機(jī)械原理總結(jié)課電子教案

1、1 1. 機(jī)構(gòu)的組成要素；機(jī)構(gòu)的組成要素；2. 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算；機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算；3. 機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的 條件；條件；4. 平面機(jī)構(gòu)的組成原理。平面機(jī)構(gòu)的組成原理。本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算第二章第二章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2一、基本知識(shí)與概念一、基本知識(shí)與概念 1 1、研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的、研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的 2 2、機(jī)構(gòu)的組成要素、機(jī)構(gòu)的組成要素 3 3、構(gòu)件、構(gòu)件 4 4、構(gòu)件與零件的區(qū)別、構(gòu)件與零件的區(qū)別 5 5、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)副 6 6、運(yùn)動(dòng)副元素、運(yùn)動(dòng)副元素 7 7、約束

2、、約束 8 8、運(yùn)動(dòng)鏈、運(yùn)動(dòng)鏈 9 9、開式運(yùn)動(dòng)鏈與閉式運(yùn)動(dòng)鏈、開式運(yùn)動(dòng)鏈與閉式運(yùn)動(dòng)鏈 10 10、機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)3一、基本知識(shí)與概念一、基本知識(shí)與概念 11、機(jī)架、機(jī)架 12、主動(dòng)件（原動(dòng)件）、主動(dòng)件（原動(dòng)件） 13、從動(dòng)件、從動(dòng)件 14、運(yùn)動(dòng)副的分類、運(yùn)動(dòng)副的分類 15、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 16、機(jī)構(gòu)示意圖、機(jī)構(gòu)示意圖 17、機(jī)構(gòu)自由度的含義、機(jī)構(gòu)自由度的含義 18、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式（平面、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式（平面 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)公式）機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)公式） 19、機(jī)構(gòu)自由度、機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目、機(jī)構(gòu)自由度、機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目 與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系4一、基本知識(shí)與概念一、基本知

3、識(shí)與概念 2020、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2121、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 22 22、基本桿組（阿蘇爾桿組）、基本桿組（阿蘇爾桿組） 23 23、平面機(jī)構(gòu)的組成原理、平面機(jī)構(gòu)的組成原理 24 24、基本桿組的分類、基本桿組的分類 25 25、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類 26 26、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析5二、例題分析二、例題分析例例1 如圖所示，已知：如圖所示，已知： DE=FG=HI，且相互，且相互平行；平行；DF=EG，且相互平行；，且相互平行；DH=EI，且相互，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度平行。

4、計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自由度、若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出)。ADECHGFIBK1234567896ADECHGFIBK123456789局部自由度局部自由度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈虛約束虛約束1111283231;11;8HHLPPnFPPnL7二、例題分析二、例題分析例例2 計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)自由度 (若存在局部若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出)。456789JHGIABCD123EF8456789JHGIABCD123EF111128323HLPPnF9二、例題分析二、例題分析例例3 計(jì)算下圖

5、所示機(jī)構(gòu)的自由度。并確定計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。并確定機(jī)構(gòu)的桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別。機(jī)構(gòu)的桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別。12345678910二、例題分析23456789112345678911二、例題分析例4 計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)自由度 (若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出)。127 7A AC C1 12B B3 3D DE EF FG GH HI I4 45 56 6局部自由度局部自由度虛約束虛約束118263231;8;6HHLPPnFPPnL13二、例題分析二、例題分析例例5 如圖所示如圖所示, 已知已知HG=IJ，且相互平行；，且相互平行；GL=JK，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度，且相互平行。

6、計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度 (若若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出)。141111283231;11;8HHLPPnFPPnLC C2 21 1A AB B6 67 78 89 91 10 01 11 1G GH HI IJ JK KL LE ED DF F3 34 45 5局部自由度局部自由度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈虛約束虛約束15二、例題分析二、例題分析例例6 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度 (若存在局部自若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出）。由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出）。323 72 101LHFnPP 161）平面機(jī)構(gòu)速度分析的速度瞬心法；

7、）平面機(jī)構(gòu)速度分析的速度瞬心法；2）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦、機(jī)械效率的計(jì)算、）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦、機(jī)械效率的計(jì)算、 機(jī)械機(jī)械 的自鎖；的自鎖；3）平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演化）平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演化 及其基本知識(shí)；及其基本知識(shí)；4）平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。）平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容 瞬心法、摩擦受力分析；瞬心法、摩擦受力分析；四桿機(jī)構(gòu)基本概念、四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。四桿機(jī)構(gòu)基本概念、四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。第三章第三章 連桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)17一、基本知識(shí)與概念一、基本知識(shí)與概念 1 1、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型 2 2、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化方

8、法、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化方法 3 3、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中有曲柄的條件、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中有曲柄的條件18一、基本知識(shí)與概念一、基本知識(shí)與概念 4 4、壓力角與傳動(dòng)角、壓力角與傳動(dòng)角19一、基本知識(shí)與概念一、基本知識(shí)與概念 5 5、極位夾角、極位夾角 20一、基本知識(shí)與概念一、基本知識(shí)與概念 6 6、急回運(yùn)動(dòng)、急回運(yùn)動(dòng) 21一、基本知識(shí)與概念 7、行程速比系數(shù) 8、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置 9、速度瞬心的定義 10、機(jī)構(gòu)中速度瞬心 數(shù)目 11、機(jī)構(gòu)中速度瞬心 位置的確定 12、三心定理22一、基本知識(shí)與概念 13、移動(dòng)副的摩擦和自鎖23一、基本知識(shí)與概念一、基本知識(shí)與概念 1414、轉(zhuǎn)動(dòng)副軸頸的摩擦和自鎖、轉(zhuǎn)動(dòng)副軸

9、頸的摩擦和自鎖 24二、例題分析例例1 如圖所示鉸鏈四桿機(jī)如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知各桿長(zhǎng)度為：構(gòu)中，已知各桿長(zhǎng)度為：1、說明該機(jī)構(gòu)為什么有曲柄，指明哪個(gè)構(gòu)件為、說明該機(jī)構(gòu)為什么有曲柄，指明哪個(gè)構(gòu)件為曲柄；曲柄；2、以曲柄為原動(dòng)件作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是否、以曲柄為原動(dòng)件作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是否存在急回運(yùn)動(dòng)，若存在，確定其極位夾角，計(jì)存在急回運(yùn)動(dòng)，若存在，確定其極位夾角，計(jì)算行程速比系數(shù)；算行程速比系數(shù)；3、若以構(gòu)件、若以構(gòu)件AB為原動(dòng)件，為原動(dòng)件，試畫出該機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角和最大傳動(dòng)角的位試畫出該機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角和最大傳動(dòng)角的位置；置；4、回答：在什么情況下此機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)位置？、回答：在什么情況下此機(jī)構(gòu)有死

10、點(diǎn)位置？mmlAB20mmlBC60mmlCD85mmlAD5025二、例題分析 26二、例題分析例2 設(shè)計(jì)如圖所示一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5，滑塊的沖程lc1c2=50mm，導(dǎo)路的偏距e=20mm，求曲柄的長(zhǎng)度lAB和連桿的長(zhǎng)度lBC 。27二、例題分析 注意：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無急回特性。注意：對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無急回特性。28二、例題分析例3 圖所示為一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，已知該機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件為構(gòu)件1，且AB=a，BC=b，DE=c，AD=d，ba，BC與CE垂直。ABCDE1234試求：1、從動(dòng)件3的兩個(gè)極限位置（畫圖表示）2、機(jī)構(gòu)的極位夾角（寫出表達(dá)式）3、機(jī)構(gòu)的行程速比系

11、數(shù)K（寫出表達(dá)式）29二、例題分析 例4 圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知各桿件的尺寸和各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r，以及各運(yùn)動(dòng)副的摩擦系數(shù)f，作用在滑塊上的水平阻力為Q，試通過對(duì)機(jī)構(gòu)圖示位置的受力分析（不計(jì)各構(gòu)件重量及慣性力），確定作用在點(diǎn)B并垂直于曲柄的平衡力P的大小和方向。 30二、例題分析 例5 如下圖所示的齒輪連桿機(jī)構(gòu)中，已知構(gòu)件1的角速度為1，利用速度瞬心法求圖示位置構(gòu)件3的角速度3。 31二、例題分析1234532二、例題分析 例6 在下圖所示夾具中，已知偏心盤半徑R，其回轉(zhuǎn)軸頸直徑d，楔角，尺寸a，b及l(fā)，各接觸面間的摩擦系數(shù)f，軸頸處當(dāng)量摩擦系數(shù)f v。試求： 1、當(dāng)工作面需加緊力Q時(shí)，在手柄上

12、需加的力P； 2、夾具在夾緊時(shí)的機(jī)械效率； 3、夾具在驅(qū)動(dòng)力P作用下不發(fā)生自鎖，而在夾緊力Q為驅(qū)動(dòng)力時(shí)要求自鎖的條件。 33二、例題分析34 1) 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇和凸輪輪廓的設(shè)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇和凸輪輪廓的設(shè)計(jì)計(jì) 原理；原理； 2) 尖頂、滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)；尖頂、滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)； 3) 尖頂、滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)；尖頂、滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)； 4) 平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)；平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)； 5) 盤形凸輪基本尺寸的確定。盤形凸輪基本尺寸的確定。 本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容反轉(zhuǎn)法及凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)法及凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第四

13、章第四章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)35一、基本知識(shí)與概念 1、凸輪基圓 2、偏距 3、偏距圓 4、從動(dòng)件行程 5、從動(dòng)件推程 6、從動(dòng)件回程 7、從動(dòng)件遠(yuǎn)(近)休程 8、剛性沖擊 9、柔性沖擊 10、無沖擊36一、基本知識(shí)與概念 11 11、凸輪輪廓設(shè)計(jì)的基本原理、凸輪輪廓設(shè)計(jì)的基本原理 12 12、凸輪的理論輪廓、凸輪的理論輪廓 13 13、凸輪的工作輪廓（實(shí)際輪廓）、凸輪的工作輪廓（實(shí)際輪廓） 14 14、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 及其許用值及其許用值 15 15、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 16 16、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

14、17 17、平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 18 18、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的 關(guān)系關(guān)系 19 19、偏置凸輪機(jī)構(gòu)的偏置方向的確定、偏置凸輪機(jī)構(gòu)的偏置方向的確定37二、例題分析例例1 圖示直動(dòng)滾子盤形凸輪圖示直動(dòng)滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其凸輪實(shí)際廓線為一機(jī)構(gòu)，其凸輪實(shí)際廓線為一以以C點(diǎn)為圓心的圓形，點(diǎn)為圓心的圓形，O為其為其回轉(zhuǎn)中心，回轉(zhuǎn)中心，e為其偏距，滾子為其偏距，滾子中心位于中心位于B0點(diǎn)時(shí)為該凸輪的點(diǎn)時(shí)為該凸輪的起始位置。試畫圖（應(yīng)有必起始位置。試畫圖（應(yīng)有必要的說明）求出：要的說明）求出： 1、凸輪的理論輪廓；、凸輪的理論輪廓；2

15、、凸輪的基圓；凸輪的基圓；3 3、凸輪的偏距圓；、凸輪的偏距圓；eCOB2B0B138二、例題分析 4、當(dāng)滾子與凸輪實(shí)際廓線在、當(dāng)滾子與凸輪實(shí)際廓線在B1 點(diǎn)接觸時(shí)，點(diǎn)接觸時(shí)，所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角1； 5、當(dāng)滾子中心位于、當(dāng)滾子中心位于B2點(diǎn)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的凸輪點(diǎn)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角機(jī)構(gòu)的壓力角2及從動(dòng)件推桿的位移（以滾子中及從動(dòng)件推桿的位移（以滾子中心位于心位于B0點(diǎn)時(shí)為位移起始參考點(diǎn)）；點(diǎn)時(shí)為位移起始參考點(diǎn)）； 6、凸輪的最大壓力角、凸輪的最大壓力角max。39二、例題分析解： 1、以C點(diǎn)為圓心，以點(diǎn)C到滾子鉸鏈中心B0的距離為半徑畫圓M，則該圓M即為凸輪的理論輪廓，圖中以

16、紅色的點(diǎn)劃線圓表示。AMeCOB2B0B140二、例題分析 2、過C點(diǎn)與O點(diǎn)作直線交理論輪廓圓M于A點(diǎn)，以點(diǎn)O為圓心，以O(shè)A為半徑畫圓P，則圓P即為該凸輪的基圓，圖中以紅色實(shí)線圓表示。APMeCOB2B0B141二、例題分析 3、以O(shè)點(diǎn)為圓心，以偏距e為半徑畫圓N，則圓N即為該凸輪的偏距圓，圖中以藍(lán)色圓表示。NAPMeCOB2B0B142二、例題分析 4、由于滾子中心位于、由于滾子中心位于B0點(diǎn)時(shí)為該凸輪的起始位點(diǎn)時(shí)為該凸輪的起始位置，延長(zhǎng)推桿使其與偏距置，延長(zhǎng)推桿使其與偏距圓圓N相切，切點(diǎn)為相切，切點(diǎn)為E，連接，連接O點(diǎn)與點(diǎn)與E點(diǎn)。過點(diǎn)。過C點(diǎn)與點(diǎn)與B1點(diǎn)點(diǎn)作直線交理論輪廓于作直線交理論輪廓

17、于D點(diǎn)，點(diǎn)，過過D點(diǎn)作偏距圓點(diǎn)作偏距圓N的切線，的切線，切線的方向與該切線的方向與該FEDNAPMeCOB2B0B11機(jī)構(gòu)的起始位置一致，切點(diǎn)為機(jī)構(gòu)的起始位置一致，切點(diǎn)為F，連，連O點(diǎn)與點(diǎn)與F點(diǎn)。點(diǎn)。則線段則線段OE與與OF之間的夾角即為之間的夾角即為1角，圖中以角，圖中以粉色線條表示。粉色線條表示。43二、例題分析 5、過、過B2點(diǎn)作圓點(diǎn)作圓N的切線，方向與該機(jī)構(gòu)的切線，方向與該機(jī)構(gòu)起始位置一致，切點(diǎn)為起始位置一致，切點(diǎn)為G。以。以O(shè)點(diǎn)為圓心，以點(diǎn)為圓心，以O(shè)B0長(zhǎng)度為半徑畫圓長(zhǎng)度為半徑畫圓Q。B2G與圓與圓Q的交點(diǎn)為的交點(diǎn)為H，與基圓與基圓P的交點(diǎn)為的交點(diǎn)為I。連。連接點(diǎn)接點(diǎn)B2與與C，則

18、直線，則直線B2G與與B2C的的HGFEDNAPMeCO2B2B0B11QI注意：線段B2H為B2位置時(shí)，推桿相對(duì)于凸輪推程起始位置的位移。夾角就為所求的該位置的壓力角夾角就為所求的該位置的壓力角2。線段。線段B2H為所求的為所求的推桿的位移。推桿的位移。44二、例題分析 6、過點(diǎn)、過點(diǎn)C與與O作作直線交偏距圓直線交偏距圓N于于J，過過J作圓作圓N的切線交的切線交理論輪廓圓理論輪廓圓M于于K。連接點(diǎn)連接點(diǎn)K與與J及點(diǎn)及點(diǎn)K與與C，則直線，則直線KC與與KJ的夾角為該機(jī)構(gòu)的的夾角為該機(jī)構(gòu)的最大壓力角最大壓力角max。1B1B0B22OCemaxMPANDEFGHQIJK起始位置處起始位置處于推程

19、還是于推程還是回程？最小回程？最小壓力角是多壓力角是多少？推程運(yùn)少？推程運(yùn)動(dòng)角、回程動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角、近休止角、近休止角各是休止角各是多少？多少？45 1)1)齒廓嚙合基本定律、共軛齒廓的形成、漸齒廓嚙合基本定律、共軛齒廓的形成、漸 開線的性質(zhì)；開線的性質(zhì)； 2)2)漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺 寸計(jì)算；寸計(jì)算； 3) 3) 漸開線齒廓的加工原理、根切與變位；漸開線齒廓的加工原理、根切與變位； 4) 4) 一對(duì)漸開線齒輪的嚙合傳動(dòng)；一對(duì)漸開線齒輪的嚙合傳動(dòng)； 5) 5) 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容

20、本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù)的計(jì)算直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù)的計(jì)算第五章第五章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)46一、基本知識(shí)與概念 1、齒廓嚙合基本定律 2、節(jié)點(diǎn) 3、節(jié)圓 4、共軛齒廓 5、漸開線的形成 6、漸開線的性質(zhì) 7、漸開線的方程 8、漸開線函數(shù)KKKKbKrrtan=invcos/=kKKKtan=47一、基本知識(shí)與概念 9、漸開線齒廓嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn) 10、齒輪的各部分名稱 齒頂圓，齒根圓，齒厚，齒槽寬，齒距(周節(jié))，分度圓，齒頂高，齒根高，全齒高。48一、基本知識(shí)與概念 11、漸開線齒輪的基本參數(shù) 齒數(shù)Z，模數(shù)m，分度圓壓力角(齒形角)，分度圓的另一個(gè)定義

21、，齒頂高系數(shù)，徑向間隙系數(shù)，輪齒間的徑向間隙，基本齒廓，基本齒廓的主要特點(diǎn)。 齒頂高系數(shù)和徑向間隙系數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值，其值由基本齒廓規(guī)定。 正常齒標(biāo)準(zhǔn) ： 短齒標(biāo)準(zhǔn) ：ha*,.10 25 c*3 . 0c , 8 . 0*ah49一、基本知識(shí)與概念 12、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 可參見CAI或教材中的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸公式表。50一、基本知識(shí)與概念 13、漸開線齒廓的加工原理 標(biāo)準(zhǔn)齒輪及變位齒輪的加工：現(xiàn)以齒條形刀具為例討論標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪加工問題。 a）標(biāo)準(zhǔn)齒輪加工：當(dāng)齒條刀具的分度線(中線)與齒輪毛坯的分度圓相切作純滾動(dòng)時(shí)，刀具移動(dòng)的線速度v等于輪坯分度圓的線速度r，

22、即v=r時(shí)，加工出齒輪的分度圓壓力角等于刀具的齒形角，分度圓齒厚s等于刀具分度線上的齒槽寬e，即s=e=m/2，其齒頂高為 ，齒根高為 ，這種齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，如下圖中的虛線齒輪。mha*mcha)(*51一、基本知識(shí)與概念 13、漸開線齒廓的加工原理 52一、基本知識(shí)與概念 13、漸開線齒廓的加工原理 b）變位齒輪加工：當(dāng)齒條刀具的分度線不與輪坯的分度圓相切，而是相距(相割或拉開)xm時(shí)，如上圖中的實(shí)線位置，刀具的移動(dòng)速度v仍等于輪坯的分度圓線速度r，即v=r時(shí)，此時(shí)平行于刀具分度線的一條直線(節(jié)線)與輪坯的分度圓相切并作純滾動(dòng)，這種改變刀具位置，使其分度線距離輪坯分度圓為xm時(shí)加工出的齒輪

23、稱為變位齒輪，x稱為變位系數(shù)。當(dāng)?shù)毒叻侄染€遠(yuǎn)離輪坯中心，與輪坯分度圓拉開時(shí)，x為正，稱為正變位；當(dāng)?shù)毒咭平喤髦行?，其分度線與輪坯分度圓相割時(shí)，稱為負(fù)變位，x為負(fù)值。 53一、基本知識(shí)與概念 13、漸開線齒廓的加工原理 b）變位齒輪加工： 由于齒輪的分度圓與刀具上的節(jié)線相切并作純滾動(dòng)，因而齒輪的分度圓齒厚s應(yīng)等于刀具節(jié)線上的齒槽寬e。有： 即有：2xmtanm21KJ2m21KK es齒輪的分度圓齒厚：齒輪的分度圓齒槽寬： (tan ) (tansmxemx2222)54一、基本知識(shí)與概念 13、漸開線齒廓的加工原理 b）變位齒輪加工： 對(duì)于正變位齒輪，x0，其分度圓齒厚比標(biāo)準(zhǔn)齒輪增大，而負(fù)變

24、位齒輪，x1，圖中為k=2和3的情況)，并與漸開線齒廓切于A、B兩點(diǎn)，卡爪間的距離AB即為公法線長(zhǎng)度，用Wk表示。 當(dāng)跨k個(gè)齒測(cè)量時(shí)，其公法線長(zhǎng)度Wk為： Wk=(k-1)pb+sb59一、基本知識(shí)與概念 14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題 任意圓上的弧齒厚 ： 該式給出了公法線長(zhǎng)度與基圓齒距和基圓齒厚關(guān)系，公法線長(zhǎng)度的變化可以表示其齒厚的變化情況，這是不用定位基準(zhǔn)測(cè)量齒厚的好方法。 將基圓齒距 pb=mcos， 基圓齒厚 sb=scos+mzcosinv代入上式得： Wk=mcos(k-1)+zinv+scos 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪， 其分度圓齒厚s=m/2， Wk=mcos(k-0.5)+zinv6

25、0一、基本知識(shí)與概念 14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題 任意圓上的弧齒厚 ： 變位齒輪分度圓齒厚 s=m/2+2xmtan，Wk=mcos(k-0.5)+zinv+2xmsin。 在測(cè)量公法線時(shí)，必須首先確定跨齒數(shù)k，當(dāng)齒數(shù)z一定時(shí)，如果跨齒數(shù)太多，卡尺的卡爪就可能與齒輪頂部的棱角接觸，如果跨齒數(shù)太少，卡爪就可能與齒根部的非漸開線接觸，其測(cè)量的結(jié)果都不是真正的公法線。為了使卡尺的卡爪與齒廓中部的漸開線接觸，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其跨齒數(shù)應(yīng)由下式計(jì)算：kz18005 .61一、基本知識(shí)與概念 14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題 任意圓上的弧齒厚 ： 對(duì)于變位齒輪，其跨齒數(shù)k為： 根切現(xiàn)象：用范成法加工漸開

26、線齒輪過程中，有時(shí)刀具齒頂會(huì)把被加工齒輪根部的漸開線齒廓切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切，如上圖所示。根切將削弱齒根強(qiáng)度，甚至可能降低傳動(dòng)的重合度，影響傳動(dòng)質(zhì)量，應(yīng)盡量避免。kzzzx180205arccos(cos).62一、基本知識(shí)與概念 14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題 根切產(chǎn)生的原因：根切現(xiàn)象是因?yàn)榈毒啐X頂線(齒條型刀具)或齒頂圓(齒輪插刀)超過了極限嚙合點(diǎn)（嚙合線與被切齒輪基圓的切點(diǎn)）N1而產(chǎn)生的。下圖表示齒條刀具的齒頂線超過極限嚙合點(diǎn)N1的情況，當(dāng)?shù)毒啐X廓通過N1點(diǎn)處于位置II時(shí)，已經(jīng)將漸開線齒廓加工完了，但當(dāng)范成運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，刀刃仍將繼續(xù)進(jìn)行切削。若齒條移動(dòng)距離s到位置III時(shí)，刀

27、刃與嚙合線交于一點(diǎn)K，此時(shí)齒輪應(yīng)轉(zhuǎn)過角，其分度圓轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)為s。故有： 111coscosNNrrsKNb63一、基本知識(shí)與概念 14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題 根切產(chǎn)生的原因： 自同一點(diǎn)N1出發(fā)的直線 為刀具兩位置之間的法向距離，而 則為齒輪基圓上轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)，它們的長(zhǎng)度相等，因而漸開線齒廓上的一點(diǎn)N K111NN 必然落在刀刃上一點(diǎn)K的后面，即 點(diǎn)附近的漸開線必然被刀刃切掉而產(chǎn)生根切，如右圖中的陰影部分。N1N164一、基本知識(shí)與概念 14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題 避免根切的方法： 用范成法加工齒輪時(shí)，產(chǎn)生根切的根本原因是刀具的齒頂線(圓)超過了極限嚙合點(diǎn)N1，為此，可以采取移距變位的

28、方法避免根切。 用齒條刀加工漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)zmin為：當(dāng) 、=20時(shí)，zmin=17。因此，齒數(shù)小于17的漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪會(huì)產(chǎn)生根切。zhamin*sin22ha* 165一、基本知識(shí)與概念 14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題 避免根切的方法： 不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù)xmin： 避免根切的方法可有： a）選用 的齒數(shù)； b）采用 的變位齒輪； c）改變齒形參數(shù)，如減小 或加大均可使zmin減小，以避免根切，但是這要更換刀具，增加生產(chǎn)成本，故不宜采用。xhzzzamin*minmin()minzz minxx ha*66一、基本知識(shí)與概念 14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題 避免

29、根切的方法可有： 當(dāng)z0；而當(dāng)zzmin時(shí)，允許有一定的負(fù)變位(x1。重合度值越大，齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性和平穩(wěn)性越好，一般齒輪傳動(dòng)的許用重合度=1.31.4，即要求。 重合度的基本概念 ：實(shí)際嚙合線 與基圓齒距Pb的比值稱為重合度，用表示：B B12121bPBB72一、基本知識(shí)與概念 15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算 重合度的基本概念 ：73一、基本知識(shí)與概念 15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算 實(shí)際嚙合線： 上圖為一對(duì)外嚙合直齒圓柱齒輪，圖中主動(dòng)輪1推動(dòng)前一對(duì)輪齒在K點(diǎn)嚙合尚未脫開時(shí)，后一對(duì)輪齒即在B2點(diǎn)(從動(dòng)輪2的齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn))開始嚙合，線段 等于齒輪的基圓齒距，即 =Pb1=Pb2。前一對(duì)輪

30、齒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到B1點(diǎn)(齒輪1的齒頂圓與嚙合線交點(diǎn))時(shí)，即脫開嚙合。線段 稱為實(shí)際嚙合線，輪齒嚙合只能在B1B2內(nèi)進(jìn)行。 理論嚙合線：因基圓內(nèi)無漸開線，實(shí)際嚙合線不能超過極限嚙合點(diǎn)N1、N2，故 稱為理論嚙合線。B K2B K2B B12N N1274一、基本知識(shí)與概念 15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算 重合度的計(jì)算 重合度的物理意義：重合度的大小表明同時(shí)參與嚙合輪齒對(duì)數(shù)的平均值，如1，表明始終只有一對(duì)輪齒嚙合。如 0 ，可以減小機(jī)構(gòu)尺寸，減輕輪齒的磨損，提高承載能力，還可以配湊并滿足不同中心距的要求。 負(fù)傳動(dòng)：x=x1+x2 0 ，可以配湊不同的中心距，但是其承載能力和強(qiáng)度都有所下降。80一、基本知

31、識(shí)與概念 16、變位齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用與變位系數(shù)的選擇 變位齒輪的應(yīng)用 a)避免輪齒根切：為使齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)減少小齒輪的齒數(shù)，當(dāng)z的正傳動(dòng)時(shí)，可提高齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，若適當(dāng)選擇變位系數(shù)，能降低滑動(dòng)系數(shù)，提高齒輪的耐磨損和抗膠合能力。 d)修復(fù)已磨損的舊齒輪：齒輪傳動(dòng)中，一般小齒輪磨損較嚴(yán)重，大齒輪磨損較輕，若利用負(fù)變位修復(fù)磨損較輕的大齒輪齒面，重新配制一個(gè)正變位的小齒輪，可節(jié)省一個(gè)大齒輪的制造費(fèi)用，還能改善其傳動(dòng)性能。 82一、基本知識(shí)與概念 17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成83一、基本知識(shí)與概念 17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒輪的基本參數(shù)：在斜齒輪加工中，一

32、般多用滾齒或銑齒法，此時(shí)刀具沿斜齒輪的螺旋線方向進(jìn)刀，因而斜齒輪的法面參數(shù)如mn、n、h*an和c*n等均與刀具參數(shù)相同，是標(biāo)準(zhǔn)值。而斜齒輪的齒面為漸開線螺旋面，其端面齒形為漸開線。一對(duì)斜齒輪嚙合，在端面看與直齒輪相同，因此斜齒輪的幾何尺寸如d、da、db、df等的計(jì)算又應(yīng)在端面上進(jìn)行。84一、基本知識(shí)與概念 17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒輪的基本參數(shù)： a)法面模數(shù)mn與端面模數(shù)：mn=mtcos ，式中為斜齒條的傾斜角即為斜齒輪分度圓柱上的螺旋角。 b)法面齒頂高系數(shù)h*an與端面齒頂高系數(shù)h*at： c)法面頂隙系數(shù)c*n與端面頂隙系數(shù)c*t： c*t=c*ncos d)法面壓力角n與端面

33、壓力角t： tann=tantcos cos/*antnanathmmhh85一、基本知識(shí)與概念 17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒輪的基本參數(shù)： e)法面變位系數(shù)xn與端面變位系數(shù)xt： xt=xncos f)分度圓柱螺旋角與基圓柱螺旋角b tbcostantan86一、基本知識(shí)與概念 17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算：斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算應(yīng)在端面內(nèi)進(jìn)行，從端面看，斜齒輪嚙合與直齒輪完全相同，所以只要把端面參數(shù)代入直齒輪計(jì)算公式，即得斜齒輪計(jì)算公式，具體可查閱相關(guān)書中的計(jì)算公式。當(dāng)其中的xn1、xn2均為0時(shí)，即為標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng)。由于斜齒輪傳動(dòng)中心距的配湊可以通過改變螺旋角來實(shí)現(xiàn)，

34、而且變位斜齒輪比標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的承載能力提高的也不顯著，因而生產(chǎn)中變位斜齒輪較少應(yīng)用。87一、基本知識(shí)與概念 17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒輪的正確嚙合條件： a)模數(shù)相等： mn1=mn2 或 mt1=mt2 b)壓力角相等： n1=n2 或 t1=t2 c)螺旋角大小相等：外嚙合時(shí)應(yīng)旋向相反，內(nèi)嚙合時(shí)應(yīng)旋向相同。即1=2 (其中“”號(hào)用于內(nèi)嚙合， “”用于外嚙合)。 斜齒輪傳動(dòng)的重合度 ：等于端面重合度 與軸面重合度 之和。 )tan2(tan2)tan1(tan121tatztatznmB/sin88一、基本知識(shí)與概念 17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒輪的法面齒形及當(dāng)量齒數(shù)： 斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：

35、 a)嚙合性能好，承載能力大。傳動(dòng)時(shí)，輪齒一端先進(jìn)入嚙合，接觸線逐漸增長(zhǎng)，又逐漸縮短直至脫離嚙合。而且嚙合時(shí)，輪齒總剛度變化小，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)小，故傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊和噪音小。另一方面由于重合度較大，總接觸線長(zhǎng)度大，因而其承載能力也比直齒輪為高。322coscoscos22zmzmmrmzntnnv89二、例題分析例例1 圖中給出了兩對(duì)齒輪的齒頂圓和基圓，試分別在此二圖上畫出齒輪的嚙合線，并標(biāo)出：極限嚙合點(diǎn) 、 ，實(shí)際嚙合的開始點(diǎn)和終止點(diǎn) 、 ，嚙合角 ，節(jié)圓和節(jié)點(diǎn)P，并標(biāo)出二齒輪的轉(zhuǎn)向。 111N1N2N2N1B1B2B2BPPN1N2B1B290二、例題分析111N1N2N2N1B1B2B2BPP9

36、1二、例題分析例例2 用齒條刀具加工一直齒圓柱齒輪。已知被加工齒輪輪坯的角速度 ，刀具移動(dòng)速度為 ，刀具的模數(shù) ，壓力角 。 1)求被加工齒輪的齒數(shù)； 2)若齒條分度線與被加工齒輪中心的距離為77mm，求被加工齒輪的分度圓齒厚； 3)若已知該齒輪與大齒輪2相嚙合時(shí)的傳動(dòng)比 ，當(dāng)無齒側(cè)間隙的準(zhǔn)確安裝時(shí)，中心距 ，求這兩個(gè)齒輪的節(jié)圓半徑 、 及嚙合角 。 srad /51sm/375. 0mmm1020412imma3771r2r92二、例題分析例例3 設(shè)已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)， , ， ， ， ， ， 。試求： ， 及 之值。 201z402zmmmn820n30mmB301*ahab93

37、 1) 輪系傳動(dòng)比的計(jì)算； 2) 行星輪系的設(shè)計(jì)。 本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容輪系傳動(dòng)比的計(jì)算第六章第六章 輪系及其設(shè)計(jì)輪系及其設(shè)計(jì)94一、基本知識(shí)與概念 1、定軸輪系 2、周轉(zhuǎn)輪系 3、差動(dòng)輪系 4、行星輪系 5、混合輪系 6、基本構(gòu)件 7、輪系的傳動(dòng)比 8、定軸輪系的傳動(dòng)比95一、基本知識(shí)與概念 9、平面定軸輪系 10、空間定軸輪系 11、平面定軸輪系轉(zhuǎn)向的確定 12、空間定軸輪系轉(zhuǎn)向的確定96一、基本知識(shí)與概念 13、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比 求解周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比最常用方法的是轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法，其基本思想是設(shè)法把周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，然后間接地利用定軸輪系的傳動(dòng)比公式來求解周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比。9713131

38、313113) 1(zzzziHHHHH98積所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘到從積所有從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘到從KAKAiHKHAHKHAHAK99AHHAHHAHKHAHAKii110HAKAHii1100一、基本知識(shí)與概念 16、混合輪系的傳動(dòng)比 首先分清組成它的定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系，再分別應(yīng)用定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式計(jì)算。 找周轉(zhuǎn)輪系的方法是：先找出軸線不固定的行星輪，支持行星輪的構(gòu)件就是系桿，注意有時(shí)系桿不一定呈簡(jiǎn)單的桿狀；而幾何軸線與系桿的回轉(zhuǎn)軸線相重合，且直接與行星輪相嚙合的定軸齒輪就是中心輪。這樣的行星輪、系桿和中心輪便組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。其余的部分可按照上述同樣的方法繼續(xù)劃分，若有行星輪

39、存在，同樣可以找出與此行星輪相對(duì)應(yīng)的周轉(zhuǎn)輪系。101二、例題分析 例1 某傳動(dòng)裝置如下圖所示，已知：Z1=60，Z2=48， Z2=80，Z3=120， Z3=60，Z4=40，蝸桿Z4=2（右旋），渦輪Z5=80，齒輪Z5=65，模數(shù)m=5 mm。主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)速為n1=240 r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示。試求齒條6的移動(dòng)速度v6的大小和方向。32156V53442102二、例題分析 例例2 如下圖所示電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器，已知各輪齒數(shù)Z1=26，Z2=50，Z2=18，Z3=94，Z3=18，Z4=35，Z5=88，求i15。 1 12 23 34 4235 5103二、例題分析 例例3 已知齒輪

40、1的轉(zhuǎn)速n1=1650 r/min，齒輪4的轉(zhuǎn)速n4=1000 r/min，所有齒輪都是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，模數(shù)相同且Z2=Z5=Z6=20。求輪系未知齒輪的齒數(shù)Z1，Z3，Z4。 1234562H1H104二、例題分析 例例4 下圖的輪系中，已知各輪的齒數(shù)z1 = 20, z2 = 30, z3 = z4 =12, z5 = 36, z6 = 18, z7 = 68，求該輪系的傳動(dòng)比i1H。 3126H54h7105二、例題分析 例例5 下圖為一龍門刨床工作臺(tái)的變速換向機(jī)構(gòu)。J，K為電磁制動(dòng)器，它們可以分別剎住構(gòu)件A和3。已知各齒輪的齒數(shù)，求當(dāng)分別剎住A和3時(shí)的傳動(dòng)比i1B。 BA3KJ4215310

41、6二、例題分析 Z6Z4Z5HZ3Z2Z1 例6 圖示的輪系中，各齒輪皆為漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，且它們的模數(shù)與壓力角均相同。已知齒輪齒數(shù)為：Z1=28，Z2=20，Z4=30，Z5=22。求：齒輪4至齒輪1之間的傳動(dòng)比i41，并說明齒輪4與齒輪1的轉(zhuǎn)向是否相同。107本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容其他常用機(jī)構(gòu)的基本特點(diǎn) 掌握棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用。 第七章第七章 其他常用機(jī)構(gòu)其他常用機(jī)構(gòu)108基本知識(shí)與概念 舉出五種主動(dòng)件進(jìn)行連續(xù)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 六桿間歇機(jī)構(gòu) 109 1) 機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型的建

42、立； 2) 機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律； 3) 機(jī)械周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)。 本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容基本知識(shí)與概念及計(jì)算分析第八章第八章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)110一、基本知識(shí)與概念 1、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程的三個(gè)階段 a)起動(dòng)階段 這個(gè)階段，原動(dòng)件的速度由零上升到正常工作速度（平均速度），機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)能由零上升到E。這一階段，驅(qū)動(dòng)力作的驅(qū)動(dòng)功一定大于阻抗力所消耗的功，而且有 WWEdr111一、基本知識(shí)與概念 2、機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型 我們把這種具有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其上作用有等效力或等效力矩的等效構(gòu)件稱為原機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型。 通常取連架桿作為等效構(gòu)件，下圖即為兩種常

43、用的等效動(dòng)力學(xué)模型。在模型a中，滑塊的運(yùn)動(dòng)與機(jī)構(gòu)中的滑塊運(yùn)動(dòng)一樣，但其具有的質(zhì)量為等效質(zhì)量me，其上作用的力為等效力 Pe；在模型b中，曲柄的運(yùn)動(dòng)與原機(jī)構(gòu)中曲柄的運(yùn)動(dòng)一樣，但其具有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je，其上作用的力矩為等效力矩 Me。112一、基本知識(shí)與概念 2、機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型 3、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定 等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以根據(jù)等效原則等效構(gòu)件所具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能來確定。113一、基本知識(shí)與概念 3、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定 對(duì)于具有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的機(jī)械系統(tǒng)，構(gòu)件i上的質(zhì)量為mi，相對(duì)質(zhì)心Ci的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JCi，質(zhì)心Ci的速度為VCi，構(gòu)件的角速

44、度為i，則系統(tǒng)所具有的總動(dòng)能為 當(dāng)選取回轉(zhuǎn)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，等效構(gòu)件的動(dòng)能為)2121(221iCiCiiniJmE221eeJE 114一、基本知識(shí)與概念 3、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的確定 根據(jù)上述等效原則Ee=E，可得等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je的一般表達(dá)式為 當(dāng)選取移動(dòng)滑塊為等效構(gòu)件時(shí)，可得等效質(zhì)量me的一般表達(dá)式為 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效質(zhì)量不僅與各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，而且也與速比有關(guān)。一般情況下構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是常數(shù)，而速比是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)或常數(shù)，因此，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效質(zhì)量也是等效構(gòu)件位置的函數(shù)或是常數(shù)。)()(221iCiCiinieJvmJ)()(221vJvvmmiCiCiinie

45、115一、基本知識(shí)與概念 4、等效力和等效力矩的確定 等效力和等效力矩可以根據(jù)等效原則等效力或等效力矩產(chǎn)生的瞬時(shí)功率等于機(jī)械系統(tǒng)所有外力和外力矩在同一瞬時(shí)的功率總和來確定。 對(duì)于具有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的機(jī)械系統(tǒng)，構(gòu)件i上的作用力為Pi，力矩為Mi，力Pi作用點(diǎn)的速度為Vi，構(gòu)件i的角速度為i，則系統(tǒng)的總瞬時(shí)功率為 其中i為力Pi與速度Vi方向的夾角。)cos(1iiiiiniMvPN116一、基本知識(shí)與概念 4、等效力和等效力矩的確定 當(dāng)選取回轉(zhuǎn)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，等效構(gòu)件的瞬時(shí)功率為 根據(jù)等效原則Ne=N，可得等效力矩Me的一般表達(dá)式為 當(dāng)選取移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，可得等效力Pe的一般表達(dá)式為 式中

46、，“”號(hào)決定于Mi與i的方向是否相同，相同取“+”，反之取“”。MPvMeiniiiii 1cos()()PPvvMveiniiiii 1cos()()117一、基本知識(shí)與概念 4、等效力和等效力矩的確定 從以上的推導(dǎo)可知，等效力矩或等效力不僅與機(jī)構(gòu)的外力和外力矩有關(guān)，而且也和速比有關(guān)。 速比通常是等效構(gòu)件位置的函數(shù)或者是常數(shù)，因此，當(dāng)外力或外力矩均為常數(shù)或位置的函數(shù)時(shí)，等效力或等效力矩將為等效構(gòu)件位置的函數(shù)。當(dāng)外力或外力矩是速度（或時(shí)間）的函數(shù)時(shí)，等效力或等效力矩將是等效構(gòu)件位置、速度或時(shí)間的函數(shù)。118一、基本知識(shí)與概念 5、能量微分形式的運(yùn)動(dòng)方程式 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在任一時(shí)間間隔dt內(nèi)，所有

47、外力所作的元功dW應(yīng)等于機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)能的增量dE，即dW=dE。因此當(dāng)?shù)刃?gòu)件為回轉(zhuǎn)構(gòu)件時(shí)，有J（）、M（，t）為一般形式的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩。 6、能量積分形式的運(yùn)動(dòng)方程式 對(duì)上式進(jìn)行積分，并設(shè)初始條件為：t=t0時(shí)，=0，=0，J（0）=J0，則得dJMt d( )( , )122 119一、基本知識(shí)與概念 6、能量積分形式的運(yùn)動(dòng)方程式 7、力矩形式的運(yùn)動(dòng)方程式因則又有則0),(21)(212002dtMJJdJMt d( )( , )122 ),()(2)()()(2tMddJddJdtdJddtdJdMt( )( )( )( )( , ) 22120一、基本知識(shí)與概念 7、力矩形式的

48、運(yùn)動(dòng)方程式 當(dāng)?shù)刃?gòu)件為移動(dòng)構(gòu)件時(shí)，可以用同樣方法得到機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式。 8、機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 a)等效力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為等效構(gòu)件位置的函數(shù)時(shí) 設(shè)初始位置為0時(shí)，角速度為0，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J0，等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻力矩分別為Md()、Mr()。則由能量形式的運(yùn)動(dòng)方程式得121220020JJMMddr ( )( )121一、基本知識(shí)與概念 8、機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 再由 ，即 積分得到 b)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，等效力矩是等效構(gòu)件速度的函數(shù)時(shí) 由力矩形式的運(yùn)動(dòng)方程式得JJJMMddr00220( )( )ddtdtd ( )ttd00 ( )122一、基本知識(shí)與概念 8、機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 于是 上

49、式便是t和的函數(shù)關(guān)系式。為求和的函數(shù)關(guān)系式，可由力矩形式的運(yùn)動(dòng)方程式得所以JddtMMdr( )( )dtJMMddr( )( )ttJdMMdr00( )( )()(rdMMddJ 00JdMMdr( )( )123一、基本知識(shí)與概念 9、周期性速度波動(dòng)的原因 機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻力矩的周期性變化，將引起機(jī)械速度的周期性波動(dòng)。 10、盈功與虧功的概念 如下圖所示，T為一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，也是等效驅(qū)動(dòng)力矩Md和等效阻力矩Mr的變化周期。在該周期內(nèi)任一區(qū)段，由于等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻力矩是變化的，因此它們所作的功不總是相等。124一、基本知識(shí)與概念 10、盈功與虧功的概念125一、基本知

50、識(shí)與概念 10、盈功與虧功的概念 如在ab段，Md()Mr()，即 因此，在該區(qū)段內(nèi)，外力對(duì)系統(tǒng)作正功（又稱盈功），系統(tǒng)動(dòng)能將增加（E0），機(jī)械速度上升。而在bc段，Md()Mr()，即 因此，在該區(qū)段內(nèi)，外力對(duì)系統(tǒng)作負(fù)功（又稱虧功），系統(tǒng)動(dòng)能將減少（ E0 ），機(jī)械速度下降。 aMMddr()00)(dMMrdb126一、基本知識(shí)與概念 10、盈功與虧功的概念 由于在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期T內(nèi)，等效驅(qū)動(dòng)力矩作功等于等效阻力矩作功， 即有 所以經(jīng)過了一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期T后，系統(tǒng)的動(dòng)能增量為零，機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)能恢復(fù)到周期初始時(shí)的值，機(jī)械速度也恢復(fù)到周期初始時(shí)的大小。 由此可知，在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)械速度將呈周期性

51、波動(dòng)。aaTMMddr()0127一、基本知識(shí)與概念 11、平均角速度和速度m 平均角速度m是指一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)角速度的平均值，即 在工程上， m常用最大角速度與最小角速度的算術(shù)平均值來近似計(jì)算，即 mTdT0mminmax2128一、基本知識(shí)與概念 12、速度不均勻系數(shù) 速度不均勻系數(shù)是用來表示機(jī)械速度波動(dòng)的程度，它定義為角速度波動(dòng)的幅度max-min與平均角速度m的比值，即 為使所設(shè)計(jì)機(jī)械的速度不均勻系數(shù)不超過許用值，即 常用的方法是在機(jī)械中安裝一個(gè)具有很大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的回轉(zhuǎn)構(gòu)件飛輪來調(diào)節(jié)機(jī)械的周期性速度波動(dòng)。maxminm 129一、基本知識(shí)與概念 13、最大盈虧功Wmax 如圖所示，機(jī)械系統(tǒng)

52、的動(dòng)能在運(yùn)動(dòng)周期T內(nèi)是變化的，并假設(shè)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J為常數(shù)，則當(dāng)E=Emax時(shí)，=max，當(dāng)E=Emin時(shí)，=min。 顯然，在一個(gè)周期內(nèi)，當(dāng)機(jī)械速度從min上升到max（或由max下降到min）時(shí)，外力對(duì)系統(tǒng)所作的盈功（或虧功）達(dá)到最大，稱為最大盈虧功Wmax，并且有 130一、基本知識(shí)與概念 13、最大盈虧功Wmax即 14、飛輪的作用 如在機(jī)械中安裝一個(gè)具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的飛輪，則有WEEJJmaxmaxminmaxmin121222WJmmax 2WJmmax2WJJFmmax()2131一、基本知識(shí)與概念 14、飛輪的作用 裝上飛輪后，系統(tǒng)的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加了，速度不均勻系數(shù)將減小

53、。對(duì)一個(gè)具體的機(jī)械系統(tǒng)，其穩(wěn)定工作時(shí)的最大盈虧功Wmax和平均角速度m都是確定的，因此，理論上總能有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF來使機(jī)械的速度波動(dòng)降到允許范圍內(nèi)。飛輪在機(jī)械中的作用，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)能量?jī)?chǔ)存器。當(dāng)外力對(duì)系統(tǒng)作盈功時(shí)，它以動(dòng)能形式把多余的能量?jī)?chǔ)存起來，使機(jī)械速度上升的幅度減小；當(dāng)外力對(duì)系統(tǒng)作虧功時(shí)，它又釋放儲(chǔ)存的能量，使機(jī)械速度下降的幅度減小。132一、基本知識(shí)與概念 15、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 為使速度不均勻系數(shù)滿足不等式，必須有J為機(jī)械本身的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在設(shè)計(jì)飛輪時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常不考慮該轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這樣就得到飛輪等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算式 JWJFmmax 2JWFmmax 2133

54、一、基本知識(shí)與概念 15、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 在上式中，如果m用機(jī)器額定轉(zhuǎn)速n（r/min）代替，則有注意：上面求出的是飛輪的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。如飛輪安裝軸的角速度為A ，則飛輪實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF為 因此，為了減小飛輪的實(shí)際尺寸，通常將飛輪安裝在轉(zhuǎn)速較高的軸上。JWnF90022max JJFFmA()2134二、例題分析 例例1 下圖在圖a示的齒輪傳動(dòng)中，已知Z1=20，Z2=40，輪1為主動(dòng)輪，在輪1上施加力矩M1=常數(shù)，作用在輪2上的阻抗力矩M2的變化規(guī)律如圖b所示；兩齒輪繞各自回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別 與 。輪1的平均角速度為 。若已知運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) ，試求： 1)畫出以構(gòu)件1為等效構(gòu)件時(shí)的等效阻力矩Mre-1圖；2101. 0mkgJ2202. 0mkgJsradm/1001/50135二、例題分析 2)求M1的值； 3)求飛輪裝在軸上時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF，并說明飛輪安裝在軸上還是安裝在軸上好； 4)求max，min及其出現(xiàn)的位置。0442 3 7 222204014080200M2(Nm)Z2Z1(b)(a)136二、例題分析 -+-+-MdeMreMe(Nm)10040702011014723220(c)137二、例題分析 例例2 圖為一定軸輪系，O1為輸入軸。各齒輪的齒數(shù)為：Z1=20，Z2=80，Z3=40，Z4=100，且齒輪2與齒輪3為一雙聯(lián)齒輪。取齒輪4（回轉(zhuǎn)軸