機械設(shè)計基礎(chǔ)課件

平面機構(gòu)的自由度和速度分析1.1運動副及其分類Oyx自由度:相對於參考系構(gòu)件所具有的獨立運動運動副:使構(gòu)件直接接觸並能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接運動副的分類運動副：可根據(jù)兩構(gòu)件之間接觸方式分為低副和高副兩種。低副：兩構(gòu)件通過面接觸組成的運動副。平面機構(gòu)中的低副有轉(zhuǎn)動副和移動副高副：兩構(gòu)件通過點和線接觸組成的運動副?？臻g運動副其他運動副的簡圖

球面副

(S)

圓柱副

(C)

球銷副

(S)1.2平面機構(gòu)運動簡圖一、運動副的表示方法:(1)a、b、c是兩個構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動副的表示方法。用圓圈表示轉(zhuǎn)動副．其圓心代表相對轉(zhuǎn)動軸線,圖中畫陰影線的構(gòu)件表示機架。(2)d、e、f是兩構(gòu)件組成移動副的表示方法，移動副的導路必須與相對移動方向一致。圖中畫陰影線的構(gòu)件表示機架。(3)兩構(gòu)件組成高副時，在簡圖中應當畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓．例：內(nèi)燃機二、構(gòu)件表示方法(1)固定構(gòu)件(機架)是用來支承活動構(gòu)件(運動構(gòu)件)的構(gòu)件”

(2)原動件(主動件)是運動規(guī)律己知的活動構(gòu)件，

(3)從動件是機構(gòu)中隨著原動件的運動而運動的其餘活動構(gòu)件,其中：輸出預期運動的從動件稱為輸出構(gòu)件，其他從功件則起傳遞運動的作用。1.3平面機構(gòu)自由度的計算一.平面機構(gòu)自由度計算公式機構(gòu)總自由度數(shù)：F=3n-2PL-PH例1：額式破碎機有三個活動構(gòu)件，n＝3;包含四個轉(zhuǎn)動副,PL＝4,沒有高副，PH

＝o：機構(gòu)自由度：F＝3n一2PL—PH＝3X3—2×4＝1例2活塞泵活塞泵有四個活動構(gòu)件，4個轉(zhuǎn)動副和一個移動副，PL

＝5,一個高副．PH＝1；則總自由度數(shù)：F＝3×4—2×5一1＝1

機構(gòu)的自由度與原動件〔曲柄)數(shù)相等。二、具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件是：F＞o。且F等於原動件數(shù)三、自由度計算的注意事項1、複合鉸鏈：兩個以上的構(gòu)件在同一處用轉(zhuǎn)動副聯(lián)接A、B、C、D為三個構(gòu)件匯交的符合鉸鏈，各有兩個轉(zhuǎn)動副，E、F各有一個轉(zhuǎn)動副故：圓盤鋸的總自由度是：F＝3×7－2×10＝12、局部自由度局部自由度：機構(gòu)中與輸出構(gòu)件運動無關(guān)的自由度3、虛約束：重複而對機構(gòu)運動不起限制作用的約束(1)兩個構(gòu)件之間組成多個導路平行的移動副時，只有一個移動副起作用；(2)兩個構(gòu)件之間組成多個軸線重臺的轉(zhuǎn)動副時，只有一個轉(zhuǎn)動副用；(3)機構(gòu)中傳遞運動不起獨立作用的對稱部分。虛約束構(gòu)件的自由度的計算實例圖中：n＝7，PL

＝9（7個轉(zhuǎn)動副和兩個移動副），PH

＝1，故機構(gòu)的總自由度為：F＝3n－2PL

－PH

＝3×7－2×9－1＝1-4速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析上的應用一.速度瞬心及其求法速度瞬心(暫態(tài)回轉(zhuǎn)中心,瞬心,同速點)相對速度瞬心,絕對速度瞬心瞬心數(shù)N=K(K-1)/2速度瞬心的基本特徵(1)在因1—18中，構(gòu)件1和構(gòu)件2的瞬心P12

：；(2)當兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動副時，轉(zhuǎn)動副的中心便是它們的瞬心；(3)當兩構(gòu)件組成移動副時、所以其瞬心位於導路垂線的無窮遠處(4)當兩構(gòu)件組成純滾動高副時，接觸點就是其瞬心，(3)當兩構(gòu)件組成滑動兼滾動的高副時，其瞬心應位於過接觸點的公法線上

(4)不直接接觸的各個構(gòu)件，其瞬心可用三心定理定理是：作相對平面運動的三個構(gòu)件共有三個瞬心．這三個瞬心位於同—條直線上速度瞬心的求解實例1圖1-21：P12,P13,P14為絕對瞬心；P23,P34,P24-為相對瞬心。速度瞬心的求解實例21．鉸鏈四桿機構(gòu)Vp24=ω

4Lp24p14=ω

2Lp24p12ω

2/ω

4=Lp24p14/Lp24p12兩構(gòu)件的角速度與其絕對瞬心至相對瞬心的距離成反比、2．齒輪或擺動從動件凸輪機構(gòu)Vp12=ω

1

Lp12p13=ω

2

Lp12p23

組成高副的兩構(gòu)件，其角速度連心線被接觸點公法線所分割的兩線段長度成反比。速度瞬心的求解實例3Lp13p12=V2/ω

1

作業(yè)指出以上機構(gòu)運動簡圖中的符合鉸鏈、局部自由度和虛約束，計算各自的自由度。內(nèi)燃機中曲柄連桿機構(gòu)機構(gòu)運動簡圖顎式破碎機的運動簡圖活塞泵的運動簡圖第二章平面連桿機構(gòu)1、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性2、鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件3、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化4、平面四桿機構(gòu)的設(shè)計教學的重點與難點

1、鉸鏈四桿的基本型式、急回運動、死點位置和壓力角和傳動角等特點；2、曲柄連桿機構(gòu)的基本條件及其演變；3、根據(jù)不同的運動條件設(shè)計平面四桿機構(gòu)

基本概念平面連桿機構(gòu)是許多構(gòu)件用低副(轉(zhuǎn)動副和移動副)連接組成的平面機構(gòu)。優(yōu)點：低副是面接觸．耐磨損；加上轉(zhuǎn)動副和移動副的接觸表面是圓柱面和平面．製造簡便，易於獲得較高的製造精度。因此．平面連桿機構(gòu)在各種機械和儀器中獲得廣泛使用。缺點：低副中存在間隙。數(shù)目較多的低剮會引起運動積累誤差；而且它的設(shè)計比較複雜、不易精確地實現(xiàn)複雜的運動規(guī)律。最簡單的平面連桿機構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的，稱為平面四稈機構(gòu)。它的應用非常廣泛．並且是組成多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。§2-1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和特性平面鉸鏈四桿機構(gòu)：全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)，簡稱鉸鏈四桿機構(gòu)。機構(gòu)的固定構(gòu)件4稱為機架，與機架用轉(zhuǎn)動副相連接的桿1和桿3稱為連架桿、不與機架直連接的桿2稱為連桿。連架桿1或桿3如能繞機架上的轉(zhuǎn)動副中心A或D作整周轉(zhuǎn)動，則稱為曲柄；若僅能在小於360的某—角度內(nèi)擺動，則稱為搖桿。三種基本型式：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)：在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個連架桿．一為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。通常曲柄J為原動件。並作勻運轉(zhuǎn)動；而搖桿3為從動件．作變速往復擺動。曲柄搖桿機構(gòu)的主要特性急回運動：快速回位的性能；死點問題：曲柄和連桿共線，容易出現(xiàn)卡死或運動不確定的點；壓力角：作用於從動件上的力的方向與該點運動方向之夾角，用表示。傳動角：壓力角之餘角，用表示。急回運動急回運動特性可用行程速度變化係數(shù)（或稱行程速比係數(shù)）K表示，式中

為搖桿處於兩極限伎置時，對應的曲柄所夾的銳角．稱為極位夾角。極位夾角可以從行程速比係數(shù)推出死點位置以搖桿3為原動件，曲柄1為從動件，當搖桿擺到極限位置C1D和C2D時，連桿2與曲柄1共線。若不計各桿的品質(zhì)，則這時連桿加給曲柄的力將通過鉸鏈中心A。此力對A點不產(chǎn)生力矩，因此不能使曲柄轉(zhuǎn)動。機構(gòu)的這種位置稱為死點位置。為了消除死點的不良影響，通常是對從動曲柄施加外力或利用飛輪及自身的慣性作用，使構(gòu)件通過死點位置。死點對傳動不利，但可以用於夾緊裝置的防松。壓力角與傳動角壓力角：作用在從動件上的驅(qū)動力與作用點的運動方向的絕對速度的所夾的銳角。越小，有效分力越大?？勺鳛榕袛鄼C構(gòu)傳動性能的標誌。傳動角：壓力角的餘角最小傳動角：機構(gòu)運轉(zhuǎn)時．傳動角是變化的，為了保證機構(gòu)正常工作．必須規(guī)定最小傳動角γmin的下限、對於一般機械，通常取γmin≥40o；對於顎式破碎機、衝床等大功率機械，最小傳動角應當取大一些?？扇ˇ胢in≥50o；對於小功率的控制機構(gòu)和儀錶，γmin可略小於40”。最小傳動角的確定曲柄搖桿機構(gòu)的最小傳動角必出現(xiàn)在曲柄與機架共線（）的位置雙曲柄機構(gòu)兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)式水泵由相位依次相差90度的四個雙曲柄機構(gòu)組成，圖b是其中一個雙曲柄機構(gòu)的運動簡圖，當原動曲柄1等角速順時針轉(zhuǎn)動時．連桿2帶動從動曲柄3作週期性變速轉(zhuǎn)動，因此相鄰兩從動曲柄(隔板)問的夾角也週期性地變化。轉(zhuǎn)到右邊時．相鄰二隔扳間的夾角及容積增大、形成真空。於是從進水口吸水，轉(zhuǎn)到左邊時，相鄰二隔扳的夾角及容積變小，壓力升高，從出水口排水．從而起到泵水的作用。平行雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)中，用得最多的是平行四邊形機構(gòu)，或稱平行雙曲柄機構(gòu)，如下圖a中的AB!C!D所示。這種機構(gòu)的對邊長度相等，組成平行四邊形。運動不確定狀態(tài)為了消除這種運動不確定狀態(tài)，可以在主、從動曲柄上錯開一定角度再安裝一組平行四邊形機構(gòu)，如圖b所示。雙搖桿機構(gòu)兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)§2-2鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動360度的轉(zhuǎn)動副稱為整轉(zhuǎn)副。顯然．具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機構(gòu)才可能存在曲柄。鉸鏈四桿機構(gòu)是否具有整轉(zhuǎn)副．取決於各桿的相對長度。桿1為曲柄，故桿1與桿4的夾角

的變化範圍為0-360度，當搖桿處於左右極限位置的，曲柄與連桿兩次共線、故桿1與桿2的夾角

的變化範圍也是0-360度；桿3為搖桿，它與相鄰兩桿的夾角、的變化範圍小於360’。顯然，A、B為整轉(zhuǎn)副，C、D不是整轉(zhuǎn)副。為了實現(xiàn)曲柄1整周回轉(zhuǎn)，AB桿必須順利通過與連桿共線的兩個位置AB′和AB"

整轉(zhuǎn)副的數(shù)學條件鉸鏈四桿機構(gòu)中曲柄的存在條件曲柄是連架桿，整轉(zhuǎn)副處於機架上才能形成曲柄。因此，具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機構(gòu)是否存在曲柄，還應根據(jù)選擇何桿為機架來判斷。

(1)取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉(zhuǎn)副，故得雙曲柄機構(gòu)。

(2)取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有一個整轉(zhuǎn)副，故得曲柄搖桿機構(gòu)。

(3)取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉(zhuǎn)副，故得雙搖桿機構(gòu)。這種具有整轉(zhuǎn)副而沒有曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)常用作電風扇的搖頭機構(gòu)。如果鉸鏈四桿機構(gòu)中的最短桿與最長桿長度之和大於其餘兩桿長度之和，則該機構(gòu)中不存在整轉(zhuǎn)副．無論取哪個構(gòu)件作機架都只能得到雙搖桿機構(gòu)?！?-3

鉸鏈四桿機構(gòu)的演化通過用移動副取代轉(zhuǎn)動副、變更桿件長度、變更機架和擴大轉(zhuǎn)動副等途徑，可以得到鉸鏈四桿機構(gòu)的其他演化型式。如：曲柄滑塊機構(gòu)導桿機構(gòu)搖桿機構(gòu)定塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)偏心輪機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)l3變成無窮大對心曲柄滑塊機構(gòu)偏心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)具有急回特性，常用於內(nèi)燃機、壓縮機和衝床等導桿機構(gòu)當l1＜l2時，桿2、4可作整周回轉(zhuǎn)，即為曲柄轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)；當l1＞l2時，桿4只能往復擺動，則稱為擺動導桿機構(gòu)。導桿機構(gòu)傳動角始終是90，傳動性能好，常用於牛頭刨床、插床和回轉(zhuǎn)式油泵。搖塊機構(gòu)取桿2為固定構(gòu)件，即為搖塊機構(gòu)，主要用於內(nèi)燃機和液壓驅(qū)動裝置定塊機構(gòu)取桿3為固定構(gòu)件，即為定塊機構(gòu)，主要用於抽油泵和抽水吸筒雙滑塊機構(gòu)－正切機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)是具有兩個移動副的四桿機構(gòu)?？梢哉J為是由鉸鏈四桿機構(gòu)中的兩桿長度趨於無窮大而演化成的。按照兩個移動副所處位置的不問，可將雙滑塊機構(gòu)分成四種型式：1)兩個移動副不相鄰，從動件3的位移與原動件轉(zhuǎn)角的正切成正比，故稱為正切機構(gòu)。正弦機構(gòu)2)兩個移動副相鄰，且其中一個移動副與機架相關(guān)聯(lián)。這種機構(gòu)從動件3的位移與原動件轉(zhuǎn)角的正弦成正比，故稱為正弦機構(gòu)。滑塊聯(lián)軸器3)兩個移動副相鄰，且均不與機架相關(guān)聯(lián)，如圖2-21a所示。這種機構(gòu)的主動件1與從動件3具有相等的角速度。圖2-21b所示滑塊聯(lián)軸器，可用來連接中心線不重合的兩根軸。橢圓儀4)兩個移動副都與機架相關(guān)聯(lián)，圖2-22所示橢圓儀就用到這種機構(gòu)。當滑塊1和3沿機架的十字槽滑動時，連桿上的各點便可以描繪出長、短徑不同的橢圓。偏心輪機構(gòu)桿1為圓盤、其幾何中心為B，因運動時該圓盤繞偏心A轉(zhuǎn)動，故稱偏心輪。A、B之間的距離e稱為偏心距。多桿機構(gòu)衝床是由兩個四桿機構(gòu)組成六桿機構(gòu)，第一個是雙搖桿機構(gòu)，第二個是搖桿滑塊機構(gòu)；篩料機也是兩個四桿機構(gòu)組成六桿機構(gòu)，第一個是雙曲柄機構(gòu)，第二個是曲柄滑塊機構(gòu)。有些多桿機構(gòu)不是由四桿機構(gòu)組成的，如例題1-6的鋸木機構(gòu)?！?-4平面四桿機構(gòu)的設(shè)計

生產(chǎn)實踐中的要求是多種多樣的，給定的條件也各不相同，歸納起來，主要有下麵兩類問題：平面四桿機構(gòu)設(shè)汁，主要是根據(jù)給定的運動條件，確定機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。有時為了使機構(gòu)設(shè)計得可靠、合理，還應考慮幾何條件和動力條件(如最小傳動角γmin)等。(1)按照給定從動件的運動規(guī)律(位置、速度、加速度)設(shè)計四桿機構(gòu)。(2)按照給定點的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)。四桿機構(gòu)設(shè)計的方法有解析法、幾何作圖法和實驗法。作圖法直觀，解析法精確，實驗法簡便。一、按照給定的行程速度變化係數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)在設(shè)計具有急回運動特性的四桿機構(gòu)時，通常按實際需要先給定行程速度變化係數(shù)K的數(shù)值，然後根據(jù)機構(gòu)在極限位置的幾何關(guān)係，結(jié)合有關(guān)輔助條件來確定機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。1按K值設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)1曲柄搖桿機構(gòu)已知條件：搖桿長度l3

，擺角ψ和速度變化係數(shù)K。設(shè)計目標：確定鉸鏈中心A的位置、其他三個桿件的尺寸l1、l2和l4。設(shè)計步驟：1)極位夾角：2)選定固定鉸鏈D的位置，根據(jù)l1和擺角ψ作C1D和C2D3)連接C1和C2，作C1M⊥C1C2；4)作∠C1C2N＝90-θ，得到P點，即∠C1PC2＝θ;5)作△PC1C2的外接圓，取A點，連接AC1、AC2，即∠C1AC2＝θ;6)根據(jù)曲柄的極限位置桿1和桿2共線的特徵，可得l1＝1/2(AC2-AC1)導桿機構(gòu)的設(shè)計二、按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)－給定運動前後的位置設(shè)計四桿機構(gòu)已知：連桿長度l1

＝BC和兩個位置B1C1和B2C2

。求解：鉸鏈中心A和D、和其餘三桿的長度。步驟：（1）繪出B1C1和B2C2

；（2）連接B1和B2

、C1和C2

，並作B1B2和C1C2

的垂直平分線b12和c12

，並在b12和c12上任意取A、D兩點，可得求解；（3）有無窮多個解，可根據(jù)最小傳動角及其結(jié)構(gòu)要求確定唯一解。本題可按照A、D在同一水平線上，且AD＝BC確定唯一解。2、給定連桿的三個位置設(shè)計四桿機構(gòu)由於B和C點分別是繞著A點和D點轉(zhuǎn)動，因此可以按照三點求圓心的方法得出A、D兩點，連接A、B、C、D就可以形成四桿機構(gòu)的圖形三、按照給定兩連架桿對應位置設(shè)計四桿機構(gòu)已知：連架桿AB和CD的三個對應角度求解：各桿的長度解（1）根據(jù)各桿長度按同一比例增減時，各桿的轉(zhuǎn)角關(guān)係不變，所以取AB的長度為1；（2）通過x和y軸的投影關(guān)係建立以下關(guān)係式：（3）設(shè)：（4）代入對應轉(zhuǎn)角可求得P0、P1和P2

，然後可得出尺寸l2、l3和l4。由上式可知，如果已知的對應轉(zhuǎn)角只有兩組，則不能求解。但如果已知的對應轉(zhuǎn)角超過三組，就不可能得到精確的解。只能採用試探的方法求解。四、按照給定點的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)1.連桿曲線四桿機構(gòu)運動時，其連桿作平面複雜運動，連桿上每一點都描出一條封閉曲線—連桿曲線。連桿曲線的形狀隨點在連桿上的位置和各桿相對尺寸的不同而變化。連桿曲線形狀的多樣性使它有可能用於描繪複雜的軌跡。2.運用連桿曲線圖譜設(shè)計四桿機構(gòu)平面連桿曲線是高階曲線，所以設(shè)計四桿機構(gòu)使其連桿上某點實現(xiàn)給定的任意軌跡是十分複雜的。為了便於設(shè)計，工程上常常利用事先編就的連桿曲線圖譜。從圖譜中找出所需的曲線．便可直接查出該四桿機構(gòu)的各尺寸參數(shù)。這種方法稱為圖譜法。第三章凸輪機構(gòu)主要內(nèi)容：1、凸輪機構(gòu)的應用和類型；2、從動件的常用運動規(guī)律；3、凸輪機構(gòu)的壓力角；4、圖解法設(shè)計凸輪輪廓§3-1凸輪機構(gòu)的組成及分類凸輪機構(gòu)是機械中的一種常用機構(gòu)，在自動化和辦自動化機械中應用非常廣泛組成：主要由凸輪、從動件和機架等三個基本構(gòu)件組成分類：按凸輪的形狀分：盤形凸輪，移動凸輪，圓柱凸輪凸輪機構(gòu)的分類.按從動件的型式分：尖底從動件，滾子從動件，平底從動件凸輪機構(gòu)的特點從動件運動特點：從動件可以相對於機架作往復移動或作往復擺動，並通過重力、彈簧力或凸輪上的凹槽實現(xiàn)與凸輪的緊密接觸。凸輪機構(gòu)的優(yōu)點：只需設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭蛹玫剿璧倪\動規(guī)律．並且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便。凸輪機構(gòu)的缺點：凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易於磨損，所以通常用於傳力不大的控制機構(gòu)。凸輪機構(gòu)的基本概念基圓：以凸輪最小向徑為半徑所繪的圓。推程：從動件以一定運動規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近的點移動到最遠點過程。升程：推程所走過的距離，一般用h來表示推程運動角：與推程對應的凸輪轉(zhuǎn)角，用表示。休止角：從動件停止不動時凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)的角度，有遠休止角和近休止角，分別用和表示從動件位移線圖：用凸輪轉(zhuǎn)角為橫坐標，而以從動件位移為縱坐標繪製的位移關(guān)係曲線。凸輪與從動件的運動關(guān)係

及其設(shè)計思路凸輪機構(gòu)中從動件的運動規(guī)律與凸輪輪廓的關(guān)係：從動件的位移圖取決於凸輪輪廓的形狀。也就是說。從動件的不同運動規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線。凸輪機構(gòu)的設(shè)計思路：根據(jù)工作要求確定從動件的運動規(guī)律，然後按照這一規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓曲線§3-2從動件的常用運動規(guī)律從動件常用的運動規(guī)律：等速運動規(guī)律等加速或等減速運動規(guī)律簡諧運動規(guī)律正弦加速度運動高階多相式運動多種曲線組合運動等速運動規(guī)律從動件：速度：位移：；加速度：凸輪：為常數(shù)，故；從動件運動方程：推程運動方程回程運動方程等速運動剛性衝擊從動件運動開始時，速度由零突變?yōu)?，加速度；運動終止時，速度由變成零，其慣性力將引起剛性衝擊，因此，這種運動規(guī)律不宜單獨使用，在運動開始和終止時應當用其他運動規(guī)律過渡2.等加速等減速運動規(guī)律約定：前半程等加速，後半程等減速，時間為T/2，凸輪轉(zhuǎn)角為/2，代入位移方程得到推程等加速運動方程推程等減速運動方程由和等加速等減速回程運動方程回程等加速運動方程回程等減速運動方程運動特點：1、從動件的位移與凸輪轉(zhuǎn)角的平方成正比，所以位移曲線是一個拋物線；2、加速減速變換出加速度存在有限的突然變化，從而引起有限慣性突變，產(chǎn)生所謂的柔性衝擊。從動件位移曲線的作圖方法1、計算法將/2線段分成若干等分得到等分點1、2、3，過這些點作橫坐標的垂直線；在垂直線上選取相應的位移量，連接各點即可。2、斜線平行作圖法任意作過O點的斜線；將斜線分為9等分，9點和1/2位移點連線；作相應連線的平行線；平行點向橫坐標等分線上投影得到相應點並連線得到等加速拋物線3.簡諧運動規(guī)律簡諧運動：點在圓周上作勻速運動時，其在圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運動。作圖方法：1、以從動件的行程為直徑作半園；2、將半園和凸輪運動角分成若干等分；3、將圓周上的等分點投影到轉(zhuǎn)角等分垂直線上；4、連接轉(zhuǎn)角等分線的投影點形成的光滑曲線即是從動件的位移曲線簡諧運動方程從位移曲線圖可以看出，從動件的位移為：當θ＝π時，＝，故。由此可以得到：從動件推程簡諧運動方程從動件回程簡諧運動方程§3-3凸輪機構(gòu)的壓力角如前章所述、作用在從動件L的驅(qū)動力與該力作用點絕對速度之間所夾的銳角稱為壓力角。在不計摩擦時，高副中構(gòu)件間的力是沿法線方向作用的．因此，對於高副機構(gòu)．壓力角也即是接觸輪廓法線與從動件速度方向所夾的銳角。在設(shè)計凸輪機構(gòu)時，除了要求從功件能實現(xiàn)預期運動規(guī)律之外、還希望機構(gòu)有較好的受力情況和較小的尺寸．為此，需些討論壓力角對機構(gòu)的受力情況及尺寸的影響。一、壓力角與作用力的關(guān)係凸輪壓力角：從動件的運動方向與力F之間的銳角α。有害用分力F"

＝Fˊtgα。壓力角α越大，有害用分力F”

就越大。自鎖：當α增大到一定程度後，以至於導路的摩擦阻力大於有用分力時，無論凸輪給予從動件多大的力，從動件都不能運動。因此凸輪機構(gòu)設(shè)計時存在一個最大壓力角。二、壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)係凸輪的基圓越大，凸輪的尺寸就越大，因此，欲使凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊應該採用較小的基圓，但基圓的大小又會影響壓力角的大小。由速度瞬心可知即可得到壓力角與凸輪尺寸的關(guān)係：當導桿和瞬心在凸輪軸心的同側(cè)時，偏距e取“－”；當導桿和瞬心不在凸輪軸心的同側(cè)時，偏距e取“＋”?？梢?，同側(cè)可以減小壓力角。凸輪的設(shè)計方法作圖法：設(shè)計簡便方法直觀誤差大，只適用於從動件運動規(guī)律要求不太嚴格的地方解析法：設(shè)計精確計算工作量大適用於高速凸輪、靠模凸輪等精密機構(gòu)的設(shè)計圖解法凸輪設(shè)計輪廓一、對心直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪製，已知：ω、γmin

和位移圖反轉(zhuǎn)法：作基圓－將位移圖分成若干等分－作基圓的等分線－量取位移量並確定等分點－連接等分點偏置尖底直動從動件盤形凸輪作以偏距e為半徑的從動件偏距圓；作基圓－選取從動件的初始位置；將位移圖分成若干等分；作基圓的等分線；過基圓等分線與基圓交點作偏距圓的切線；量取位移量並確定凸輪輪廓的等分點；連接等分點；2、滾子直動從動件盤形凸輪作圖方法：1、將滾子中心看作尖頂從動件的尖頂，採用反轉(zhuǎn)法求出一條輪廓曲線，並稱之為理論輪廓；2、以上各點為中心，以滾子半徑為半徑作一系列圓；3、作滾子系列圓的內(nèi)包絡(luò)線，即得到凸輪的實際輪廓，並稱之為實際輪廓滾子半徑對實際輪廓的影響設(shè)滾子半徑，理論輪廓的最小曲率半徑3、平底直動從動件盤形凸輪作圖方法：1、在平底上選擇一個固定點作為尖頂，按照尖頂從動件凸輪輪廓的繪製的方法，求出理論輪廓上一系列點；2、過理論輪廓上的系列點作系列平底；3、作系列平底的內(nèi)包絡(luò)線，即得到凸輪的實際輪廓。注：平底與凸輪相切的最左位置和最右位置，並使平底左側(cè)的長的大於m和l擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪製擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪製步驟已知：從動件的位移圖，凸輪與從動件的中心距，擺動從動件的長度，凸輪基圓半徑，以及凸輪等角速度及其方向作圖步驟：1、根據(jù)定出O和A點，作基圓和從動件的初位角；2、以O(shè)點為中心及為半徑作圓，並沿方向取角、、，並將其分成若干等分，得到A點的相應位置；3、根據(jù)從動件位移圖，得到相應位置的擺動角，確定從動件相對於機架的一系列位置；4、以A點轉(zhuǎn)動後的相應點為中心，以為半徑畫弧得到B點的相應位置，並連接成光滑曲線，即得到尖頂擺動從動件的凸輪輪廓。同理，可以得到滾子和平底從動件凸輪的輪廓凸輪機構(gòu)壓力角的校核1、尖頂從動件凸輪的壓力角需校核，其最大壓力角不得大於許用壓力角，一般採用增大基圓的方法來降低壓力角；2、滾子從動件凸輪只需校核理論輪廓的壓力角；3、平底從動件凸輪的壓力角很小，一般不需校核?！?-5解析法設(shè)計凸輪輪廓極座標：其中滾子從動件凸輪的實際輪廓極座標其中式中是壓力角齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)的特點和分類定角速比傳動的條件漸開線齒廓齒輪各部分的名稱極漸開線標準齒輪的基本尺寸漸開線標準齒輪的嚙合漸開線齒輪的切齒原理根切、最少齒數(shù)和變位齒輪平行軸斜齒輪機構(gòu)圓錐齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)的特點主要優(yōu)點：應用的速度和功率範圍廣；效率高；傳動比穩(wěn)定；壽命長；工作可靠性高；可實現(xiàn)兩軸各種角度的傳動。缺點：製造和安裝的精度較高；生產(chǎn)成本高；傳動距離小。齒輪機構(gòu)的分類齒輪機構(gòu)

兩軸平行（平面齒輪機構(gòu)）

兩軸不平行（空間齒輪機構(gòu)）直齒外嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條嚙合斜齒齒輪齒條嚙合外嚙合內(nèi)嚙合圓柱齒輪兩軸相交兩軸交錯直齒曲齒交錯斜齒輪蝸輪蝸桿齒輪齒輪分類的基本圖形齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件齒輪傳動的基本條件：暫態(tài)角速度之比必須保持不變特點：傳動齒輪的暫態(tài)角速度與其連心線被齒廓接觸點公法線所分割的兩線段長度成反比。欲使兩齒輪暫態(tài)角速比恒定不變必須使c點為連小線上的固定點。共軛齒廓：能實現(xiàn)預期運動的的一對齒廓。節(jié)圓：過節(jié)點相切的兩個圓。常用齒廓：漸開線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒廓漸開線的形成和特性當一直線在一圓周上作純滾動時，此直線上任意點的軌跡，稱為漸開線，這個圓稱為基圓，半徑為，改直線稱為發(fā)生線。(1)BK=弧AB(2)漸開線上任意一點的法線必與基圓相切；即基圓的切線必為漸開線上某一點的法線(3)漸開線上各點的壓力角不等，越大，壓力角越大。(4)漸開線的形狀決定於基圓的大小(5)基圓內(nèi)無漸開線。

漸開線齒廓基圓大小對漸開線形狀的影響基圓半徑大小相同，則漸開線的形狀相同；基圓半徑不同，則漸開線的形狀也不同。半徑越大，漸開線的曲率半徑就越大，漸開線愈平直；曲率半徑為無窮大時，漸開線稱為直線，形成齒條的齒廓。漸開線齒廓滿足定角速比要求定角速比分析：根據(jù)漸開線的特點，任一接觸點的必與兩基圓相切；基圓的位置不變，公切線只有一條，且與連心線的交點不變；傳動比：漸開線齒輪嚙合的特點可分性：漸開線齒輪製成後，基圓半徑不變，因此，即使兩輪的中心距發(fā)生變化時，其傳動比不變，據(jù)此可設(shè)計變位齒輪；嚙合線：即齒廓接觸點的運動軌跡?；鶊A內(nèi)切線就是漸開線齒輪的嚙合線；嚙合角：過節(jié)點C作兩節(jié)圓的公切線tt，它與公切線的夾角就是嚙合角。嚙合角與壓力角相等，力矩恒定，輪齒之間、軸與軸承之間的壓力大小和方向不變，有利於齒輪傳動。齒輪各部分名稱齒頂圓齒根圓分度圓d齒槽寬e齒厚s齒距p模數(shù)壓力角：齒頂高齒根高全齒高漸開線標準齒輪的基本尺寸第一系列11.251.522.534568101216202532第二系列1.752.252.75（3.25）3.5（3.75）4.55.5（6.5）79（11）1418222845標準模數(shù)系列（GB1357－87）相關(guān)參數(shù)與模數(shù)的關(guān)係：齒距：分度圓直徑：齒全高：齒頂高：齒根高：基圓直徑：漸開線標準齒輪的基本尺寸2漸開線圓柱齒輪齒頂高係數(shù)和頂隙係數(shù)正常齒制短齒制1.00.80.250.3頂隙，是指一對齒輪嚙合時，一個齒輪齒頂圓到另一個齒輪齒根圓的徑向距離，主要用於傳動過程中潤滑油的流動。齒頂圓直徑：齒根圓直徑：標準齒輪：分度圓上的齒厚和齒槽寬相等，且齒齒頂和齒根高為標準值的齒輪。漸開線標推齒輪的嚙合一、正確嚙合的條件二、標準中心距三、重合度正確嚙合的條件正確嚙合的條件：兩齒輪相鄰兩個齒同側(cè)齒廓沿法線的距離相等，即：設(shè)、、、、、分別為兩輪的模數(shù)、壓力角和基圓齒距，根據(jù)漸開線的性質(zhì)可得到：所以，齒輪正確嚙合的條件為：由於模數(shù)和壓力角已經(jīng)標準化，事實上很難拼湊滿足上述關(guān)係，所以必須使齒輪傳動比可表示為：標準中心距齒側(cè)間隙：一輪節(jié)圓上的齒槽寬與另一輪節(jié)圓上的齒厚之差。正確安裝的齒輪是按照無齒側(cè)間隙計算的。標準中心距：一對標準齒輪分度圓相切時的中心距。頂隙：注意：分度圓和壓力角與節(jié)圓和嚙合角是兩個不同的概念，只有二者重合時才相等。重合度嚙合弧：一對齒從開始嚙合到終止嚙合，分度圓上任一點所經(jīng)過的弧線長度。重合度：嚙合弧與齒距的比，用來表示。齒輪連續(xù)傳動的條件是>1，重合度越大，表示同時嚙合的齒的對數(shù)越多。漸開線齒輪的切齒原理切齒方法按其原理可分為成形法和範成法兩類一、成形法切齒方法簡單．不需要專用機床．但生產(chǎn)率低，精度差．範成法加工

二、範成法範成法是利用一對齒輪(或齒輪與齒條)互相嚙合時其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來切齒的。如果把其中一個齒輪(或齒條)做成刀具。就可以切出與它共扼的漸開線齒廓.用範成法切齒的常用刀具如下；

1．齒輪插刀2.齒條插刀齒條的齒廓為一直線．由圖可見，不論在中線(齒厚與齒槽寬相等的直線)上。還是在與中線平行的其他任—直線上，它