機(jī)械原理課件

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1、 2 -0 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的目的 1、 探 討 機(jī) 構(gòu) 具 有 確 定 運(yùn) 動(dòng) 的 條 件2、 機(jī) 構(gòu) 的 分類3、 畫(huà) 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖 2 -1 機(jī)構(gòu)的組成 xy xy機(jī) 構(gòu) 是 由 構(gòu) 件 組 成 的 。一、運(yùn)動(dòng)副：構(gòu) 件 間 的 可 動(dòng) 聯(lián) 接 。 （ 既 保 持 直 接 接 觸 ， 又 能 產(chǎn) 生 一 定 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) ）高 副 ： 點(diǎn) 、 線 接 觸 xy xyy xx yA AO低 副 ： 面 接 觸自 由 度 ：約 束 ： 對(duì) 獨(dú) 立 運(yùn) 動(dòng) 的 限 制低 副 ： 2個(gè) 約 束 ， 1個(gè) 自 由 度高 副 ： 1個(gè) 約 束 ， 2個(gè) 自 由 度低 副 ： 轉(zhuǎn) 動(dòng)

2、副 ： 移 動(dòng) 副 ： 兩 個(gè) 構(gòu) 件 間 只 能 作 相 對(duì) 旋 轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng) 的 運(yùn) 動(dòng) 副 ；兩 個(gè) 構(gòu) 件 間 只 能 作 相 對(duì) 移 動(dòng)運(yùn) 動(dòng) 的 運(yùn) 動(dòng) 副 。高 副 ： 齒 輪 副 ； 凸 輪 副 。運(yùn) 動(dòng) 副 元 素構(gòu) 件 含 有 獨(dú) 立運(yùn) 動(dòng) 的 數(shù) 目 二、運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)1、 運(yùn) 動(dòng) 鏈 ： 兩 個(gè) 以 上 構(gòu) 件 通 過(guò) 運(yùn) 動(dòng) 副 聯(lián) 接 而 成 的 系 統(tǒng)閉 鏈 開(kāi) 鏈 平 面 運(yùn) 動(dòng) 鏈 ； 空 間 運(yùn) 動(dòng) 鏈2、 機(jī) 構(gòu) （ 從 運(yùn) 動(dòng) 鏈 角 度 ） ：（ 1） 對(duì) 一 個(gè) 運(yùn) 動(dòng) 鏈 （ 2） 選 一 構(gòu) 件 為 機(jī) 架（ 3） 確 定 原 動(dòng) 件 （ 一 個(gè) 或

3、數(shù) 個(gè) ）（ 4） 原 動(dòng) 件 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 從 動(dòng) 件 有 確 定 的 運(yùn) 動(dòng) 。 12 2 1 21 1 221 21 2 1 21 2 1 21 22-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、定義：二、繪制：1、 運(yùn) 動(dòng) 副 的 符 號(hào)轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 ：移 動(dòng) 副 ： 用 規(guī) 定 的 符 號(hào) 和 線 條 按 一 定 的 比 例 表 示 構(gòu) 件 和 運(yùn) 動(dòng) 副 的 相 對(duì) 位置 ， 并 能 完 全 反 映 機(jī) 構(gòu) 特 征 的 簡(jiǎn) 圖 。 21 12齒 輪 副 ：凸 輪 副 ：2、 構(gòu) 件 （ 桿 ） ： )(mmml 圖 上 尺 寸實(shí) 際 尺 寸3、 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖 的 繪 制 （ 模 型 ， 鄂

4、式 破 碎 機(jī) ）1） 分 析 機(jī) 構(gòu) ， 觀 察 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) ， 數(shù) 清 所 有 構(gòu) 件 的 數(shù) 目 ；2） 確 定 所 有 運(yùn) 動(dòng) 副 的 類 型 和 數(shù) 目 ；3） 選 擇 合 理 的 位 置 （ 即 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 簡(jiǎn) 圖 。 （ 從 原 動(dòng) 件 開(kāi) 始 畫(huà) )） 2 -3 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算及其 具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 HL PPnF 23二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 2 341 1 104233 F（ 原 動(dòng) 件 數(shù) F， 機(jī) 構(gòu) 破 壞 ） 原 動(dòng) 件 數(shù) =機(jī) 構(gòu) 自 由

5、 度 機(jī) 構(gòu) 的 自 由 度 ： 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、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度（ 設(shè) n個(gè) 活 動(dòng) 構(gòu) 件 ， PL個(gè) 低 副 ， PH個(gè) 高 副 ） 鉸 鏈 五 桿 機(jī) 構(gòu) ： 205243 F 1 2 3 45A EB C C D D1 4 原 動(dòng) 件 數(shù) 0, 原 動(dòng) 件 數(shù) =F， 運(yùn) 動(dòng) 確 定原 動(dòng) 件 數(shù) F， 機(jī) 構(gòu) 破 壞 （ 3） 虛 約 束 ：在 特 殊 的 幾 何 條 件 下 ， 有 些 約 束 所 起 的 限 制 作 用 是 重 復(fù)的 ， 這 種 不 起 獨(dú) 立 限 制 作 用 的 約 束 稱 為 虛

6、約 束 。 A M B2 31 4 N O3O1 104233 F A M BN1O 3O 006243 F 2 314 22平 面 機(jī) 構(gòu) 的 虛 約 束 常 出 現(xiàn) 于 下 列 情 況 ：（ 1） 不 同 構(gòu) 件 上 兩 點(diǎn) 間 的 距 離 保 持 恒 定 （ 2） 兩 構(gòu) 件 構(gòu) 成 多 個(gè) 移 動(dòng) 副 且 導(dǎo) 路 互 相 平 行（ 3） 兩 構(gòu) 件 構(gòu) 成 多 個(gè) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 且 軸 線 互 相 重 合 （ 4） 在 輸 入 件 與 輸 出 件 之 間 用 多 組 完 全 相 同 的 運(yùn) 動(dòng) 鏈 來(lái) 傳 遞 運(yùn) 動(dòng) 例 ： 計(jì) 算 自 由 度（ 先 看 有 無(wú) 注 意 事 項(xiàng) ， 復(fù)

7、合 鉸 鏈 ， 再 看 有 幾 個(gè) 構(gòu) 件） 齒 輪 A 2 4 3 C 5 D 1 6 B 3-0 研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法一、目的：二、方法：圖 解 法 ：解 析 法 ：實(shí) 驗(yàn) 法 ： 形 象 直 觀 ， 精 度 不 高 ， 速 度 瞬 心 法 ， 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 圖 解 法較 高 的 精 度 ， 工 作 量 大在 設(shè) 計(jì) 新 的 機(jī) 械 或 分 析 現(xiàn) 有 機(jī) 械 的 工 作 性 能 時(shí) ， 都 必 須 首 先 計(jì) 算其 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 。 3-1 速度瞬心法及其在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用二、機(jī)構(gòu)中瞬心的數(shù)目： 2 )1( kkN k構(gòu) 件 數(shù) 目一、速度瞬心： 兩 構(gòu) 件

8、上 相 對(duì) 速 度 為 零 的 重 合 點(diǎn) ： 瞬 時(shí) 絕 對(duì) 速 度 相 同 的 重 合 點(diǎn) 。相 對(duì) 速 度 瞬 心 ： 兩 構(gòu) 件 都 是 運(yùn) 動(dòng) 的絕 對(duì) 速 度 瞬 心 ： 兩 構(gòu) 件 之 一 是 靜 止 的 i,j Pij 三 心 定 理 ： 作 平 面 運(yùn) 動(dòng) 的 三 個(gè) 構(gòu) 件 共 有 3個(gè)瞬 心 ， 它 們 位 于 同 一 直 線 上 。 例 ： 找 出 下 面 機(jī) 構(gòu) 所 有 的 速 度 瞬 心 2 341 1三、瞬心位置的確定1、 若 已 知 兩 構(gòu) 件 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) ， 用 定 義 確 定 2、 形 成 運(yùn) 動(dòng) 副 的 兩 構(gòu) 件 （ 用 定 義 ）3、 不 形

9、成 運(yùn) 動(dòng) 副 的 兩 構(gòu) 件 （ 三 心 定 理 ） 四、利用瞬心對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析例 1： 圖 示 機(jī) 構(gòu) 中 ， 已 知 lAB, lBC ， 構(gòu) 件 1以 逆 時(shí) 針 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。求 ： 機(jī) 構(gòu) 的 全 部 瞬 心 位 置 ； 從 動(dòng) 件 3的 速 度 。P13P34(P ) 14A 12B(P )14 2 3C(P )231例 2： 凸 輪 以 勻 速 逆 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 求 該 位置 時(shí) 從 動(dòng) 件 2的 速 度 V2。 1 2 3 B A注 意 ： 1.速 度 瞬 心 法 只 能 對(duì) 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 速 度 分 析 ， 不 能 加 速 度 分 析 。 2.構(gòu) 件數(shù) 目

10、較 少 時(shí) 用 。 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 圖 解 法 ： 用 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 原 理 列 出 構(gòu) 件 上 點(diǎn) 與 點(diǎn) 之 間 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 矢 量 方 程 ，然 后 作 圖 求 解 矢 量 方 程 。2） 點(diǎn) 的 速 度 合 成 定 理 ： 動(dòng) 點(diǎn) 在 某 瞬 時(shí) 的 絕 對(duì) 速 度 等 于 它 在 該 瞬 時(shí) 的 牽 連 速 度與 相 對(duì) 速 度 的 矢 量 和 。 重 合 點(diǎn) 法 32 用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求機(jī)構(gòu)的 速度和加速度復(fù) 習(xí) ： 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 原 理1） 剛 體 （ 構(gòu) 件 ） 的 平 面 運(yùn) 動(dòng) 分 解 為 隨 基 點(diǎn) 的 平 動(dòng) 加 上 繞 基 點(diǎn) 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 基 點(diǎn) 法

11、一、在同一構(gòu)件上點(diǎn)間的速度和加速度的求法（基點(diǎn)法）已 知 機(jī) 構(gòu) 各 構(gòu) 件 的 長(zhǎng) 度 ， 求 ： 11, 3322 , ECEC aaVV 321 CE DA4 B 1 12 2 33(a) c ec b eb cpceb速 度 影 像 的 用 處 、 注 意 點(diǎn)速 度 多 邊 形 二、組成移動(dòng)副兩構(gòu)件的重合點(diǎn)間的速度和加速度的求法（重合點(diǎn)法）已 知 機(jī) 構(gòu) 位 置 ， 尺 寸 ， 等 角 速 求 ： 133, 2BC 34 1 A1(a) p b3b1(b )2 3b 3b b1 2(b )k 例 ： 已 知 ： 機(jī) 械 各 構(gòu) 件 的 長(zhǎng) 度 ， （ 等 角 速 度 ）求 ： 滑 塊

12、E: ， 導(dǎo) 桿 4 : ， 2EV Ea4 4 A B D C Ex x 1 2 3 6 4 5 3-3 用解析法求機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度（簡(jiǎn)介） 先 復(fù) 習(xí) ： 矢 量 的 復(fù) 數(shù) 表 示 法 ： yxi iaaiaaea )sin(cos 已 知 各 桿 長(zhǎng) 分 別 為求 ： 114321 , llll 323232 , y xA DCB 321 42 31復(fù) 數(shù) 矢 量 法 ： 是 將 機(jī) 構(gòu) 看 成 一 封 閉 矢 量 多 邊 形 ， 并 用 復(fù) 數(shù) 形 式 表 示 該 機(jī) 構(gòu) 的 封 閉 矢 量 方程 式 ， 再 將 矢 量 方 程 式 分 別 對(duì) 所 建 立 的 直 角 坐 標(biāo)

13、 系 取 投 影 。 解 ： 1、 位 置 分 析 ， 建 立 坐 標(biāo) 系 4321 , llll y xA DCB 321 42 31封 閉 矢 量 方 程 式 ： 3421 llll 以 復(fù) 數(shù) 形 式 表 示 ： 321 3421 iii ellelel （ a） 歐 拉 展 開(kāi) ： )sin(cos)sin(cos)sin(cos 3334222111 illilil 3342211 332211 coscoscos sinsinsin llll lll 整 理 后 得 ： 解 方 程 組 得 ：2、 速 度 分 析 ： 將 式 （ a） 對(duì) 時(shí) 間 t求 導(dǎo)得 ： )( )( 13

14、12 ff 321 3421 iii ellelel 321 332211 iii eileileil （ b)消 去 ， 兩 邊 乘 得 ： 2 2ie )(33)(22)(11 232221 iii ielieliel按 歐 拉 公 式 展 開(kāi) ， 取 實(shí) 部 相 等 ， 得 ：)sin( )sin( 233 21113 ll同 理 求 得 ： )sin( )sin( 322 31112 ll 角 速 度 為 正 表 示 逆 時(shí) 針 方 向 ， 角 速 度為 負(fù) 表 示 順 時(shí) 針 方 向 。 3、 加 速 度 分 析 ：對(duì) （ b） 對(duì) 時(shí) 間 求 導(dǎo) 。 321 332211 iii

15、eileileil 解 析 法 在 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 和 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 中 的 應(yīng) 用 ， 自 己 看 書(shū) 。 3-4 平面機(jī)構(gòu)的力分析 目的 1、 確 定 運(yùn) 動(dòng) 副 反 力 2、 確 定 機(jī) 械 的 平 衡 力 （ 力 矩 ） （ 為 保 證 機(jī) 構(gòu) 按 給 定 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 運(yùn) 動(dòng) ， 必 須 施 加 驅(qū) 動(dòng) 力 （ 力 矩 ） 與 已 知 外 力 相 平 衡 ，這 種 未 知 力 （ 力 矩 ） 稱 為 平 衡 力 ） 算法 靜 力 計(jì) 算 ： 動(dòng) 力 計(jì) 算 ： （ 低 速 ） 不 考 慮 慣 性 力 ， 看 成 平 衡 系 統(tǒng) （ 高 速 ） 考 慮 慣 性 力 ，

16、看 成 平 衡 系 統(tǒng) 1） 驅(qū) 動(dòng) 力 正 功 （ 輸 入 功 ） 2） 阻 力 ： 有 效 阻 力 有 害 阻 力 有 效 功 （ 輸 出 功 ） 3） 重 力 重 心 下 降 作 正 功 重 心 上 升 作 負(fù) 功 4） 運(yùn) 動(dòng) 副 反 力 ： 正 壓 力 摩 擦 力 不 作 功 負(fù) 功 5） 慣 性 力 （ 虛 擬 力 ） ： 加 速 運(yùn) 動(dòng) 阻 力 減 速 運(yùn) 動(dòng) 驅(qū) 動(dòng) 力 一、作用在構(gòu)件上的力 作 平 面 復(fù) 雜 運(yùn) 動(dòng) 的 構(gòu) 件 si maF si JM Fi Mi平 面 移 動(dòng) -mas 0平 面 一 般 運(yùn) 動(dòng) -mas -Js 定 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 軸 線 通 過(guò) 質(zhì) 心 勻

17、 速 0 0變 速 0 -Js軸 線 不 通 過(guò) 質(zhì) 心 勻 速 -mas 0變 速 -mas -Js 二 、 構(gòu) 件 慣 性 力 的 確 定 三、計(jì)算理論：動(dòng)態(tài)靜力法 （ 根 據(jù) 達(dá) 朗 貝 爾 原 理 ， 假 想 地 將 慣 性 力 加 在 產(chǎn) 生 該 力 的 構(gòu) 件 上 ， 構(gòu) 件 在 慣 性力 和 其 他 外 力 的 作 用 下 ， 認(rèn) 為 是 處 于 平 衡 狀 態(tài) ， 因 此 可 以 用 靜 力 計(jì) 算 的 方 法進(jìn) 行 計(jì) 算 ） 四、分析步驟 1、 運(yùn) 動(dòng) 分 析 （ 假 設(shè) 原 動(dòng) 件 勻 速 運(yùn) 動(dòng) ） 2、 計(jì) 算 慣 性 力 3、 考 慮 反 力 、 慣 性 力 、 重

18、 力 、 驅(qū) 動(dòng) 力 、 生 產(chǎn) 阻 力 的 平 衡 4、 解 方 程 （ 圖 解 法 ， 力 多 邊 形 ） 例 ： 鄂 式 破 碎 機(jī) 中 ， 已 知 各 構(gòu) 件 的 尺 寸 、 重 力 及 其 對(duì) 本 身 質(zhì) 心 軸 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 ， 以 及礦 石 加 于 活 動(dòng) 鄂 板 2上 的 壓 力 Ft。 設(shè) 構(gòu) 件 1以 等 角 速 度 1轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 其 重 力 可 以 忽 略 不 計(jì) ，求 作 用 在 其 上 E點(diǎn) 沿 已 知 方 向 x-x的 平 衡 力 以 及 各 運(yùn) 動(dòng) 副 中 的 反 力 。Ft C G3G2 DS3xS2 ABE x 4-1 移動(dòng)副中的摩擦 一 、 移 動(dòng) 副

19、 中 的 反 力 1、 平 面 移 動(dòng) 副 反 力 A a BA B F a j N b AB x o P y RBA F FyFx N FfVAB x ytgFFyx 根 據(jù) 滑 快 A的 平 衡 ， yFN Ff與 VAB相 反 ， 大 小 根 據(jù) 滑 動(dòng) 摩 擦 定 律 fNF f tgfNFf arctgf 摩 擦 角 f摩 擦 系 數(shù) （ 材 料 、 光 滑 度 、 潤(rùn) 滑 ） A a BA B F a j N b AB x o P y RBA F FyFx N FfVAB x y確 定 RBA （ 力 的 三 要 素 ： 點(diǎn) 、 方 向 、 大 小 ） 方 向 ： RBA與 VAB

20、成 90+ 大 小 0Y coscoscoscoscoscos BABABA RFFRFR sincoscossinsinsin BABABA RRFRX )(cos tgtgRX BA （ 1） 0, X A加 速 運(yùn) 動(dòng) （ 2） 0, X A減 速 直 至 靜 止 ， 若 A原 來(lái) 不 動(dòng) ， 自 鎖 （ 3） 0, X A勻 速 或 靜 止 F作 用 線 作 用 在 接 觸 面 之 外 ， 確 定 RBAa bdc DB a PN1F1R1F2 N2R2 如 果 材 料 很 硬 ， 可 近 似 認(rèn) 為 兩 反 力 集 中 在 b、 c兩 點(diǎn) 2、 楔 形 面 移 動(dòng) 副 反 力 q (

21、b) NN Q P f q vA R RBA B (a) Q B FF1F2 Q AB VABN Q N1 N2 x y z y2121 FFNNRBA xoy面 021 QNN sin221 QNN 11 fNF 122 fNfNF 12 FF yoz面 QffNFFF sin221 tgfffQF sinsin 令 sinfarctg f當(dāng) 量 摩 擦 系 數(shù)當(dāng) 量 摩 擦 角ff q (b) NN Q P f q vA R RBA B (a) Q B FF1F2 Q AB VABN Q N1 N2 x y z y與 平 滑 塊 相 同 ， 楔 形 滑 塊 所 受 的 運(yùn) 動(dòng) 副 總 反

22、力 R BA與 VAB成 90+ 角 RBA： 大 小 由 平 衡 方 程 求 得 。 研 究 螺 旋 傳 動(dòng) 時(shí) ， 假 定 螺 桿 螺 母 之 間 的 正 壓 力 是 作 用 在 平 均 半 徑 為 r0的 螺 旋 線 上 。 如果 忽 略 各 圓 柱 面 上 螺 旋 線 升 角 的 差 異 ， 當(dāng) 將 螺 旋 的 螺 紋 展 開(kāi) 后 ， 得 連 續(xù) 斜 面 1.方 螺 紋 r0 MR FA BQ4-2 螺旋副中的摩擦 FQR A BvA2r0 p02 rParctg 螺 母 A沿 軸 線 移 動(dòng) 方 向與 Q相 反 （ 擰 緊 螺 母 ） 螺 旋 傳 動(dòng) 相 當(dāng)于 滑 塊 上 升 )(

23、QtgF )( tg tg )( 00 tgQrFrM相 反 ： 當(dāng) 螺 母 A沿 軸 線 移 動(dòng) 方 向 與 Q相 同 時(shí) （ 擰 松 螺 母 ） ， 螺 旋 傳 動(dòng) 相 當(dāng) 于 滑 塊 下 降 )( QtgF tgtg )( )(00 tgQrrFM ,02、 三 角 螺 紋 相 當(dāng) 于 楔 形 滑 塊 與 楔 形 槽 的 作 用 。 代 替 )( tg tg )(0 tgQrM tgtg )( )(0 tgQrM A B 90 三 角 螺 紋 的 半 頂 角 cos)90sin(sin ffff )cos( farctg 三 角 螺 紋 摩 擦 大 ， 效 率 低 ， 應(yīng) 用 于 聯(lián) 接

24、 的 螺 旋 方 螺 紋 應(yīng) 用 于 傳 遞 運(yùn) 動(dòng) 和 動(dòng) 力 的 螺 旋 4-3 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 中 的 摩 擦1、 徑 向 軸 頸 ， 止 推 軸 頸 軸 承 軸 頸 軸2、 徑 向 軸 頸 的 反 力 rB AB M Q R BAOA由 實(shí) 驗(yàn) 測(cè) 量 得 ： rQfrFM ff 0f0徑 向 軸 頸 的 當(dāng) 量 摩 擦 系 數(shù) （ 與 材 料 、 粗 糙 度 、 潤(rùn) 滑 條 件 有 關(guān) ） 確 定 RBA： 0cos0 BARX QRY BA sin0RBA與 y方 向 成 角 方 向 相 反QRBA 90 rB AB M Q RBAOArfBA QfMRQ 0 rf0其 中 ： 20

25、1 fff （ f為 滑 動(dòng) 摩 擦 系 數(shù) ） （ 該 式 當(dāng) A、 B間 存 在 間 隙 時(shí) 成 立 ） 若 A、 B間 沒(méi) 有 間 隙 ： 對(duì) 于 A、 B間 沒(méi) 有 摩 損 或 磨 損 極 少 的 非 跑 合 者 ， f0=1.56f對(duì) 于 接 觸 面 經(jīng) 過(guò) 一 段 時(shí) 間 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) ， 其 表 面 被 磨 成 平 滑 ， 接 觸 更 加 完 善 的 跑 合 者 ， f 0=1.27f 由 式 知 ： rf0 只 與 f0， r有 關(guān) ， P變 向 時(shí) ，RBA變 向 ， 但 相 對(duì) 軸 心 O始 終偏 移 一 個(gè) 距 離 ， 即 RAB與 以 O為 圓 心 ， 以 為 半 徑 的

26、 圓相 切 ， 與 摩 擦 角 作 用 相 同 ， 此 圓 決 定了 總 反 力 作 用 線 的 位 置 ， 稱 摩 擦 圓 由 于 摩 擦 力 矩 阻 止 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) ， R BA相 對(duì) 軸 心 O的 力 矩 為 AB相反 。 RBA： 大 小 RBA=Q 方 向 與 Q相 反 作 用 線 與 摩 擦 圓 相 切 ， 對(duì) O的 矩 與 WAB相 反 根 據(jù) 力 偶 等 效 定 律 ， M和 Q合 并 成 合 力 Q ABrB A OM QRBAQQ QQM QM QRM BAf （ 1） fMM , A作 減 速 至 靜 止 ， 原 來(lái) 靜止 ， 自 鎖 （ 2） （ 3） fMM ,

27、A勻 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 或 保 持 靜 止 fMM , A加 速 運(yùn) 動(dòng) 3、 止 推 軸 頸 的 摩 擦 力 2r 21Qp p2r2 1rfQMf r當(dāng) 量 摩 擦 半 徑 非 跑 合 ： 2122 313232 rr rrr跑 合 ： 2 21 rrr 例 ： 已 知 各 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 半 徑 r， fo， F 求 ， R41， R21， R23， R45， M3的 方 向 ， R14， R12， R32， R34（ 不 計(jì) 各 構(gòu) 件 的重 力 和 慣 性 力 ） 1 3 12 g12 21 23 F A B 2 C3 D 11 4 M3 4-4 考 慮 摩 擦 時(shí) 機(jī) 構(gòu) 的 受 力 分

28、 析 45 機(jī)械效率及自鎖 一、機(jī)器的機(jī)械效率 0EEWWWW Gfrd 討 論 穩(wěn) 定 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 期 ： frd WWW 11 dfd fddr WWWWWWW定 義 ： dfWW 損 失 系 數(shù) 機(jī) 器 的 機(jī) 械 效 率 ， 效 率 1 變 速 穩(wěn) 定 運(yùn) 動(dòng) ： （ 在 一 個(gè) 運(yùn) 動(dòng) 循 環(huán) 中 討 論 效 率 的 ） 在 TP內(nèi) 任 一 間 隔 00 EEWWWW Gfrd frd WWW 此 時(shí) drWW 瞬 時(shí) 效 率 在 整 個(gè) TP內(nèi) frd WWW drWW 循 環(huán) 效 率 機(jī) 器 真 正 的 效 率 勻 速 穩(wěn) 定 運(yùn) 動(dòng) ： 真 正 的 效 率 即 每 一 瞬 時(shí)

29、的 效 率 。 11 dfdrpdprdr PPPPTWTWWW 在 一 般 情 況 下 ， 機(jī) 構(gòu) 中 的 驅(qū) 動(dòng) 力 和 阻 力 為 常 數(shù) ， 有 必 要 研 究 效 率 能 否 用 力（ 力 矩 ） 表 示 。 圖 示 為 一 機(jī) 械 傳 動(dòng) 示 意 圖 FQ vQ vF機(jī) 器FQdr FVQVPP 設(shè) 該 裝 置 內(nèi) 不 存 在 有 害 阻 力 的 理 想 機(jī)器 F 0對(duì) 應(yīng) 于 Q的 理 想 驅(qū) 動(dòng) 力 ； Q0對(duì) 應(yīng) 于 F的 理 想 有 效 阻 力 。 100 FQFQ FVVQVFQV 00 QFQFVVFQ 0000 QQFFFQQFFQQFFVQVPP FQdr 00 r

30、rdd MMMM 由 單 一 機(jī) 構(gòu) 組 成 的 機(jī) 器 ， 它 的 效 率 數(shù) 據(jù) 在 一 般 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 中 可 以 查 到 ， 對(duì) 于 由 若干 機(jī) 構(gòu) 組 成 的 復(fù) 雜 機(jī) 器 ， 全 機(jī) 的 效 率 可 由 各 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 的 效 率 計(jì) 算 出 來(lái) ， 具 體 的 計(jì)算 方 法 按 聯(lián) 接 方 式 的 不 同 分 為 三 種 情 況 。二、機(jī)器的自鎖 1、 自 鎖 的 條 件 ： 0 fW 0 dfWW1 1若 df WW 0（ 1） 若 機(jī) 器 原 來(lái) 就 在 運(yùn) 動(dòng) ， 那 它 仍 能 運(yùn) 動(dòng) ， 但 此 時(shí) ， 機(jī) 器 不 作 任 何 有 用 的 功 ，機(jī) 器 的 這

31、種 運(yùn) 動(dòng) 稱 空 轉(zhuǎn) 。 （ 2） 若 機(jī) 器 原 來(lái) 就 不 動(dòng) ， 無(wú) 論 驅(qū) 動(dòng) 力 為 多 大 ， 它 所 作 的 功 （ 輸 入 功 ） 總 是 剛 好等 于 摩 擦 阻 力 所 作 的 功 ， 沒(méi) 有 多 余 的 功 可 以 變 成 機(jī) 器 的 功 能 ， 機(jī) 器 總 不 能 不運(yùn) 動(dòng) ， 即 發(fā) 生 自 鎖 若 fd WW 0 機(jī) 器 必 定 發(fā) 生 自 鎖 。 綜 合 兩 種 情 況 ， 機(jī) 器 自 鎖 條 件 ： 0 0 有 條 件 的 自 鎖 2、 機(jī) 器 的 運(yùn) 動(dòng) 行 程 正 行 程 ： 驅(qū) 動(dòng) 力 作 用 在 原 動(dòng) 件 時(shí) ， 運(yùn) 動(dòng) 從 原 動(dòng) 件 向 從 動(dòng)

32、件 傳 遞 過(guò) 程 反 行 程 : 將 正 行 程 的 生 產(chǎn) 阻 力 作 為 驅(qū) 動(dòng) 力 ， 運(yùn) 動(dòng) 從 動(dòng) 件 原 動(dòng) 件 3、 正 行 程 反 行 程 0,0 表 示 正 、 反 行 程 時(shí) 機(jī) 器 都 能 運(yùn) 動(dòng) 0,0 反 行 程 發(fā) 生 自 鎖 自 鎖 機(jī) 構(gòu) ： 凡 使 機(jī) 器 反 行 程 自 鎖 的 機(jī) 構(gòu) 三、 機(jī)械效率計(jì)算及自鎖分析示例 斜 面 傳 動(dòng) AQF BRNvAFf=fN已 知 ： f,Q(包 括 重 力 ) 求 ： A等 速 上 升 與 等 速 下 降 時(shí) ， 水 平力 F的 大 小 ， 該 斜 面 的 效 率 及 其 自 鎖條 件解 ： 1、 滑 塊 上 升

33、F為 驅(qū) 動(dòng) 力 ， Q為 生 產(chǎn) 阻 力 arctgf考 慮 A的 平 衡 ： 0 FRQ BA QRF)( QtgF 若 A、 B無(wú) 摩 擦 0理 想 驅(qū) 動(dòng) 力 )(0 QtgF 上 升 )(0 tg tgFF2、 滑 塊 下 降 Ff=fN R NF A BQ vAQ為 驅(qū) 動(dòng) 力 ， F 為 生 產(chǎn) 阻 力 0 FRQ BA QFR )( QtgF若 A、 B無(wú) 摩 擦 理 想 生 產(chǎn) 阻 力 QtgF 0 下 滑 tgtgFF )(0 斜 面 機(jī) 構(gòu) 在 應(yīng) 用 時(shí) ， 一 般 上 升 正 行 程 ， 下 降 反 行 程 討 論 ： 和 當(dāng) 一 定 ， ， 是 的 函 數(shù) ， 且

34、正 行 程 ： 自 鎖 2 0反 行 程 ： 0 自 鎖 只 用 于 速 度 較 低 的 場(chǎng) 合 。 5-0 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題一、平面連桿機(jī)構(gòu)： 用 低 副 連 接 而 成 的 平 面 機(jī) 構(gòu) 。二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：1、 能 實(shí) 現(xiàn) 多 種 運(yùn) 動(dòng) 形 式 。 如 ： 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 擺 動(dòng) ， 移 動(dòng) ， 平 面 運(yùn) 動(dòng)2、 運(yùn) 動(dòng) 副 為 低 副 ：面 接 觸 ： 承 載 能 力 大 ； 便 于 潤(rùn) 滑 。 壽 命 長(zhǎng)幾 何 形 狀 簡(jiǎn) 單 便 于 加 工 ， 成 本 低 。3、 缺 點(diǎn) ： 只 能 近 似 實(shí) 現(xiàn) 給 定 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 ； 設(shè) 計(jì) 復(fù) 雜 ； 四

35、、設(shè)計(jì)方法： 1、 圖 解 法 ， 2、 解 析 法 ， 3、 圖 譜 法 ， 4實(shí) 驗(yàn) 法三、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題選 型 ：運(yùn) 動(dòng) 尺 寸 設(shè) 計(jì) ：確 定 連 桿 機(jī) 構(gòu) 的 結(jié) 構(gòu) 組 成 ： 構(gòu) 件 數(shù) 目 ， 運(yùn) 動(dòng) 副 類 型 、 數(shù) 目 。確 定 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖 的 參 數(shù) ： 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 中 心 之 間 的 距 離 ； 移 動(dòng)副 位 置 尺 寸1、 實(shí) 現(xiàn) 構(gòu) 件 給 定 位 置2、 實(shí) 現(xiàn) 已 知 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律3、 實(shí) 現(xiàn) 已 知 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 的 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu)5-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)： 1A 42

36、 3CB D鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 形 式 ：1） 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu)2） 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu)3） 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu)4機(jī) 架1， 3連 架 桿 定 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng)2連 桿 平 面 運(yùn) 動(dòng)整 轉(zhuǎn) 副 ： 二 構(gòu) 件 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 為 整 周 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。擺 動(dòng) 副 ： 二 構(gòu) 件 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 不 為 整 周 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。曲 柄 ： 作 整 周 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 連 架 桿搖 桿 ： 非 整 周 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 連 架 桿 二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化 A DCB 21 4 3 A DCB1 2 344A1 B 2 D3C 偏 心 輪 ， 偏 心 距 ， 偏 心 輪機(jī) 構(gòu)1、 擴(kuò) 大 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副

37、2、 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 轉(zhuǎn) 化 成 移 動(dòng) 副 ： DA B C D B A1 2 3 4 1 2 3 4CKc Kc B 1A 324 CB 2 4 1A C e 3曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) （ 偏 距 e）e0， 偏 置 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu)e=0， 對(duì) 心 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) B 1A 324 C Kc B 1 4 3 C 2 Kc A 3 2 A C B 4 1 s曲 柄 移 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) ， 正 弦 機(jī) 構(gòu) sinABlS 3、 變 換 機(jī) 架 構(gòu) 件 3為 機(jī) 架 移 動(dòng) 導(dǎo) 桿 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) ：構(gòu) 件 4為 機(jī) 架 ， 曲 柄 搖 桿構(gòu) 件 1為 機(jī) 架 ， 雙 曲

38、 柄構(gòu) 件 2為 機(jī) 架 ， 曲 柄 搖 桿構(gòu) 件 3為 機(jī) 架 ， 雙 搖 桿曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) ：構(gòu) 件 4為 機(jī) 架 曲 柄 滑 塊構(gòu) 件 1為 機(jī) 架 轉(zhuǎn) 動(dòng) 導(dǎo) 桿 構(gòu) 件 2為 機(jī) 架 曲 柄 搖 塊 52 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件 （ 若 1和 4能 繞 A整 周 相 對(duì) 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 則 存 在 兩 個(gè) 特 殊 位 置 ） a+db+c (1)bc+d-a即 a+bc+d (2) cb+d-a即 a+cb+d (3)B ba 1A 2 d C 3 c D4 A 1C B2 d D4B1 a b c A D4B2C2a b d c a+db+c (1)

39、bc+d-a即 a+bc+d (2)ce AC2E： a+be 即 有 曲 柄 的 條 件 :ba+e e=0, ba 原 動(dòng) 件 作 勻 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 從 動(dòng) 件 作 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 的 機(jī) 構(gòu) ， 從 動(dòng) 件 正 行 程 和 反 行 程 的 平 均 速 度 不相 等 。 1 從 動(dòng) 件 慢 行 程 平 均 速 度從 動(dòng) 件 快 行 程 平 均 速 度K二、行程速度變化系數(shù)1、 機(jī) 構(gòu) 的 急 回 運(yùn) 動(dòng) 特 性 ：2、 行 程 速 度 變 化 系 數(shù) 2180180 2121 2211 , tt 從 動(dòng) 件 慢 行 程 快 行 程 1801802121 12 ttttK B CDA C2

40、1CB1 2B1 2 11180 KK極 位 夾 角 （ C 2AC1） （ 其 值 與 構(gòu) 件 尺 寸 有 關(guān) ， 可 能 90 ） 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) ： Ae B2B1 C1 2C慢 行 程1 2 1 CB 1 B2A 12擺 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) ： 4、 壓 力 角 的 計(jì) 算 AB2 B DCC2 C11B nP PPtcvminmaxcosPPt sinPPn 90 40 ,90 180,90 三、壓力角和傳動(dòng)角1、 壓 力 角 從 動(dòng) 件 上 某 點(diǎn) 的 受 力 方 向 與 從 動(dòng) 件 上 該 點(diǎn)速 度 方 向 的 所 夾 的 銳 角 。2、 傳 動(dòng) 角 ， P與 Pn夾 角

41、 ，（ 經(jīng) 常 用 衡 量 機(jī) 構(gòu) 的 傳 動(dòng) 質(zhì) 量 ） 3、 許 用 壓 力 角一 般 ： 四、死點(diǎn)位置： 90,0 C1 C2 DPA B1B21、 機(jī) 構(gòu) 停 在 死 點(diǎn) 位 置 ， 不 能 起 動(dòng) 。 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 靠 慣 性 沖 過(guò) 死 點(diǎn) 。2、 利 用 死 點(diǎn) 實(shí) 例 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖解法 4、 按 K設(shè) 計(jì) 四 桿 機(jī) 構(gòu) 已 知 ： 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) ， 搖 桿 CD長(zhǎng) 度 ， 擺 角 ， K 設(shè) 計(jì) 此 機(jī) 構(gòu) （ 確 定 曲 柄 和 連 桿 長(zhǎng) ） 3、 按 兩 連 架 桿 的 兩 組 對(duì) 應(yīng) 角 位 移 分 別 為 ， 和 ， 知 B1， B2，

42、B3設(shè) 計(jì) 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 。 （ 確定 C） 2、 已 知 A， D， 連 桿 的 三 個(gè) 位 置 ， 設(shè) 計(jì) 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 。1、 已 知 B， C及 連 桿 的 三 個(gè) 位 置 ， 設(shè) 計(jì) 該 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 。若 知 2個(gè) 位 置 ， 無(wú) 窮 解 。二、平面四桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)原理：相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 原 理 （ 轉(zhuǎn) 換 機(jī) 架 法 ） 6-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 盤(pán) 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 平 面 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 移 動(dòng) 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 平 面 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 圓 柱 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 空 間 凸 輪 機(jī) 構(gòu)一 、應(yīng)用：二、組成：凸 輪 一 個(gè) 具 有 曲

43、線 輪 廓 或 凹 槽 的 構(gòu) 件 ， 通 過(guò) 高 副 接 觸從 動(dòng) 件 ： 平 動(dòng) ， 擺 動(dòng)機(jī) 架三、分類：1、 按 凸 輪 的 形 狀 ： 當(dāng) 從 動(dòng) 件 的 位 移 、 速 度 、 加 速 度 必 須 嚴(yán) 格 按 照 預(yù) 定 規(guī) 律 變 化 時(shí) ，常 用 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 五、要求 2、 按 從 動(dòng) 件 的 型 式 ： 尖 底 從 動(dòng) 件 ： 用 于 低 速 ； 滾 子 從 動(dòng) 件 ： 應(yīng) 用 最 普 遍 ； 平 底 從 動(dòng) 件 ： 用 于 高 速 。3、 按 鎖 合 的 方 式 ：力 鎖 合 （ 重 力 、 彈 簧 力 ） 、 幾 何 鎖 合四、特點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn) ： 1、 能 夠 實(shí) 現(xiàn)

44、 精 確 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 ； 2、 設(shè) 計(jì) 較 簡(jiǎn) 單 。缺 點(diǎn) ： 1、 承 載 能 力 低 ， 主 要 用 于 控 制 機(jī) 構(gòu) ； 2、 凸 輪 輪 廓 加 工 困 難 。 1、 分 析 從 動(dòng) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律2、 按 照 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 設(shè) 計(jì) 凸 輪 輪 廓 6-2 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2、 偏 距 e： 偏 距 圓 BAOr0w C D e 一、幾個(gè)概念尖 底 偏 置 直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu)1、 基 圓 ： 凸 輪 輪 廓 上 最 小 矢 徑 為 半 徑 的 圓 D CBB A hs s r0 C1B1eO推 程 運(yùn) 動(dòng) 角 ： =BOB= AOB1運(yùn)

45、休 止 角 ： S= BOC= B1OC1回 程 運(yùn) 動(dòng) 角 ： = C1OD 近 休 止 角 ： S= AODsA B C D Ah ,t s s (b)從 動(dòng) 件 位 移 線 圖 ： 從 動(dòng) 件 速 度 線 圖 ， 加 速 度 線 圖二、分析從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)行 程 ： h(最 大 位 移 )上 升 停 降 停 三、常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律sva h ,t,t,t -0v 剛 性 沖 擊 ：由 于 加 速 度 發(fā) 生 無(wú) 窮 大 突 度 而 引 起的 沖 擊 稱 為 剛 性 沖 擊 。1、 勻 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 （ 推 程 段 ） 2、 等 加 速 等 減 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律a v O 1 2 ,t

46、,t,ts h3 4 5 619410 4 A 0a B C 柔 性 沖 擊 ：加 速 度 發(fā) 生 有 限 值 的 突 變 （ 適 用 于 中 速 場(chǎng) 合 ） 221 atS taV 0 3、 加 速 度 按 余 弦 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 變 化av ,t,t,ts h1O 2 3 4 561234 5 s 運(yùn) 動(dòng) 特 征 ：若 為 零 ， 無(wú) 沖 擊 ，若 不 為 零 ， 有 沖 擊 SS , SS , 4、 加 速 度 按 正 弦 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 變 化 （ 了 解 ） ,tsva ,t,th 654321r s BA A0 運(yùn) 動(dòng) 特 征 ： 沒(méi) 有 沖 擊 5、 組 合 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律為 了

47、 獲 得 更 好 的 運(yùn) 動(dòng) 特 征 ， 可 以 把 上 述 幾 種 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 組 合 起 來(lái) 應(yīng) 用 ， 組 合 時(shí) ， 兩 條曲 線 在 拼 接 處 必 須 保 持 連 續(xù) 。 設(shè) 計(jì) 方 法 ： 作 圖 法 ， 解 析 法已 知 轉(zhuǎn) 向 。 作 圖 法 設(shè) 計(jì) 凸 輪 輪 廓 ,0 Se一、直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)反 轉(zhuǎn) 法 O 8 7 6 54321 r 0 6-3 凸輪輪廓設(shè)計(jì)的圖解法 1、 尖 底 直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 凸 輪 輪 廓 設(shè) 計(jì) ：已 知 轉(zhuǎn) 向 ,0 Se sO 11 2 3 4 5 6 7 8 9 08765432180 90 60h30

48、32 1K Oe 0B1B C1B2 2C B3 C3 B4C4 5B5C B6C6 B7C7 8BC8B9C90(C )0r 180 906030 （ 3） 在 理 論 輪 廓 上 畫(huà) 出 一 系 列 滾 子 ， 畫(huà) 出 滾 子 的 內(nèi) 包 絡(luò) 線 實(shí) 際 輪 廓 曲 線 。r 0 e B0B1B2 B3 4B B5 6B B78B9B O 設(shè) 計(jì) 滾 子 從 動(dòng) 件 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 時(shí) ，凸 輪 的 基 圓 半 徑 是 指 理 論 輪 廓曲 線 的 基 圓 半 徑 。 2、 滾 子 從 動(dòng) 件（ 1） 去 掉 滾 子 ， 以 滾 子 中 心 為 尖 底 。（ 2） 按 照 上 述 方 法

49、作 出 輪 廓 曲 線 理 論 輪 廓 曲 線 （ 3） 過(guò) B1、 B2點(diǎn) 作 出 一 系 列 平 底 ， 得 到 一 直 線 族 。作 出 直 線 族 的 包 絡(luò) 線 ， 便 得 到 凸 輪 實(shí) 際 輪 廓 曲 線 。B0B1B2 B 3 B4 5B B6B7B80r Ob b 3、 平 底 從 動(dòng) 件（ 1） 取 平 底 與 導(dǎo) 路 的 交 點(diǎn) B0為 參 考 點(diǎn)（ 2） 把 B0看 作 尖 底 ， 運(yùn) 用 上 述 方 法 找 到 B1、 B2 二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) O A 89A 7AA6A5A4A3A2 A1 B0B9B87B6B5B4BB3 2B B1D1a C1 C09CC

50、8C7C65CC43C C2r0 180 60 9030D2D3 32 1 A0 (a)180 30 90 60O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 01 2 3 4 5 6 7 8 max (b)已 知 ： 轉(zhuǎn) 向 ， r0， a， l， max， - 64 用 解 析 法 設(shè) 計(jì) 凸 輪 的 輪 廓 曲 線 一 、 滾 子 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 1 理 論 輪 廓 曲 線 方 程 （ 1） 直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) s0 se e ODK CBY X rra圖 示 偏 置 直 動(dòng) 滾 子 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 機(jī)構(gòu) 。 求 凸 輪 理 論 廓 線 的 方 程

51、 ， 反 轉(zhuǎn) 法給 整 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 一 個(gè) 繞 凸 輪 軸 心 O的 公 共角 速 度 - ， 這 時(shí) 凸 輪 將 固 定 不 動(dòng) ， 而從 動(dòng) 件 將 沿 - 方 向 轉(zhuǎn) 過(guò) 角 度 ， 滾 子中 心 將 位 于 B點(diǎn) 。 B點(diǎn) 的 坐 標(biāo) ， 亦 即 理論 廓 線 的 方 程 為 ： sin)(cos sincos)( 00 ssey essx 220 ers a ra為 理 論 廓 線 的 基 圓 半 徑 式 1 對(duì) 于 對(duì) 心 從 動(dòng) 件 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ， 因 e=0， 所 以 s0=ra sin)( cos)( sry srx aa（ 2） 擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 機(jī)

52、構(gòu) 擺 動(dòng) 滾 子 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 仍 用 反 轉(zhuǎn) 法 使 凸 輪 固 定 不 動(dòng) ， 而 從 動(dòng) 件 沿 - 方 向 轉(zhuǎn) 過(guò)角 度 ， 滾 子 中 心 將 位 于 B點(diǎn) 。 B點(diǎn) 的 坐 標(biāo) ， 亦 即 理 論 廓 線 的 方 程 為 ： )sin(sin )cos(cos 00 lay lax 0為 從 動(dòng) 件 的 起 始 位 置 與 軸 心 連 線 OA0之 間 的 夾 角 。 al rrla T2 )(arccos 20220 式 2 式 3 在 設(shè) 計(jì) 凸 輪 廓 線 時(shí) ， 通 常 e、 r0、 rT、 a、 l等 是 已 知 的 尺 寸 ， 而 s和 是

53、的 函 數(shù) ， 它們 分 別 由 已 選 定 的 位 移 方 程 s=s()和 角 位 移 方 程 = （ ） 確 定 。 2 實(shí) 際 廓 線 方 程 滾 子 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 的 實(shí) 際 廓 線 是 圓 心 在 理 論 廓 線 上 的 一 族 滾 子 圓 的 包 絡(luò) 線 。 由 微 分幾 何 可 知 ， 包 絡(luò) 線 的 方 程 為 ： 0),( 0),( 11 11 yxf yxf 式 中 x1、 y1為 凸 輪 實(shí) 際 廓 線 上 點(diǎn) 的 直 角坐 標(biāo) 。 對(duì) 于 滾 子 從 動(dòng) 件 凸 輪 ， 由 于 產(chǎn) 生 包 絡(luò) 線 （ 即 實(shí) 際 廓 線 ） 的 曲 線 族 是 一 族

54、滾 子 圓 ， 其圓 心 在 理 論 廓 線 上 ， 圓 心 的 坐 標(biāo) 由 式 13確 定 ， 所 以 由 式 4有 ： 式 4 0)()(),( 2212111 Tryyxxyxf 0)(2)(2),( 1111 ddyyyddxxxyxf聯(lián) 立 求 解 x1和 y1， 即 得 滾 子 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 的 實(shí) 際 廓 線 參 數(shù) 方 程 ： 221 221 / ddyddx ddxryy ddyddx ddyrxx TT上 面 的 一 組 加 減 號(hào) 表 示 一 根 外 包 絡(luò) 廓 線 ， 下 面 的 一 組 加 減 號(hào) 表 示 另 一 根 內(nèi) 包 絡(luò)廓 線 。 6-5 凸輪機(jī)

55、構(gòu)基本尺寸的確定擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件 ： =40 50直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 ： =30 38 BQ AF nP br FsinFcosnBNBfN vd AfN AN lableOlim一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖壓 力 角 ： 接 觸 點(diǎn) 法 線 與 從 動(dòng) 件 上 作 用 點(diǎn) 速 度 方 向 所 夾 的 銳 角 。自 鎖極 限 壓 力 角 l2， l1， f， 潤(rùn) 滑 二、按許用壓力角確定凸輪回轉(zhuǎn)中心位置和基圓半徑 dddtd dtdvl SSOP / 2200 erS eddarctgSS eddarctg SS 轉(zhuǎn) 向 系 數(shù) 從 動(dòng) 件 偏 置 方 向 系 數(shù)由 式 可 知 ： r0 1、

56、 滾 子 （ 尖 底 ） 直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 三、按輪廓曲線全部外凸的條件確定平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的基圓半徑r0 0 B0B1B2 B3 B4 5B B6B7B80r Ob b 四、滾子半徑的選擇A CB O rT TrrT r T 滾 子 半 徑 rT必 須 小 于 理 論 輪 廓 曲 線 外 凸 部 分 的最 曲 率 半 徑 min， 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， min8.0 Tr 71 齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類齒 輪 機(jī) 構(gòu) ： 非 圓 齒 輪 機(jī) 構(gòu) ； 圓 形 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 。圓 形 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 平 面 齒 輪 機(jī) 構(gòu) （ 圓 柱 齒 輪 ） ； 空 間 齒 輪

57、機(jī) 構(gòu) （ 用 來(lái) 傳 遞 兩 相 交 軸 或 交 錯(cuò) 軸 ）平 面 齒 輪 機(jī) 構(gòu) ：直 齒 圓 柱 齒 輪 機(jī) 構(gòu) （ 直 齒 輪 ） 外 嚙 合 ； 內(nèi) 嚙 合 ； 齒 輪 齒條平 行 軸 斜 齒 輪 機(jī) 構(gòu) （ 斜 齒 輪 ） ： 外 ； 內(nèi) ； 齒 輪 齒 條空 間 齒 輪 機(jī) 構(gòu) ： 圓 錐 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 直 齒 ； 斜 齒 ； 曲 線 齒交 錯(cuò) 軸 斜 齒 輪 機(jī) 構(gòu)蝸 桿 機(jī) 構(gòu) ： 兩 軸 垂 直 交 錯(cuò) 72 齒廓嚙合基本定律 傳 動(dòng) 比 ： 常 數(shù) 圓 齒 輪 ； f(t)非 圓 齒 輪 2112 i 設(shè) 節(jié) 圓 半 徑 21 ,rr 12122112 rrPO POi

58、 一、齒廓嚙合基本定律要 使 一 對(duì) 齒 輪 的 傳 動(dòng) 比 為 常 數(shù) ， 那 么 其 齒 廓 的 形 狀 必 須 是 ： 不 論 兩 齒 廓 在 哪 一 點(diǎn)嚙 合 ， 過(guò) 嚙 合 點(diǎn) 所 作 的 齒 廓 公 法 線 都 與 連 心 線 交 與 一 定 點(diǎn) P齒 廓 嚙 合 基 本 定 律（ 輪 齒 齒 廓 正 確 嚙 合 的 條 件 ）P節(jié) 點(diǎn) ；節(jié) 圓 ： 節(jié) 點(diǎn) P在 兩 個(gè) 齒 輪 運(yùn) 動(dòng) 平 面 上 的 軌 跡 是 兩 個(gè) 圓 。 （ 輪 1的 節(jié) 圓 是 以 O1為 圓 心 ，O1P為 半 徑 的 圓 。 ） 通 常 采 用 漸 開(kāi) 線 、 擺 線 、 變 態(tài) 擺 線 二、共軛齒

59、廓，共軛曲線凡 滿 足 齒 廓 嚙 合 基 本 定 律 的 一 對(duì) 齒 輪 的 齒 廓 稱 共 軛 齒 廓 ， 共 軛 齒 廓 的 齒廓 曲 線 稱 為 共 軛 曲 線三、齒廓曲線的選擇1.滿 足 定 傳 動(dòng) 比 的 要 求 ； 2.考 慮 設(shè) 計(jì) 、 制 造 等 方 面 。 AK漸 開(kāi) 線基 圓 ， rbn-n： 發(fā) 生 線K： 漸 開(kāi) 線 AK段 的 展 角 KAON t n mmn tK KK Kr n0rbn0 73 漸開(kāi)線及齒廓嚙合特性一、漸開(kāi)線的形成及性質(zhì)1、 形 成當(dāng) 一 直 線 n-n沿 一 個(gè) 圓 的 圓 周 作 純 滾 動(dòng) 時(shí) ， 直 線上 任 一 點(diǎn) K的 軌 跡 KAO

60、N t n mmn tK KK Kr n0rbn0（ 5） 基 圓 內(nèi) 無(wú) 漸 開(kāi) 線 NAKN KA11NN2 2OO1 2A12 A 3 N3 O3b2r rb12、 性 質(zhì)（ 1）（ 2） NK為 漸 開(kāi) 線 在 K點(diǎn) 的 法 線 ， NK為 曲 半 半 徑 ， 漸 開(kāi) 線 上 任 一 點(diǎn) 的 法 線 與基 圓 相 切 。（ 3） 漸 開(kāi) 線 離 基 圓 愈 遠(yuǎn) ， 曲 半 半 徑 愈 大 ， 漸 開(kāi) 線 愈 平 直（ 4） 漸 開(kāi) 線 的 形 狀 決 定 于 基 圓 的 大 小 。K相 同 時(shí) ， rb越 大 ， 曲 半 半 徑 越 大 rb， 漸 開(kāi) 線 N3K的 直 線 3、 漸

61、開(kāi) 線 方 程漸 開(kāi) 線 方 程 KKKK KbK tginv rr cos 1O 2O2 1 t1N2N g2 1gP KtII rb2 r2rb1r1二、漸開(kāi)線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律 PNOPNO 2211 和 1212122112 bbrrrrPOPOi 常 數(shù) 下 式 表 明 ， i12決 定 于 基 圓 大 小 1O2O21 t1N2N g1 g2 1gP Kg2tII rb2 r2rb1r1 1212122112 bbrrrrPOPOi 常 數(shù) 三、漸開(kāi)線齒廓嚙合的特點(diǎn)1、 漸 開(kāi) 線 齒 廓 嚙 合 的 嚙 合 線 是 直 線 N1N2 嚙 合 點(diǎn) 的 軌 跡嚙 合 線 、 公

62、 法 線 、 兩 基 圓 的 內(nèi) 公 切 線 三 線 重 合 。2、 漸 開(kāi) 線 齒 廓 嚙 合 的 嚙 合 角 不 變 ： N1N2與 節(jié) 圓 公 切 線 之 間 的 夾 角 =漸 開(kāi) 線 在 節(jié) 點(diǎn) 處 嚙 合 的 壓 力 角3、 漸 開(kāi) 線 齒 廓 嚙 合 具 有 可 分 性 。 Oh p e srra rf hfha齒 頂 圓分 度 圓齒 根 圓 端 面齒 輪 軸 線74 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的參數(shù)和尺寸齒 數(shù) Z， 齒 槽1、 齒 頂 圓 ra2、 齒 根 圓 rf3、 在 任 意 圓 上 rk齒 槽 寬 ek齒 厚 SK齒 距 PK=eK+SK KZPdk ZPd KK KK Pm 定

63、義 模 數(shù) 一、齒輪各部分名稱和基本參數(shù) Oh p e srra rf hfha齒 頂 圓分 度 圓齒 根 圓 端 面齒 輪 軸 線4、 分 度 圓 ， r， d， s， e， p5、 齒 頂 高 ha： d與 da之 間6、 基 節(jié) coscoscos zPddzPd KKbb cosPPb d=mz m為 標(biāo) 準(zhǔn) 值P=s+e齒 全 高 h： h=ha+hf齒 根 高 hf： d與 df之 間基 節(jié) 基 圓 上 的 周 節(jié) （ 齒 距 ） Pb 二、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)zpd zpd pm定 義 模 數(shù) 或 mp d=mz 單 位 ： mm ； m標(biāo) 準(zhǔn) 化 。 2、 分 度 圓 壓 力 角

64、 KbK rr cos cos2cos mzrrb （ 是 決 定 漸 開(kāi) 線 齒 廓 形 狀 的 一 個(gè) 基 本 參 數(shù) ） GB1356-88規(guī) 定 標(biāo) 準(zhǔn) 值 =20某 些 場(chǎng) 合 ： =14.5 、 15 、 22.5 、 25 。 分 度 圓 就 是 齒 輪 上 具 有 標(biāo)準(zhǔn) 模 數(shù) 和 標(biāo) 準(zhǔn) 壓 力 角 的 圓 。分 度 圓 和 節(jié) 圓 區(qū) 別 與 聯(lián) 系1、 模 數(shù) m 3、 齒 數(shù) z cos2mzr mzdb 表 明 ： 齒 輪 的 大 小 和 漸 開(kāi) 線 齒 輪 形 狀 都 與 齒數(shù) 有 關(guān) 4、 齒 頂 高 系 數(shù) 和 頂 隙 系 數(shù)*ah *cmhh aa * mch

65、h af )( * 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ： =1， =0.25非 標(biāo) 準(zhǔn) 短 齒 ： =0.8， =0.3*ah *c *c*ah 三、標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的幾何尺寸標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 ： 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 是 指 m、 、 ha*、 c* 均 取 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ， 具 有 標(biāo) 準(zhǔn) 的 齒 頂 高 和 齒 根高 ， 且 分 度 圓 齒 厚 等 于 齒 槽 寬 的 齒 輪 。一 個(gè) 齒 輪 ： d=mz da=d+2ha=(z+2 ha*)mdf=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)md b=dcos ha= ha*mhf=( ha*+ c*)mh=ha+hf=(2 ha*+ c*)mP=m meS 21一 對(duì) 標(biāo)

66、準(zhǔn) 齒 輪 ： )(21)(21 1212 zzmdda m、 z決 定 了 分 度 圓 的 大 小 ， 而 齒 輪 的 大 小 主 要 取 決 于 分 度 圓 ， 因 此 m、 z是決 定 齒 輪 大 小 的 主 要 參 數(shù) 輪 齒 的 尺 寸 與 m， ha* ， c* 有 關(guān) 與 z無(wú) 關(guān) 至 于 齒 形 ， 與 m， z， 有 關(guān) m制 齒 輪 四、標(biāo)準(zhǔn)齒條z 2、 齒 廓 在 不 同 高 度 上 的 齒 距 均 相 等 ， 但 齒 厚 和 槽 寬 各 不 相 同p=m， 分 度 線 （ 齒 條 中 線 ） ： s=e 3、 尺 寸 計(jì) 算 ： 同 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 一 樣五、任意圓上的齒厚 1、 齒 廓 不 同 高 度 上 的 壓 力 角 均 相 等 ， 且 等 于 齒 廓 的 傾 斜 角 ， 此角 稱 為 齒 形 角 ， 標(biāo) 準(zhǔn) 值 為 20 =齒 形 角 （ 20 ） 75 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)一、嚙合過(guò)程起 始 嚙 合 點(diǎn) ： 從 動(dòng) 輪 的 齒 頂 點(diǎn) 與 主 動(dòng) 輪 的 齒 根 處 某 點(diǎn) 接 觸 ， 在 嚙 合 線 上 為從 動(dòng) 輪 的 齒 頂 圓 與 嚙