整套教學(xué)課件《機(jī)械原理-基礎(chǔ)篇》

1、機(jī)械原理-基礎(chǔ)篇 緒緒 論論機(jī)械機(jī)械(machinery) (machinery) 機(jī)器機(jī)器機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)課程的性質(zhì)與任務(wù)課程的性質(zhì)與任務(wù)是研究機(jī)械性能分析與設(shè)計(jì)的基本理論與方法的專業(yè)基礎(chǔ)課程是研究機(jī)械性能分析與設(shè)計(jì)的基本理論與方法的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。之一。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容1 1、研究機(jī)構(gòu)的組成及具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。、研究機(jī)構(gòu)的組成及具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。2 2、研究基本機(jī)構(gòu)的特性、設(shè)計(jì)方法和強(qiáng)度計(jì)算：、研究基本機(jī)構(gòu)的特性、設(shè)計(jì)方法和強(qiáng)度計(jì)算：連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu). .3 3、常用零件強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸承、軸、聯(lián)結(jié)等。、常用零件強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)。軸承、軸、聯(lián)結(jié)等。本課程的基本學(xué)習(xí)方法 1 著重基本概念的理解和基本設(shè)計(jì)方法的掌握，著重基本概念的理解和基本設(shè)計(jì)方法的掌握，不強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的理論分析；不強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的理論分析； 2 著重理解公式建立的前提、意義和應(yīng)用著重理解公式建立的前提、意義和應(yīng)用,不不 強(qiáng)調(diào)對理論公式的具體推導(dǎo)；強(qiáng)調(diào)對理論公式的具體推導(dǎo)； 3 注意密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，努力培養(yǎng)解決工程 實(shí)際問題的能力。 是能量變換的裝置，即可將某種形是能量變換的裝置，即可將某種形式的能量變換成機(jī)械能，或者把機(jī)式的能量變換成機(jī)械能，或者把機(jī)械能變換成其他形式的能量。例如：械能變換成其他形式的能量。例如：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)、壓氣機(jī)、渦輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、壓氣機(jī)

3、、渦輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)等。和發(fā)電機(jī)等。是完成有用的機(jī)械功或者是搬運(yùn)物是完成有用的機(jī)械功或者是搬運(yùn)物品。例如：軋鋼機(jī)、織布機(jī)、縫紉品。例如：軋鋼機(jī)、織布機(jī)、縫紉機(jī)、汽車、飛機(jī)和金屬切削加工機(jī)機(jī)、汽車、飛機(jī)和金屬切削加工機(jī)床等。床等。是用來獲得和變換信息。例如：機(jī)是用來獲得和變換信息。例如：機(jī)械式積分儀、計(jì)帳機(jī)、打字機(jī)和繪械式積分儀、計(jì)帳機(jī)、打字機(jī)和繪圖儀。圖儀。機(jī)器與其它裝置的主要區(qū)別是：機(jī)器與其它裝置的主要區(qū)別是：機(jī)器一定要作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并通過運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)能量物料和信息的變換機(jī)構(gòu)和機(jī)器的區(qū)別機(jī)構(gòu)和機(jī)器的區(qū)別 機(jī)構(gòu)只是一個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)器除構(gòu)件系統(tǒng)外，還機(jī)構(gòu)只是一個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)器除構(gòu)件系統(tǒng)外，還

4、包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)包含電氣、液壓等其它系統(tǒng) 機(jī)構(gòu)只用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力，而機(jī)器除傳遞運(yùn)動(dòng)和力機(jī)構(gòu)只用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力，而機(jī)器除傳遞運(yùn)動(dòng)和力外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能機(jī)器1.人為的組合 2。有確定的運(yùn)動(dòng) 3。能為人作功機(jī)構(gòu)1.人為的組合 2。有確定的運(yùn)動(dòng) 構(gòu)件和零件構(gòu)件和零件機(jī)器中的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元機(jī)器中的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元 零件零件 機(jī)器中的制造單元機(jī)器中的制造單元構(gòu)件分成以下幾種機(jī)架（固定構(gòu)件）活動(dòng)構(gòu)件主動(dòng)件從動(dòng)件其中，運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件稱為原動(dòng)件，輸出運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的從動(dòng)件稱為輸出件。機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)的組成要素是構(gòu)件和

5、運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)的組成要素是構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件構(gòu)件 12341-連桿體2-螺栓3-螺母4-連桿蓋由若干零件組成的構(gòu)件連桿二、運(yùn)動(dòng)副及其分類二、運(yùn)動(dòng)副及其分類運(yùn)動(dòng)副：機(jī)構(gòu)中兩構(gòu)件直接接觸的可動(dòng)聯(lián)接。 約束：兩構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接后，彼此的相對運(yùn)動(dòng)受到某些限制。運(yùn)動(dòng)副元素：兩構(gòu)件上參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副 的部分，如點(diǎn)、線、面。構(gòu)件自由度構(gòu)件自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。一個(gè)作：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有三個(gè)自由度。平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有三個(gè)自由度。運(yùn)動(dòng)副的分類運(yùn)動(dòng)副的分類 根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的接觸形式，運(yùn)動(dòng)副歸為兩類根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的接觸形式，運(yùn)動(dòng)副歸為兩類1）低副：面接觸的運(yùn)動(dòng)副。）低副：面

6、接觸的運(yùn)動(dòng)副。 如如轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副移動(dòng)副。2）高副：點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副。）高副：點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副。 如如齒輪副齒輪副、凸輪副。凸輪副。也可將運(yùn)動(dòng)副分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副。也可將運(yùn)動(dòng)副分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副。1）平面運(yùn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件間作相對平面）平面運(yùn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件間作相對平面運(yùn)動(dòng)，如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、凸輪副、齒輪副。運(yùn)動(dòng)，如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、凸輪副、齒輪副。2）空間運(yùn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件間作相對空間）空間運(yùn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件間作相對空間運(yùn)動(dòng)。如螺旋副，球面副。運(yùn)動(dòng)。如螺旋副，球面副。平面機(jī)構(gòu)具有確定平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件運(yùn)動(dòng)的條件第一章第一章12 平面機(jī)構(gòu)

7、具有確定運(yùn)動(dòng)的條件四桿機(jī)構(gòu)五桿機(jī)構(gòu)桁架BACDBAEDCCD一 平面機(jī)構(gòu)的自由度1 構(gòu)件的自由度AXYO 2 兩構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接后，彼此的相對運(yùn)動(dòng)受到某些約束。 機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)自由度是指機(jī)構(gòu)中各活動(dòng)構(gòu)件相對于機(jī)是指機(jī)構(gòu)中各活動(dòng)構(gòu)件相對于機(jī)架的可能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。架的可能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。3 機(jī)構(gòu)自由度的一般公式機(jī)構(gòu)自由度的一般公式F=3n-2Pl-Phn 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；Pl 低副數(shù)；Ph 高副數(shù)n = 3, Pn = 3, Pl l= 4= 4F = 3F = 33 32 24 = 14 = 1n = 4, Pn = 4, Pl l = 5= 5F = 3F = 34 42 25 = 25 = 2平面

8、平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：）機(jī)構(gòu)自由）機(jī)構(gòu)自由 度數(shù)度數(shù) F1F1。2） 原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F.F.三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的幾種情況三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的幾種情況1) 正確確定運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目正確確定運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目 由三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件組成的軸線重合由三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件組成的軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。 由由m個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)含有個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)含有( (m- -1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。321 n = 7 Pl = 10F = 37210 = 1BCDE12345678A n =7 Pl =

9、10F = 37210 = 12)2)局部自由度（多余自由度）局部自由度（多余自由度）1 1、局部自由度：機(jī)構(gòu)中個(gè)別構(gòu)件不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，即對整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度。2 2、處理辦法：在計(jì)算自由度時(shí)，拿掉這個(gè)局部自由度，即可將滾子與裝滾子的構(gòu)件固接在一起。ABC321ABC321n=3 Pl=3 Ph=1F=33-2 3-1 1=2n=2 Pl=2 Ph=1F=23-2 2-1 1=13 3）虛約束）虛約束 1 1、虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副作用重復(fù)，、虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副作用重復(fù)，而對構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的而對構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束。約束。2 2、處

10、理辦法：將具有虛約束運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件連同、處理辦法：將具有虛約束運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件連同它所帶入的與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的運(yùn)動(dòng)副一并不它所帶入的與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的運(yùn)動(dòng)副一并不計(jì)。拿掉一個(gè)計(jì)。拿掉一個(gè)F = -1F = -1的自由度，即去掉一個(gè)的自由度，即去掉一個(gè)約束。約束。常見的虛約束常見的虛約束1)機(jī)構(gòu)中某兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，在未機(jī)構(gòu)中某兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，在未組成運(yùn)動(dòng)副之前，其各自的軌跡已重合為一，組成運(yùn)動(dòng)副之前，其各自的軌跡已重合為一，則此聯(lián)結(jié)帶入的約束為虛約束。則此聯(lián)結(jié)帶入的約束為虛約束。虛約束一虛約束二2）兩構(gòu)件組成的若干個(gè)導(dǎo)路中心線互相平行或）兩構(gòu)件組成的若干個(gè)導(dǎo)路中心線互相平行或重合的

11、移動(dòng)副。重合的移動(dòng)副。x1x2ABC1234x1x23）兩構(gòu)件組成若干個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副。）兩構(gòu)件組成若干個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副。ABmyh5）機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動(dòng)不起作用的自由度）機(jī)構(gòu)中對運(yùn)動(dòng)不起作用的自由度F=-1的對的對稱部分存在虛約束。稱部分存在虛約束。行星齒i輪傳動(dòng)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度n = 5 Pn = 5 P5 5= 6= 6F = 3 F = 3 5 5 2 2 6 = 3 6 = 3213456n = 5 Pn = 5 P5 5= 7= 7F = 3 F = 3 5 5 2 2 7 = 1 7 = 1n=3 Pl=4 Ph=1F=33-2 4-1 1=0思考題第二章第二章 平面連桿機(jī)

12、構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)二、連桿機(jī)構(gòu)的分類1 1、根據(jù)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)分為：平面連桿機(jī)構(gòu)，空間連桿機(jī)構(gòu)。2 2、根據(jù)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。一、一、連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)是若干個(gè)構(gòu)件全用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、是若干個(gè)構(gòu)件全用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副移動(dòng)副、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副）聯(lián)、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副）聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，也稱之為低副機(jī)構(gòu)。接而成的機(jī)構(gòu)，也稱之為低副機(jī)構(gòu)。三平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)三平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)1）適用于傳遞較大的動(dòng)力，常用于動(dòng)力機(jī)械。）適用于傳遞較大的動(dòng)力，常用于動(dòng)力機(jī)械。2 2）依靠運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于）依靠運(yùn)動(dòng)副元素

13、的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度保證所要求的制造精度3 3）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。種軌跡要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。4 4）可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞的操縱機(jī)構(gòu)。）可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞的操縱機(jī)構(gòu)。 不足之處：1）不易于傳遞高速運(yùn)動(dòng)。2 2）可能產(chǎn)生較大的運(yùn)動(dòng)累積誤差。3 3）平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為繁難。2-1 2-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演變平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演變及其應(yīng)用及其應(yīng)用機(jī)架連架桿連架桿連桿 在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn)360360者稱為曲柄；

14、僅能繞其軸線往復(fù)擺動(dòng)者稱為搖桿。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu): :兩連架桿中，一個(gè)為曲柄，而另一個(gè)為搖桿。2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為曲柄。3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為搖桿。4 41 12 23 32-2 2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的共性問題平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的共性問題一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件二、二、平面四桿機(jī)構(gòu)輸出件的急回特性平面四桿機(jī)構(gòu)輸出件的急回特性三、三、平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：1 1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為四桿機(jī)構(gòu)中的最短桿；2 2）最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和

15、條件）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：2 2）若不滿足桿長和條件，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：最長桿的桿長 2 2 , : t, : t1 1tt2 2 , , v v1 1v00。B BA AC CB1B1B2B2C2C2C1C1B1C2AC1BB2CA AB1B1D DC CB2B2 = = A AB B三、三、平面機(jī)構(gòu)的壓力角和平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)傳動(dòng)角、死點(diǎn)C CD DF FvcvcF1F1F2F2F1 = FcosF1 = FcosF2 = FsinF2 = Fsin1 1、機(jī)構(gòu)壓力角: :在不計(jì)摩擦

16、力、慣性力和重力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運(yùn)動(dòng)的力的方向線與輸出件上受力點(diǎn)的速度方向間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，通常用表示。,F,F1 1 傳動(dòng)角：壓力角的余角。傳動(dòng)角：壓力角的余角。機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和壓力角作出如下規(guī)定：minmin ；= 30= 306060；maxmax。、分別為許用傳動(dòng)角和許用壓力角。vcvcA AB BC CD DF FF1F1F2F2通常用表示. . F F1 1 v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3= 0= 0 = 90= 90A AB BC CF F2 23 31 1v vB3B3min=

17、min , 180-maxmin2 2、最小傳動(dòng)角的確定、最小傳動(dòng)角的確定F2F2F2F2A AB BC CD D F Fv vc cF1F1B BB BC CC Cmaxmaxminmin a ab bc cd d B BA AC CB BB BC CC C minminB BC CA AC CB BB BC C 為提高機(jī)械傳動(dòng)效率，應(yīng)使其最小傳動(dòng)角處于工作阻力較小的空回行程中。3 3 機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置 在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦阻力的條在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦阻力的條件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動(dòng)角件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動(dòng)角=0=0（或（或=90=90）的位置下

18、，）的位置下，無論給機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩有多大，均不能使機(jī)無論給機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩有多大，均不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。構(gòu)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。F1 = FcosF1 = FcosF2 = FsinF2 = FsinB BD DA AC CF FD DA AB BC CF Fv v23、平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1、基本問題、基本問題 根據(jù)機(jī)構(gòu)所提出的運(yùn)動(dòng)條件，確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，根據(jù)機(jī)構(gòu)所提出的運(yùn)動(dòng)條件，確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。1）根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位移、速度和加速度）設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；a a

19、 實(shí)現(xiàn)連桿的幾個(gè)位置c c 實(shí)現(xiàn)兩連架桿的對應(yīng)角位移、角速度和角加速度（顎式碎礦機(jī)、慣性篩）b b 實(shí)現(xiàn)輸出構(gòu)件的急回特性2）根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；3) 3) 綜合功能一一 根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)B B1 1B B2 2B B3 3C C2 2C C3 3C C1 1A AD Dc c2323c c1212b b2323b b1212二二 按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)AB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-

20、AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180180（K-1K-1） （K+1K+1）=確定比例尺llADlBClABADlBClABl,C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2 A A O O9090 - - 9090 - - 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知：C C1 1 、C C2 2位 置（行程H H），K KB1C2AC1BB2Co o90900 0- - e e90900 0- - 1 1、凸輪機(jī)構(gòu)：、凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪凸輪是一個(gè)具有曲線輪是一個(gè)具有曲線輪廓的構(gòu)件。含有凸廓的構(gòu)件。含有凸輪的機(jī)構(gòu)稱為凸輪輪的機(jī)構(gòu)稱為凸輪機(jī)構(gòu)。它由機(jī)構(gòu)。它由凸輪凸輪、從動(dòng)件從動(dòng)件和和機(jī)架機(jī)架組

21、成。組成。一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2 2、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，即可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；即可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)可靠。結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)可靠。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：從動(dòng)件與凸輪接觸應(yīng)力大，從動(dòng)件與凸輪接觸應(yīng)力大， 易磨損易磨損用途：用途：載荷較小的運(yùn)動(dòng)控制載荷較小的運(yùn)動(dòng)控制一）按凸輪的形狀分1、盤形凸輪 2、移動(dòng)凸輪 3、圓柱凸輪4、圓錐凸輪二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類 1、尖頂從動(dòng)件 2、滾子從動(dòng)件 3、平底從動(dòng)件二）按從動(dòng)件

22、上高副元素的幾何形狀分三）、按凸輪與從動(dòng)件的鎖合方式分1、力鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)、力鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)2、形鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)、形鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)1）構(gòu)槽凸輪機(jī)構(gòu)）構(gòu)槽凸輪機(jī)構(gòu)2）等寬凸輪機(jī)構(gòu)）等寬凸輪機(jī)構(gòu)3）等徑凸輪機(jī)構(gòu)）等徑凸輪機(jī)構(gòu)4）主回凸輪機(jī)構(gòu)）主回凸輪機(jī)構(gòu)四）、根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分?jǐn)[動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) （對心、偏置）移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)h三、凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理三、凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理S (A)BCD( ,S) S ShSAB O eCDBO2rb 基圓推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角近休止角回程運(yùn)動(dòng)角擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)ABCDO1O2aB1rb maxlS SS2h( )( max)四、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)

23、計(jì)任務(wù)四、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)3）凸輪機(jī)構(gòu)曲線輪廓的設(shè)計(jì)）凸輪機(jī)構(gòu)曲線輪廓的設(shè)計(jì)4）繪制凸輪機(jī)構(gòu)工作圖）繪制凸輪機(jī)構(gòu)工作圖1）從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)2）凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)移動(dòng)從動(dòng)件：基圓半徑rb，偏心距e;擺動(dòng)從動(dòng)件：基圓半徑rb，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心到從動(dòng)件擺動(dòng)中心的距離a及擺桿的長度l;滾子從動(dòng)件：除上述外，還有滾子半徑rr。平底從動(dòng)件：除上述外，平底長度L。O1O2a lO1 erbrb升?；赝Ｐ?RDRD)升回停型(RRD)升?；匦?RDR)升回型(RR)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的類型S S2( )S SS2( )S S2( )S 2( )一、基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律a= 2(2c2 + 6c3 +12c

24、4 2 + +n(n-1)cn n-2)j= 3(6c3 + 24c4 + +n(n-1)(n-2)cn n-3)，式中， 為凸輪的轉(zhuǎn)角（rad）； c0，c1，c2， ，為n+1個(gè)待定系數(shù)。1、n=1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 =0, s=0; = , s=h.s = c0+c1 v= c1 a=0 hS hv0a （一） 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=c0 + c1 + c2 2 + c3 3 + + cn nv= ( c1 + 2c2 + 3c3 2 + +ncn n-1)0,2, 2vhshs222224)(4)(2hahvhhs等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 0aa=0 2、 n=2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2221221022ca

25、ccvcccs 0sh 0vv2, 20, 0, 0hsvs22222442hahvhs 0j 0vvmax 0shamax 0a-amax等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律剛性沖擊剛性沖擊柔性沖擊柔性沖擊柔性沖擊柔性沖擊 svaj 0000（二）余弦加速度規(guī)律 柔性沖擊柔性沖擊（三）正弦加速度規(guī)律v 0 aj00 s 0h 改進(jìn)型等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 0 0aa=0 v 0sh從動(dòng)件常用基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性從動(dòng)件常用基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性等速 1.0 剛性低速輕載等加速等減速 2.0 4.00柔性中速輕載余弦加速度 1.57 4.93柔性中速中載正弦加速度 2.00 6.28 無高速輕載運(yùn)動(dòng)規(guī)律 vma

26、x(h / ) amax沖擊特性 適用范圍(h 2/ 2) 三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)：三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)：1、從動(dòng)件的最大速度vmax要盡量?。?、從動(dòng)件的最大加速度amax要盡量小；3、從動(dòng)件的最大躍動(dòng)度jmax要盡量小。一、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸的設(shè)一、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)SSOCOPACCPtg0 Serevtg22b12 ) sr (vsrvtgb12b12 21vOP 12vOP ，即移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸ttOPnnAeSS0v2Crrb 1123P13P23壓力角 ttOPnAeC 1n (P13)P23瞬心從動(dòng)件向上為工作行程，凸輪逆時(shí)

27、針回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件偏在凸輪回轉(zhuǎn)中心右側(cè)合理ttOPnAeC n ttOPnnAeSS0v2Crrb 1123壓力角 1 1、偏距、偏距e e的大小和的大小和偏置方位的選擇原則偏置方位的選擇原則應(yīng)有利于減小從動(dòng)件工作行程時(shí)的最大壓力角。為此應(yīng)使從動(dòng)件在工作行程中，點(diǎn)C和點(diǎn)P位于凸輪回轉(zhuǎn)中心O的同側(cè)，此時(shí)凸輪上C點(diǎn)的線速度指向與從動(dòng)件工作行程的線速度指向相同。偏距不宜取得太大，一般可近似取為：b1minmaxr)vv(21e 一、尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)一、尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)的設(shè)計(jì) 尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理（反轉(zhuǎn)法

28、）（反轉(zhuǎn)法） 2 S 1123s1s2hOrb- 1 1s11 1s12s2s23hh32偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（反轉(zhuǎn)法）（反轉(zhuǎn)法） 2 S 1123s1s2hOrb- 3321 1s2s1h 112es1s2偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（反轉(zhuǎn)法）（反轉(zhuǎn)法） 2 S 1123s1s2h- 11 11s1Orb es22h3Fv s1 1已知：S=S（ ），rb，e， 凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理（反轉(zhuǎn)法）（反轉(zhuǎn)法）GOOrb- 732154 1s2s1h6 2 S 1124s1s2h3567 S (0

29、)02 2、滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)OnnB0Brb yx rrCCCrm a、輪廓曲線的設(shè)計(jì)偏置滾子從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)偏置滾子從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（反轉(zhuǎn)法）（反轉(zhuǎn)法） 2 S 1123s1s2h- 11 11s1Orb es22h3已知：S=S（ ），rb，e， ，rr理論輪廓實(shí)際輪廓Fv c c、滾子半徑的確定、滾子半徑的確定當(dāng)rr min時(shí)，實(shí)際輪廓為一光滑曲線。當(dāng)當(dāng)rr= min時(shí)，實(shí)際輪廓將出現(xiàn)尖點(diǎn)，極易磨損，時(shí)，實(shí)際輪廓將出現(xiàn)尖點(diǎn)，極易磨損，會引起運(yùn)動(dòng)失真。會引起運(yùn)動(dòng)失真。rr bmin minrr 0rr= min min bmin = m

30、in - rr= 0rr當(dāng)rr min時(shí)，實(shí)際輪廓將出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，會引起運(yùn)動(dòng)失真。rr bmin min bmin = min + rr 0內(nèi)凹的輪廓曲線不存在失真。 minrrrr min bmin = min - rr 0外嚙合直齒輪外嚙合直齒輪內(nèi)嚙合直齒輪內(nèi)嚙合直齒輪1 1、兩軸線平行的圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4-1齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)類型和特點(diǎn) 一、齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)類型斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪人字齒圓柱齒輪人字齒圓柱齒輪齒齒輪輪齒齒條條傳傳動(dòng)動(dòng)直直齒齒圓圓錐錐齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)2 2、相交軸齒輪傳動(dòng)3 3、兩軸相交、兩軸相交錯(cuò)的齒輪機(jī)構(gòu)錯(cuò)的齒輪機(jī)構(gòu)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)蝸蝸輪輪蝸蝸桿桿傳傳動(dòng)動(dòng)8a

31、vi工作可靠性高；工作可靠性高；優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比穩(wěn)定傳動(dòng)比穩(wěn)定；傳動(dòng)效率高；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；結(jié)構(gòu)緊湊；使用壽命長使用壽命長。內(nèi)容包括內(nèi)容包括齒輪齒廓形狀的設(shè)計(jì)齒輪齒廓形狀的設(shè)計(jì)單個(gè)齒輪的基本尺寸的設(shè)計(jì)單個(gè)齒輪的基本尺寸的設(shè)計(jì)一對齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)一對齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：制造和安裝精度要制造和安裝精度要求較高；求較高；不適宜用于兩軸不適宜用于兩軸 間距離較大的傳動(dòng)間距離較大的傳動(dòng)。二、二、齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的特齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn)點(diǎn)三、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容三、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容o1o221nnp 對齒輪傳動(dòng)的基本要求是保證對齒輪傳動(dòng)的基本要求是保證瞬時(shí)傳動(dòng)比：瞬時(shí)傳動(dòng)比：i12=1/2= C C 兩齒廓

32、在任一瞬時(shí)（即任意點(diǎn)兩齒廓在任一瞬時(shí)（即任意點(diǎn)k k接接觸時(shí)）的傳動(dòng)比：觸時(shí)）的傳動(dòng)比：i i1212= = 1 1/ / 2 2= =？! !3P13P23 點(diǎn)點(diǎn)p是兩齒輪廓在點(diǎn)是兩齒輪廓在點(diǎn)K K接觸時(shí)的相接觸時(shí)的相對速度瞬心，對速度瞬心，POPOi122112故有故有Vp= 1 1o o1 1p=p= 2 2o o2 2p p2 由此可見，兩輪的瞬時(shí)傳由此可見，兩輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比與瞬時(shí)接觸點(diǎn)的動(dòng)比與瞬時(shí)接觸點(diǎn)的公法線把公法線把連心線連心線分成的兩段線段成反比分成的兩段線段成反比。k(P12)1k1 4-2齒廓嚙合基本定律及漸開線齒形一、齒廓嚙合基本定律齒廓齒廓嚙合基本定律嚙合基本定律 要使

33、兩齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比為一要使兩齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比為一常數(shù)，則不論兩齒廓在任何位置接常數(shù)，則不論兩齒廓在任何位置接觸，過接觸點(diǎn)所作的兩齒廓公法線觸，過接觸點(diǎn)所作的兩齒廓公法線都必須與連心線交于一定點(diǎn)都必須與連心線交于一定點(diǎn)p p 。 凡能滿足齒廓嚙合基本定律的凡能滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒廓稱為共軛齒廓，一對齒廓稱為共軛齒廓， 理論理論上有無窮多對共軛齒廓，其中以上有無窮多對共軛齒廓，其中以漸開線齒廓應(yīng)用最廣漸開線齒廓應(yīng)用最廣。o1o221nnp2a中心距k1k11212rri21rra又1211 iar1212121 iiar1r2r節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)節(jié)圓節(jié)圓節(jié)圓節(jié)圓( (一一) )漸開線的形成漸開線的形

34、成 當(dāng)直線沿一圓周作相切純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)在與當(dāng)直線沿一圓周作相切純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)在與該圓固聯(lián)的平面上的軌跡該圓固聯(lián)的平面上的軌跡k k0 0k k，稱為該圓的漸開線。，稱為該圓的漸開線。K0K漸開線漸開線N發(fā)生線發(fā)生線漸開線漸開線k0k的的展角展角kO基圓基圓rb二、漸開線齒廓二、漸開線齒廓N發(fā)生線發(fā)生線漸開線漸開線k0k的的展角展角K0KO基圓基圓漸開線漸開線k(2)(2) 漸開線上任意一點(diǎn)的法線必漸開線上任意一點(diǎn)的法線必 切于基圓，切于基圓的直線切于基圓，切于基圓的直線 必為漸開線上某點(diǎn)的法線。必為漸開線上某點(diǎn)的法線。 與基圓的切點(diǎn)為漸開線在與基圓的切點(diǎn)為漸開線在 點(diǎn)的曲率中心

35、，而線段點(diǎn)的曲率中心，而線段NKNK 是漸開線在點(diǎn)處的曲率半徑。是漸開線在點(diǎn)處的曲率半徑。PkVkkk( (二二) )漸開線的性質(zhì)漸開線的性質(zhì)(1)(1)NK = N K0）rb漸開線上點(diǎn)的壓力角漸開線上點(diǎn)的壓力角 在不考慮摩擦力、重力和慣性在不考慮摩擦力、重力和慣性力的條件下，一對齒廓相互嚙合時(shí)，力的條件下，一對齒廓相互嚙合時(shí)，齒輪上接觸點(diǎn)所受到的正壓力方齒輪上接觸點(diǎn)所受到的正壓力方向與受力點(diǎn)速度方向之間所夾的銳向與受力點(diǎn)速度方向之間所夾的銳角，稱為齒輪齒廓在該點(diǎn)的壓力角。角，稱為齒輪齒廓在該點(diǎn)的壓力角。 NOK=kkbkrrcos( () )漸開線齒廓各點(diǎn)具有不同的漸開線齒廓各點(diǎn)具有不同的

36、 壓力角，點(diǎn)離基圓中心壓力角，點(diǎn)離基圓中心 愈遠(yuǎn)，壓力角愈大。愈遠(yuǎn)，壓力角愈大。r rk k(4)(4)漸開線的形狀取漸開線的形狀取決于基圓的大小，決于基圓的大小，基圓越大，漸開線基圓越大，漸開線越平直，當(dāng)基圓半越平直，當(dāng)基圓半徑趨于無窮大時(shí)，徑趨于無窮大時(shí)，漸開線成為斜直線。漸開線成為斜直線。KO11rb2o221rb1o1(5)(5)基圓內(nèi)無漸開線。基圓內(nèi)無漸開線。3 KN1N2KO22齒根圓（df 和 rf）齒頂圓（da 和 ra）分度圓（d 和 r）基圓（db 和 rb）iiiesp同一圓上 4-3 漸開線直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和尺寸計(jì)算（一）齒輪基本尺寸的名稱和符（一）齒輪基本尺

37、寸的名稱和符號號齒數(shù) z 齒槽寬ei齒厚si 齒距pirbrfrari齒根圓基圓齒頂圓分度圓齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f齒距pi齒厚si齒槽寬eio1 1、分度圓與模數(shù) 設(shè)一齒輪的齒數(shù)為 z，其任一圓的直徑為di ，該圓上的齒距為pi，則 模數(shù) 人為地把 pi / 規(guī)定為一些簡單的有理數(shù)，該比值稱為模數(shù) 。 一個(gè)齒輪在不同直徑的圓周上，其模數(shù)的大小是不同的。 分度圓 是齒輪上一個(gè)人為地約定的輪齒計(jì)算的基準(zhǔn)圓，規(guī)定分度圓上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。zpdiiiipm（二）齒輪基本參數(shù)的計(jì)算公（二）齒輪基本參數(shù)的計(jì)算公式式國標(biāo)壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為=20=20模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)系列見GB1357-871357-87，參見

38、表，參見表4-24-2。分度圓上的參數(shù)分別用d、r、m、p、e及表示。m越大，P愈大,輪齒愈大，抗彎強(qiáng)度也愈高。 d = mz2 2、基圓kbkddcoscoscosmzddb前面已有公式基圓直徑為cos/mzdPbb基圓上的齒距進(jìn)而可得：由此可見：齒數(shù)，模數(shù)，壓力角是決定漸開線形狀的三個(gè)基本參數(shù)。齒頂高用ha 表示，齒根高用hf 表示，齒全高用h 表示：fahhh齒頂圓直徑齒根圓直徑3 3、齒頂高和齒根高aahdd2ffhdd2 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 除模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值外，分度圓上的齒厚(S)等于齒槽寬(e)，以及齒頂高(ha)、齒根高(hf)分別與模數(shù)（m）之比值均等于標(biāo)準(zhǔn)值的齒輪。 2/2/mp

39、eSmchhaf)(*mhhaa*1*ah*ah0.25 c*、c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)值為： 即且有1.1.標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪（三）外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的基本尺寸計(jì)（三）外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的基本尺寸計(jì)算算 頂隙 一對相互嚙合的齒輪中，一個(gè)齒輪的齒根圓與另一個(gè)齒輪的齒頂圓之間在連心線上度量的距離，用C 表示。r2r1cao1o2頂隙（也稱徑向間隙）頂隙（也稱徑向間隙）mcc2.2.中心距中心距一對齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，中心距等于兩節(jié)圓半徑之和。 一對無側(cè)隙標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，其分度圓與節(jié)圓重合，嚙合角等于分度圓壓力角標(biāo)準(zhǔn)中心距（標(biāo)準(zhǔn)齒輪無側(cè)隙傳動(dòng)中心距）)(2212121zzmrrrra21e

40、s 12es r2r1cao1o2可以證明漸開線齒輪齒廓的嚙可以證明漸開線齒輪齒廓的嚙合傳動(dòng)滿足齒廓嚙合基本定律合傳動(dòng)滿足齒廓嚙合基本定律。1212122112bbrrrrpopoio1o2rb1rb2r2r1k1k2N2N1P21一、一對漸開線直齒圓柱齒輪齒廓的嚙合特性1 1、能保證實(shí)現(xiàn)恒定傳動(dòng)比傳、能保證實(shí)現(xiàn)恒定傳動(dòng)比傳動(dòng)動(dòng) 嚙合線 兩齒廓嚙合點(diǎn)在機(jī)架相固連的坐標(biāo)系中的軌跡。 嚙合線、齒廓接觸點(diǎn)的公法線、正壓力方向線都是兩基圓的一條內(nèi)公切線。o1o2rb1rb2r2r1k1k2N1P2 1N22 2、嚙合線是兩基圓的一條內(nèi)公切線、嚙合線是兩基圓的一條內(nèi)公切線漸開線齒廓嚙合的中心距可變性 當(dāng)

41、兩齒輪制成后，基圓半徑便已確定，以不同的中心距(a或a)安裝這對齒輪，其傳動(dòng)比不會改變。1212211212122112bbbbrrpopoirrPoPoio1o2N1P21N2o22N1N2ttttaap 3 3、中心距的變化不影響角速比、中心距的變化不影響角速比嚙合角 過節(jié)點(diǎn)所作的兩節(jié)圓的內(nèi)公切線(t t)與兩齒廓接觸點(diǎn)的公法線所夾的銳角。用表示。 一對齒廓嚙合過程中，嚙合角始終為常數(shù)。當(dāng)中心距加大時(shí)，嚙合角隨中心距的變化而改變。2211cosrrrrbb 嚙合角在數(shù)值上等于節(jié)圓上的壓力角。4 4、嚙合角是隨中心距而定的常、嚙合角是隨中心距而定的常數(shù)數(shù)o1o2N1P21N2o22N1N2t

42、tttaap 返回返回 兩齒輪的相鄰兩對輪齒分別K在和K同時(shí)接觸，才能使兩個(gè)漸開線齒輪搭配起來并正確的傳動(dòng)。欲使兩齒輪正確嚙合，兩輪的法節(jié)必須相等。kN2N1k2o1o2(b)k1kN2N1ko1o2(a)二、正確嚙合二、正確嚙合條件條件即必須滿足下列條件：2211coscosmmpbbbbppp2121nnpp即一對漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的模數(shù)相等，兩輪的壓力角相等。2121mmm)(nbpp 返回返回 無側(cè)隙嚙合傳動(dòng) 一個(gè)齒輪齒厚的兩側(cè)齒廓與其相嚙合的另一個(gè)齒輪的齒槽兩側(cè)齒廓在兩條嚙合線上均緊密相切接觸。 無側(cè)隙嚙合傳動(dòng)條件 一齒輪輪齒的節(jié)圓齒厚必須等于另一齒輪節(jié)圓齒槽寬

43、。正確安裝中心距 aabbr2r1無側(cè)隙嚙合的中心距稱為正確安裝中心距。三、無側(cè)隙嚙合傳三、無側(cè)隙嚙合傳動(dòng)動(dòng)21es 12es 返回返回(1(1）一對漸開線輪齒的嚙合過程四、四、連續(xù)傳動(dòng)的條件一對輪齒在嚙合線上嚙合的起始點(diǎn) 從動(dòng)輪2 2的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點(diǎn)B2一對輪齒在嚙合線上嚙合的終止點(diǎn) 主動(dòng)輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點(diǎn)B1。實(shí)際嚙合線 線段B1B2理論嚙合線 線段N1N2o2o1 1 2N1B2B1N2ra2rb2rb1ra1(2(2）重合度及連續(xù)傳動(dòng)條件N2N1B1B2(a) 1(b)N1B2B1N2N2B1B2(c)N1 1 1B1B2Pn為保證連續(xù)定角速比傳動(dòng)的條件為：

44、B1B2Pn即naPBB21齒輪傳動(dòng)的重合度 B1B2與Pn的比值 1 13.1a重合度的物理意義( ()1.3PnB1B2PnK雙對齒雙對齒嚙合區(qū)嚙合區(qū)雙對齒雙對齒嚙合區(qū)嚙合區(qū)單對齒嚙合區(qū)單對齒嚙合區(qū)a二對齒嚙合區(qū)長度 a許用許用重合度KPn aa實(shí)際應(yīng)用中， 0.3Pn0.3Pn0.7Pn（1 1）同側(cè)齒廓為互相平行的直線。（2 2）齒條齒廓上各點(diǎn)的壓力角均相等，且數(shù)值上等 于齒條齒形角。（3 3）凡與齒條分度線平行的任一直線上的齒距和模 數(shù)都等于分度線上的齒距和模數(shù)。1 1、漸開線齒條的幾何特點(diǎn)sepnnhahf齒頂線分度線齒根線2 2、漸開線齒輪齒條的嚙合特點(diǎn)r1rb1o1nnpkN1

45、12v2節(jié)線(分度線)r1rb1o1nnpkN112v2節(jié)線分度線(a)(b)(1)(1)齒輪齒條傳動(dòng)的中心距為齒輪中心到齒條分度線的垂直距離。齒輪齒條傳動(dòng)也具有中心距可變性。11(2)(2)齒廓公法線為一固定直線nn，與中心線的交點(diǎn)為固定點(diǎn)P P（節(jié)點(diǎn)）。嚙合時(shí)齒輪節(jié)圓與分度圓始終重合，但齒條的節(jié)線與分度線位置隨中心距的變化而不同。r1rb1o11nnpkN112v2節(jié)線(分度線)r1rb1o1nnpkN112v2節(jié)線分度線(a)(b)1112rv(3)(3)齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)無論中心距增大還是減小，齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)無論中心距增大還是減小，其嚙合角始終不變，且數(shù)值上等于齒條齒廓其嚙合角始終不變，且

46、數(shù)值上等于齒條齒廓的齒形角。的齒形角。r1rb1o11nnpkN112v2節(jié)線(分度線)r1rb1o1nnpkN112v2節(jié)線分度線(a)(b)1（4 4）齒條移動(dòng)的速度為）齒條移動(dòng)的速度為 齒條刀中線由切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪的位置沿輪坯徑向遠(yuǎn)離或靠近齒輪中心所移動(dòng)的距離稱為徑向變位量x m（簡稱變位量），其中x稱為徑向變位系數(shù)（簡稱變位系數(shù)）。分度圓分度圓(中線)節(jié)線節(jié)線中線中線節(jié)線xmxm齒條刀中線相對于被切齒輪分度圓可能有三種情況b b、變位齒輪的切制分度圓分度圓(中線)節(jié)線節(jié)線中線中線xmxm(1)(1)齒條刀中線與輪坯分度圓相離加工出的齒輪為正變位 齒輪，用x 0表示正變位，切出的齒輪分度圓的

47、齒厚s 大于齒槽寬e ，齒根高 hf ham。 *2m2m2m2m（2 2）齒條刀中線與輪坯分度圓相割，加工出的齒輪為負(fù) 變位， x 0，S e , ha(ha+c*)m。 分度圓分度圓(中線)節(jié)線節(jié)線中線中線xmxm*2m2m2m2m齒廓根切 用范成法切制齒輪時(shí)，有時(shí)刀具會把輪齒根部已切制好的漸開線齒廓再切去一部分，這種現(xiàn)象稱為齒廓根切。產(chǎn)生根切的原因 當(dāng)?shù)毒啐X頂線與嚙合線的交點(diǎn)超過嚙合極限點(diǎn)N，刀具由位置繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，便將根部已切制出的漸開線齒廓再切去一部分。齒輪根切現(xiàn)象4 4、不產(chǎn)生齒廓根切的條件rrbpNB刀刃刃節(jié)線0齒頂線1B2 要避免根切，應(yīng)使齒條刀的齒頂線與嚙合線的交點(diǎn)B2不超過嚙

48、合線與齒輪基圓的切點(diǎn)N1。12PNPB避免根切的方法sin)(*2mxhPBasin211mzPN 2*sin21zxhapxm節(jié)線分度線hamrrbN1B2o* （1 1）采用變位齒輪2*sin21zhxa不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù)2*minsin21zhxa當(dāng) =20，*ah=1時(shí)，1717minzx（2 2）采用足夠多的齒數(shù)2*sin)(2xhza當(dāng)1*ah，020，x=0（標(biāo)準(zhǔn)齒輪）時(shí)， zmin=17=17（zmin=17）稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，還有避免根切的方法，例如改變ha及等。*pxm節(jié)線分度線hamrrbN1B2o* 返回返回漸開線直齒圓柱齒輪齒面的形成k00k0N

49、kkN發(fā)生面基圓柱 當(dāng)發(fā)生面沿基圓柱作純滾動(dòng)時(shí)，平行于齒輪的軸線的直線kk在空間的軌跡為直齒圓柱齒輪的齒面。4-5 漸開線斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)一、一、斜齒圓柱齒輪齒面的形成和嚙合特點(diǎn)o 一對直齒輪嚙合時(shí)，沿整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)一對直齒輪嚙合時(shí)，沿整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入嚙合，并沿整個(gè)齒寬同時(shí)脫離嚙合。因此入嚙合，并沿整個(gè)齒寬同時(shí)脫離嚙合。因此傳動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊噪聲大，不適于高速傳傳動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊噪聲大，不適于高速傳動(dòng)。動(dòng)。漸開線斜齒圓柱齒輪齒面的形成 與基圓柱母線成一夾角b b的直線kk在空間的軌跡則為斜齒圓柱齒輪的漸開螺旋面。k00k0NbkkN發(fā)生面基圓柱 一對斜齒輪嚙合時(shí)，齒面上的接一對斜齒輪嚙合時(shí)，齒

50、面上的接觸線由短變長，再由長變短，減少了傳動(dòng)觸線由短變長，再由長變短，減少了傳動(dòng)時(shí)的沖擊和噪音，提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，故時(shí)的沖擊和噪音，提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，故斜齒輪適用于重載高速傳動(dòng)。斜齒輪適用于重載高速傳動(dòng)。o傳遞平行軸之間的運(yùn)動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。costnpp 端面齒距和法面齒距斜齒圓柱齒輪有法面和端面之分（一）（一）端面參數(shù)與法面參數(shù)的關(guān)系1 1、模數(shù)costnmm 法面參數(shù)mn、n、han、cn 法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。* 端面參數(shù) mt、t、hat、ct ，計(jì)算的基本尺寸是在端面上計(jì)量的。*ptPn二、斜齒圓柱齒輪的基本參二、斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)數(shù) 不論從法面或端面來看，斜齒輪的齒頂高和齒根高

51、都是相等的，故有 ： nantatamhmhh*coscos*ntanatcchh2 2、齒頂高系數(shù)nnanttatfmchmchh)()(*（1 1）在傳動(dòng)中，其輪齒逐 漸進(jìn)入和逐漸脫開嚙合， 傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊和噪聲小；（2 2）重合度大，故承載能 力高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，適用于 高速傳動(dòng)；（3 3）不產(chǎn)生根切的最小齒 數(shù)比直齒輪少，故結(jié)構(gòu)緊 湊；（4 4）斜齒輪在工作時(shí)有軸 向推力Fa，且、Fa，用 人字齒輪可克服軸向推力。 螺旋角的大小對斜齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量有很大影響，一般取8 80 0 15150 033minmincos17cosvzz；02kFaFFnko1M(a)(b)五、斜齒圓柱齒輪的特點(diǎn)五

52、、斜齒圓柱齒輪的特點(diǎn) 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)用于傳遞相交軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其輪齒分布在圓錐體上，直齒圓錐齒輪傳動(dòng)中有五對圓錐：分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐、基圓錐、節(jié)圓錐。用軸交角來表示兩回轉(zhuǎn)軸線間的位置關(guān)系。4-64-6直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)一、直齒圓錐齒輪齒面的形成與特點(diǎn)1、模數(shù)(大端模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值)直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件：mmm212121式中m,為大端上的模數(shù)和壓力角第五章第五章 齒輪系齒輪系調(diào)出電腦動(dòng)畫片：行星與定軸齒輪系：由一系列齒輪組成的傳動(dòng)稱為齒輪系定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合輪系復(fù)合輪系齒輪系的傳動(dòng)比：輪系中首末兩輪的角齒輪系的傳動(dòng)比：輪系中首末兩輪的角速度之比，

53、包括計(jì)算傳動(dòng)比大小和確定速度之比，包括計(jì)算傳動(dòng)比大小和確定首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。首末兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系。12234455-1 5-1 定軸齒輪系及其傳動(dòng)比定軸齒輪系及其傳動(dòng)比1 1、定軸齒輪系：齒輪系傳動(dòng)過程中，其各齒輪的軸線相對于機(jī)架的位置都是固定不變的。122112zzi 12(a)(b)21(c)21(d)21(e)212 2、傳動(dòng)比大小的確定例：設(shè)輪例：設(shè)輪1 1為首輪，輪為首輪，輪5 5為末輪，已知各輪齒數(shù)為為末輪，已知各輪齒數(shù)為 z z1 1，z z2 2，z z5 5，求傳動(dòng)比，求傳動(dòng)比i i15 15 . .122112zzi 233 23 2zzi 344334zzi 455 45

54、 4zzi 432154325115zzzzzzzzi 43 2154325 4433 2215 4343 212zzzzzzzziiii 4 42 2, 1224435解：1ni所有主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積所有從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積11nkkkZ3：僅改變轉(zhuǎn)向，惰輪3.3.首、末兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定（與齒輪傳動(dòng)類型有關(guān)）首、末兩輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定（與齒輪傳動(dòng)類型有關(guān)）1）全部由平行軸圓柱齒輪組成的定軸齒輪系，可在傳動(dòng)比計(jì)算公式的齒數(shù)比前乘以（-1）m，m為外嚙合齒輪的對數(shù)。 1k321k432mk1k1z.zzzz.zzz)1(i 2）輪系中首、末兩輪的軸線不平行時(shí)，采用打箭頭的方式確定轉(zhuǎn)向關(guān)系。12(a)(

55、b)21(d)21(e)211212HH3 5-2 5-2 周轉(zhuǎn)齒輪系周轉(zhuǎn)齒輪系及其傳動(dòng)比及其傳動(dòng)比 周轉(zhuǎn)齒輪系：在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞另一齒輪的幾何軸線運(yùn)動(dòng)的齒輪系稱為周轉(zhuǎn)齒輪系1、周轉(zhuǎn)齒輪系的特點(diǎn) 由行星輪、中心輪、轉(zhuǎn)臂和機(jī)架組成。行星輪繞自身幾何軸線回轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)），同時(shí)隨轉(zhuǎn)臂繞中心輪軸線回轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)）。OH312H312132中心輪行星輪轉(zhuǎn)臂2 2、周轉(zhuǎn)齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（反轉(zhuǎn)法）、周轉(zhuǎn)齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算（反轉(zhuǎn)法）構(gòu)件名稱各構(gòu)件的絕對角速度各構(gòu)件的相對角速度轉(zhuǎn)臂中心輪1中心輪3 H 3 1 HH = H H = 0 1H = 1 H 3H = 3 H 轉(zhuǎn)化齒輪系的傳動(dòng)比

56、就可以按定軸齒輪系傳動(dòng)比求解：13H3H1H3H1H13zzi 1k 21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi 一般計(jì)算公式：- H 1 H 3假定轉(zhuǎn)向相同對上式作以下說明：對上式作以下說明：Hz1z21）只適用于轉(zhuǎn)化齒輪系的首末輪的回轉(zhuǎn)軸線平行（或重合）的周轉(zhuǎn)齒輪系。2）齒數(shù)比前一定有“+”或“”號。其正負(fù)號判定，可將轉(zhuǎn)臂H視為靜止，然后按定軸齒輪系判別主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的方法確定。1k21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi 3）注意 1 、 k 、 H 應(yīng)分別用正負(fù)號代入（推導(dǎo)時(shí)假定三者同向）；4） 1 、 k 、 H 三個(gè)量，須知其中任意兩個(gè)角速度的大小和轉(zhuǎn)向，才能確

57、定第三個(gè)角速度的大小和轉(zhuǎn)向；例注意i1kH與i1K的區(qū)別例：已知齒數(shù)例：已知齒數(shù)z z1 1=30=30， z z2 2=20=20， z z22= z= z3 3 = = 2525， n n1 1=100r/min=100r/min， n n3 3=200r/min=200r/min。 求求n nH H。OH1H2322213解：2132H3H1H13zzzznnnni 1） n1與n3 同向， n1=100r/minn3=200r/min代入，可得25302520n200n100iHHH13 nH=-100r/min25302520n200n100iHHH13 nH=700r/min可得所求轉(zhuǎn)速的方向，須由計(jì)算結(jié)果得正負(fù)號來決定，決不能在圖形中直觀判斷！2） n1與n3 反向，即用 n1=100r/min，n