河南科技大學機械原理復習綱要.ppt

時 間 ： 2010年 1月 18日 (9:00-11:00)機 械 原 理 考 試地 點 ：機 制 071072(共 70人 )西 苑 8301（ 可 坐 80人 ）機 制 073074+其 他 (共 77人 )西 苑 8302 （ 可 坐 80人 ）答 疑 時 間 ： 2010年 1月 16日 1月 17日 上 午 ： 08： 0012： 00 下 午 ： 14： 3018： 00 晚 上 ： 19： 3021： 30地 點 ： 2號 樓 二 層 2209機 原 教 研 室 機 械 原 理 復 習機 械 原 理 不 考 試 內 容一 、 2-7 平 面 機 構 的 組 成 原 理 、 結 構 分 類 及 結 構 分 析 中 4.高 副 低 代1.組 成 原 理 2.結 構 分 類 3.結 構 分 析 2-8 機 構 結 構 的 型 綜 合 及 其 設 計二 、 3-5 用 解 析 法 作 機 構 的 運 動 分 析三 、 4-2 構 件 慣 性 力 的 確 定 4-4 不 考 慮 摩 擦 時 機 構 的 受 力 分 析 中3 用 解 析 法 作 機 構 的 動 態(tài) 靜 力 分 析 四 、 6-4 轉 子 的 許 用 不 平 衡 量 6-6 平 面 機 構 的 平 衡五 、 7-3 機 械 運 動 方 程 式 的 求 解 中 3 等 效 轉 動 慣 量 是 位 置 的 函 數(shù) ， 等 效 力 矩 是 位 置 和 速 度 的函 數(shù) 六 、 8-4 平 面 四 桿 機 構 的 設 計 中 機 械 原 理 復 習機 械 原 理 不 考 試 內 容2. 用 解 析 法 設 計 四 桿 機 構 8-5 多 桿 機 構 4.四 桿 機 構 的 優(yōu) 化 設 計七 、 9-3 凸 輪 輪 廓 曲 線 的 設 計 中3 用 解 析 法 設 計 凸 輪 的 輪 廓 曲 線八 、 10-11 其 他 齒 輪 傳 動 簡 介 10-12 齒 輪 機 構 動 力 學 簡 介九 、 11-6 行 星 輪 系 的 效 率 11-8 其 他 新 型 行 星 輪 系 傳 動 簡 介1.輪 系 中 的 功 率 流 動 問 題 11-7 行 星 輪 系 的 類 型 選 擇 及 設 計 的 基 本 知 識 中3 行 星 輪 系 的 均 載 裝 置十 、 第 十 二 章 ; 第 十 三 章 ; 第 十 四 章 機 械 原 理 復 習不 需 要 記 憶 的 公 式1.推 桿 運 動 規(guī) 律 ： s s(t) s( )v v(t) v( )a a(t) a( )2. 重 合 度 : = z1(tana1 tan) +z2(tana2 tan)/(2) = + )(2 invinvrrrss kkkk 3.任 意 圓 上 齒 厚 ： invzz xxinv tan)(2 21 214.無 側 隙 嚙 合 方 程 式 機 械 原 理 復 習第 2章 平 面 機 構 的 結 構 分 析一 、 了 解 名 詞 ： 構 件 、 零 件 、 運 動 副 、 約 束 、 機 構 、 機 器二 、 理 解 機 構 運 動 簡 圖 ： 要 求 能 夠 看 懂 和 繪 制 最 一 般 的 機 構 簡 圖三 、 熟 練 掌 握 平 面 機 構 自 由 度 的 計 算F 3n (2pl ph) F 3n (2pl ph p) F1.復 合 鉸 鏈2.局 部 自 由 度3.虛 約 束 4.機 構 具 有 確 定 運 動 的 條 件 機 械 原 理 復 習21927323 hl PPnF滑 塊 受 到 的 運 動 約 束 與 構 件 FGC上 的 運 動 軌 跡 相 重 合 ， 所 以 滑 塊 將 帶 入 一 個 虛 約 束（ p=1） 。

2-1滾 子 繞 其 中 心 A轉 動 的 自 由 度 為 局 部 自 由 度B為 復 合 鉸 鏈F 3n (2pl ph p) F=3 9 (2 12+1 1) 1=2 計 算 圖 示 機 構 的 自 由 度 ， 如 有 局 部 自 由 度 、 復 合 鉸 鏈 和虛 約 束 請 予 以 指 出 2-2 滾 子 半 徑 rr=R-r， AB BC 10423323 hl PPnF F 3n (2pl ph p) F=3 4 (2 5+1 1) 1 =1 滾 子 4繞 其 中 心 B轉 動 的 自 由 度 為局 部 自 由 度無 復 合 鉸 鏈滾 子 中 心 受 到 的 運 動 約 束 與 構 件 ABC上 B點 的 運 動軌 跡 相 重 合 ， 所 以 滾 子 與 圓 形 軌 道 的 高 副 為 一 個 虛約 束 壓 榨 機 機 構 2-3該 機 構 中 存 在 結 構 對 稱 部 分 ， 構 件8、 9、 10 和 構 件 4、 5、 6對 稱 如 果 去 掉 一 個 對 稱 部 分 ， 機 構 仍 能 夠正 常 工 作 ， 所 以 可 以 將 構 件 8、 9、 10以 及 其 上 的 轉 動 副 G、 H、 I和 C處 的一 個 轉 動 副 視 為 虛 約 束 ； 偏 心 輪 1與 機 架 11和 構 件 2形 成 2個 轉 動 副 構 件 7與 構 件 11在 左 右 兩 邊 同 時 形 成 導 路 平 行 的 移 動 副 ， 只 有 其 中 一 個 起 作 用 ； 構 件 4、 5、 6在 D點 處 形 成 復 合 鉸 鏈 機 構 中 沒 有 局 部 自 由 度 和 高 副 。

11027323 hl PPnFF 3n (2pl ph p) F=3 10 (2 15+0 1) 0 =1P=2pl+ph-3n =2 5+0-3 3=1 作 業(yè) 集 2-62-9教 材 2-16 2-4圖 示 運 動 鏈 是否 能 成 為 機 構 ？如 何 改 造 ？ 第 3章 平 面 機 構 的 運 動 分 析一 、 瞬 心 的 定 義 、 性 質 和 應 用1.定 義 ： 兩 構 件 的 瞬 時 同 速 點 ；2.找 瞬 心 的 方 法 ： 直 接 觀 察 ， 三 心 定 理 ， 瞬 心 多 邊 形 等 ；3.利 用 瞬 心 求 構 件 的 角 速 度 或 構 件 上 某 點 的 速 度 作 業(yè) 集 3-13-3； 教 材 3-13-6二 、 運 動 分 析 ： 相 對 運 動 圖 解 法 列 矢 量 方 程 依 方 程 作 圖 求 解1.同 一 構 件 上 兩 點 間 的 速 度 和 加 速 度 的 關 系利 用 影 像 原 理 簡 化 解 題 （ 同 一 構 件 上 已 知 兩 點 運 動 求 第 三 點 運 動 ） 影 象 原 理 只 能 應 用 于 同 一 構 件 上 ， 字 母 繞 行 順 序 應 相 同 。

2.組 成 移 動 副 的 兩 構 件 上 重 合 點 間 的 速 度 與 加 速 度 的 關 系注 意 ： 重 合 點 的 選 擇 、 哥 氏 加 速 度 的 大 小 及 方 向作 業(yè) 集 3-43-6； 教 材 3-13-6作 業(yè) 集 3-7、 3-10； 教 材 3-13 第 4章 平 面 機 構 的 力 分 析一 、 運 動 副 的 摩 擦 分 析1.摩 擦 角 、 摩 擦 圓 及 當 量 摩 擦 系 數(shù) 的 含 義 ；2.按 給 定 的 驅 動 力 （ 或 阻 力 ） 確 定 構 件 之 間 的 相 對 運 動 方 向 ； 驅 動 力 和 工 作 阻 力 的 特 性 ？ 分 析 相 對 運 動 時 注 意 腳 標 ， 如 12、 21； v12、 v21的 區(qū) 別 ！3.先 按 無 摩 擦 確 定 運 動 副 反 力 的 方 向 ， 后 按 有 摩 擦 確 定 運 動 副 總 反力 的 方 向 ； 移 動 副 總 反 力 FR12與 v21成 （ 90+） 角 （ 注 意 力 的 腳 標 ） 轉 動 副 總 反 力 FR12對 鉸 鏈 中 心 的 力 矩 方 向 與 21相 反 并 與 摩 擦 圓 相 切4.對 機 構 進 行 受 力 分 析 時 ， 注 意 以 二 力 桿 或 三 力 構 件 入 手 進 行 分 析 。

注 意 二 力 桿 受 壓 還 是 受 拉 ; 注 意 三 力 構 件 的 三 力 匯 交作 業(yè) 集 4-34-7 1M1A B C D1 2 34 FQFR12 FR23FR21 FR43FR32FR41 21 23 344-1圖 示 曲 柄 搖 桿 機 構 中 曲 柄 為 主 動 件 ， 已知 1、 驅 動 力 矩 M1， 從 動 件 3上 作 用有 工 作 阻 力 FQ， 標 出 各 個 運 動 副 中 總反 力 的 方 向 解 ： 構 件 2為 二 力 桿 ， 受 壓 第 5章 機 械 的 效 率 和自 鎖 實 際 驅 動 力 （ 矩 ）理 想 驅 動 力 （ 矩 ） )00 MMFF（理 想 生 產(chǎn) 阻 力 （ 矩 ）實 際 生 產(chǎn) 阻 力 （ 矩 ） ) 00 rrMMGG（ 一 、 機 械 的 效 率1.效 率 的 定 義 及 其 求 法 、 自 鎖 條 件瞬 時 機 械 效 率 和 自 鎖 條 件 都 可 用 兩 次 力 分 析 （ 考 慮 與 不 考 慮 摩 擦 ） 的 方 法 求 解工 作 阻 力 不 變驅 動 力 不 變2.機 組 的 效 率 串 聯(lián) k 21 并 聯(lián) drPP k kkPPP PPP 21 2211 混 聯(lián) 作 業(yè) 集 5-4 作 業(yè) 集 5-3作 業(yè) 集 5-2 二 、 機 械 的 自 鎖對 移 動 副 ， 驅 動 力 位 于 摩 擦 角 之 內 ； 對 轉 動 副 ， 驅 動 力 位 于 摩 擦圓 之 內 。

2. 令 工 作 阻 力 小 于 零 來 求 解 對 于 受 力 狀 態(tài) 或 幾 何 關 系 較 復 雜 的 機構 ， 可 先 假 定 該 機 構 不 自 鎖 ， 用 圖 解 法 或 解 析 法 求 出 工 作 阻 力與 主 動 力 的 數(shù) 學 表 達 式 ， 然 后 再 令 工 作 阻 力 小 于 零 ， 解 此 不 等 式 ，即 可 求 出 機 構 的 自 鎖 條 件 3.利 用 機 械 效 率 計 算 式 求 解 ， 即 令 0 自 鎖 條 件 可 用 以 下 3種 方 法 求 得 ： 作 業(yè) 集 5-6 作 業(yè) 集 5-7作 業(yè) 集 5-5 第 6章 機 械 的 平 衡本 章 的 重 點 是 剛 性 轉 子 的 靜 平 衡 和 動 平 衡1.理 解 質 徑 積 的 mr概 念 ;2.何 謂 靜 平 衡 (單 面 平 衡 ， 主 矢 為 零 )？ 何 謂 動 平 衡 (雙 面 平 衡 ， 主 矢 主 矩 均 為 零 ) ？ 靜 平衡 的 動 平 衡 關 系 ？ 3.平 衡 質 量 mbrb的 求 解 方 法 既 可 用 圖 解 法 ， 也 可 用 解 析 法 首 先 應 在 轉 子 上 選 定 兩 個 可 添 加 平 衡 質 量 的 、 且 與 離 心 慣 性 力 平 行的 平 面 作 為 平 衡 平 面 ， 然 后 運 用 平 行 力 系 分 解 的 原 理 將 各 偏 心 質 量所 產(chǎn) 生 的 離 心 慣 性 力 分 解 到 這 兩 個 平 衡 平 面 上 。

這 樣 就 把 一 個 空 間力 系 的 平 衡 問 題 轉 化 為 兩 平 衡 平 面 內 的 平 面 匯 交 力 系 的 平 衡 問 題 作 業(yè) 集 6-2、 6-3 第 7章 機 械 的 運 轉 及 其 速 度 波 動的 調 節(jié)一 、 機 械 的 運 動 和 動 能 關 系1.動 能 定 理 ： EW 12 EEWWWWW cdfrd 2.周 期 變 速 穩(wěn) 定 運 轉 的 條 件 、 速 度 波 動 的 原 因 Med和 Mer的 變 化 是 有 規(guī) 律 的 周 而 復 始 ,Je為 常 數(shù) 或 有 規(guī) 律 的 變 化 任 一 時 間 間 隔 WdWr+Wf， 但 在 一 個 運 動 循 環(huán) 中 Wd=Wr+Wf 循 環(huán) 開 始 和 終 了 角 速 度 相 等 ,其 他 時 間 角 速 度 在 m上 下 波 動二 、 機 械 系 統(tǒng) 等 效 動 力 學 模 型 的 建 立1.應 遵 循 的 原 則 是 ： 使 機 械 系 統(tǒng) 在 等 效 前 后 的 動 力 學 效 應 不 變 ， 即 動 能 等 效 ： 等 效 構 件 所 具 有 的 動 能 ， 等 于 整 個 機 械 系 統(tǒng) 的 總 動 能 。

外 力 所 做 之 功 等 效 ： 作 用 在 等 效 構 件 上 的 外 力 所 做 之 功 ， 等 于 作用 在 整 個 機 械 系 統(tǒng) 中 的 所 有 外 力 所 做 之 功 的 總 和 2.要 求 掌 握 等 效 力 矩 和 等 效 轉 動 慣 量 的 求 解根 據(jù) 動 能 相 等 ： 求 等 效 轉 動 慣 量 Je根 據(jù) 功 率 相 等 ： 求 等 效 力 矩 Me 作 業(yè) 集 7-17-3 三 、 機 械 速 度 波 動 的 調 節(jié) 方 法 第 7章 機 械 的 運 轉 及 其 速 度 波 動的 調 節(jié)1.周 期 性 速 度 波 動 可 以 利 用 飛 輪 儲 能 和 放 能 的 特 性 來 調 節(jié) 2.非 周 期 性 速 度 波 動 不 能 用 飛 輪 進 行 調 節(jié) ， 當 系 統(tǒng) 不 具 有 自 調 性時 ， 則 需 要 利 用 調 速 器 來 對 非 周 期 性 速 度 波 動 進 行 調 節(jié) 3.飛 輪 設 計 的 基 本 問 題 ， 是 根 據(jù) Me、 Je、 m、 來 計 算 飛 輪 的 轉 動 慣 量 JF 在 一 個 周 期 內 ： Wd=Wr， 求 未 知 外 力 (矩 )， 得 出 盈 功 和 虧 功 ； 畫 出 能 量 指 示 圖 ， 求 出 最 大 盈 虧 功 Wmax(熟 練 掌 握 ) 計 算 CmF JWJ 2max CF JnWJ 22 max900 一 般 設 Jc=0作 業(yè) 集 7-57-7 4.飛 輪 設 計 中 應 注 意 以 下 3個 問 題 ： 為 減 小 飛 輪 轉 動 慣 量 (即 減 小 飛 輪 的 質 量 和 尺 寸 )， 應 盡 可 能 將飛 輪 安 裝 在 系 統(tǒng) 的 高 速 軸 上 。

安 裝 飛 輪 只 能 減 小 周 期 性 速 度 波 動 ， 但 不 能 消 除 速 度 波 動 有 的 機 械 系 統(tǒng) 可 不 加 飛 輪 ， 而 以 較 大 的 皮 帶 輪 或 齒 輪 起 到 飛 輪 的作 用 第 8章 平 面 連 桿 機 構 及 其 設 計一 、 平 面 四 桿 機 構 的 類 型 和 應 用2.演 化 方 法 ： 改 變 構 件 的 形 狀 和 運 動 尺 寸 ： 曲 柄 滑 塊 機 構 、 正 弦 機 構 改 變 運 動 副 的 尺 寸 ： 偏 心 輪 機 構 取 不 同 構 件 為 機 架 ： 導 桿 機 構 、 搖 塊 機 構 、 直 動 滑 桿 機 構 運 動 副 元 素 的 逆 換 ； ：1.基 本 類 型 :鉸 鏈 四 桿 機 構 ： 曲 柄 搖 桿 機 構 ， 雙 曲 柄 機 構 ， 雙 搖 桿 機 構 3.應 用 ： 舉 例 ： 如 何 把 定 軸 轉 動 變 換 為 往 復 直 線 移 動 ； 如 何 把 定 軸 轉 動 變 換 為 往 復 擺 動 ； 二 、 平 面 四 桿 機 構 的基 本 知 識1.曲 柄 存 在 條 件 （ 存 在 周 轉 副 的 存 在 ） ： 鉸 鏈 四 桿 機 構 ， 曲 柄 滑 塊 機 構 ， 導 桿 機 構2.急 回 特 性 ： 極 為 夾 角 ， 行 程 速 比 系 數(shù) K： 機 構 輸 出 構 件 具 有 急 回 特 性 的 條 件3.壓 力 角 和 傳 動 角 壓 力 角 是 衡 量 機 構 傳 力 性 能 好 壞 的 重 要 指 標 。

因 此 ， 對 于 傳 動 機 構 ，應 使 其 角 盡 可 能 小 (盡 可 能 大 ) 掌 握 常 用 連 桿 機 構 max或 min出 現(xiàn) 的 位 置4.機 構 的 死 點 位 置 何 謂 死 點 位 置 ？ 如 何 利 用 和 克 服 死 點 位 置 ？ 第 8章 平 面 連 桿 機 構 及 其設 計 作 業(yè) 集 8-28-4 作 業(yè) 集 8-1 180180K 5.此 處 應 注 意 ： “ 死 點 ” 、 “ 自 鎖 ” 與 機 構 的 自 由 度 F0的 區(qū) 別 自 由 度 小 于 或 等 于 零 ， 表 明 該 運 動 鏈 不 是 機 構 而 是 一 個 各 構 件 間根 本 無 相 對 運 動 的 桁 架 ； 死 點 是 在 不 計 摩 擦 的 情 況 下 機 構 所 處 的 特 殊 位 置 (=90)， 利 用 慣性 或 其 他 辦 法 ， 機 構 可 以 通 過 死 點 位 置 ， 正 常 運 動 ； 而 自 鎖 是 指 機 構 在 考 慮 摩 擦 的 情 況 下 ， 當 驅 動 力 的 作 用 方 向 滿 足一 定 的 幾 何 條 件 時 ， 雖 然 機 構 自 由 度 大 于 零 ， 但 機 構 卻 無 法 運 動 的現(xiàn) 象 。

死 點 、 自 鎖 是 從 力 的 角 度 分 析 機 構 的 運 動 情 況 ，而 自 由 度 是 從 機 構 組 成 的 角 度 分 析 機 構 的 運 動 情 況 第 8章 平 面 連 桿 機 構 及 其 設 計 三 、 平 面 四 桿 機 構 的設 計 (圖 解 法 )第 8章 平 面 連 桿 機 構 及 其 設 計1.按 連 桿 預 定 的 位 置 設 計 四 桿 機 構 已 知 活 動 鉸 鏈 中 心 的 位 置 （ 由 動 點 B、 C求 定 點 A、 D) 已 知 固 定 鉸 鏈 中 心 的 位 置 （ 由 EF、 定 點 A、 D求 動 點 B、 C)作 業(yè) 集 8-48-72.按 兩 連 架 桿 預 定 的 對 應 位 置 設 計 四 桿 機 構設 計 一 個 四 桿 機 構 使 其 兩 連 架 桿 實 現(xiàn) 預 定 的 對 應 角 位 置 時 ， 可 以 用所 謂 的 “ 剛 化 反 轉 法 ” 求 解 此 四 桿 機 構 作 業(yè) 集 8-8、 8-9、 8-128-143.按 給 定 的 行 程 速 比 系 數(shù) K設 計 曲 柄 搖 桿 機 構 ：已 知 曲 柄 長 a、 連 桿 長 b、 機 架 長 d、 最 小 傳 動 角 min等 ； 曲 柄 滑 塊 機 構 ： 導 桿 機 構 ： 作 業(yè) 集 8-158-17 六 、 （ 10分 ） 已 知 四 桿 機 構 ABCD的 機 架 AD、 連 架 桿 AB兩 位 置AB1、 AB2及 對 應 搖 桿 兩 位 置 、 。

位 置 是 機 構 的 一 極 限 位 置 試 用 圖 解 法 設 計 該 機 構 （ 要 求 ： 不 必 寫 作 圖 過 程 ， 但 要 保 留 全 部 作圖 過 程 線 ） （ 04級 機 原 補 考 題 ）解 ： 已 知 A、 B、 D點 ， 在 D 上 求 C點 ；變 換 機 架 選 D 為 新 機 架 剛 化 搬 移 （ 反 轉 、 后 位 落 前 位 ） 搬 動 B2點 至 B2點 ；連 接 B1、 B2點 ， 作 其 中 垂 線 ， C1點 在 中 垂 線 上延 長 B1A與 中 垂 線 的 交 點 即 為 C1點 B2 C1 六 、 （ 10分 ） 已 知 四 桿 機 構 ABCD機 架 AD、 連 架 桿 AB兩 位 置 AB1、AB2及 對 應 搖 桿 兩 位 置 、 位 置 是 機 構 的 一 極 限 位 置 試 用圖 解 法 設 計 該 機 構 （ 要 求 ： 不 必 寫 作 圖 過 程 ， 但 要 保 留 全 部 作 圖 過程 線 ） （ 04級 機 原 補 考 題 ）新 “ 機 架 ” 必 須 是 位 置 已 知 但 其 上 鉸鏈 點 待 求 的 構 件 ； 第 9章 凸 輪 機 構 及 其 設 計本 章 的 重 點 是 凸 輪 機 構 的 運 動 設 計 。

一 、 名 詞 概 念 ：1.推 程 （ 角 0） 、 回 程 （ 角 0） 、 遠 休 止 （ 角 01） 、 近 休 止 （ 角 02） 、 行 程 h（ max） 、2.基 圓 、 基 圓 半 徑 r0、 偏 距 圓 、 理 論 廓 線 、 實 際 廓 線 、 跡 點 、二 、 各 種 常 用 從 動 件 運 動 規(guī) 律 ：1.s、 v、 a曲 線 形 狀2.在 何 處 有 何 種 沖 擊 ， 何 謂 剛 性 沖 擊 ？ 柔 性 沖 擊 ？ 凸 輪 廓 線 設 計 的 反 轉 法 原 理 是 本 章 的 重 點 內 容 之 一 三 、 凸 輪 廓 線 的 設 計在 凸 輪 機 構 中 ， 如 果 對 整 個 機 構 繞 凸 輪 轉 動 軸 心 O加 上 一 個 與 凸 輪轉 動 角 速 度 大 小 相 等 、 方 向 相 反 的 公 共 角 速 度 (-)， 這 時 凸 輪 與 從動 件 之 間 的 相 對 運 動 關 系 并 不 改 變 1.反 轉 法 原 理 在 圖 解 法 中 的 應 用 ；2.掌 握 ： 會 畫 任 意 位 置 從 動 件 的 位 移 s（ ） 、 凸 輪 轉 角 、 壓 力 角 、 從 動 件 的 行 程 h （ max） ；3.滾 子 從 動 件 理 論 廓 線 與 實 際 廓 線 的 關 系 ： 法 向 等 距 曲 線 ， 如 何 由理 論 廓 線 求 實 際 廓 線 或 如 何 由 實 際 廓 線 求 理 論 廓 線 ；四 、 凸 輪 基 本 尺 寸 的 確 定1.基 圓 半 徑 r0與 壓 力 角 的 關 系 220/tan ers edds 由移 動 滾 子 從 動 件 盤 形 凸 輪 機 構 凸 輪 的 最 小 基 圓 半 徑 ， 主 要 受 3個 條 件 的 限 制 ，即 凸 輪 的 基 圓 半 徑 應 大 于 凸 輪 軸 的 半 徑 ； 保 證 最 大 壓 力 角 max不 超 過 許 用 壓 力 角 ； 保 證 凸 輪 實 際 廓 線 的 最 小 曲 率 半 徑 a min=min-rr3 5 mm， 以 避 免 運 動 失真 和 應 力 集 中 。

移 動 平 底 從 動 件 盤 形 凸 輪 機 構 而 言 ， 因 其 壓 力 角 始 終 為 零 (從 動 件 導 路 與 平 底 垂 直 )，所 以 凸 輪 的 最 小 基 圓 半 徑 主 要 受 到 以 下 兩 個 條 件 的 限 制 ： 凸 輪 的 基 圓 半 徑 應 大于 凸 輪 軸 的 半 徑 ； 凸 輪 廓 線 的 曲 率 半 徑 min =3 5 mm， 以 避 免 運 動 失真 和 應 力 集 中 2.壓 力 角 應 該 在 理 論 廓 線 上 度 量 ；3.偏 距 方 位 和 偏 距 e大 小 的 確 定 : 在 移 動 滾 子 從 動 件 盤 形 凸 輪 機 構 的 設 計 中 ， 選 擇 偏 置 從 動 件 的 主要 目 的 ， 是 為 了 減 小 推 程 壓 力 角 （ 但 回 程 壓 力 角 會 增 大 ） 一 般 正 偏 置 ， 當 eds/d時 ， 偏 置 會 減 小 推 程 壓 力 角 ； 但 偏 置 過 多時 ， 即 當 e ds/d時 ， 偏 置 反 而 會 增 大 推 程 壓 力 角 ；4.若 發(fā) 現(xiàn) 其 壓 力 角 超 過 了 許 用 值 ， 可 以 采 取 以 下 措 施 ： 增 大 凸 輪 的 基 圓 半 徑 rb。

選 擇 合 適 的 從 動 件 偏 置 方 位 9 6 如 圖 所 示 ， 偏 置 直 動 滾 子 從 動 件 盤 形 凸 輪 機 構 ， 已 知 凸 輪 實 際輪 廓 線 為 一 圓 心 在 O點 的 偏 心 圓 ， 其 半 徑 為 R， 從 動 件 的 偏 距 為 e，試 用 作 圖 法 ：(1) 確 定 凸 輪 的 合 理 轉 向 ；(2) 畫 出 該 機 構 的 凸 輪 理 論 廓 線 、 基 圓 及 基 圓 半 徑 ；(3) 標 出 當 從 動 件 從 圖 示 位 置 升 到 位 移 s時 ， 對 應 凸 輪 的 轉 角 及 凸 輪機 構 的 壓 力 角 s RO A 解 ： s RO A 0r e s RO A理 論 廓 線基 圓 RA O B0B1 B2B3B4 B1 3- r04 2B5 050min rrROAtg 1 rrROA3sin 3max 31 311 sinsin 1cos 21 13131 cossinsin ,1sin tg 43 rr B3B2 RA O 32 B0B1 B H- 01 r0 )rR(sin r13max rOA)rR(sin r12min OAr推 程 回 程0max 1min rr r 第 10章 齒 輪 機 構 及 其 設 計 漸 開 線 直 齒 圓 柱 齒 輪 機 構 的 傳 動 設 計 是 本 章 的 重 點 。

一 、 直 齒 圓 柱 齒 輪 (標 準 和 變 位 )基 本 概 念 和 公 式 本 章 的 特 點 是 名 詞 、 概 念 多 ， 符 號 、 公 式 多 ， 理 論 系 統(tǒng) 性 強 ，幾 何 關 系 復 雜 學 習 時 要 注 意 清 晰 掌 握 主 要 脈 絡 ， 對 基 本 概 念 和 幾何 關 系 應 有 透 徹 理 解 （ 結 合 圖 形 記 憶 概 念 ） 1.齒 廓 嚙 合 基 本 定 律 ： 節(jié) 點 、 節(jié) 圓 、 圖 10-42.漸 開 線 的 性 質 、 方 程 ； 圖 10-610-73.漸 開 線 齒 廓 的 嚙 合 特 點 ： 圖 10-8 保 證 定 傳 動 比 傳 動 具 有 可 分 性 嚙 合 線 是 定 直 線 ， 受 力 方 向 不 變 ， 傳 動 平 穩(wěn) 四 線 合 一4.直 齒 圓 柱 齒 輪 幾 何 尺 寸 計 算 （ 熟 練 掌 握 ） 圖 10-910-1112i PO PO1221 二 、 直 齒 圓 柱 齒 輪 的 嚙 合 傳 動1.正 確 嚙 合 條 件 ：2.嚙 合 過 程 ： 嚙 合 圖 10-1210-18 理 論 嚙 合 線 N1N2、 實 際 嚙 合 線 B1B2 共 軛 點 的 求 法 、 齒 廓 工 作 段 ；3.連 續(xù) 傳 動 條 件 、 重 合 度 重 合 度 的 物 理 意 義 單 雙 齒 嚙 合 區(qū) 那 些 參 數(shù) 的 變 化 影 響 重 合 度 3.齒 輪 齒 條 的 嚙 合 特 點 N1N2線 方 向 不 變 ， 齒 輪 節(jié) 圓 與 分 度 圓 永 遠 重 合 mmm 2121 1 21 bpBB齒 形 角rr 正 確 安 裝 ： 齒 條 中 線 與 與 齒 輪 相 切 ， 齒 條 中 線 與 節(jié) 線 重 合非 正 確 安 裝 ： 齒 條 中 線 與 與 齒 輪 相 離 或 相 交 ， 齒 條 中 線 與 節(jié) 線 不 重 合三 、 齒 輪 的 加 工 及 根 切 現(xiàn) 象1.仿 形 法 ： 選 刀 具 時 ,要 求 m、 相 同 齒 數(shù) 符 合 刀 號 范 圍 ； 范 成 法 ： 選 刀 具 時 ,只 要 m、 相 同 ， 理 論 上 即 可 用 同 一 把 刀 。

2.變 位 齒 輪 及 其 傳 動 用 范 成 法 加 工 標 準 齒 輪 ， 齒 數(shù) 過 少 時 會 發(fā) 生 根 切 根 切 發(fā) 生 的 原 因 及 危 害 齒 條 型 刀 具 與 輪 坯 的 相 對 位 置 ： L=r+xm變 位 時 ： 刀 具 中 線 與 輪 坯 分 度 圓 相 離 （ 正 變 位 ） 或 相 割 （ 負 變 位 ） 變 位 齒 輪 幾 何 尺 寸 ： 不 變 的 ： d、 db、 p、 pb變 化 的 ： da、 df、 s、 e、 sa、 sf、 ha、 hf圖 10-2210-26 變 位 齒 輪 的 傳 動 類 型 及 優(yōu) 缺 點零 傳 動 ： x1+x2=0： 標 準 傳 動 ： x1=0， x2=0； 等 移 距 變 位 傳 動 ： 正 傳 動 ： x1+x2 0負 傳 動 ： x1+x2 0 變 位 齒 輪 傳 動 的 設 計 2*min sin2 ahz minmin*min z zzhx a 021 xx 2coscos aa 3 aaym 1tan)(2 21 21 invzz xxinv 421 yxxy 3.變 位 的 目 的 避 免 輪 齒 根 切 ： 為 使 齒 輪 傳 動 的 結 構 緊 湊 ， 應 盡 量 減 少 小 齒 輪 的 齒 數(shù) ， 當 z 的 正 傳 動 時 ， 可 以 提 高 齒 輪 的 接 觸 強 度 和 彎 曲 強 度 ，若 適 當 選 擇 變 位 系 數(shù) x1,x2， 還 能 大 幅 度 降 低 滑 動 系 數(shù) ， 提 高 齒 輪 的 耐 磨 損 和 抗 膠 合 能 力 。

修 復 已 磨 損 的 舊 齒 輪 ： 齒 輪 傳 動 中 ， 一 般 小 齒 輪 磨 損 較 嚴 重 ， 大 齒 輪 磨 損 較 輕 ， 若 利 用負 變 位 修 復 磨 損 較 輕 的 大 齒 輪 齒 面 ， 重 新 配 制 一 個 正 變 位 的 小 齒 輪 ， 就 可 以 節(jié) 省 一 個 大 齒 輪 的 制 造 費 用 ， 還 能 改 善 其 傳 動 性 能 1.法 向 齒 距 與 基 圓 齒 距 :pn=pb2.分 度 圓 與 節(jié) 圓 ： r、 r3.壓 力 角 與 嚙 合 角 ： 、 4. 標 準 齒 輪 與 零 變 位 齒 輪 ：5.正 負 變 位 齒 輪 與 正 負 傳 動 類 型 ：6.齒 面 接 觸 線 與 嚙 合 線 ：7. 理 論 嚙 合 線 與 實 際 嚙 合 線 ：8.齒 輪 齒 條 嚙 合 傳 動 與 標 準 齒 條 型 刀 具 范 成 加 工 齒 輪 ：四 、 易 混 淆 的 概 念9.關 于 齒 側 間 隙 問 題 教 材 中 在 分 析 一 對 齒 輪 的 嚙 合 傳 動 時 ， 是 以 無 齒 側 間 隙 為 出 發(fā) 點 的 實 際 應 用 的 一對 齒 輪 嚙 合 傳 動 是 存 在 齒 側 間 隙 的 ， 不 過 這 種 齒 側 間 隙 很 小 ， 是 通 過 規(guī) 定 齒 厚 和 中 心 距等 的 公 差 來 保 證 的 。

齒 輪 嚙 合 傳 動 時 存 在 微 小 側 隙 的 目 的 主 要 是 為 了 便 于 在 相 互 嚙 合 的 齒 廓 之 間 進 行 潤 滑 ， 以 及 避 免 輪 齒 由 于 摩 擦 發(fā) 熱 膨 脹 而 引 起 擠 壓 現(xiàn) 象 在 進 行 齒 輪 機 構的 運 動 設 計 時 ， 仍 應 按 照 無 齒 側 間 隙 的 情 況 進 行 設 計 五 .斜 齒 輪 、 交 錯 軸 斜 齒 輪 、 直 齒 錐 齒 輪 、 蝸 桿 蝸 輪 傳 動1.掌 握 各 種 傳 動 的 特 點 、 標 準 參 數(shù) 取 在 何 處 、 正 確 嚙 合 條 件 、 主 要 幾 何 尺 寸 計 算 等 作 業(yè) 集 10-27 斜 齒 輪 法 面 參 數(shù) 為 標 準 值 ， 幾 何 尺 寸 計 算 在 端 面)(2 21 zzma t )(cos2 21 zzmn ,2 * naa mhdd 11 mzmqd )(2)(2)(21 21221 zzmzqmdda 121 2212122112 tantan ddd dddzzi 錐 齒 輪 ： 標 準 參 數(shù) 取 在 大 端 蝸 桿 蝸 輪 ： 標 準 參 數(shù) 取 在 主 平 面 內 、 轉 向 判 斷 、 交 錯 軸 斜 齒 輪 ： 轉 向 判 斷 1212 tan90 ctgi 時 ，當 1027 試 比 較 各 種 類型 的 齒 輪 機 構的 特 點 。

直 齒 圓 柱 齒 輪 斜 齒 圓 柱 齒 輪 蝸 桿 蝸 輪 直 齒 圓 錐 齒 輪 基 本 參 數(shù) 標 準 值 所 在 面 端 面 法 面 主 平 面 大 端 齒 形 曲 線 漸 開 線 漸 開 螺 旋 面 主 平 面 上 為 漸 開 線齒 輪 齒 條 理 論 上 為 球 面 漸 開線 齒 廓 接 觸 情 況 (點 或 線 接 觸 ) 直 線 斜 直 線 空 間 曲 線 直 線 正 確 嚙 合 條 件 最 少 齒 數(shù) 當 量 齒 數(shù) 標 準 中 心 距 或 錐 距 傳 動 比 * ch zma、 、 、 、 * nan nn ch zm 1* dch zma 、 、 、 、 * ch zma 21 21 mm 21 21 21 nn nn mm 21 21 21 tx tx mm 21 21 mm17sin2 2*min ahz 3minmin cosvzz )(cos2 21 zzma n cosminmin vzz)(2 21 zzma 3coszzv )(2 2zqma coszzv121212 ddzzi 121212 ddzzi tan1 21212 d dzzi 2 11212 tancot zzi )(2 2zqma (同 向 ) 第 11章 齒 輪 系 及 其 設 計本 章 的 重 點 是 輪 系 的 傳 動 比 計 算 和 輪 系 的 設 計 。

一 、 定 軸 輪 系 主 、 從 動 輪 轉 向 關 系 的 確 定 有 3種 情 況 ：1.輪 系 中 各 輪 幾 何 軸 線 均 互 相 平 行 的 情 況可 用 (-1)m來 確 定 輪 系 傳 動 比 的 正 負 號 ， 2.輪 系 中 所 有 齒 輪 的 幾 何 軸 線 不 都 平 行 ， 但 首 末 兩 輪 的 軸 線 互 相平 行 的 情 況由 于 首 末 兩 輪 的 幾 何 軸 線 依 然 平 行 ， 故 仍 可 用 正 、 負 號 來 表 示 兩 輪之 間 的 轉 向 關 系 ： 需 要 特 別 注 意 的 是 ， 這 里 所 說 的 正 負 號 是 用 在 圖 上 畫 箭 頭 的 方 法 來確 定 的 ， 而 與 (-1)m無 關 3.輪 系 中 首 末 兩 輪 幾 何 軸 線 不 平 行 的 情 況當 首 末 兩 輪 的 幾 何 軸 線 不 平 行 時 ， 首 末 兩 輪 的 轉 向 關 系 不 能 用正 、 負 號 來 表 示 ， 而 只 能 用 在 圖 上 畫 箭 頭 的 方 法 來 表 示 二 、 周 轉 輪 系 周 轉 輪 系 的 傳 動 比 計 算 是 本 章 的 重 點 內 容 之 一 。

1.轉 化 輪 系 （ 機 構 ） 法 ：為 了 解 決 周 轉 輪 系 傳 動 比 的 計 算 問 題 ， 可 假 想 給 整 個 輪 系 加 上 一 個公 共 的 角 速 度 (-H)， 使 系 桿 固 定 不 動 ， 這 樣 ， 周 轉 輪 系 就 轉 化 成 了一 個 假 想 的 定 軸 輪 系 （ 稱 為 原 周 轉 輪 系 的 轉 化 輪 系 ） 周 轉 輪 系 的 類 型 很 多 ， 若 僅 僅 為 了 計 算 其 傳 動 比 ， 一 般 來 說 ， 可 以不 必 考 慮 它 屬 于 哪 種 類 型 的 周 轉 輪 系 ， 只 要 透 徹 地 理 解 了 周 轉 輪 系轉 化 機 構 傳 動 比 計 算 的 基 本 公 式 ， 再 掌 握 一 定 的 解 題 技 巧 ， 就 能 熟練 解 決 各 種 周 轉 輪 系 的 傳 動 比 計 算 問 題 主從zzi HB HAHBHAHAB A、 B、 H為 代 數(shù) 量 ， 齒 數(shù) 比 前 的 正 負 號 確 定 同 定 軸 輪 系 ， 按 同 心 條 件 求 齒 數(shù) 三 、 混 合 輪 系混 合 輪 系 傳 動 比 的 計 算 既 是 本 章 的 重 點 ， 也 是 本 章 的 難 點 。

1.混 合 輪 系 傳 動 比 的 計 算 步 驟 首 先 正 確 地 劃 分 各 個 基 本 輪 系 分 別 列 出 計 算 各 基 本 輪 系 傳 動 比 的 關 系 式 找 出 各 個 基 本 輪 系 之 間 的 聯(lián) 系 ， 聯(lián) 立 求 解 與 定 軸 輪 系 相 比 ， 周 轉 輪 系 中 各 輪 齒 數(shù) 的 確 定 要 復 雜 一 些 ， 它 不 僅要 滿 足 傳 動 比 條 件 ，還 需 滿 足 ： 同 心 條 件 、 裝 配 條 件 和 鄰 接 條 件 四 、 了 解 輪 系 的 功 用 和 行 星 輪 系 的 配 齒 公 式 的 條 件 。