪。盤(pán)形凸輪2024/1/10972024/1/1097移動(dòng)凸輪由盤(pán)形凸輪直徑趨于無(wú)窮大形成2024/1/10982024/1/1098圓柱凸輪由移動(dòng)凸輪卷成圓柱體形成。2024/1/10992024/1/1099按從動(dòng)件端部形式分：尖頂、滾子和平底從動(dòng)件。尖頂從動(dòng)件尖頂易磨損，適用于低速。2024/1/101002024/1/10100滾子從動(dòng)件磨損小，承載大，應(yīng)用最廣。2024/1/101012024/1/10101平底從動(dòng)件潤(rùn)滑好，常用于高速。2024/1/101022024/1/10按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分：直動(dòng)和擺動(dòng)從動(dòng)件。直動(dòng)從動(dòng)件從動(dòng)件作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。2024/1/101032024/1/10103擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件作往復(fù)擺動(dòng)。2024/1/101042024/1/10104按鎖合方式分：力鎖合和形鎖合。力鎖合利用從動(dòng)件的重力、彈簧力或其他外力使從動(dòng)件與凸輪保持接觸。2024/1/101052024/1/10105形鎖合通過(guò)凸輪與從動(dòng)件的特殊幾何形狀而保持接觸。2024/1/10106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；3.從動(dòng)件行程較大時(shí)，凸輪結(jié)構(gòu)變得笨重。凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)2024/1/101072024/1/101073.2從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)首先要根據(jù)工作要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后根據(jù)所選擇的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線。

2024/1/101082024/1/10108凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程當(dāng)凸輪等角速度沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷了四個(gè)階段：上升、靜止、下降、靜止。2024/1/10109偏距e：偏距圓尖底偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)基圓：凸輪輪廓上最小矢徑為半徑的圓基本概念2024/1/10110推程運(yùn)動(dòng)角：φ=BOB′=∠AOB1遠(yuǎn)休止角：φS=∠BOC=∠B1OC1回程運(yùn)動(dòng)角：φ′=∠C1OD

近休止角：φS′=∠AOD行程：h(最大位移)基本概念2024/1/10111從動(dòng)件基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律有兩類(lèi)：三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律：余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2024/1/10112運(yùn)動(dòng)方程：推程段等速運(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。邊界條件：當(dāng)δ=0時(shí)，S=0；當(dāng)δ=δt時(shí)，S=h2024/1/10113從動(dòng)件推程運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)方程邊界條件：當(dāng)δ=0時(shí)，

S=h

；當(dāng)δ=δt時(shí)，S=02024/1/10114從動(dòng)件推程運(yùn)動(dòng)方程：回程運(yùn)動(dòng)方程2024/1/10115運(yùn)動(dòng)方程：推程段等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律柔性沖擊：加速度發(fā)生有限值突變，稱(chēng)為剛性沖擊，適合于中速。推程加速段的邊界條件：

當(dāng)δ=0時(shí)，S=0，v=0；

當(dāng)δ=δt/2時(shí)，S=h/2。2024/1/10116從動(dòng)件推程加速段的運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)方程推程減速段的邊界條件：

當(dāng)δ=δt/2時(shí)，S=h/2；

當(dāng)δ=δt時(shí)，S=h，v=02024/1/10117從動(dòng)件推程減速段的運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)方程回程加速段的邊界條件：

當(dāng)δ=0時(shí)，S=h，v=0；

當(dāng)δ=δh/2時(shí)，S=h/2。2024/1/10118從動(dòng)件回程加速段的運(yùn)動(dòng)方程：回程運(yùn)動(dòng)方程回程減速段的邊界條件：

當(dāng)δ=δt/2時(shí)，S=h/2；

當(dāng)δ=δt時(shí)，S=h，v=02024/1/10119從動(dòng)件回程減速段的運(yùn)動(dòng)方程：回程運(yùn)動(dòng)方程2024/1/10120運(yùn)動(dòng)方程：推程段五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律

從動(dòng)件推程邊界條件：

當(dāng)δ=0時(shí)，S=0，v=0，a=0；

當(dāng)δ=δt時(shí)，S=h,v=0，a=0。2024/1/10121從動(dòng)件推程運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)方程余弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2024/1/10122推程運(yùn)動(dòng)方程：三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律2024/1/10123回程運(yùn)動(dòng)方程：余弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2024/1/10124推程運(yùn)動(dòng)方程：正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2024/1/10125回程運(yùn)動(dòng)方程：正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2024/1/10126正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律在推程過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律改進(jìn)等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2024/1/10127選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，首先考慮滿足機(jī)器的工作要求，同時(shí)應(yīng)使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的傳力特性和加工工藝性。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇2024/1/10128從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較運(yùn)動(dòng)規(guī)律沖擊應(yīng)用范圍等速1.00∞剛性低速輕載等加速等減速2.004.00柔性中速輕載五次多項(xiàng)式1.885.77無(wú)高速中載簡(jiǎn)諧(余弦加速度)1.574.93柔性中速中載擺線(正弦加速度)2.006.28無(wú)高速輕載改進(jìn)等速運(yùn)動(dòng)1.338.38無(wú)低速重載改進(jìn)等加速等減速2.004.89無(wú)高速輕載2024/1/101292024/1/101293.3盤(pán)形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法：圖解法（反轉(zhuǎn)法）解析法

2024/1/101302024/1/10130凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理“反轉(zhuǎn)法”原理：從動(dòng)件一方面隨機(jī)架和導(dǎo)路以角速度繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又在導(dǎo)路中按原來(lái)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于尖頂始終與凸輪輪廓相接觸，所以反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的輪廓曲線。

2024/1/101312024/1/10131表3-2反轉(zhuǎn)原理構(gòu)件機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上-ω反轉(zhuǎn)后的結(jié)果說(shuō)明凸輪ωω+（-ω

）0靜止不動(dòng)從動(dòng)件vv+（-ω

）移動(dòng)+轉(zhuǎn)動(dòng)作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，尖頂運(yùn)動(dòng)軌跡為凸輪輪廓曲線機(jī)架固定固定+（-ω

）轉(zhuǎn)動(dòng)繞凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)2024/1/101322024/1/10132尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪步驟：1.選取適當(dāng)?shù)谋壤?，繪制從動(dòng)件的位移線圖（如下圖）。2.作基圓并確定尖頂從動(dòng)件的起始位置（如圖）。確定圓心O，過(guò)O點(diǎn)畫(huà)從動(dòng)件導(dǎo)路與基圓交于點(diǎn)A0，A0點(diǎn)即為從動(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?024/1/101332024/1/10133尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪步驟：3.找出尖頂從動(dòng)件反轉(zhuǎn)過(guò)程中所占據(jù)的導(dǎo)路位置，方法如圖所示。4.繪制凸輪工作輪廓：在基圓圓周以外沿從動(dòng)件反轉(zhuǎn)過(guò)程中的導(dǎo)路截取對(duì)應(yīng)位移量，得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)囊幌盗形恢肁1，A2，A3，…。將A1，A2，A3，…連成光滑的曲線，即得凸輪輪廓曲線。2024/1/101342024/1/101352024/1/10135偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪步驟：1.選取適當(dāng)?shù)谋壤?，繪制從動(dòng)件的位移線圖（如下圖）；2.作基圓和偏距圓并確定尖頂從動(dòng)件的起始位置（如下圖）；3.找出尖頂從動(dòng)件反轉(zhuǎn)過(guò)程中所占據(jù)的導(dǎo)路位置；4.繪制凸輪工作輪廓：在基圓圓周以外沿從動(dòng)件反轉(zhuǎn)過(guò)程中的導(dǎo)路截取對(duì)應(yīng)位移量，得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)囊幌盗形恢肁1，A2，A3，…。將A1，A2，A3，…連成光滑的曲線，即得凸輪輪廓曲線。2024/1/101362024/1/10136偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪步驟：1.選取適當(dāng)?shù)谋壤?，繪制從動(dòng)件的位移線圖（如下圖）。2.作基圓和偏距圓并確定尖頂從動(dòng)件的起始位置（如下圖）。3.找出尖頂從動(dòng)件反轉(zhuǎn)過(guò)程中所占據(jù)的導(dǎo)路位置，方法如下圖所示。4.繪制凸輪工作輪廓。沿各切線在基圓圓周一外截取與從動(dòng)件位移線圖上對(duì)應(yīng)的位移量，得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)囊幌盗形恢肁1，A2，A3，…。將A1，A2，A3，…連成光滑的曲線，即得凸輪輪廓曲線。2024/1/101372024/1/101382024/1/10138對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì)方法：其設(shè)計(jì)與對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的設(shè)計(jì)方法類(lèi)似。步驟：將滾子的中心看作尖頂，并以此作出一條凸輪輪廓曲線，稱(chēng)為理論輪廓曲線。然后以理論輪廓線為中心作一系列半徑為滾子半徑的包絡(luò)圓，所得到的包絡(luò)曲線即為所設(shè)計(jì)的滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線。2024/1/101392024/1/101402024/1/10140平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì)方法：其設(shè)計(jì)與尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的設(shè)計(jì)方法類(lèi)似。步驟：將從動(dòng)件的平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)看作從動(dòng)件的尖頂，用尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的畫(huà)法找出尖頂?shù)囊幌盗形恢肂1、B2、B3、…；然后過(guò)這些點(diǎn)分別畫(huà)出從動(dòng)件平底的各個(gè)位置，并作這些平底的包絡(luò)線，即得平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的工作輪廓。

2024/1/101412024/1/101422024/1/10142擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)方法與直動(dòng)從動(dòng)件類(lèi)似，如下圖所示。2024/1/101432024/1/10143用解析法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線用圖解法設(shè)計(jì)凸輪簡(jiǎn)便、直觀，但作圖誤差較大，難以獲得凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的精確坐標(biāo)，按圖解法所設(shè)計(jì)的凸輪只能用于低速或不重要的場(chǎng)合。對(duì)于精度較高地高速凸輪、檢驗(yàn)用的樣板凸輪等需要用解析法設(shè)計(jì)，以適合數(shù)控機(jī)床加工。用解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的實(shí)質(zhì)是建立凸輪的理論輪廓曲線方程和實(shí)際工作輪廓曲線方程

。

2024/1/101442024/1/10144滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)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：

2024/1/10145ra為理論廓線的基圓半徑

式12024/1/101462024/1/10147對(duì)于對(duì)心從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，因e=0，所以s0=ra

式22024/1/10148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3擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)2024/1/10149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。

2024/1/10150滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的實(shí)際廓線是圓心在理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)。

式42)實(shí)際廓線方程2024/1/10151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：

2024/1/10152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。

2024/1/10153擺動(dòng)從動(dòng)件：[α]=40°~50°直動(dòng)從動(dòng)件：[α]=30°~38°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3.4凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定壓力角的確定2024/1/10154凸輪的基圓半徑的大小，不僅影響凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，還會(huì)影響到凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。確定凸輪機(jī)構(gòu)的基圓半徑時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下兩點(diǎn)?；鶊A半徑的確定1.按機(jī)構(gòu)的最大壓力角不超過(guò)許用壓力角確定凸輪機(jī)構(gòu)的基圓半徑以得到較小的結(jié)構(gòu)2.根據(jù)支承軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度選擇凸輪機(jī)構(gòu)的基圓半徑2024/1/10155當(dāng)凸輪理論輪廓確定之后，滾子半徑的選取對(duì)凸輪工作輪廓有很大影響。若滾子半徑選擇不當(dāng)，有時(shí)可能使從動(dòng)件不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。滾子半徑rr、凸輪理論輪廓曲率半徑ρ和工作輪廓曲率半徑ρˊ三者之間存在一定的關(guān)系（如下圖所示）。滾子半徑的確定2024/1/101562024/1/10157平底從動(dòng)件其平底尺寸的確定必須保證凸輪輪廓與平底始終相切，否則從動(dòng)件也會(huì)出現(xiàn)“失真”，甚至卡住

。平底尺寸的確定通常平底長(zhǎng)度應(yīng)?。簣A盤(pán)平底的直徑為:2024/1/10158

齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

4.1

齒輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及特點(diǎn)4.2齒廓嚙合基本定律4.3漸開(kāi)線齒廓及其嚙合特性4.4漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸4.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)4.6漸開(kāi)線齒廓的切削加工4.7變位齒輪概述*4.8斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4.9

蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4.10圓錐齒輪機(jī)構(gòu)2024/1/101592024/1/101594.1

齒輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及特點(diǎn)齒輪機(jī)構(gòu)是一種高副機(jī)構(gòu)，它通過(guò)輪齒的直接接觸來(lái)傳遞兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。2024/1/101602024/1/10160缺點(diǎn)：制造和安裝精度高，成本較高。優(yōu)點(diǎn)：傳遞功率的范圍和圓周速度的范圍大、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠，因此，它是應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一。齒輪的分類(lèi)按齒輪兩軸間相對(duì)位置可分為：平面齒輪機(jī)構(gòu)空間齒輪機(jī)構(gòu)按齒輪齒廓曲線形式可分為：漸開(kāi)線齒輪機(jī)構(gòu)擺線齒輪機(jī)構(gòu)圓弧齒輪機(jī)構(gòu)按傳動(dòng)比是否恒定可分為：圓形齒輪機(jī)構(gòu)非圓形齒輪機(jī)構(gòu)2024/1/101611.平面齒輪機(jī)構(gòu)用于兩平行軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞兩齒輪間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)齒輪的外形呈圓柱形，稱(chēng)為圓柱齒輪機(jī)構(gòu)

平面齒輪機(jī)構(gòu)又可以分為：外嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條2024/1/101621.平面齒輪機(jī)構(gòu)2024/1/10163外嚙合直齒輪內(nèi)嚙合直齒輪齒輪齒條外嚙合斜齒輪

外嚙合人字齒輪

2.空間齒輪機(jī)構(gòu)用于兩相交軸或交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞兩齒輪間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)。用于兩相交軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的齒輪外形呈圓錐形，故又稱(chēng)為圓錐齒輪機(jī)構(gòu)。它有直齒和曲線齒。用于兩相錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的齒輪機(jī)構(gòu)有交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)和準(zhǔn)雙曲面齒輪機(jī)構(gòu)。2024/1/101642.空間齒輪機(jī)構(gòu)2024/1/10165直齒圓錐齒輪曲線齒圓錐齒輪交錯(cuò)軸斜齒輪

蝸桿蝸輪

準(zhǔn)雙曲面齒輪

4.2齒廓嚙合基本定律齒輪通過(guò)齒廓表面接觸來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，齒廓表面可以由曲線構(gòu)成。無(wú)論兩齒輪齒廓形狀如何，其平均傳動(dòng)比總是等于齒數(shù)的反比，即

2024/1/10166齒輪機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)傳動(dòng)比是兩齒輪的瞬時(shí)角速度之比，即齒廓嚙合基本定律

圖中是一對(duì)分別繞O1和O2轉(zhuǎn)動(dòng)的平面齒輪的齒廓曲線，它們?cè)贙點(diǎn)相接觸。K點(diǎn)稱(chēng)為嚙合點(diǎn)。過(guò)嚙合點(diǎn)K作兩齒廓的公法線n-n

與兩齒輪的連心線O1O2

，交于點(diǎn)P。2024/1/10167齒廓嚙合基本定律

根據(jù)瞬心的概念可知：交點(diǎn)P是兩齒輪的相對(duì)瞬心。此時(shí)和在點(diǎn)P的速度相等

2024/1/10168故兩輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比為齒廓嚙合基本定律

相互嚙合的一對(duì)齒輪，在任一位置時(shí)的傳動(dòng)比，都與其連心線被嚙合點(diǎn)處的公法線所分成的兩段長(zhǎng)度成反比——齒廓嚙合基本定律

2024/1/10169滿足齒廓嚙合基本定律的一對(duì)齒廓稱(chēng)為共軛齒廓定傳動(dòng)比傳動(dòng)條件

不論兩輪齒廓在何位置嚙合，過(guò)嚙合點(diǎn)所作的兩齒廓公法線必須與兩齒輪的連心線相交于一定點(diǎn)P點(diǎn)稱(chēng)為嚙合節(jié)點(diǎn)（簡(jiǎn)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)）兩齒輪嚙合傳動(dòng)可以看成兩個(gè)節(jié)圓作純滾動(dòng)兩輪在節(jié)圓上的圓周速度相等節(jié)圓是節(jié)點(diǎn)在兩齒輪運(yùn)動(dòng)平面上的軌跡2024/1/101704.3漸開(kāi)線齒廓及其嚙合特性齒輪的齒廓曲線必須滿足齒廓嚙合基本定律?，F(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最多的齒廓曲線是漸開(kāi)線曲線。2024/1/101714.3.1漸開(kāi)線的形成及其特性2024/1/10172該圓稱(chēng)為漸開(kāi)線的基圓直線NK稱(chēng)為漸開(kāi)線的發(fā)生線θK角稱(chēng)為漸開(kāi)線上點(diǎn)的展角當(dāng)直線沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)的軌跡，就是該圓的漸開(kāi)線1．漸開(kāi)線的生成2．漸開(kāi)線的特性2024/1/101733)N點(diǎn)為曲率中心，NK為曲率半徑，漸開(kāi)線愈遠(yuǎn)離基圓，其曲率半徑愈大。1)發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的直線長(zhǎng)度，等于基圓上被滾過(guò)的圓弧長(zhǎng)度，即2)N點(diǎn)為速度瞬心，NK為漸開(kāi)線法線。故：漸開(kāi)線上任意點(diǎn)的法線必切于基圓2．漸開(kāi)線的特性2024/1/101745)基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。4)漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。4.3.2漸開(kāi)線函數(shù)及漸開(kāi)線方程式2024/1/10175點(diǎn)K的正壓力方向與該點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角，稱(chēng)為漸開(kāi)線在該點(diǎn)的壓力角，用αk表示以O(shè)為極點(diǎn)，以O(shè)A為極坐標(biāo)軸，漸開(kāi)線任一點(diǎn)極坐標(biāo)可以用向徑rk和展角θk來(lái)確定4.3.2漸開(kāi)線函數(shù)及漸開(kāi)線方程式2024/1/10176漸開(kāi)線的極坐標(biāo)方程式為稱(chēng)其為漸開(kāi)線函數(shù)故因4.3.3漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性1．漸開(kāi)線齒廓能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)2．漸開(kāi)線齒廓傳動(dòng)具有可分性3．漸開(kāi)線齒廓之間的正壓力方向不變2024/1/101771．漸開(kāi)線齒廓能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)2024/1/10178故其在同一方向的內(nèi)公切線只有一條。由于兩輪的基圓為定圓根據(jù)漸開(kāi)線的特性可知，公法線N1N2

必同時(shí)與兩輪的基圓相切，即為兩基圓的一條內(nèi)公切線1．漸開(kāi)線齒廓能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)2024/1/10179因此兩個(gè)以漸開(kāi)線作為齒廓曲線的齒輪，其瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)不論該對(duì)齒廓在何處嚙合，過(guò)嚙合點(diǎn)所作兩齒廓的公法線必為一條固定的直線，它與連心線的交點(diǎn)必為一定點(diǎn)。2．漸開(kāi)線齒廓傳動(dòng)具有可分性2024/1/10180因，故兩輪的傳動(dòng)比又可寫(xiě)成漸開(kāi)線齒廓傳動(dòng)的這一特性稱(chēng)為傳動(dòng)的可分性。即使兩輪的實(shí)際安裝中心距與設(shè)計(jì)中心距略有偏差，也不會(huì)影響兩輪的傳動(dòng)比。上式說(shuō)明漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)比等于兩輪基圓半徑反比。3．漸開(kāi)線齒廓的正壓力方向不變2024/1/10181故知兩嚙合齒廓之間的正壓力方向是始終不變的說(shuō)明N1N2是兩齒廓接觸點(diǎn)的軌跡，稱(chēng)其為漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的嚙合線漸開(kāi)線上過(guò)接觸點(diǎn)的公法線都是同一條直線N1N24.4漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸2024/1/101824.4.1齒輪各部分的名稱(chēng)2024/1/10183分度圓——是設(shè)計(jì)齒輪的基準(zhǔn)圓d。齒根圓——過(guò)所有輪齒槽底的圓稱(chēng)為齒根圓df。齒頂圓——過(guò)所有輪齒頂端的圓稱(chēng)為齒頂圓da。4.4.1齒輪各部分的名稱(chēng)2024/1/10184齒距——任意圓周上，相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的弧長(zhǎng)稱(chēng)為齒距pi。齒槽寬——任意圓周上，相鄰兩齒齒槽的弧線長(zhǎng)度，稱(chēng)為齒槽寬ei齒厚——沿任意圓周上，同一輪齒左右兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱(chēng)為齒厚si4.4.1齒輪各部分的名稱(chēng)2024/1/10185齒全高——齒頂高與齒根高之和稱(chēng)為齒全高h(yuǎn)。齒根高——介于分度圓與齒根圓之間的部分稱(chēng)為齒根，其徑向高度稱(chēng)為齒根高h(yuǎn)f。齒頂高——介于分度圓與齒頂圓之間的部分稱(chēng)為齒頂，其徑向高度稱(chēng)為齒頂高h(yuǎn)a。4.4.2齒輪的基本參數(shù)2024/1/10186令m稱(chēng)為齒輪的模數(shù)分度圓模數(shù)

由于齒輪分度圓的周長(zhǎng)等于zp，故分度圓直徑d可表示為齒數(shù)

在齒輪整個(gè)圓周上輪齒的總數(shù)稱(chēng)為齒數(shù)z表4-1圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表

（GB/T1357-2008）

2024/1/10187相同齒數(shù)，不同模數(shù)，齒輪尺寸的比較

4.4.2齒輪的基本參數(shù)2024/1/10188國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1356-2008）中規(guī)定，分度圓壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為α=20°?；驂毫恰粷u開(kāi)線齒廓上各點(diǎn)的壓力角不同。齒輪壓力角是指在分度圓上的壓力角α。4.4.2齒輪的基本參數(shù)2024/1/10189頂隙：一齒輪的齒頂?shù)搅硪积X輪的齒根的徑向間隙齒根高：齒頂高：齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)分別用ha*和hc*表示。全齒高：4.4.3漸開(kāi)線齒輪的尺寸計(jì)算公式標(biāo)準(zhǔn)齒輪——若齒輪基本參數(shù)中的m、a、ha*

、c*均為標(biāo)準(zhǔn)值，而且s=e的齒輪2024/1/101904.4.3漸開(kāi)線齒輪的尺寸計(jì)算公式2024/1/101914.4.4內(nèi)齒輪和齒條的尺寸2024/1/101921．內(nèi)齒輪2024/1/101933）為了使內(nèi)齒輪齒頂?shù)凝X廓全部為漸開(kāi)線，則其齒頂圓必須大于基圓。2）內(nèi)齒輪的輪齒相當(dāng)于外齒輪的齒槽，內(nèi)齒輪的齒槽相當(dāng)于外齒輪的輪齒，內(nèi)齒輪的齒廓是內(nèi)凹的1）內(nèi)齒輪的齒根圓大于齒頂圓內(nèi)齒輪與外齒輪相比有下列不同點(diǎn)：2．齒條2024/1/101942）齒條同側(cè)齒廓是平行的，不論在分度線上或與其平行的其他直線上，其齒距都相等，即pt=p=πm。1）齒條齒廓是直線，齒廓上各點(diǎn)法線是平行的，且因傳動(dòng)時(shí)齒條作直線移動(dòng)，所以齒條齒廓上各點(diǎn)壓力角相同，其大小等于齒廓直線的齒形角。齒條與齒輪相比有兩個(gè)特點(diǎn)：4.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)齒輪除需要滿足齒廓嚙合基本定律或定傳動(dòng)比條件外，還需滿足：1.正確嚙合條件2.正確安裝條件3.連續(xù)傳動(dòng)條件2024/1/101954.5.1正確嚙合條件2024/1/10196如果兩個(gè)齒輪能夠一起嚙合，則必須使一個(gè)齒輪的輪齒能夠正常進(jìn)入到另一輪的齒槽，否則，將無(wú)法進(jìn)行嚙合傳動(dòng)4.5.1正確嚙合條件2024/1/10197根據(jù)漸開(kāi)線特性1，法向齒距pn應(yīng)等于基圓齒距pb，所以有一對(duì)齒輪在傳動(dòng)時(shí)，嚙合點(diǎn)都位于嚙合線N1N2上，兩齒輪相鄰兩齒同側(cè)齒廓法向距離（法向齒距pn）應(yīng)相等，即4.5.1正確嚙合條件2024/1/10198即：模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等——漸開(kāi)線齒輪正確嚙合條件因模數(shù)和壓力角均已標(biāo)準(zhǔn)化，為滿足上式應(yīng)使4.5.2正確安裝條件一對(duì)齒輪應(yīng)滿足的正確安裝條件是：齒側(cè)間隙為零；頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值。2024/1/101994.5.2正確安裝條件2024/1/10200此時(shí)，兩輪的節(jié)圓分別與其分度圓相重合即兩輪的中心距應(yīng)等于兩輪分度圓半徑之和，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)中心距此時(shí)，兩輪的中心距a為（1）兩輪的頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值，值為4.5.2正確安裝條件2024/1/10201故標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時(shí)，齒側(cè)間隙為零。巧合：當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時(shí)，兩輪的節(jié)圓與分度圓重合，而分度圓上的齒厚與齒槽寬相等，因此有：需滿足的條件：若使齒側(cè)間隙為零，需使一齒輪節(jié)圓上的齒厚等于另一個(gè)齒輪節(jié)圓上的齒槽寬（2）兩輪的齒側(cè)間隙為零4.5.2正確安裝條件嚙合角——節(jié)點(diǎn)P的速度方向與嚙合線之間所夾的銳角α’。由定義知，嚙合角總是等于節(jié)圓壓力角。當(dāng)兩輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時(shí)，由于齒輪的節(jié)圓與分度圓重合，所以此時(shí)的嚙合角也等于齒輪的分度圓壓力角。即2024/1/102024.5.2正確安裝條件2024/1/10203齒輪的中心距與嚙合角的關(guān)系式為：當(dāng)兩輪的實(shí)際中心距與標(biāo)準(zhǔn)中心距不相同時(shí)，兩輪的分度圓將不再相切。對(duì)于齒輪傳動(dòng)：

4.5.2正確安裝條件2024/1/10204對(duì)于齒輪齒條傳動(dòng)：

在非標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，齒條的節(jié)線與分度線不再重合。不論是否為標(biāo)準(zhǔn)安裝，齒輪的節(jié)圓始終與分度圓重合，嚙合角始終等于分度圓壓力角。4.5.3連續(xù)傳動(dòng)條件2024/1/10205N1·、N2點(diǎn)——嚙合極限點(diǎn)N1N2——理論嚙合線B1B2——實(shí)際嚙合線B1點(diǎn)——兩輪齒脫離嚙合B2點(diǎn)——兩輪齒進(jìn)入嚙合齒輪的嚙合過(guò)程：4.5.3連續(xù)傳動(dòng)條件2024/1/10206齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件為：為使兩輪能夠連續(xù)傳動(dòng)應(yīng)使前一對(duì)輪齒在B1點(diǎn)脫離嚙合前，后一對(duì)輪齒就已經(jīng)在B2點(diǎn)進(jìn)入嚙合。故要求實(shí)際嚙合線段B1B2的長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于齒輪的法向齒距pb，即4.5.3連續(xù)傳動(dòng)條件2024/1/10207重合度的計(jì)算公式：4.5.3連續(xù)傳動(dòng)條件2024/1/10208重合度與模數(shù)m無(wú)關(guān)，而隨著齒數(shù)z的增多、嚙合角α’的減小和齒頂高系數(shù)ha*的增大而增大重合度意義：εα的大小表示了同時(shí)參與嚙合的輪齒對(duì)數(shù)的平均值。4.6漸開(kāi)線齒廓的切削加工2024/1/10209

1.仿形法

用與漸開(kāi)線齒輪的齒槽形狀相同的成形銑刀直接切削出齒輪齒形的一種加工方法。指狀銑刀盤(pán)狀銑刀插齒滾齒2.范成法

是根據(jù)一對(duì)齒輪的嚙合原理進(jìn)行切齒加工的。齒輪形插刀齒條形插刀切削法4.6.1漸開(kāi)線齒廓切削加工原理2024/1/10210主要運(yùn)動(dòng)：切削運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和分度運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：所加工齒輪精度低，生產(chǎn)效率低，只適合單件、小批且精度要求不高的使用對(duì)象每把銑刀要加工出一定齒數(shù)范圍的齒輪1）仿形法（成型法）盤(pán)狀銑刀指狀銑刀4.6.1漸開(kāi)線齒廓切削加工原理2024/1/10211插齒法主要運(yùn)動(dòng)：切削運(yùn)動(dòng)、展成運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和讓刀運(yùn)動(dòng)當(dāng)具有漸開(kāi)線或直線形狀的齒廓刀具與輪坯按給定傳動(dòng)比運(yùn)動(dòng)時(shí)，刀具齒廓可在齒坯上加工出與其共軛的漸開(kāi)線齒廓。2）展成法（范成法）4.6.1漸開(kāi)線齒廓切削加工原理滾齒法主要運(yùn)動(dòng)：切削運(yùn)動(dòng)、展成運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)2024/1/10212展成法可以用一把刀具加工出模數(shù)和壓力角與刀具相同的任意齒數(shù)的齒輪4.6.2根切現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因展成法加工齒輪時(shí)，若被切齒輪齒根已加工好的漸開(kāi)線，又被切去一部分，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“根切”

2024/1/10213“根切”的危害：降低齒根強(qiáng)度，降低傳動(dòng)的重合度，減少使用壽命，影響傳動(dòng)質(zhì)量4.6.2根切現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因2024/1/10214根切原因——刀具齒頂線超過(guò)被切齒輪的嚙合極限點(diǎn)N1切制到B2點(diǎn)切削完成刀具從B1點(diǎn)開(kāi)始切削齒輪齒廓刀具的分度線與被切齒輪的分度圓相切右圖是用齒條型刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪的情況4.6.3標(biāo)準(zhǔn)齒輪無(wú)根切的最少齒數(shù)2024/1/10215加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪無(wú)根切的條件是：刀具的齒頂線到節(jié)線距離應(yīng)小于等于嚙合極限點(diǎn)N到節(jié)線的距離，即無(wú)根切的最小齒數(shù)：而4.7變位齒輪概述*4.7.1問(wèn)題的提出4.7.2變位齒輪的概念4.7.3避免根切的最小變位系數(shù)4.7.4變位齒輪的幾何尺寸4.7.5變位齒輪傳動(dòng)2024/1/102164.7.1問(wèn)題的提出2024/1/10217標(biāo)準(zhǔn)中心距：無(wú)法滿足輪齒等強(qiáng)度的要求無(wú)法滿足中心距有些變動(dòng)的要求無(wú)法滿足對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊的要求標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)存在的問(wèn)題：4.7.2變位齒輪的概念2024/1/10218無(wú)根切的最小齒數(shù)：為了使不產(chǎn)生根切的被切齒輪的齒數(shù)更少，可以減小齒頂高系數(shù)及加大壓力角。

但是，減小將使重合度減小，增大將使功率損耗增加，降低傳動(dòng)效率，而且要采用非標(biāo)準(zhǔn)刀具。4.7.2變位齒輪的概念2024/1/10219這樣就不會(huì)再發(fā)生根切現(xiàn)象。最好方法:將齒條刀具由切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪的位置相對(duì)于輪坯中心向外移出一段距離

從而使刀具的齒頂線不超過(guò)點(diǎn),，

——變位修正法

4.7.2變位齒輪的概念2024/1/10220因刀具與齒輪輪坯相對(duì)位置的改變，使刀具的分度線與齒輪的分度圓不再相切，這樣加工出來(lái)的齒輪由于不再是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，稱(chēng)為變位齒輪

刀具分度線與齒輪輪坯分度圓之間的距離——稱(chēng)為徑向變位量，其中為模數(shù)，稱(chēng)為徑向變位系數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)變位系數(shù)）稱(chēng)為正變位

刀具遠(yuǎn)離齒輪輪坯中心刀具靠近齒輪輪坯中心稱(chēng)為負(fù)變位

4.7.3避免根切的最小變位系數(shù)2024/1/10221為避免根切，刀具向遠(yuǎn)離齒輪中心的方向移動(dòng)，使刀具的齒頂線恰好通過(guò)輪坯與刀具的嚙合極限點(diǎn)，齒輪就不產(chǎn)生根切，此時(shí)刀具沿徑向所需移動(dòng)最小位移為，稱(chēng)為最小變位系數(shù)

4.7.4變位齒輪的幾何尺寸2024/1/10222變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪比較

有些尺寸相同：分度圓、基圓、齒距和基圓齒距有些尺寸變化： 齒頂圓、齒根圓、齒頂高、齒根高分度圓的齒厚和齒槽寬4.7.4變位齒輪的幾何尺寸2024/1/10223分度圓的齒厚和齒槽寬變化：

分度圓齒厚增大了

分度圓齒槽寬減小了4.7.4變位齒輪的幾何尺寸2024/1/10224齒根高和齒頂高變化：

齒根高較標(biāo)準(zhǔn)齒輪減小了

齒頂高較標(biāo)準(zhǔn)齒輪增大了

齒頂圓半徑對(duì)負(fù)變位齒輪，變位系數(shù)為負(fù)4.7.5變位齒輪傳動(dòng)2024/1/102251.變位齒輪傳動(dòng)的正確安裝條件變位齒輪也需要滿足的正確嚙合條件和連續(xù)傳動(dòng)條件同時(shí)滿足齒側(cè)間隙為零、頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值

無(wú)側(cè)隙嚙合傳動(dòng)時(shí)：一輪節(jié)圓齒厚應(yīng)等于另一輪節(jié)圓齒槽寬——無(wú)側(cè)隙嚙合方程

該式表明：4.7.5變位齒輪傳動(dòng)2024/1/10226中心距變動(dòng)情況：

實(shí)際中心距與標(biāo)準(zhǔn)中心距之差為y

稱(chēng)為中心距變動(dòng)系數(shù)

4.7.5變位齒輪傳動(dòng)2024/1/10227兩輪之間具有標(biāo)準(zhǔn)頂隙則兩輪的中心距

即：顯然，若

可滿足齒側(cè)間隙為零、頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值兩個(gè)條件4.7.5變位齒輪傳動(dòng)2024/1/10228，以滿足標(biāo)準(zhǔn)頂隙要求。但經(jīng)證明：只要，總是有即為了解決這一矛盾，采用如下辦法：兩輪按無(wú)側(cè)隙中心距安裝，而將兩輪的齒頂高各減小則——稱(chēng)為齒頂高降低系數(shù)

這時(shí)，齒頂高為4.7.5變位齒輪傳動(dòng)2.變位齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型及其特點(diǎn)2024/1/10229不同，可將變位齒輪傳動(dòng)分為三種類(lèi)型。按照兩齒輪變位系數(shù)和1)且即標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)

2)且即等變位齒輪傳動(dòng)，

——又稱(chēng)高度變位齒輪傳動(dòng)

3)即不等變位齒輪傳動(dòng)，——又稱(chēng)角度變位齒輪傳動(dòng)

等變位齒輪傳動(dòng)——高度變位齒輪傳動(dòng)

2024/1/10230由于故即其優(yōu)點(diǎn)：從而使大小齒輪的強(qiáng)度趨于接近采用可以制造，而無(wú)根切的小齒輪，故可減少小齒輪的齒數(shù)，使機(jī)構(gòu)的尺寸更加緊湊。

中心距等于標(biāo)準(zhǔn)中心距齒頂高不需要降低。節(jié)圓與分度圓重合嚙合角等于分度圓壓力角不等變位齒輪傳動(dòng)——角度變位齒輪傳動(dòng)2024/1/10231由于故即其當(dāng)時(shí)稱(chēng)為正傳動(dòng)中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距齒頂高需要降低。節(jié)圓與分度圓分離嚙合角大于分度圓壓力角優(yōu)點(diǎn)：可減小尺寸；且因兩輪均用正變位或小輪用較大正變位，大輪用較小負(fù)變位，能使承載能力提高。缺點(diǎn)：嚙合角增大、實(shí)際嚙合線減短，故重合度減小。不等變位齒輪傳動(dòng)——角度變位齒輪傳動(dòng)2024/1/10232當(dāng)時(shí)稱(chēng)為負(fù)傳動(dòng)由于故即其中心距小于標(biāo)準(zhǔn)中心距齒頂高需要降低節(jié)圓與分度圓相交嚙合角小于分度圓壓力角優(yōu)缺點(diǎn)與正傳動(dòng)相反，即其重合度略有增加，但輪齒的強(qiáng)度有所下降，所以只用于配湊中心距4.7.5變位齒輪傳動(dòng)2024/1/102333．變位齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟1）已知中心距a的設(shè)計(jì)已知條件：，設(shè)計(jì)步驟：確定嚙合角確定變位系數(shù)和確定中心距變動(dòng)系數(shù)確定齒頂高降低系數(shù)分配，計(jì)算齒輪的幾何尺寸4.7.5變位齒輪傳動(dòng)2024/1/102343．變位齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟2）已知變位系數(shù)的設(shè)計(jì)已知條件：，設(shè)計(jì)步驟：確定嚙合角確定中心距確定中心距變動(dòng)系數(shù)確定齒頂高降低系數(shù)計(jì)算齒輪的幾何尺寸4.8斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)2024/1/102354.8斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)——兩平行軸間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞斜齒圓柱齒輪的輪齒與軸線傾斜了一定的角度，故簡(jiǎn)稱(chēng)為斜齒輪2024/1/102364.8斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4.8.1斜齒圓柱齒輪齒面的形成4.8.2斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算4.8.3斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)4.8.4斜齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)4.8.5斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)4.8.6交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)*2024/1/102374.8.1斜齒圓柱齒輪齒面的形成2024/1/10238直齒圓柱齒輪漸開(kāi)線齒廓的生成原理發(fā)生面G上一條與基圓柱軸線相平行的直線KK上各點(diǎn)所生成的曲面就是漸開(kāi)線曲面，即為直齒輪齒面。它是母線平行于齒輪軸線的漸開(kāi)線柱面發(fā)生面G在基圓柱上作純滾動(dòng)時(shí)，4.8.1斜齒圓柱齒輪齒面的形成2024/1/10239斜齒圓柱齒輪漸開(kāi)線齒廓的生成原理發(fā)生面G上一條斜直線KK上各點(diǎn)所生成的曲面就是漸開(kāi)線曲面，即為斜齒輪齒面它是漸開(kāi)線螺旋面

發(fā)生面G在基圓柱上作純滾動(dòng)時(shí)，稱(chēng)為基圓柱上的螺旋角

4.8.2斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算垂直于軸線的平面稱(chēng)為端面（t）

垂直于輪齒螺旋線方向的平面稱(chēng)為法面(n)兩個(gè)面上齒輪齒形不同，因而兩個(gè)面的參數(shù)也不相同法面參數(shù)與刀具的參數(shù)相同，取為標(biāo)準(zhǔn)值

在計(jì)算斜齒輪的幾何尺寸時(shí)，應(yīng)按端面的參數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算2024/1/102401.螺旋角2024/1/10241齒廓曲面與分度圓柱面相交的螺旋線的切線與齒輪軸線之間所夾的銳角稱(chēng)為斜齒輪分度圓柱的螺旋角（簡(jiǎn)稱(chēng)為斜齒輪的螺旋角）輪齒螺旋的旋向有左、右旋之分2．法面參數(shù)與端面參數(shù)之間的關(guān)系2024/1/10242法面模數(shù)與端面模數(shù)因?yàn)樗?．法面參數(shù)與端面參數(shù)之間的關(guān)系2024/1/10243法面壓力角與端面壓力角在法面上,在端面上因故因所以2．法面參數(shù)與端面參數(shù)之間的關(guān)系2024/1/10244法面齒頂高系數(shù)與端面齒頂高系數(shù)法面頂隙系數(shù)與端面頂隙系數(shù)無(wú)論在端面上還是在法面上，輪齒的齒頂高是相同的，頂隙也是相同的，因所以

3．斜齒圓柱齒輪其他尺寸的計(jì)算2024/1/10245分度圓直徑標(biāo)準(zhǔn)中心距由上式可知，在設(shè)計(jì)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，可以用改變螺旋角辦法來(lái)調(diào)整中心距表4-6斜齒圓柱齒輪的參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算公式2024/1/102464.8.3斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)2024/1/102471.當(dāng)量齒輪的概念與斜齒輪的法面齒形相當(dāng)?shù)闹饼X圓柱齒輪2.當(dāng)量齒數(shù)當(dāng)量齒輪輪齒的個(gè)數(shù)3.當(dāng)量齒輪的作用代替斜齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；齒數(shù)作為加工斜齒輪選擇銑刀依據(jù)4.當(dāng)量齒數(shù)brab4.8.4斜齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)2024/1/102481．斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件除要求兩齒輪分度圓模數(shù)及壓力角應(yīng)分別相等外還要求：外嚙合斜齒輪：螺旋角大小相等，方向相反，即內(nèi)嚙合斜齒輪：螺旋角大小相等，方向相同，即4.8.4斜齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)2024/1/102492.斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度軸面重合度

端面重合度

總重合度

4.8.5斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)2024/1/10250優(yōu)點(diǎn)：

嚙合性能好，傳動(dòng)平穩(wěn)；振動(dòng)、沖擊和噪音??；重合度大；結(jié)構(gòu)緊湊；制造成本與直齒輪相同。缺點(diǎn)：

隨螺旋角增大，軸向力也增大，因此，設(shè)計(jì)時(shí)一般取

4.8.6交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)*2024/1/10251——傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力單個(gè)齒輪，它仍然是斜齒圓柱齒輪，只是這兩個(gè)斜齒輪的安裝軸線不平行兩輪軸線在兩輪分度圓柱公切面上投影的夾角,稱(chēng)為兩輪的軸交角

1．正確嚙合條件2024/1/10252交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)正確嚙合條件：

當(dāng)兩斜齒輪的螺旋角旋向相同時(shí)，軸交角與兩輪螺旋角旋向有關(guān)以同號(hào)代入當(dāng)兩斜齒輪的螺旋角旋向相反時(shí)，以異號(hào)代入2．傳動(dòng)比及從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向2024/1/10253因，故兩輪的傳動(dòng)比為即交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比不僅與分度圓的大小有關(guān)，還與各輪的螺旋角大小有關(guān)2．傳動(dòng)比及從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向2024/1/10254從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向則與兩輪螺旋角的旋向有關(guān)

主動(dòng)輪1在節(jié)點(diǎn)的速度為

由兩構(gòu)件的速度關(guān)系可得：為兩齒廓嚙合點(diǎn)沿公切線方向的相對(duì)速度由方向即可確定從動(dòng)輪2的轉(zhuǎn)向Vp1Vp2p1Vp23．中心距2024/1/10255過(guò)點(diǎn)P作兩交錯(cuò)軸斜齒輪軸線的公垂線，此公垂線的長(zhǎng)度a,即為交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)的中心距

即交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)的中心距不僅與模數(shù)、齒數(shù)有關(guān)，還與各輪的螺旋角大小有關(guān)4．交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)2024/1/10256優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)兩交錯(cuò)軸間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同時(shí)因其設(shè)計(jì)待定參數(shù)較多可更方便地滿足設(shè)計(jì)要求缺點(diǎn):齒廓為點(diǎn)接觸，輪齒間除了有沿齒高方向的相對(duì)滑動(dòng)外，在嚙合點(diǎn)的螺旋面切線方向上有更大的相對(duì)滑動(dòng)輪齒的磨損較快，機(jī)械效率較低不宜用于高速重載傳動(dòng)的場(chǎng)合4.9

蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2024/1/10257——傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的最常用的是兩軸的軸交角的減速傳動(dòng)

通常以蝸桿為原動(dòng)件，機(jī)構(gòu)作減速運(yùn)動(dòng)。反行程不自鎖時(shí)，也可以蝸輪為原動(dòng)件，此時(shí)機(jī)構(gòu)作增速運(yùn)動(dòng)。蝸桿、蝸輪也有右旋與左旋之分4.9.1蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)2024/1/10258（2）齒數(shù)：蝸桿齒數(shù)指端面上齒數(shù)，亦稱(chēng)蝸桿頭數(shù)（1）模數(shù)：

蝸桿模數(shù)與齒輪模數(shù)有所不同

（3）壓力角

阿基米德蝸桿壓力角

動(dòng)力傳動(dòng)用25°

分度傳動(dòng)用15°或20°

4.9.1蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)2024/1/10259（4）導(dǎo)程角

螺旋線與蝸桿端面夾角稱(chēng)導(dǎo)程角

蝸桿相鄰兩螺旋線沿軸向距離稱(chēng)為軸向齒距

蝸桿同一條螺旋線沿軸向距離稱(chēng)為導(dǎo)程

導(dǎo)程角4.9.1蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)2024/1/10260（5）分度圓直徑

滾刀分度圓直徑必須與工作蝸桿分度圓直徑相同

4.9.2蝸桿傳動(dòng)正確嚙合條件2024/1/10261中間平面——過(guò)蝸桿軸線且垂直于蝸輪軸線的平面該平面內(nèi)蝸輪與蝸桿的嚙合就相當(dāng)于齒輪與齒條嚙合

蝸桿蝸輪正確嚙合條件：

，

且蝸輪與蝸桿螺旋線的旋向必須相同

4.9.3蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算2024/1/102624.9.4蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)向的判定2024/1/10263蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向:與螺旋線旋向有關(guān)，也與蝸桿的轉(zhuǎn)向有關(guān)左、右手規(guī)則：

右旋蝸桿用右手，左旋蝸桿用左手，四指彎曲方向代表蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，與大拇指指向相反的方向——蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向4.9.5蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)2024/1/102641)蝸桿輪齒是連續(xù)螺旋齒，故蝸桿傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)沖擊和噪音小。

2）單級(jí)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。最常用的為

減速傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比為3）相對(duì)滑動(dòng)速度較大，磨擦損耗較大，效率低

4）在一定條件下，蝸桿傳動(dòng)的反行程具有自鎖性

4.10圓錐齒輪機(jī)構(gòu)2024/1/10265——傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力

兩軸之間的夾角（軸交角）為

機(jī)械中多采用圓錐齒輪是一個(gè)圓錐體

有齒頂圓錐、分度圓錐和齒根圓錐等；有大端和小端之分，通常取圓錐齒輪大端的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值4.10.1直齒漸開(kāi)線圓錐齒輪齒廓曲面的形成2024/1/10266半徑為的圓平面（發(fā)生面）與基圓錐相切于圓平面的圓心與基圓錐的錐頂重合的軌跡形成了球面漸開(kāi)線當(dāng)發(fā)生面沿基圓錐作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生面上任意點(diǎn)

其就是圓錐齒輪的齒廓曲面

上的點(diǎn)所形成的球面漸開(kāi)線就構(gòu)成了球面漸開(kāi)面4.10.2圓錐齒輪的背錐與當(dāng)量齒數(shù)2024/1/10267大端分度圓半徑為r

分度圓錐角為δ

代表分度圓錐

代表齒頂圓錐

代表齒根圓錐作一圓錐與錐齒輪大端球面相切于分度圓，錐頂為該圓錐稱(chēng)為圓錐齒輪的背錐圓錐齒輪球面漸開(kāi)線向背錐投影，可得曲線

4.10.2圓錐齒輪的背錐與當(dāng)量齒數(shù)2024/1/10268該扇形齒輪的齒形就是以圓錐齒輪大端的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)形成的近似齒形。將背錐展開(kāi)后形成了一個(gè)扇形齒輪，扇形齒輪的分度圓半徑為，即背錐母線長(zhǎng)。設(shè)想把背錐展開(kāi)而形成的扇形齒輪的缺口補(bǔ)滿，則將獲得一個(gè)圓柱齒輪。其齒數(shù)，稱(chēng)為圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)。

該圓柱齒輪稱(chēng)為圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪，4.10.2圓錐齒輪的背錐與當(dāng)量齒數(shù)2024/1/10269當(dāng)量齒輪的分度圓半徑為

而所以

4.10.2圓錐齒輪的背錐與當(dāng)量齒數(shù)2024/1/10270借助圓錐齒輪當(dāng)量齒輪的概念，可以將圓柱齒輪傳動(dòng)結(jié)論，直接應(yīng)用于圓錐齒輪傳動(dòng)。如：

圓錐齒輪的正確嚙合條件：兩輪大端的模數(shù)和壓力角分別相等圓錐齒輪傳動(dòng)重合度：可以近似地按當(dāng)量齒輪重合度計(jì)算

圓錐齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)：4.10.3圓錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算2024/1/10271兩圓錐齒輪的分度圓直徑

兩輪的傳動(dòng)比

當(dāng)兩輪軸交角時(shí)

齒輪系及其設(shè)計(jì)

5.1

輪系及分類(lèi)5.2輪系的傳動(dòng)比計(jì)算5.3輪系的功用5.4周轉(zhuǎn)輪系的設(shè)計(jì)及各輪齒數(shù)確定5.5其他輪系簡(jiǎn)介2024/1/102722024/1/102725.1

輪系及分