機(jī)械設(shè)計(jì)全套課件

緒論 第1章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和自由度 第2章 平面連桿機(jī)構(gòu) 第3章 凸輪機(jī)構(gòu) 第4章 齒輪機(jī)構(gòu) 第5章 齒輪系 第6章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第7章 剛性回轉(zhuǎn)的平衡 第8章 鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接,目錄,第 9 章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng) 第10章 帶傳動(dòng) 第11章 鏈傳動(dòng) 第12章 齒輪傳動(dòng) 第13章 軸 第14章 軸承 第15章 聯(lián)軸器和離合器 第16章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),目錄,緒論,0.1 機(jī)器的組成及其特征 0.1.1 機(jī)器與機(jī)構(gòu) 在現(xiàn)代的日常生活和工程實(shí)踐中隨處都可見(jiàn)到各種各樣的機(jī)器。例如，洗衣機(jī)、縫紉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、拖拉機(jī)、金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、包裝機(jī)、復(fù)印機(jī)等。機(jī)器是一種人為實(shí)物組合的具有確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，它用來(lái)完成一定的工作過(guò)程，以代替或減輕人類的勞動(dòng)。機(jī)器的種類很多， 根據(jù)用途不同，機(jī)器可分為： 動(dòng)力機(jī)器：實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，如內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、蒸汽機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓氣機(jī)等。 加工機(jī)器：完成有用的機(jī)械功或搬運(yùn)物品，如機(jī)床、織布機(jī)、汽車、飛機(jī)、起重 機(jī)、輸送機(jī)等。 信息機(jī)器：完成信息的傳遞和變換，如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、照相 機(jī)等,緒論,雖然機(jī)器的種類繁多，構(gòu)造、用途和功能也各不相同。 但具有相同的基本特征： （1）人為的實(shí)物（構(gòu)件）組合體。 （2）各個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)物之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 （3）代替或減輕人類勞動(dòng)，完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。 凡具備上述（1）、（2）兩個(gè)特征的實(shí)物組合體稱為機(jī)構(gòu)。 機(jī)器能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或代替人的勞動(dòng)去做有用的機(jī)械功，而 機(jī)構(gòu)則沒(méi)有這種功能。 僅從結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)看，機(jī)器與機(jī)構(gòu)并無(wú)區(qū)別，它們 都是構(gòu)件的組合，各構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，通 常人們把機(jī)器與機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為機(jī)械,緒論,如圖1-1所示的內(nèi)燃機(jī)， 是由汽缸體1、活塞2、連桿3、曲軸4、小齒輪5、大齒輪6、凸輪7、推桿8等系列構(gòu)件組成，其各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)是確定的,圖1-1 單杠內(nèi)燃機(jī),0.1.2 構(gòu)件與零件 機(jī)構(gòu)是由具有確定運(yùn)動(dòng)的單元體組成的，這些運(yùn)動(dòng)單元體稱為構(gòu)件。 組成構(gòu)件的制造單元體稱為零件。 零件則是指機(jī)器中不可拆的一個(gè)最基本的制造單元體。構(gòu)件可以由一個(gè)或多個(gè)零件組成。 如圖1-1所示內(nèi)燃機(jī)的曲軸為一個(gè)零件；連桿則為多個(gè)零件的組合。因此，構(gòu)件是相互固接在一起的零件組合體,內(nèi)燃機(jī)動(dòng)畫(huà),緒論,0.2 本課程的性質(zhì)和研究對(duì)象 0.2.1 本課程的性質(zhì) 本課程是一門(mén)研究常用機(jī)構(gòu)、通用零件與部件以及一般機(jī)器的基本設(shè)計(jì)理論和方法的課程，是機(jī)械工程類各專業(yè)中的主干課程，它介于基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間，具有承上啟下的作用，是一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程要綜合應(yīng)用機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、工程力學(xué)、互換性與技術(shù)測(cè)量等先修課程的基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)，且偏重于工程的應(yīng)用。因此，要重視生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注重培養(yǎng)工程意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際。本課程將為學(xué)生今后學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程和掌握新的機(jī)械科學(xué)技術(shù)奠定必要的基礎(chǔ),大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流,可以互相討論下，但要小聲點(diǎn),緒論,0.2.2 本課程的研究對(duì)象 本課程的研究對(duì)象為機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)及一般工作條件下和常用參數(shù)范圍內(nèi)的通用零部件，研究其工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能、基本設(shè)計(jì)理論、計(jì)算方法以及一些零部件的選用和維護(hù)。 0.3 本課程的基本要求和學(xué)習(xí)方法 0.3.1 本課程的基本要求 本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和通用零件的基本理論和基本知識(shí)，初步具有分析、設(shè)計(jì)能力，并獲得必要的基本技能訓(xùn)練，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。通過(guò)本課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到下列基本要求,緒論,1熟悉常用機(jī)構(gòu)的組成、工作原理及其特點(diǎn)，掌握通用機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)的基本方法。 2熟悉通用機(jī)械零件的工作原理、結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，掌握通用機(jī)械零件的選用和設(shè)計(jì)的基本方法。 3具有對(duì)機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)計(jì)算的能力，并具有運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、圖冊(cè)及標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)技術(shù)資料的能力。 4具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐的技能，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械和簡(jiǎn)單傳動(dòng)裝置的能力。 0.3.2 本課程的學(xué)習(xí)方法 本課程是從理論性、系統(tǒng)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課向?qū)嵺`性較強(qiáng)的 專業(yè)課過(guò)渡的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，必須多觀察、 細(xì)思考、勤練習(xí)、?？偨Y(jié)。觀察生活、生產(chǎn)中遇到的各種機(jī)械，熟悉典型 結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)；思考明晰本課程的基本概念，注意各種知識(shí)的聯(lián) 系，融會(huì)貫通；勤練基本技能，提高分析能力和綜合能力；及時(shí)總結(jié)、消 化掌握課程內(nèi)容，歸納學(xué)到的各種技術(shù)方法。特別應(yīng)注重實(shí)踐能力和創(chuàng)新 精神的培養(yǎng)，提高全面素質(zhì)和綜合職業(yè)能力,第1章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和自由度,構(gòu)件：機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的單元體，是組成機(jī)構(gòu)的基本要素。 自由度：構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。 對(duì)于一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，則只有三個(gè)自由度構(gòu)件沿x軸、y軸方向移動(dòng)和繞垂直xoy平面的任意軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1-1所示,圖1-1 自由度,1.1.1 自由度、運(yùn)動(dòng)副與約束,1.1 機(jī)構(gòu)的組成,低副：面接觸,2) 運(yùn)動(dòng)副的分類,1)運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副,運(yùn)動(dòng)副元素：兩構(gòu)件上直接參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的部分點(diǎn)、線或面,1.1.2 運(yùn)動(dòng)副及其分類,圖1-2 轉(zhuǎn)動(dòng)副,圖1-3 移動(dòng)副,平面機(jī)構(gòu)中低副引入兩個(gè)約束，僅保留一個(gè)自由度,圖1-4 （a）凸輪高副,平面機(jī)構(gòu)中高副引入一個(gè)約束，保留兩個(gè)自由度,圖1-4 （b）齒輪高副,1.1.3 運(yùn)動(dòng)鏈與機(jī)構(gòu),運(yùn)動(dòng)鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件以運(yùn)動(dòng)副連接而構(gòu)成的系統(tǒng)。 如圖1-5所示，若運(yùn)動(dòng)鏈中各構(gòu)件首尾相連，則稱之為閉式運(yùn)動(dòng)鏈，否則稱為開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈,圖1-5（a）閉式運(yùn)動(dòng)鏈,圖1-5（a）開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈,將運(yùn)動(dòng)鏈中的一個(gè)構(gòu)件固定，并且它的一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件作給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)時(shí)，其余構(gòu)件便隨之作確定的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)的組成: 機(jī) 架：固定不動(dòng)的構(gòu)件 原動(dòng)件：輸入運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件 從動(dòng)件：其余的活動(dòng)構(gòu)件,為了便于分析，人們不考慮機(jī)器的復(fù)雜外形和結(jié)構(gòu)，僅用規(guī)定的線條和符號(hào)按一定的比例表示構(gòu)件的尺寸和各運(yùn)動(dòng)副的位置， 這種將機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系表示出來(lái)并反映機(jī)構(gòu)特征的簡(jiǎn)圖稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,1-2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,在對(duì)現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行分析或設(shè)計(jì)新機(jī)器時(shí)，都需要繪出其機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,1. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義,1.2.1 運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的表示方法,1構(gòu)件 構(gòu)件均用直線或小方塊來(lái)表示，如圖1-6示,a）一個(gè)構(gòu)件上有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副,a）一個(gè)構(gòu)件上有三個(gè)運(yùn)動(dòng)副,圖1-6 構(gòu)件的表示方法,2轉(zhuǎn)動(dòng)副,圖1-7 轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法,a）圖面與回轉(zhuǎn)軸線垂直； （b）圖面與回轉(zhuǎn)軸線共面,3移動(dòng)副 如圖1-8所示，注意移動(dòng)副的導(dǎo)路應(yīng)與兩構(gòu)件相對(duì)移動(dòng)的方向一致,圖1-8 移動(dòng)副的表示方法,4高副 兩構(gòu)件組成高副時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與這兩個(gè)構(gòu)件在接觸處的輪廓形狀有直接關(guān)系，因此，在表示高副時(shí)必須畫(huà)出兩構(gòu)件在接觸處的曲線輪廓。如圖1-8、圖1-9所示為齒輪高副和凸輪高副的表示方法,a）外嚙合齒輪； （b）內(nèi)嚙合齒輪； （c）齒輪齒條,d）錐齒輪； （e）蝸桿蝸輪,圖1-9 齒輪高副的表示方法,圖1-10 凸輪副的表示方法,1.2.2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟： （1）分析機(jī)構(gòu)的組成，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，了解其工作原理。 （2）確定所有的構(gòu)件（數(shù)目與形狀）、運(yùn)動(dòng)副（數(shù)目和類型）。 （3）選擇合理的位置，能充分反映機(jī)構(gòu)的特性。 （4）確定比例尺 （5）用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,例1-1】如圖1-11（a）所示為顎式破碎機(jī)的主體機(jī)構(gòu)，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 此機(jī)構(gòu)為原動(dòng)件偏心軸，從動(dòng)件肋板、構(gòu)件、機(jī)架共同構(gòu)成的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 按圖量取尺寸，選取合適的比例尺，確定A、B、C、D四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的位置，即可繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，最后標(biāo)出原動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，如圖1-11（b）所示,1.3.1 平面機(jī)構(gòu)的自由度 機(jī)構(gòu)的自由度：指機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。 一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，可有三個(gè)自由度，而每個(gè)低副會(huì)引入兩個(gè)約束，每個(gè)高副會(huì)引入一個(gè)約束。所以自由度的計(jì)算可用可動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)減去約束的總數(shù)，即,F=3n-2Pl-Ph,n 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；Pl 低副數(shù)；Ph 高副數(shù),1.3 運(yùn)動(dòng)確定性的概念,F = 3324 = 1,F = 3425 = 2,n = 3,Pl= 4,n = 4,Pl = 5,如圖1-12（a,如圖1-12（b,a） （b）圖1-12 機(jī)構(gòu)的自由度,例1-2】如圖1-13所示，計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=3 低副數(shù) 高副數(shù),圖1-13 曲柄滑塊機(jī)構(gòu),例1-3】如圖1-14所示，計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。 解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=2 低副數(shù) 高副數(shù),圖1-14 凸輪機(jī)構(gòu),1).復(fù)合鉸鏈 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。 如圖1-15所示，三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處形成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 推理：N個(gè)構(gòu)件時(shí)，有N 1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副,1.3.2 計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題,圖1-15 復(fù)合鉸鏈,例1-4】計(jì)算如圖1-16所示的復(fù)合桿機(jī)構(gòu)的自由度。 解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=5 低副數(shù) 高副數(shù),圖1-16 復(fù)合桿機(jī)構(gòu),2)局部自由度,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(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度。(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,n=3 Pl=3 Ph=1,F=33-2 3-1 1=2,n=2 Pl=2 Ph=1,F=23-2 2-1 1=1,圖1-17 局部自由度計(jì)算,3).虛約束,1)虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副作用重復(fù)，而對(duì)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束。 (2)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(wú)關(guān)的運(yùn)動(dòng)副一并不計(jì),常見(jiàn)虛約束 （1）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，如圖1-18所示,圖1-18 兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副,2）兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副，如圖1-19所示,圖1-19 兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副,3）機(jī)構(gòu)中存在對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱部分，如圖1-20所示,圖1-20 行星輪系,4）被連接件上點(diǎn)的軌跡與機(jī)構(gòu)上連接點(diǎn)的軌跡重合，如圖1-21所示,圖1-21 平行四邊形機(jī)構(gòu),1）機(jī)構(gòu)自由度數(shù) F1。 2） 原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F,1.4.3 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,第2章 平面連桿機(jī)構(gòu),平面連桿機(jī)構(gòu)：由若干個(gè)構(gòu)件以低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副）連接而成，且所有構(gòu)件在相互平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，也稱平面低副機(jī)構(gòu)。 平面四桿機(jī)構(gòu)：最簡(jiǎn)單的平面四桿機(jī)構(gòu)是由四個(gè)構(gòu)件組成的，簡(jiǎn)稱平面四桿機(jī)構(gòu)。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件間用四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu),2.1 概 述,平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是： （1）運(yùn)動(dòng)副都是低副，壽命長(zhǎng)，傳遞動(dòng)力大。 （2）何形狀簡(jiǎn)單，易于加工，成本低。 （3）在主動(dòng)件等速連續(xù)運(yùn)動(dòng)的條件下，當(dāng)各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度不同時(shí),從動(dòng)件可滿足多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。 （4）連桿上各點(diǎn)軌跡形狀各異，可利用這些曲線來(lái)滿足不同的軌跡要求,平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)： （1）誤差較大，降低機(jī)械效率。 （2）不容易實(shí)現(xiàn)精確復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 （3）不宜用于高速傳動(dòng),2.2.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成 （1）機(jī)架固定件，如圖2-1所示構(gòu)件4； （2）連架桿與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接的構(gòu)件，如圖圖2-1所示構(gòu)件1和構(gòu)件3； （3）連桿不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件，如圖2-1所示構(gòu)件2,2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),圖2-1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),2.2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式,根據(jù)連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同， 相對(duì)機(jī)架能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為曲柄， 只能在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的稱為搖桿。 這樣，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為三種基本形式,1曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿中，若一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 通常曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿作變速往復(fù)擺動(dòng),圖2-2 攪拌機(jī),圖2-3 雷達(dá)天線俯仰角的調(diào)整機(jī)構(gòu),圖2-4 縫紉機(jī)腳踏機(jī)構(gòu),2雙曲柄機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為曲柄，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu),圖2-5 慣性篩機(jī)構(gòu),圖2-6 平行四邊形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形機(jī)構(gòu),圖3-5 車門(mén)啟閉機(jī)構(gòu),圖3-6 天平,e）車門(mén)啟閉機(jī)構(gòu) （f）天平 圖2-6反平行四邊形機(jī)構(gòu)和平行四邊形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,圖2-7 輪式車輛的前輪轉(zhuǎn)向機(jī),圖2-8 鶴式起重機(jī),3雙搖桿機(jī)構(gòu) 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩連架桿均為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu),2.2.3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件,曲柄存在的條件為： （1）連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。 （2）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。 上述兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足，否則機(jī)構(gòu)不存在曲柄,若滿足最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和時(shí)，可得到以下三種結(jié)構(gòu)； （1）連架桿是最短桿 為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)； （2）機(jī)架是最短桿 為雙曲柄機(jī)構(gòu)； （3）若最短桿是連桿，此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 若滿足最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和時(shí),為雙搖桿機(jī)構(gòu),2.3 含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu),2.3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是用移動(dòng)副取代曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)副而演化得到的,圖2-9 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) （a）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)； （b）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),圖2-10 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在沖床中的應(yīng)用,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用于轉(zhuǎn)動(dòng)與往復(fù)移動(dòng)之間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，廣泛應(yīng)用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床和自動(dòng)送料機(jī)等機(jī)械設(shè)備中。如圖2-10所示為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在沖床中的應(yīng)用,2.3.2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),圖2-11 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)向?qū)U機(jī)構(gòu)的演化,a）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；（b）曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)； （c）移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)； （d）擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看成是通過(guò)改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件演化而來(lái)的，如圖2-11所示,1曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),圖2-12 小型刨床機(jī)構(gòu),2曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),圖2-13 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在電器開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用,3移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 也稱為定塊機(jī)構(gòu)。如圖2-14所示，以滑塊為機(jī)架，桿4只相對(duì)滑塊作往復(fù)移動(dòng)，滑塊3稱為定塊。這種機(jī)構(gòu)常用于抽水唧筒和抽油泵中,圖2-14 抽水唧筒,4擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),圖2-15 汽車自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu),2.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,2.4.1 急回特性及行程速度變化系 1、急回特性 搖桿CD處此兩極限位置時(shí)曲柄所在直線之間的銳角稱為極位夾角，機(jī)構(gòu)中輸出件在兩極限位置間的移動(dòng)距離或擺動(dòng)角度稱為行程,圖2-16 急回特性,當(dāng)搖桿CD由C1D擺動(dòng)到C2D位置（工作行程）時(shí)，曲柄AB以等角速度順時(shí)針從AB1轉(zhuǎn)到AB2，轉(zhuǎn)過(guò)角度為： ,所需時(shí)間為 ,C點(diǎn)的平均速度為 。 當(dāng)搖桿CD由C2D擺回到C1D位置（空回行程）時(shí)，曲柄AB以等角速度順時(shí)針從AB2回轉(zhuǎn)到AB1 ，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為： ，所需時(shí)間為 ，C點(diǎn)的平均速度為 。 由于 ，所以，,綜上所述，在輸入件曲柄作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作往復(fù)擺動(dòng)的輸出件搖桿在空載行程中的平均速度大于工作行程中的平均速度，這一性質(zhì)稱為連桿機(jī)構(gòu)的急回特性。通常用行程速度變化系數(shù)K來(lái)表示這種特性,機(jī)構(gòu)的急回速度取決于夾角的大小。 越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回程度也越高，但從另一方面看，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性就越差,圖2-17 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)偏心距e=0時(shí)，=0，K=1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性；當(dāng)偏心距e0時(shí)，0，則K1，機(jī)構(gòu)有急回特性,2.4.2 壓力角和傳動(dòng)角,如圖2-19所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如不考慮構(gòu)件的重量和摩擦力，可將F分解可得推動(dòng)搖桿的有效分力Ft=Fcos，只能產(chǎn)生摩擦阻力的有害分力Fr=Fsin,圖2-19 壓力角和傳動(dòng)角,其中稱為壓力角，即為作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)的絕對(duì)速度方向之間所加銳角稱為壓力角，通常把壓力角座位判斷一連桿機(jī)構(gòu)是否具有良好的傳力性能的標(biāo)志。 常以連桿與搖桿所夾銳角來(lái)衡量機(jī)構(gòu)的傳力性能。顯而易見(jiàn)，即壓力角的余角，稱為傳動(dòng)角。因?yàn)?90，故愈大，對(duì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)愈有利,圖2-20 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角,圖2-21 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角,2.4.3 死點(diǎn),如圖2-22所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿CD為主動(dòng)件、曲柄AB為從動(dòng)件時(shí)，當(dāng)搖桿處在兩個(gè)極限位置時(shí)，連桿BC與曲柄AB共線。若不計(jì)各構(gòu)件質(zhì)量，則這時(shí)連桿加給曲柄的力將通過(guò)鉸鏈A的中心，這時(shí)連桿BC無(wú)論給從動(dòng)件曲柄AB的力多么大都不能推動(dòng)曲柄運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)所處的這種位置稱為死點(diǎn)位置,圖2-22 死點(diǎn)位置,在實(shí)際應(yīng)用中也有利用死點(diǎn)位置的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行工作的。如圖2-23所示快速夾具，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，在去除外力F后仍可加緊工件而不自動(dòng)脫落。只有向上扳動(dòng)手柄3方可松開(kāi)夾具,圖2-23 死點(diǎn)的應(yīng)用,2.5 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),2.5.1 四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)條件 （1）給定位置或運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如連桿位置、連架桿對(duì)應(yīng)位置或行程速度變化系數(shù)等。 （2）給定運(yùn)動(dòng)軌跡，如要求起重機(jī)中吊鉤的軌跡為一直線；攪面機(jī)中攪拌桿端能按預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)等，這些都是連桿上的點(diǎn)的軌跡。為了使機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理、可靠，還應(yīng)考慮幾何條件和傳力性能要求等,2.5.2 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法,1）已知連桿的兩個(gè)位置、及其長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),圖2-24 已知連桿兩位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),2）按給定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),圖2-25 按給定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),3）按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),圖2-26 按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),第3章 凸輪機(jī)構(gòu),3.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 3.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和特點(diǎn),內(nèi)燃機(jī),配氣機(jī)構(gòu),第3章 凸輪機(jī)構(gòu),圖3-1 配氣機(jī)構(gòu),圖3-2 靠模車削機(jī)構(gòu),圖3-3 自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu),圖3-4 分度轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu),1、組成：凸輪，從動(dòng)件，機(jī)架,2、作用：將凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的移動(dòng)或擺 動(dòng),3、特點(diǎn):(1)只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得 到所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，工作可靠，容易設(shè)計(jì)； (2)高副接觸，易磨損,4、應(yīng)用：適用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),3.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類 凸輪機(jī)構(gòu)的類型很多，通常按凸輪和從動(dòng)件的形狀、運(yùn)動(dòng)形式分類。 1按凸輪的形狀分類 1）盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 它是凸輪的最基本型式。這種凸輪是一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)且有變化半徑的盤(pán)形零件，凸輪與從動(dòng)件互作平面運(yùn)動(dòng)，是平面凸輪機(jī)構(gòu)，如圖3-1所示。 2）移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 當(dāng)盤(pán)形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，凸輪相對(duì)機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪，也是平面凸輪機(jī)構(gòu)的一種，如圖3-2所示。 3）圓柱凸輪 這種凸輪可看成是將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體而得到的凸輪，從動(dòng)件與凸輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)，因此圓柱凸輪機(jī)構(gòu)是一個(gè)空間凸輪機(jī)構(gòu)，如圖3-3所示。 4）曲面凸輪 當(dāng)圓柱表面用圓弧面代替時(shí)，就演化成曲面凸輪，它也是一種空間凸輪機(jī)構(gòu)，如圖3-4所示,2按從動(dòng)件形狀分類 1）尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 尖頂能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如圖3-5（a）所示。但因?yàn)橥馆喤c從動(dòng)件為點(diǎn)或線接觸，尖頂易發(fā)生磨損，所以只宜用于受力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中,a） （b） （c） 圖3-5 凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的形式 （a）尖頂從動(dòng)件；（b）滾子從動(dòng)件；（c）平底從動(dòng)件,2）滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 在從動(dòng)件的尖頂處安裝一個(gè)滾子，即成為滾子從動(dòng)件，這樣通過(guò)將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，克服了尖頂從動(dòng)件易磨損的缺點(diǎn)。滾子從動(dòng)件耐磨損，可以承受較大載荷，是最常用的一種從動(dòng)件型式，如圖3-5（b）所示。缺點(diǎn)是凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與滾子接觸，從而影響實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 3）平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 在從動(dòng)件的尖頂處固定一個(gè)平板，即成為平底從動(dòng)件，這種從動(dòng)件與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面，所以它不能與凹陷的凸輪輪廓相接觸，如圖3-5（c）所示。這種從動(dòng)件的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，凸輪與從動(dòng)件之間的作用力始終與從動(dòng)件的平底相垂直，傳動(dòng)效率較高，且接觸面易于形成油膜，利于潤(rùn)滑，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。 在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件不僅有不同的形狀，而且也可以有不同的運(yùn)動(dòng)形式。根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式不同，可以把從動(dòng)件分為直動(dòng)從動(dòng)件（直線運(yùn)動(dòng)）和擺動(dòng)從動(dòng)件兩種。在直動(dòng)從動(dòng)件中，若導(dǎo)路軸線通過(guò)凸輪的回轉(zhuǎn)軸，則稱為對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件，否則稱為偏置直動(dòng)從動(dòng)件。將不同形式的從動(dòng)件和相應(yīng)的凸輪組合起來(lái)，就構(gòu)成了種類繁多的各種不同的凸輪機(jī)構(gòu),3按從動(dòng)件與凸輪保持接觸（即鎖合）的方式分類 1）力鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)即依靠重力、彈簧力鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)，如圖3-6（a）、（b）、（c）所示。 2）幾何鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)。如溝槽凸輪、等徑及等寬凸輪、共軛凸輪等，如圖3-6（d）、（e）、（f）所示，都是利用幾何形狀來(lái)鎖合的凸輪機(jī)構(gòu),a） （b） （c） （d,e） （f,圖3-6 鎖合方式 （a）、（b）、（c）力鎖合；（d）、（e）、（f）形鎖合,3.2 凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)實(shí)際工作要求確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線。因此確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是凸輪設(shè)計(jì)的前提。 3.2.1 平面凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和工作過(guò)程 如圖3-7所示為一偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件移動(dòng)導(dǎo)路至凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的偏執(zhí)距離為,圖3-7 偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) （a）偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸機(jī)構(gòu)； （b）從動(dòng)件位移線圖,基圓：以凸輪的最小向徑為半徑所作的圓稱為基圓，基圓半徑用表示。 推程運(yùn)動(dòng)角：如圖3-7所示，主動(dòng)件凸輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件被凸輪推動(dòng)，從 動(dòng)件的尖頂以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律從最近位置到達(dá)最遠(yuǎn)位置，從動(dòng) 件位移，這一過(guò)程稱為推程，對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運(yùn)動(dòng)角。 遠(yuǎn)休止角：當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，由于凸輪的向徑?jīng)]發(fā)生變化，從動(dòng)件的尖 頂在最遠(yuǎn)位置劃過(guò)凸輪表面從點(diǎn)到點(diǎn)保持不動(dòng)，這一過(guò)程稱為 遠(yuǎn)停程，此時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度，稱為遠(yuǎn)休止角。 回程運(yùn)動(dòng)角：當(dāng)凸輪再繼續(xù)回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件的尖頂以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律從最遠(yuǎn)位 置回到最近位置，這一過(guò)程稱為回程，對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為回 程運(yùn)動(dòng)角。 近休止角：當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件的尖頂劃過(guò)凸輪表面從點(diǎn)回到點(diǎn)保 持不動(dòng)，這一過(guò)程稱為近停程，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度，稱為近休止 角。 當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件又重復(fù)上述升停降停的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。上述過(guò)程可以用從動(dòng)件的位移曲線圖來(lái)描述。以從動(dòng)件的位移s為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)，將凸輪轉(zhuǎn)角或時(shí)間與對(duì)應(yīng)的從動(dòng)件位移之間的函數(shù)關(guān)系用曲線表達(dá)出來(lái)的圖形稱為從動(dòng)件的位移線圖，如圖3-7（b）所示,3.2.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件上升或下降的速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如圖3-8所示為從動(dòng)件勻速上升過(guò)程。 由圖3-8可知，從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止的瞬間，速度有突變，其加速度和慣性力在理論上為無(wú)窮大，致使凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)、沖擊、噪聲和磨損，這種沖擊為剛性沖擊。因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速、輕載的場(chǎng)合,圖3-8 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在推程過(guò)程中，前半程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半程作等減速運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通常加速度和減速度的絕對(duì)值相等，其運(yùn)動(dòng)線圖如圖3-9所示。同理，在回程過(guò)程中，前半程作等減速運(yùn)動(dòng)，后半程作等加速運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等減速等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 由運(yùn)動(dòng)線圖可知，當(dāng)采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)，加速度有突變，因而從動(dòng)件的慣性力也將有突變，不過(guò)這一突變?yōu)橛邢拗?，所以，凸輪機(jī)構(gòu)在這三個(gè)時(shí)間點(diǎn)引起的沖擊稱為柔性沖擊。與等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律相比，其沖擊程度大為減小。因此，等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速的場(chǎng)合,圖3-9 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,3余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 余弦加速度運(yùn)動(dòng)又稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。因其加速度運(yùn)動(dòng)曲線為余弦曲線故稱余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖如圖3-10所示。 由加速度線圖可知，此運(yùn)動(dòng)規(guī)律在行程的始末兩點(diǎn)加速度存在有限突變，故也存在柔性沖擊，只適用于中速場(chǎng)合。但當(dāng)從動(dòng)件作無(wú)停歇的升降升連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則得到連續(xù)的余弦曲線，柔性沖擊被消除，這種情況下可用于高速場(chǎng)合,圖3-10 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,4正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律其加速度運(yùn)動(dòng)曲線為正弦曲線，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖如圖3-11所示。 從動(dòng)件按正弦加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，在全行程中無(wú)速度和加速度的突變，因此不產(chǎn)生沖擊，適用于高速場(chǎng)合。 以上介紹了從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)際生產(chǎn)中還有更多的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如復(fù)雜多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，了解從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，便于在凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)機(jī)器的工作要求進(jìn)行合理選擇,圖3-11 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,3.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 在合理地選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律之后，根據(jù)工作要求和結(jié)構(gòu)條件確定凸輪的結(jié)構(gòu)形式，確定凸輪轉(zhuǎn)向和基圓半徑等基本尺寸，就可設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線了。設(shè)計(jì)方法通常有圖解法和解析法。圖解法簡(jiǎn)便易行、直觀，但作圖誤差大、精度低，適用于低速或?qū)膭?dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求不高的一般精度凸輪設(shè)計(jì)。對(duì)于精度要求高的高速凸輪、靠模凸輪等，則必須用解析法列出凸輪輪廓曲線的方程式，借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)精確地設(shè)計(jì)凸論輪廓。本節(jié)主要介紹圖解法,圖3-12 反轉(zhuǎn)法原理,3.3.2 偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制 已知：從動(dòng)件的位移曲線圖如圖3-13（b）所示，偏距為，凸輪的基圓半徑，凸輪以等角速度順時(shí)針回轉(zhuǎn)，要求繪出此凸輪的輪廓,圖3-13 偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸 輪輪廓的繪制 （a）“反轉(zhuǎn)法”繪制凸輪外輪廓曲線 （b）從動(dòng)件位移線圖,根據(jù)“反轉(zhuǎn)法”的原理，作圖步驟如下（見(jiàn)圖3-13）： （1）以與位移線圖相同的比例尺作出偏距圓（以為半徑的圓） 和基圓，過(guò)偏距圓上任一點(diǎn)作偏距圓的切線作為從動(dòng)件導(dǎo)路，并與 基圓相交于點(diǎn)，該點(diǎn)也就是從動(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?（2）自開(kāi)始沿的方向在基圓上畫(huà)出推程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角、回程運(yùn)動(dòng)角、 近休止角，并在相應(yīng)段與位移線圖劃分出若干等份，得、 點(diǎn)。 （3）過(guò)各分點(diǎn)、向偏距圓做切線，作為從動(dòng)件反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線。 （4）在以上的導(dǎo)路線上，從基圓上的點(diǎn)、開(kāi)始向外量取相應(yīng)的位 移量，即取、得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)囊幌盗形恢谩ⅰ?（5）將、點(diǎn)連成光滑的曲線，便得到所要求的凸輪輪廓，如圖3- 12（a）所示,3.3.3 直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形 凸輪輪廓的繪制 若從動(dòng)件為滾子從動(dòng)件，則可把滾子中心看作尖頂，其運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的理論輪廓曲線，凸輪的實(shí)際輪廓曲線是與理論輪廓曲線相距滾子半徑rT的一條等距曲線，應(yīng)注意的是，凸輪的基圓是指理論輪廓線上的基圓，如圖3-14所示,圖3-14 直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制,3.4 凸輪設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，不僅要保證從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還要求整個(gè)機(jī)構(gòu)傳力性能良好、結(jié)構(gòu)緊湊。這些要求與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角、基圓半徑、滾子半徑等因素相關(guān)。 3.4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角問(wèn)題 如圖3-15所示為凸輪機(jī)構(gòu)在推程中某瞬時(shí)位置的情況，為作用在從動(dòng)件上的外載荷，在忽略摩擦的情況下，則凸輪作用在從動(dòng)件上的力將沿著接觸點(diǎn)處的法線方向。此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)中凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力（法向力）方向與從動(dòng)件上受力點(diǎn)速度方向所夾的銳角即為機(jī)構(gòu)在該瞬時(shí)的壓力角，如圖3-15所示。將力正交分解為沿從動(dòng)件軸向和徑向兩個(gè)分力，即,圖3-15 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,3.4.2 基圓半徑的確定 從傳動(dòng)效率來(lái)看，壓力角越小越好，但壓力角減小將導(dǎo)致凸輪尺寸增大。由圖3-15得壓力角的計(jì)算公式,顯然F1是推動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)的有效分力，隨著的增大而減??； F2是引起導(dǎo)路中摩擦阻力的有害分力，隨著的增大而增大。當(dāng)增大到一定數(shù)值時(shí)，由是引起的摩擦阻力超過(guò)有效分力F1 ，此時(shí)凸輪將無(wú)法推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖?？梢?jiàn)，從傳力合理、提高傳動(dòng)效率來(lái)看，壓力角越小越好。通常設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，要提出壓力角條件，即 或者 。一般情況下，推程時(shí)對(duì)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)許用壓力角 ，對(duì)擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)許用壓力角 ；作回程運(yùn)動(dòng)時(shí),其中，“-”為導(dǎo)路在凸輪軸的右側(cè)，“+”為導(dǎo)路在凸輪軸的左側(cè)。 顯然，如果從動(dòng)件位移s已給定，代表運(yùn)動(dòng)規(guī)律的 也是定值，則增大基圓半 徑 ，會(huì)減小機(jī)構(gòu)的壓力角，但凸輪上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的向徑也增大，凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸也 會(huì)增大；反之，減小基圓半徑 ，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊了，但機(jī)構(gòu)的壓力角卻增大 了，機(jī)構(gòu)效率降低，容易引起自鎖。由此可以清楚地看到基圓半徑對(duì)壓力角的影響,因此實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了獲得緊湊的結(jié)構(gòu)，一般是在保證凸輪推程輪廓的最大壓力角不超過(guò)許用值即 的前提下，選取盡可能小的基圓半徑，以縮小凸輪的尺寸,3.4.3 滾子半徑的選擇 滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際輪廓曲線，是以理論輪廓上各點(diǎn)為圓心作一系列滾子圓的包絡(luò)線而形成，滾子選擇不當(dāng)，則無(wú)法滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如圖3-16所示,a） （b） （c） （d,a）內(nèi)凹的凸輪輪廓曲線；（b）外凸的凸輪輪廓曲（c）變尖的凸輪輪廓曲線；（d）失真的凸輪輪廓曲線,1) 內(nèi)凹的凸輪輪廓曲線 如圖3-16（a）所示，若 為理論輪廓曲率半徑； 為實(shí) 際輪廓曲率半徑，為滾子半徑，則 。無(wú)論滾子半徑大小 如何，則總能做出實(shí)際輪廓曲線。 2) 外凸的凸輪輪廓曲線 如圖3-16（b）、（c）、（d）所示，由于 ，所以當(dāng) 時(shí)，實(shí)際輪廓為平滑曲線。若 ， 實(shí)際輪廓出現(xiàn)尖點(diǎn)，易磨損；若 ， 則，實(shí)際輪廓出現(xiàn)交叉，加工時(shí)，交叉部分被切除，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失真。 綜上所述，為使凸輪機(jī)構(gòu)正常工作應(yīng)保證理論輪廓的最小曲率半徑minrT，即min-rT0,第四章 齒輪機(jī)構(gòu),優(yōu)點(diǎn)：瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)；效率高；壽命長(zhǎng)，工作可靠；結(jié)構(gòu)緊湊，適用的圓周速度和功率范圍大,缺點(diǎn)：制造和安裝精度高，成本高；低精度齒輪會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)；不適宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng),4.1.1 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型,4.1.2 齒輪機(jī)構(gòu)的類型,交錯(cuò)軸,相交軸,平行軸,按輪齒方向分,按兩軸的相對(duì)位置,按嚙合方式分,按齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的工作條件可分為： （1）開(kāi)式齒輪機(jī)構(gòu)：齒輪是外露的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于易落入灰砂和不能保證良好的潤(rùn)滑，輪齒極易磨損，為克服此缺點(diǎn)，常加設(shè)防護(hù)罩。多用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易機(jī)械設(shè)備中的低速齒輪。 （2）閉式齒輪機(jī)構(gòu)：齒輪密閉于剛性較大的箱殼內(nèi)，潤(rùn)滑條件好，安裝精確，可保證良好的工作，應(yīng)用較廣。如機(jī)床主軸箱中的齒輪、齒輪減速器等。 按輪齒齒面硬度，齒輪機(jī)構(gòu)可分為： （1）軟齒面齒輪機(jī)構(gòu)：兩齒輪之一或兩齒輪齒面硬度350HBS的齒輪傳動(dòng)。 （2）硬齒面齒輪機(jī)構(gòu)：齒面硬度350HBS的齒輪傳動(dòng)。 按齒輪齒廓曲線的形狀分，齒輪機(jī)構(gòu)可分為漸開(kāi)線、擺線和圓弧齒輪三種，其中漸開(kāi)線齒輪應(yīng)用廣泛,4.2 漸開(kāi)線的形成和基本性質(zhì),4.2.1 漸開(kāi)線的形成,一直線沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)的軌跡稱為漸開(kāi)線,4.2.2 漸開(kāi)線的性質(zhì),1）發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng)，即,2）發(fā)生線NK是漸開(kāi)線K點(diǎn)的法線（漸開(kāi)線的法線必切于基圓） N是漸開(kāi)線K點(diǎn)的曲率中心； NK是漸開(kāi)線K點(diǎn)的曲率半徑,離圓心越遠(yuǎn)，曲率半徑越大，漸開(kāi)線越平緩,漸開(kāi)線的形成,3）漸開(kāi)線各點(diǎn)的壓力角不等，離圓心越遠(yuǎn)，壓力角越大,4）漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小,基圓相同，漸開(kāi)線形狀相同； 基圓小，漸開(kāi)線彎曲； 基圓大，漸開(kāi)線平緩； 基圓無(wú)窮大，漸開(kāi)線變成直線,壓力角（展角）相同時(shí),5）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線,4.2.3 漸開(kāi)線的方程式,漸開(kāi)線的極坐標(biāo)參數(shù)方程,漸開(kāi)線函數(shù)： invk=k=tankk,因?yàn)?證明 漸開(kāi)線上任一點(diǎn)的法線必切于基圓 兩漸開(kāi)線齒廓接觸點(diǎn)K的公法線nn 必同時(shí)切于兩個(gè)基圓，即為兩基圓的內(nèi)公切線N1N2 當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)向一定時(shí)，無(wú)論兩齒廓在何處接觸（K，K），其公法線均與同一內(nèi)公切線N1N2重合 nn 與連心線的交點(diǎn)P 為定點(diǎn)得證,4.2.4 漸開(kāi)線齒廓嚙合基本定律,一)漸開(kāi)線齒廓能實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng),意義 漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確,注意：節(jié)圓是一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的，所以單個(gè)齒輪沒(méi)有節(jié)圓， 也不存在節(jié)點(diǎn),4.2.5 漸開(kāi)線齒廓嚙合的特點(diǎn),1）嚙合線為一條不變的直線 （2）傳力方向不變 （3）漸開(kāi)線齒輪中心距的可變性,分度圓與節(jié)圓、壓力角與嚙合角的區(qū)別：就單獨(dú)一個(gè)齒輪而言，只有分度圓和壓力角，而無(wú)節(jié)圓和嚙合角；只有當(dāng)一對(duì)齒輪互相嚙合時(shí)，才有節(jié)圓和嚙合角；當(dāng)一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合時(shí)，分度圓是否與節(jié)圓重合，壓力角與嚙合角是否相等，取決于兩齒輪是否為標(biāo)準(zhǔn)安裝。如果標(biāo)準(zhǔn)安裝，則兩圓重合、兩角相等；否則均不相等,4.3.1 齒輪各部分的名稱和符號(hào),齒頂圓,ra，da,齒根圓,rf，df,齒 厚,任意圓齒厚 sk,分度圓齒厚 s,齒槽寬,任意圓齒槽寬ek,分度圓齒槽寬 e,齒 距,任意圓齒距 pk= sk+ ek,分度圓齒距 p = s + e,分度圓,r，d,齒頂,齒頂高,ha,齒根,齒根高,hf,齒全高,h = ha +hf,基圓,rb， db,標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱外齒輪,基圓齒距,pb,4.3 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,1）齒數(shù)z,齒輪分度圓直徑 d、齒數(shù)z和齒距p間的關(guān)系為 d= zp， d= zp/。為便于設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造和檢驗(yàn)，令 p/=m，m稱為齒輪的模數(shù)，其單位為mm，已標(biāo)準(zhǔn)化（表4-2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列），它是決定齒輪大小的主要參數(shù)之一，d = mz,4）齒頂高系數(shù) ha* 齒頂高h(yuǎn)a= ha*m,5）頂隙系數(shù) c* 齒根高h(yuǎn)f= (ha*+ c*)m,3）壓力角 即分度圓壓力角，規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為 = 20。它是決定齒輪齒廓形狀的主要參數(shù),基本參數(shù),2）模數(shù)m,4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算,齒頂圓直徑 da = d+2 ha = (z+2ha*)m,齒根圓 df = d -2 hf = (z - 2ha*- c*)m,齒厚與齒槽寬 s= e= m/2,齒距 p = m,分度圓直徑 d = mz,齒頂高 ha= ha*m,齒根高 hf = (ha*+ c*)m,齒全高 h = ha +hf = (2 ha*+c*)m,基圓 db= dcos,基圓齒距與法向齒距 pb= pn= pcos,4.4 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng),4.4.1 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件,正確嚙合：為實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動(dòng)，前后兩對(duì)齒應(yīng)能同時(shí)在嚙合線上接觸，而不會(huì)相離或重疊,即，兩輪相鄰兩齒同側(cè)齒廓沿公法線的距離應(yīng)相等,正確嚙合條件：模數(shù)相等, 壓力角相等,4.4.2 漸開(kāi)線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距 一對(duì)漸開(kāi)線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪，如果安裝正確，在理論上是沒(méi)有齒側(cè)間隙（簡(jiǎn)稱側(cè)隙）的。否則，兩輪在嚙合過(guò)程中就會(huì)發(fā)生沖擊和噪聲，正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)還會(huì)出現(xiàn)空程。 而標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝，實(shí)現(xiàn)無(wú)側(cè)隙嚙合的條件是,因此正確安裝的兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪，兩分度圓正好相切，節(jié)圓和分度圓重合，這時(shí)的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距（簡(jiǎn)稱中心距），用a表示，見(jiàn)圖4-7所示，即,4.4.3 連續(xù)傳動(dòng)條件,一對(duì)輪齒的嚙合過(guò)程 起始嚙合點(diǎn)B2 ， 終止嚙合點(diǎn)B1 極限嚙合點(diǎn)N1 ， 極限嚙合點(diǎn)N2 實(shí)際嚙合線段B1 B2 ，極限嚙合線段N1N2,連續(xù)傳動(dòng)條件 當(dāng)前一對(duì)齒在B1點(diǎn)將要脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)齒正好或已經(jīng)從B2點(diǎn)進(jìn)入嚙合。即滿足B1B2pb,重合度,重合度越大，表示同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)越多或多對(duì)齒嚙合的時(shí)間越長(zhǎng)，齒輪傳動(dòng)越平穩(wěn)，承載能力越高,4.5 漸開(kāi)線齒輪的加工原理與根切現(xiàn)象,1.仿形法（成形法） 原理：刀具刃形與被加工齒輪的齒槽形狀相同。 機(jī)床：普通銑床。 刀具：圓盤(pán)銑刀、指形銑刀。 運(yùn)動(dòng)：切削運(yùn)動(dòng)、 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)。 特點(diǎn)：精度低、生產(chǎn)率低。 應(yīng)用：?jiǎn)渭暗途三X輪加工,刀具的選擇與m、z有關(guān)，每一種模數(shù)有8把銑刀,每把刀的刀刃形狀，按它加工范圍內(nèi)最少齒數(shù)的齒輪齒形來(lái)設(shè)計(jì)，故加工其它齒數(shù)的齒輪時(shí)存在理論誤差,4.5.1 漸開(kāi)線齒輪的加工原理,仿形法加工,2.展成法（包絡(luò)法、范成法,原理：一對(duì)齒輪嚙合時(shí)其共軛齒廓互為包絡(luò)線。如將一個(gè)齒輪做成刀具(刃形是漸開(kāi)線)，并與齒坯仿照一對(duì)齒輪嚙合進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)(i12 =1/ 2 =z2/z1)，則加工出的齒輪必然是漸開(kāi)線齒輪,一）齒輪插刀,機(jī)床：插齒機(jī) 運(yùn)動(dòng)：展成運(yùn)動(dòng) i12 =1/ 2 =z2/z1 切削運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 讓刀運(yùn)動(dòng),齒輪插刀插齒,特點(diǎn)：精度高，生產(chǎn)率較低。 應(yīng)用：加工單個(gè)或多聯(lián)直齒輪,二）齒條插刀,機(jī)床：插齒機(jī) 運(yùn)動(dòng)：展成運(yùn)動(dòng) v1=2 r2= 2 mz2/2 切削運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 讓刀運(yùn)動(dòng),特點(diǎn)：精度高，生產(chǎn)率較低。 應(yīng)用：加工單個(gè)或多聯(lián)直齒輪,展成原理演示,三）齒輪滾刀,機(jī)床：滾齒機(jī) 運(yùn)動(dòng)：展成運(yùn)動(dòng) i12 =1/ 2 =z2/z1 切削運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng),特點(diǎn)：精度較高，生產(chǎn)率高。 應(yīng)用：加工直齒輪、斜齒輪、蝸輪及齒輪軸,齒輪滾刀滾齒,展成法總結(jié)：漸開(kāi)線齒廓及齒輪基本參數(shù)的保證,漸開(kāi)線齒廓：靠刀具和展成運(yùn)動(dòng)i12 =1/ 2 =z2/z1保證,齒數(shù)z：靠刀具，及調(diào)整機(jī)床改變傳動(dòng)比i12 =1/ 2 =z2/z1保證,模數(shù)m：靠刀具和展成運(yùn)動(dòng) i12 =1/ 2 =z2/z1保證,壓力角：靠刀具和展成運(yùn)動(dòng) i12 =1/ 2 =z2/z1保證,齒頂高系數(shù)h*a：靠刀具和控制徑向進(jìn)刀量保證,齒頂高系數(shù)c*：靠刀具和控制徑向進(jìn)刀量保證,用同一把齒輪刀具，通過(guò)調(diào)節(jié)i12 ，可以加工出相同模數(shù)和壓力角 ，不同齒數(shù)的齒輪（包括標(biāo)準(zhǔn)齒輪、變位齒輪,根切現(xiàn)象用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，有時(shí)會(huì)將齒根部正常的漸開(kāi)線齒廓切去一部分。 根切后果輪齒彎曲強(qiáng)度和重合度降低,一、根切現(xiàn)象與不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù),根切原因,圖示為用齒條刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)情況，刀具中線與齒輪分度圓相切，NP為嚙合線，N點(diǎn)為極限嚙合點(diǎn)，B點(diǎn)為齒條頂線與嚙合線的交點(diǎn)，即終止嚙合點(diǎn)。 因?yàn)榛鶊A以內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線，故當(dāng)終止嚙合點(diǎn)B高于極限嚙合點(diǎn)N1時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生根切,根切的產(chǎn)生,標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù),要避免根切，刀具的齒項(xiàng)線不得超過(guò)N點(diǎn)，即,而,整理后得,4.5.3 公法線長(zhǎng)度和固定弦齒厚,公法線長(zhǎng)度：是指齒輪千分尺跨過(guò)k個(gè)齒所量得的齒廓間的法向距離。 用途：測(cè)量公法線長(zhǎng)度的方法來(lái)檢驗(yàn)齒輪的精度，以控制輪齒齒側(cè)間隙公差 如何計(jì)算公法線長(zhǎng)度呢？如圖所示，設(shè)千分尺與齒廓相切于A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)在分度圓上，設(shè)跨齒數(shù)為k，則AB兩點(diǎn)的距離AB即為所測(cè)得的公法線長(zhǎng)度，用Wk表示,測(cè)量公法線長(zhǎng)度只需要普通的卡尺或?qū)Ｓ玫墓ň€千分尺，測(cè)量方法簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確，在齒輪加工中應(yīng)用比較廣泛。標(biāo)準(zhǔn)齒輪的公法線長(zhǎng)度計(jì)算公式為,根據(jù)漸開(kāi)線的性質(zhì)可得出,分度圓弦齒厚,測(cè)量公法線長(zhǎng)度，對(duì)于某些齒寬較小的斜齒圓柱齒輪將無(wú)法測(cè)量；對(duì)于大模數(shù)齒輪，測(cè)量也有困難；此外，還不能用于檢測(cè)錐齒輪和蝸輪。在這種情況下，通常改測(cè)齒輪的分度圓弦齒厚。 分度圓上的齒厚對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng) 稱為分度圓弦齒厚，用 表示，如圖4-14所示。為了確定測(cè)量位置，把齒頂?shù)椒侄葓A弦齒厚的徑向距離稱為分度圓弦齒高，用表示。標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓弦齒厚和弦齒高的計(jì)算公式分別為,測(cè)量分度圓弦齒厚是以齒頂圓為基準(zhǔn)的，測(cè)量的結(jié)果必然會(huì)受到齒頂圓誤差的影響，而公法線長(zhǎng)度測(cè)量與齒頂圓無(wú)關(guān),4.6 漸開(kāi)線變位直齒圓柱齒輪的傳動(dòng),4.6.1 概述,標(biāo)準(zhǔn)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)單，互換性好。但標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)仍存在著一些局限性： （1）為了避免加工時(shí)發(fā)生根切，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)必須大于或等于最少齒數(shù)Zmin。（2）標(biāo)準(zhǔn)齒輪不適用于實(shí)際中心距 不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距 的場(chǎng)合； （3）一對(duì)互相嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，小齒輪的抗彎能力比大齒輪低。 變位齒輪可避免以上標(biāo)準(zhǔn)齒輪的缺點(diǎn),變位齒輪:改變刀具與齒坯相對(duì)位置后切制出來(lái)的齒輪。 變位量：刀具移動(dòng)的距離xm 變位系數(shù)：x 正變位：刀具遠(yuǎn)離輪心的變位，x0 負(fù)變位：刀具移近輪心的變位, x0 標(biāo)準(zhǔn)齒輪: 變位系數(shù)x=0的齒輪,4.6.2 變位齒輪傳動(dòng)的類型和特點(diǎn),4.6.3 變位齒輪的幾何尺寸計(jì)算,4.7 平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu),4.7.1 齒廓曲面的形成及嚙合特點(diǎn),齒面形成發(fā)生面在基圓柱上作純滾動(dòng)，其上與圓柱體母線,斜齒輪齒面的形成,直齒輪齒面的形成,成一傾角b的直線KK所形成的軌跡斜齒輪齒廓曲面,嚙合特點(diǎn),沿齒寬同時(shí)接觸，突然嚙入，突然嚙出，重合度小，有沖擊,沿齒寬逐漸接觸，逐漸嚙入，逐漸嚙出，重合度大，工作平穩(wěn)，產(chǎn)生軸向力，不能作滑移齒輪,4.7.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算,1.基本參數(shù) 端面(齒形)參數(shù)：漸開(kāi)線，同直齒輪，mt，z，t，h*at， c*t，但為非標(biāo)準(zhǔn)值。端面幾何尺寸計(jì)算可套用直齒輪公式。 法面(齒形)參數(shù)：非漸開(kāi)線，mn， （z） ，n，h*an，c*n，與刀具的參數(shù)相同(z除外），規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值,2螺旋角,1齒數(shù)z,螺旋方向：分為左旋和右旋。 螺旋角 ：分度圓柱螺旋線上任一點(diǎn)的切線與軸線之間的夾角。 可將分度圓柱展開(kāi)后求解,端面齒距 pt =mt 法面齒距 pn = mn pn = ptcos mn = mtcos,3模數(shù)mt、 mn,4壓力角t 、n,在直角ABC和A B C中，AB= A B,所以有,在直角AAC中,所以有,mnmtcos,5齒頂高系數(shù)h*at、 h*an,無(wú)論從法面或從端面來(lái)看，輪齒的齒頂高都是相同的,6頂隙系數(shù)c*t 、 c*n,無(wú)論從法面或從端面來(lái)看，頂隙也是相同的,2.斜齒輪的幾何尺寸,4.7.3 斜齒輪傳動(dòng)正確嚙合的條件和重合度,1正確嚙合的條件,一對(duì)外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件為兩斜齒輪的法面模數(shù)和法面壓力角分別相等，螺旋角大小相等，旋向相反。即,2斜齒輪傳動(dòng)的重合度,當(dāng)量齒輪與斜齒輪法面齒形相當(dāng)（最接近）的假想的漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪，稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪。 目的選擇加工斜齒輪的成形銑刀；確定斜齒輪不根切的最少齒數(shù)Zmin；計(jì)算輪齒強(qiáng)度,三、斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪及當(dāng)量齒數(shù),當(dāng)量齒輪,4.8 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),4.8.1 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的類型和傳動(dòng)比,特點(diǎn) 傳遞兩相交軸之間（ 多為=90）的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力； 輪齒分布在截圓錐上，齒形由大端到小端逐漸減小,應(yīng)用 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和安裝簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛； 曲齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高，常用于高速重載傳動(dòng)，如汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)的圓錐齒輪機(jī)構(gòu)中,動(dòng)畫(huà),傳動(dòng)比,一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)節(jié)圓錐作相切純滾動(dòng)。錐齒輪有分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐和基圓錐。標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)，節(jié)圓錐與分度圓錐重合，如圖所示。其傳動(dòng)比為,4.8.2 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算,4.8.3 錐齒輪機(jī)構(gòu)齒廓的形成、背錐和當(dāng)量齒輪,圓柱齒輪的齒廓是發(fā)生面在基圓柱上作純滾動(dòng)時(shí)形成的，如圖a所示。錐齒輪的齒廓是發(fā)生面在基圓錐上作純滾動(dòng)時(shí)形成的，如圖b所示。在發(fā)生面上點(diǎn)產(chǎn)生的漸開(kāi)線AK應(yīng)在以O(shè)A為半徑的球面上，所以稱為球面漸開(kāi)線，其齒廓如圖c所示,球面漸開(kāi)線,背錐：與大端球面相切于分度圓處的圓錐,當(dāng)量齒輪、當(dāng)量齒數(shù)：與錐齒輪大端齒形（球面漸開(kāi)線）相當(dāng)?shù)臐u開(kāi)線直齒圓柱齒輪。其齒數(shù)zv稱為當(dāng)量齒數(shù),圓錐齒輪的背錐,圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪,4.9 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu),4.9.1 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的組成和類型,蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角為 ，如圖4-29所示。 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)由蝸桿、蝸輪組成，一般為蝸桿主動(dòng)，蝸輪從動(dòng)，具有自鎖性，作減速運(yùn)動(dòng)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和儀器設(shè)備之中,圖4-29 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu),蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu),按蝸桿的形狀不同，蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)可分為圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖4-30a）、圓弧面蝸桿機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖4-30b）和錐面蝸桿機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖4-30c）。其中圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用最廣。 圓柱蝸桿按其齒廓曲線形狀的不同，又可分為阿基米德蝸桿（ZA型）、漸開(kāi)線蝸桿（ZI型）、法面直廓蝸桿（ZN型）等幾種。其中阿基米德蝸桿由于加工方便應(yīng)用最為廣泛,a） （b） （c） 圖4-30 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)類型,如圖4-31所示為阿基米德蝸桿，其端面齒廓為阿基米德螺旋線，軸向齒廓為直線。它一般在車床上用成型車刀切制而成。 按螺旋方向不同，蝸桿可分為左旋和右旋,圖4-31 阿基米德蝸桿,4.9.2 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),1）傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，這是它的最大特點(diǎn)。單級(jí)蝸桿傳動(dòng)比 ,若只傳遞運(yùn)動(dòng)（如分度機(jī)構(gòu)），其傳動(dòng)比可達(dá)1000。 （2）傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。由于蝸桿齒呈連續(xù)螺旋狀，它與蝸輪齒的嚙合是連續(xù)不斷地進(jìn)行的，同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，故傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。 （3）可制成具有自鎖性的蝸桿。當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性，此時(shí)只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，反之則不能運(yùn)動(dòng)。 （4）傳動(dòng)效率低。因蝸桿傳動(dòng)齒面間存在較大的相對(duì)滑動(dòng)，摩擦損耗大，效率較低，一般為0.70.8，具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)，其效率小于0.5。 （5）蝸輪造價(jià)較高。為減輕齒面的磨損及防止膠合，蝸輪齒圈一般采用青銅制造，故成本較高,4.9.3 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算,蝸桿與梯形外螺紋大體相同，其軸剖面齒形及參數(shù)與齒條相同，規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值,蝸桿的主要參數(shù) 1）軸面模數(shù)ma1=m，標(biāo)準(zhǔn)值,2）軸面壓力角a1= =20,3）齒頂高系數(shù)h*a=1,4）頂隙系數(shù)c*=0.2,5）蝸桿頭數(shù)z1=1、2、4、6,6）蝸桿直徑系數(shù)q 蝸桿分度圓d1mz1，其為獨(dú)立參數(shù)。因蝸輪是用與蝸桿尺寸相同的蝸輪滾刀配對(duì)加工而成的，為了限制滾刀的數(shù)目，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿分度圓直徑d1，并定義蝸桿直徑系數(shù) q=d1/m， d1mq,傳動(dòng)比,模數(shù)和壓力角,值得注意的是蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i僅與z1和z2有關(guān)，而不等于蝸輪與蝸桿分度圓直徑之比，即,蝸桿的導(dǎo)程角,中心距,蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算,蝸輪的分度圓直徑為,標(biāo)準(zhǔn)圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算公式,第五章 輪系,5.1.1定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,輪系中每個(gè)齒輪的幾何軸線都是固定的,按齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可分為平面輪系和空間輪系,按齒輪的軸線是否固定，可分為定軸齒輪系和周轉(zhuǎn)輪系,空間定軸輪系,由一系列相互嚙合的齒輪機(jī)構(gòu)組成的傳動(dòng)系統(tǒng),輪系,平面定軸輪系,計(jì)算輪系傳動(dòng)比時(shí)，既要確定傳動(dòng)比的大小，又要確定首末兩構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系,5.1.1 平面定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,所謂輪系的傳動(dòng)比，是指輪系中輸入軸的角速度 （或轉(zhuǎn)速）與輸出軸的角速度 （或轉(zhuǎn)速）之比，即,一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比大小為其齒數(shù)的反比。若考慮轉(zhuǎn)向關(guān)系，外嚙合時(shí)兩齒輪的轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)動(dòng)比取“-”號(hào)；內(nèi)嚙合時(shí)兩齒輪的轉(zhuǎn)向相同，傳動(dòng)比取“+”號(hào)，則各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為,所以,上式表明，平面定軸齒輪系的傳動(dòng)比等于組成齒輪系的各對(duì)齒輪傳動(dòng)比的連乘積，也等于從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積與主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積之比。首末兩齒輪轉(zhuǎn)向相同還是相反，取決于齒輪系中外嚙合齒輪的對(duì)數(shù),將上述計(jì)算式推廣，若以A表示首齒輪，K表示末齒輪，m表示圓柱齒輪外嚙合的對(duì)數(shù)，則平面定軸齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算式為,惰輪輪系中齒輪4同時(shí)與齒輪3和齒輪5嚙合，其齒數(shù)大小不影響輪系傳動(dòng)比的大小，只起到改變轉(zhuǎn)向的作用,5.1.2 空間定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,一對(duì)空間齒輪傳動(dòng)比的大小也等于兩齒輪齒數(shù)的反比，故也可用式上式來(lái)計(jì)算空間齒輪系傳動(dòng)比的大小。但由于各齒輪軸線不都互相平行，所以不能用的正負(fù)來(lái)確定首末齒輪的轉(zhuǎn)向，而要采用在圖上畫(huà)箭頭的方法來(lái)確定，如圖所示,圖5-2 平面定軸齒輪系,5.2 行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,5.2.1 行星齒輪系的分類,輪系中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線繞其它齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系,齒輪1,齒輪2,齒輪3,系桿H,行星輪,行星架,中心輪,組成,中心輪1、3和行星架H均繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為基本構(gòu)件 ，基本構(gòu)件的軸線必須重合,中心輪,周轉(zhuǎn)輪系的分類: (按自由度分類,自由度F2,自由度F1,差動(dòng)輪系,簡(jiǎn)單行星輪系,行星齒輪系也分為平面行星齒輪系和空間行星齒輪系兩類，上述齒輪系均為平面行星齒輪系,5.2.2 行星齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,一、周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系,根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，若給整個(gè)輪系加上一個(gè)公共的角速度 -H ，各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不改變，但此時(shí)系桿靜止不動(dòng)。于是周轉(zhuǎn)輪系就轉(zhuǎn)化為一假想的定軸輪系轉(zhuǎn)化輪系,定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系比較。 顯然，不能將定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式直接用于周轉(zhuǎn)輪系,轉(zhuǎn)化輪系,各構(gòu)件在周轉(zhuǎn)輪系和轉(zhuǎn)化輪系中的速度如表所示。其中各為代數(shù)值，即含有正負(fù),因轉(zhuǎn)化輪系為一假想的定軸輪系，故其傳動(dòng)比可按定軸輪系的計(jì)算方法求解，進(jìn)而可求出周轉(zhuǎn)輪系任意兩構(gòu)件的傳動(dòng)比,轉(zhuǎn)化輪系,轉(zhuǎn)化輪系中1、3兩輪的傳動(dòng)比可以根據(jù)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法得出,推廣到一般情況，可得,1）公式只適用于齒輪A、K和行星架H之間的回轉(zhuǎn)軸線互相平行的情況,2）齒數(shù)比前的“土”號(hào)表示在轉(zhuǎn)化輪系中，齒輪A、K之間相對(duì)于行星架H的轉(zhuǎn)向關(guān)系，它可由畫(huà)箭頭的方法確