机械原理总结复习【高教课堂】

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1、1.1.机构机构 将运动链中某一构件固定作为机架，并有一个或将运动链中某一构件固定作为机架，并有一个或几个构件给定运动规律（原动件），而使其余构件几个构件给定运动规律（原动件），而使其余构件（从动件）具有确定的运动，则此种运动链称为机构（从动件）具有确定的运动，则此种运动链称为机构 。 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析1详细课资2 2）原动件：按给定运动规律独立运动的构件；）原动件：按给定运动规律独立运动的构件； 3）从动件：机构中其余活动构件，）从动件：机构中其余活动构件，其运动规律取决于原动件的运动规律、机构的结构其运动规律取决于原动件的运动规律、机构的结构和构件的尺寸。和构件的

2、尺寸。1个或几个个或几个1个个机构的组成：机构机架原动件从动件机构的组成：机构机架原动件从动件若干若干1 1）机架）机架: :机构中特殊的构件，一般情况下机架相对地机构中特殊的构件，一般情况下机架相对地面固定不动，即机构中的固定构件。面固定不动，即机构中的固定构件。2详细课资2.2.机构运动简图：根据机构的运动尺寸，按一机构运动简图：根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，采用运动副定的比例尺定出各运动副的位置，采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。将机构运动传递情况表示出来的简化图形。 3

3、详细课资 使机构具有确定运动时所必须给定的独立使机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，称为机构的自由度。运动参数的数目，称为机构的自由度。3.机构的自由度机构的自由度4详细课资 机构具有确定运动的条件为：机构的原动件机构具有确定运动的条件为：机构的原动件数目应等于机构的自由度数目数目应等于机构的自由度数目F F。自由度数原动件数自由度数原动件数4.4.机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件5详细课资1)1)复合铰链复合铰链2)2)局部自由度局部自由度3)3)虚约束虚约束5.5.计算平面机构自由度时应注意的事项计算平面机构自由度时应注意的事项6详细课资1）任何机构都可看作是由若

4、干基本杆组依次连）任何机构都可看作是由若干基本杆组依次连 接于原动件和机架上而构成的。接于原动件和机架上而构成的。6.6.平面机构的组成原理平面机构的组成原理2）原动件与机架组成）原动件与机架组成级杆组级杆组3 3）最高级别为）最高级别为级的基本杆组成的机构称为级的基本杆组成的机构称为 级机构。级机构。4 4）最高级别为）最高级别为级的基本杆组成的机构称为级的基本杆组成的机构称为 级机构。级机构。n=4=4，P PL L6 6，这种基本杆组称为，这种基本杆组称为级组。级组。n=2, P=2, PL L=3=3， 这种基本杆组称为这种基本杆组称为II级组。级组。机构的级别是以其中含有的杆组的最高

5、级别确定的。机构的级别是以其中含有的杆组的最高级别确定的。7详细课资 计算机构的自由度，确定原动件。计算机构的自由度，确定原动件。 从远离原动件的地方开始拆杆组。先试拆从远离原动件的地方开始拆杆组。先试拆级组，当不可能级组，当不可能 时再试拆时再试拆级组。但应注意，每拆出一个杆组后，剩下的部级组。但应注意，每拆出一个杆组后，剩下的部 分仍组成机构，且自由度与原机构相同，直至全部杆组拆出分仍组成机构，且自由度与原机构相同，直至全部杆组拆出 只剩下只剩下级机构。级机构。 确定机构的级别。确定机构的级别。（2 2）平面机构结构分析的步骤：）平面机构结构分析的步骤：8.8.平面机构的结构分析平面机构的

6、结构分析（1 1）确定机构的组成与级别）确定机构的组成与级别8详细课资两两个个互互相相作作平平面面运运动动的的构构件件上上瞬瞬时时速速度度相相等等的的重合点重合点。简单地说是两构件的等速重合点。简单地说是两构件的等速重合点。绝对瞬心等速重合点绝对速度为零。绝对瞬心等速重合点绝对速度为零。相对瞬心等速重合点绝对速度不为零。相对瞬心等速重合点绝对速度不为零。瞬心的表示：构件瞬心的表示：构件i 和和 j 的瞬心用的瞬心用Pij表示。表示。（1 1）速度瞬心）速度瞬心1.1.速度瞬心及其位置确定速度瞬心及其位置确定第三章第三章平面机构的运动分析平面机构的运动分析9详细课资2.2.三心定理三心定理: :

7、 三个相互作平面（平行）运动构件的三三个相互作平面（平行）运动构件的三个速度瞬心位于同一直线上。个速度瞬心位于同一直线上。 其中一个瞬心将另外两个瞬心的联线分其中一个瞬心将另外两个瞬心的联线分成与各自角速度成反比的两条线段。成与各自角速度成反比的两条线段。10详细课资v vC = = v vBv vCB3. 3. 用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析 V VC Cyxo2V VB BC C B B V VCBCBVC CVB BVCBCBp pc cb byxo2a aB BC C B B a aCBCB a aC C V VC CaC CaB Ba

8、CBCBp pc cb b11详细课资第四章第四章 平面机构的力分析平面机构的力分析驱动机械运动的力。驱动机械运动的力。（1 1）驱动力驱动力( (外力外力) )：1. 作用在机械上的力作用在机械上的力称为驱动功或输入功。称为驱动功或输入功。与其作用点的速度方向相同或者成锐角；与其作用点的速度方向相同或者成锐角；其特征：其特征：其功为正功，其功为正功，分为外力与内力。分为外力与内力。12详细课资阻止机械运动的力。阻止机械运动的力。其特征：与其作用点的速度方向相反或成钝角；其特征：与其作用点的速度方向相反或成钝角；其功为负功，称为阻抗功。其功为负功，称为阻抗功。（2 2）阻抗力阻抗力( (外力外

9、力) )：1)1)工作阻力：其功称为有效功或输出功；工作阻力：其功称为有效功或输出功；2)2)有害阻力：其功为负功，称为损失功。有害阻力：其功为负功，称为损失功。（3 3）运动副中的反力运动副中的反力：运动副所连接的构件之间的：运动副所连接的构件之间的 相互作用力相互作用力( (内力内力) )。13详细课资 为摩擦角，为摩擦角，2.2.移动副总反力方向的确定移动副总反力方向的确定 运动副中的法向反力与摩擦力运动副中的法向反力与摩擦力的合力的合力F FR21 R21 总反力与法向力之间的夹角总反力与法向力之间的夹角，称，称 即即 = arctan = arctan fF FR21R21F Ff2

10、1f21F FN21N21F FG Gv12121 12 2 称为运动副中的总反力，称为运动副中的总反力，总反力方向的确定方法：总反力方向的确定方法：1 1）F FR21R21偏斜于法向反力一个摩擦角偏斜于法向反力一个摩擦角 ；2 2）其偏斜的方向应与相对速度）其偏斜的方向应与相对速度v1212的方向相反。的方向相反。14详细课资3.3.转动副总反力方向的确定转动副总反力方向的确定根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向；根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向；计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切；计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切；总反力总反力F FR21R21 对轴心之矩的方向必与轴颈对轴

11、心之矩的方向必与轴颈1 1相对轴承相对轴承2 2的相对的相对 角速度的方向相反。角速度的方向相反。G GrM Md dF FR21R21F FN21N21F Ff21f211212F FR21R21=G=G15详细课资4.4.平面高副中摩擦力的确定平面高副中摩擦力的确定其总反力方向的确定为：其总反力方向的确定为：1 1）总反力）总反力F FR21R21的方向与法向的方向与法向 反力偏斜一摩擦角；反力偏斜一摩擦角；F FN21N21t tt tn nn nV12121212F Ff21f21F FR21R212 2）偏斜方向应与构件）偏斜方向应与构件1 1相对构件相对构件2 2 的相对速度的相对

12、速度v1212的方向相反。的方向相反。16详细课资 在考虑摩擦时进行机构力的分析，关键是确定运在考虑摩擦时进行机构力的分析，关键是确定运动副中总反力的方向，而且一般都先从二力构件作起。动副中总反力的方向，而且一般都先从二力构件作起。5.5.考虑摩擦时机构的受力分析考虑摩擦时机构的受力分析 对于冲床等设备的传动机构，考虑与不考虑摩擦力对于冲床等设备的传动机构，考虑与不考虑摩擦力的分析的结果可能相差很大，故对此类设备在力的分析的分析的结果可能相差很大，故对此类设备在力的分析时必须计及摩擦。时必须计及摩擦。17详细课资1. 1. 机械效率的确定机械效率的确定1）以功表示的计算公式以功表示的计算公式W

13、r /Wd1Wf / Wd( (输出功输出功( (Wr) )比输入功比输入功( (Wd)2）以功率表示的计算公式以功率表示的计算公式Pr / Pd1Pf / Pd( (输出功率输出功率( (Pr) )比输入功率比输入功率( (Pd)第五章 机械的效率及自锁18详细课资2. 2. 机构的自锁机构的自锁（1 1）自锁现象）自锁现象某些机构，就其机构而言是能够运动的，但由于摩擦的存在，某些机构，就其机构而言是能够运动的，但由于摩擦的存在，却会出现无论驱动力如何增大，也无法使机械运动的现象。却会出现无论驱动力如何增大，也无法使机械运动的现象。（2 2）自锁条件）自锁条件机械发生自锁实质上是机械中的运动

14、副发生的自锁。机械发生自锁实质上是机械中的运动副发生的自锁。19详细课资3.3.移动副自锁条件移动副自锁条件 结论结论: :移动副发生自锁的条件为：在移动副中，如果作用于移动副发生自锁的条件为：在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内（即滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内（即），则发生自锁。），则发生自锁。4.4.转动副自锁条件转动副自锁条件结论结论 转动副发生自锁的条件为：作用在轴颈上的驱动力为转动副发生自锁的条件为：作用在轴颈上的驱动力为单力单力G G，且作用于摩擦圆之内，即且作用于摩擦圆之内，即a 。 G GrF FR21R21a20详细课资 1.1.所所谓谓刚刚性性转转子子

15、的的不不平平衡衡，是是指指由由于于结结构构不不对对称称、材材料料缺缺陷陷以以及及制制造造误误差差等等原原因因而而使使质质量量分分布布不不均均匀匀，致致使使中中心心惯惯性性主主轴轴与与回回转转轴轴线线不不重重合合，而而产产生生离离心心惯惯性性力力系系的的不不平平衡衡。根根据据平平衡衡条条件件的的不不同同，又又可可分分为为静静平平衡和动平衡两种情况。衡和动平衡两种情况。第第6 6章章 机械的平衡机械的平衡2.2.对对于于动动不不平平衡衡的的转转子子，无无论论其其具具有有多多少少个个偏偏心心质质量量以以及及分分布布在在多多少少个个回回转转平平面面内内，都都只只要要在在两两个个选选定定的的平平衡衡基基

16、面面内内加加上上或或去去掉掉平平衡衡质质量量，即即可可获获得得完完全全平平衡衡。故动平衡又称为双面平衡。故动平衡又称为双面平衡。21详细课资(2)(2)机构的平衡机构的平衡 对平面连杆机构，由于作往复运动和对平面连杆机构，由于作往复运动和平面运动的构件总是存在加速度，就单个构平面运动的构件总是存在加速度，就单个构件而言，是无法平衡的。但可以将整个机构件而言，是无法平衡的。但可以将整个机构一并考虑，采取措施对总的惯性力或惯性力一并考虑，采取措施对总的惯性力或惯性力矩进行平衡。矩进行平衡。22详细课资 1.1.等效动力学模型概念等效动力学模型概念 对于一个单自由度机械系统的动力学问题研究，可简化为

17、对对于一个单自由度机械系统的动力学问题研究，可简化为对其一个等效转动构件或等效移动构件的运动的研究。其一个等效转动构件或等效移动构件的运动的研究。 等效转动惯量（或等效质量）是等效构件具有的假想转动惯等效转动惯量（或等效质量）是等效构件具有的假想转动惯量（或假想质量），等效构件的动能应等于原机械系统中所有运量（或假想质量），等效构件的动能应等于原机械系统中所有运动构件的动能之和。动构件的动能之和。 等效力矩（或等效力）是作用在等效构件上的一个假想力矩等效力矩（或等效力）是作用在等效构件上的一个假想力矩（或假想力），其瞬时功率应等于作用在原机械系统上的所有外（或假想力），其瞬时功率应等于作用在原

18、机械系统上的所有外力在同一瞬时的功率之和。力在同一瞬时的功率之和。 我们把具有等效转动惯量（或等效质量），其上作用有等效我们把具有等效转动惯量（或等效质量），其上作用有等效力矩（或等效力）的等效构件就称为原机械系统的等效动力学模力矩（或等效力）的等效构件就称为原机械系统的等效动力学模模型。模型。第七章第七章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节23详细课资 MeJexy123s2OAB2M1vS2F3v32.2.机械系统的等效动力学模型机械系统的等效动力学模型当选择转动构件作等效构件时，需用到等效质量当选择转动构件作等效构件时，需用到等效质量Je e和等效力和等效力Me e

19、 。等效等效24详细课资 当选择移动构件作等效构件时，常用到等效质量当选择移动构件作等效构件时，常用到等效质量me e和等效力和等效力F Fe e 。xy123s2OAB1 12M11vS2F3v3Fev3me等效等效25详细课资 3.3.周期性变速稳定运转速度波动的调节周期性变速稳定运转速度波动的调节（1 1） 机械运转不均匀系数机械运转不均匀系数 工程中常用角速度平均值工程中常用角速度平均值m表示机械运转的角速度，表示机械运转的角速度，近似值为：近似值为：机械运转不均匀系数机械运转不均匀系数：工作循环工作循环maxmaxminminm m26详细课资(2)飞轮转动惯量的近似计算飞轮转动惯量

20、的近似计算由由有有只要只要便有便有 。 即机械的速度波动满足给定的要求。即机械的速度波动满足给定的要求。27详细课资 WababWbcbcWcdcdWdedeWeaea WababWbcbcWcdcdWdedeWeaea 用能量指示图确定用能量指示图确定最大盈亏功最大盈亏功Wmaxmax的大小。的大小。(3)最大盈亏功最大盈亏功Wmaxmax的确定的确定E EE Emaxmax E EminminE Em mabcdea能量指示图能量指示图aa Med MerabcdeaMebdbdcece取取工作循环工作循环EmEmaxEmin28详细课资第八章第八章 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设

21、计1.1.四杆机构的基本型式四杆机构的基本型式铰链四杆铰链四杆机构机构 (1)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 (2)双曲柄机构双曲柄机构(3)双摇杆机构双摇杆机构 (4)曲柄滑块机构曲柄滑块机构29详细课资第一种情况第一种情况: :若最短杆最长杆若最短杆最长杆其他两杆之和其他两杆之和( (满足杆长和条件满足杆长和条件) )1 1）若选最短杆的相邻杆做机架：曲柄摇杆机构。）若选最短杆的相邻杆做机架：曲柄摇杆机构。2 2）若选最短杆做机架：双曲柄机构。）若选最短杆做机架：双曲柄机构。3 3）若选最短杆的对面的杆做机架：双摇杆机构。）若选最短杆的对面的杆做机架：双摇杆机构。第二种情况第二种情况: :若最短

22、杆最长杆其他两杆之和若最短杆最长杆其他两杆之和(不满足杆长和条件不满足杆长和条件) 双摇杆机构（无论以何杆做机架）。双摇杆机构（无论以何杆做机架）。2.2.铰链四杆机构类型的判断铰链四杆机构类型的判断（1 1）极位夹角）极位夹角 极位：极位：曲柄与连杆两次共线时，摇杆的两个极限位置。曲柄与连杆两次共线时，摇杆的两个极限位置。 极位夹角：极位夹角：曲柄曲柄( (原动件原动件) )与连杆两次共线时，原动件两位置所夹与连杆两次共线时，原动件两位置所夹 的锐角的锐角。3.3.铰链四杆机构急回运动和行程速度变化系数铰链四杆机构急回运动和行程速度变化系数30详细课资称称K为行程速比系数。为行程速比系数。

23、且且越大，越大，K 值越大，急回性质越明显。值越大，急回性质越明显。 只要只要 0 0 ， 就有就有K 1 设计新机械时，往往先给定设计新机械时，往往先给定K 值，于是值，于是: : (2)(2)行程速比系数行程速比系数K31详细课资 (1) (1)压力角压力角 从动件驱动力从动件驱动力F F与力作用点绝对速度之间所夹角度与力作用点绝对速度之间所夹角度 。3.3.铰链四杆机构的传动角和死点铰链四杆机构的传动角和死点(2)(2)传动角传动角 连连杆杆与与从从动动件件之之间间的的夹夹角角 ，用用来来表表示示机机构构传传动动力力性能的好坏。性能的好坏。且且 9090 9090设计时要求设计时要求:

24、:minmin5050最小传动角的确定：对于曲柄摇杆机构，最小传动角的确定：对于曲柄摇杆机构，minmin出现在曲柄出现在曲柄( (主动件主动件) )与机架共线的两位置之一。与机架共线的两位置之一。32详细课资以以摇杆为主动件摇杆为主动件；且连杆与从动曲柄两次共线；且连杆与从动曲柄两次共线时时，摇杆通过连杆作用于曲柄上的力恰好通过其回转中摇杆通过连杆作用于曲柄上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使曲柄转动的现象，该位置称为死心，出现了不能使曲柄转动的现象，该位置称为死点，死点位置有：点，死点位置有：0 0。（3 3）铰链四杆机构的死点）铰链四杆机构的死点33详细课资1 1凸轮机构的分类凸轮机构

25、的分类（2 2）按推杆形状和运动形式分）按推杆形状和运动形式分1 1）尖顶推杆）尖顶推杆 2 2）滚子推杆）滚子推杆 3 3）平底推杆）平底推杆1 1）对心直动推杆）对心直动推杆 2 2）偏置直动推杆）偏置直动推杆 3 3）摆动推杆）摆动推杆 尖顶推杆尖顶推杆 滚子滚子推杆推杆 平底平底推杆推杆按推杆形状分按推杆形状分按运动形式分按运动形式分第九章第九章 凸轮机构凸轮机构34详细课资 名称名称= =“推杆的运动形式推杆的运动形式+ +推杆形状推杆形状+ +凸轮形状凸轮形状+ +机构机构” 直动滚子盘形凸轮机构直动滚子盘形凸轮机构 摆动滚子圆柱凸轮机构摆动滚子圆柱凸轮机构实例：实例：2.2.凸轮

26、命名规则、凸轮命名规则、术语术语35详细课资 3.3.凸轮的基圆、工作轮廓、理论轮廓凸轮的基圆、工作轮廓、理论轮廓n 对于尖顶推杆，以凸轮回转中对于尖顶推杆，以凸轮回转中心为圆心，实际轮廓上最小矢径所心为圆心，实际轮廓上最小矢径所作之圆。作之圆。 基圆是设计凸轮廓线的基础，基圆是设计凸轮廓线的基础，其半径用其半径用r0 0表示。表示。回转中心回转中心尖顶推杆尖顶推杆实际轮廓实际轮廓基圆基圆36详细课资 n 对于滚子推杆，以凸轮回转中对于滚子推杆，以凸轮回转中心为圆心，滚子中心到心为圆心，滚子中心到凸轮中心凸轮中心最最小向径所作之圆。小向径所作之圆。 基圆是设计凸轮廓线的基础，基圆是设计凸轮廓线

27、的基础，其半径用其半径用r0 0表示。表示。滚子推杆滚子推杆回转中心回转中心基圆基圆3.3.凸轮的基圆、工作轮廓、理论轮廓凸轮的基圆、工作轮廓、理论轮廓37详细课资 n理论理论 廓线廓线对于尖顶推杆，理论轮廓与工作轮廓重合。对于尖顶推杆，理论轮廓与工作轮廓重合。对于滚子推杆，滚子中心相对于凸轮的轨迹。对于滚子推杆，滚子中心相对于凸轮的轨迹。对于平底推杆，对于平底推杆，理论轮廓与工作轮廓重合。理论轮廓与工作轮廓重合。理论轮廓理论轮廓工作轮廓工作轮廓38详细课资 0 0O O t t s s A A0202D DB BC C0202 0 03.凸轮转角：凸轮以推杆位于其最近点凸轮转角：凸轮以推杆位

28、于其最近点(A A)作为初作为初始位置，从初始位置转过的任意角度始位置，从初始位置转过的任意角度 。ssB BB B39详细课资 4.4.推杆位移：凸轮转过推杆位移：凸轮转过 角时，推杆相对于基圆的移角时，推杆相对于基圆的移动距离动距离 s。0 0O O t t s s A A0202D DB BC C0202 0 0ssB BB Bs40详细课资 5.凸轮偏距：凸轮回转凸轮偏距：凸轮回转中心到从动件移动导中心到从动件移动导路中心线间的距离路中心线间的距离e。6.偏距圆：以凸轮回转偏距圆：以凸轮回转中心为圆心，偏距为中心为圆心，偏距为半径所作之圆。半径所作之圆。e回转中心回转中心偏距圆偏距圆4

29、1详细课资 7.7.推杆的行程：推杆的行程：推杆从距凸轮中心最近点向最远点运推杆从距凸轮中心最近点向最远点运 动的距离。动的距离。0 0O Ot t s s A A0202D DB BC C00202 0 00 0ssB Bh42详细课资 8.8.刚性冲击：由于加速度发生突变，其值在理论上达刚性冲击：由于加速度发生突变，其值在理论上达到无穷大，导致推杆产生非常大的惯性力。到无穷大，导致推杆产生非常大的惯性力。9.柔性冲击：由于加速度发生有限值的突变，导致柔性冲击：由于加速度发生有限值的突变，导致推杆产生有限值的惯性力突变而产生有限的冲击。推杆产生有限值的惯性力突变而产生有限的冲击。43详细课资

30、 10. 10. 凸轮压力角凸轮压力角 指推杆所受正压力的方向与推杆上点指推杆所受正压力的方向与推杆上点B B的速度方向之间所夹的速度方向之间所夹的锐角，的锐角，常以常以表示。它是影响凸轮机构受力情况的一个重要参表示。它是影响凸轮机构受力情况的一个重要参数。数。 在其他情况不变的情况下，在其他情况不变的情况下，愈大，愈大，F F愈大，若愈大，若大至使大至使F F增增至无穷大时，机构将发生自锁。此时机构的压力角称为临界压至无穷大时，机构将发生自锁。此时机构的压力角称为临界压力角力角c c，B B=0=0vF FB BvF FB BvF F44详细课资 o o1 11 11.1.齿廓啮合基本定律齿

31、廓啮合基本定律共共轭轭齿齿廓廓：一一对对能能实实现现预预定定传传动动比比(i12=1/2)规规律律的的啮啮合合齿齿廓。廓。 齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律齿齿廓廓啮啮合合基基本本定定律律: :互互相相啮啮合合的的一一对对齿齿轮轮在在任任一一位位置置时时的的传传动动比比，都都与与连连心心线线O O1 1O O2 2被被其其啮啮合合齿齿廓廓的的在在接接触触处处的的公公法法线线所所分成的两段成反比。分成的两段成反比。nnP Po o2 22k kv12第十章第十章 齿轮机构齿轮机构45详细课资 节圆节圆不不论论两两轮轮在在任任何何位位置置接接触触，过过接接触触点点所所作作的的两两齿齿廓廓公法线与两

32、轮连心线交与一定点。定点公法线与两轮连心线交与一定点。定点P P称为节点。称为节点。 3.3.节圆节圆 以以O O1 1(O(O2 2) )为圆心，为圆心，O O1 1P(0P(02 2P)P)为半为半 径所作的圆称为节圆。径所作的圆称为节圆。两两节节圆圆相相切切于于P P点点，且且两两轮轮节节点点处处速速度度相相同同，故故两两节节圆圆作作纯纯滚滚动动。r1r2o11nnP Po22k k2.2.两齿轮作定传动比的条件两齿轮作定传动比的条件46详细课资 4.4.渐开线的特性渐开线的特性2 2）渐开线上任意点的法线恒切于基圆；）渐开线上任意点的法线恒切于基圆；3 3）渐开线愈靠近基圆部分，曲率半

33、径）渐开线愈靠近基圆部分，曲率半径愈小；愈小；B B点点为曲率中心为曲率中心,BK,BK为曲率半径。为曲率半径。 ttB BK KOA Arkk krbnnk1)1)发生线上发生线上BKBK线段的长度等于基圆线段的长度等于基圆上上被滚过的弧长被滚过的弧长ABAB； BK =ABBK =AB; ;4 4）渐开线的形状取决于基圆大小；当）渐开线的形状取决于基圆大小；当r rb b，变成直线。，变成直线。5 5）基圆内无渐开线。）基圆内无渐开线。47详细课资 rbO O1)1)齿轮的名称和符号齿轮的名称和符号pn齿顶圆齿顶圆: : d da a、r ra a齿根圆齿根圆: : d df f、r rf

34、 f齿厚齿厚: : sk齿槽宽齿槽宽: : ek齿距齿距: : pk= sk +ek齿顶高齿顶高ha齿根高齿根高 hf齿全高齿全高 h= ha+hfhahfhB Bpra分度圆分度圆: :人为规定的计算人为规定的计算基准圆基准圆, ,表示符号：表示符号：d法向齿距（法向周节）法向齿距（法向周节）: : pn nseskek= pbpbrfrpk5. 5. 标准齿轮的基本参数和几何尺寸标准齿轮的基本参数和几何尺寸r、s、e，p= s+e48详细课资 2 2）渐开线齿轮的基本参数）渐开线齿轮的基本参数(2)(2)模数模数: :m(1)(1)齿数齿数: :z z 分度圆分度圆周长周长：d=zp, ,

35、 d=zp/称为模数称为模数m 。模模数数的的单单位位：mm，它它是是决决定定齿齿轮轮尺尺寸寸的的一一个个基基本本参参数数。齿齿数数相同的齿轮，模数大，尺寸也大。相同的齿轮，模数大，尺寸也大。于是有于是有： d=mz， r = mz/2人为规定人为规定：m=p/=p/只能取某些简单值，只能取某些简单值，49详细课资 Orbrfrarbr速度方向速度方向正压力方向正压力方向(3)(3)分度圆压力角分度圆压力角( (简称压力角简称压力角) )得得: :K Karccos(rb/rK K)由由 rbrK K cosK K定义分度圆压力角为齿轮的压力角。定义分度圆压力角为齿轮的压力角。对于同一条渐开线

36、对于同一条渐开线：rK K K b b0 01 1A AB B1 1K K1 1r r1 1K KK Kr rK KB BK KK KN NO O50详细课资 rb2r2O O2 2rb1r1O O1 11 12 2P PN N1 1N N2 2B B2 2B B1 1要要使使进进入入啮啮合合区区内内的的各各对对齿齿轮轮都都能能正正确确地地进进入入啮啮合合，两两齿齿轮轮的的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等：相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等： pb1b1= pb2b2将将pb b=mcoscos代入得：代入得： m1 1coscos1 1= =m2 2coscos2 2因因m和和都取标准值，

37、使上式成立的都取标准值，使上式成立的条件为：条件为：m1=m2 ， 1=2一对渐开线齿轮的正确啮合条件一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等。是它们模数和压力角应分别相等。pb2i12 = - -1 12 2传动比：传动比： = -d d2 2d d1 1 = -Z Z2 2Z Z1 1pb16.6.一对渐开线齿轮正确啮合的条件一对渐开线齿轮正确啮合的条件 51详细课资 rb2r2O2r1O11 12 2P PN N1 1N N2 2rb1 对标准齿轮，确定中心距对标准齿轮，确定中心距a时，应满足两点要求：时，应满足两点要求： 1)1)理论上齿侧间隙为零理论上齿侧间隙为零2)

38、2)顶隙顶隙c c为标准值为标准值此时有：此时有： a=ra1+ c +rf2=r1+h+ha a* *m m=r1+ + r2ra1ra1rf2rf2acs1- -e2=0c=c*m+c+c* *m m+ + r2-(h-(ha a* *m+cm+c* *m)m)=m(z1+z2)/2a =r1+ + r2标准中心距，标准中心距，标准安装。标准安装。7.7.中心距中心距a52详细课资hf=(h*a+ c*)m9.9.用范成法加工标准齿轮用范成法加工标准齿轮 时齿条型刀具的位置时齿条型刀具的位置标准齿条型刀具比基准齿标准齿条型刀具比基准齿形高出形高出c*m 一段切出齿根一段切出齿根过渡曲线过渡

39、曲线。(1) (1) 标准齿条型刀具标准齿条型刀具(2)(2)加工标准齿轮时齿条加工标准齿轮时齿条 型刀具的位置型刀具的位置h*am 分度圆分度圆ha=h*am加工标准齿轮：加工标准齿轮：刀具分度线刚好与轮坯刀具分度线刚好与轮坯的分度圆作纯滚动。的分度圆作纯滚动。加工结果：加工结果： s se em/2esha=h*amhf = (h*a+ c*) mh*amc*mc*m顶线顶线=20=20m/2m/2分度线分度线53详细课资B Bra2P P(3)(3)渐开线齿轮不发生根切的最少齿数渐开线齿轮不发生根切的最少齿数极限啮合点极限啮合点N N1 1的位置随基圆大小变动的位置随基圆大小变动, ,当

40、当N N1 1、 B B2 2两点重合时，正好不根切。两点重合时，正好不根切。不根切的条件：不根切的条件：在在PNPN1 1O O1 1 中有：中有：在在PBPB2 2B B 中有：中有：代入求得：代入求得： z2 hz2 ha a* */ sin/ sin2 2 取取=20=20, h, ha a* *=1=1，得得: : z zminmin=17=17h*am即：即： zminmin2 2 h ha a* */ / sin2 2 P NP N1 1PP B B2 2=mzsin/2 PNPN1 1= =r rsinsinPBPB2 2=h=ha a* *m/sinm/sinrb N N1

41、1O O1 1r不根切不根切刚好不根切刚好不根切根切根切N N1 1rb1O1P Pra1B B2 2ra3h*am齿条型刀具比齿轮型刀具更容易发生齿条型刀具比齿轮型刀具更容易发生根切。根切。B B2 2rb1N N1 1 rb3 N N1 154详细课资11rP Prb1N N1 1rP Prb1N N1(4) (4) 避免根切的措施避免根切的措施采用采用变位修正，刀具远离轮坯中心。变位修正，刀具远离轮坯中心。所得齿轮为变位齿轮。所得齿轮为变位齿轮。22B B2 2B B2 2B B2 2B B2 2rb2N N1 1rP Prb1N N1 1B B2 255详细课资优点：优点：1)1)当当

42、z zz zminmin时，产生根切。但实际生产中经常要用到时，产生根切。但实际生产中经常要用到 z zz zminmin的齿轮的齿轮; ;2)2)用于用于 a aaa的场合的场合。凑中心距。凑中心距。3)3)小小齿齿轮轮容容易易坏坏。原原因因：r rb b小小，齿齿根根薄薄，啮啮合合的的次次数数多，强度低。希望两者寿命接近，匹配强度。多，强度低。希望两者寿命接近，匹配强度。10.10.渐开线变位齿轮渐开线变位齿轮56详细课资11. 11. 齿轮系及其分类齿轮系及其分类（1 1）齿轮系分类齿轮系分类 1 1）定轴轮系定轴轮系（轴线固定轴线固定） 平面定轴轮系简图平面定轴轮系简图57详细课资差动

43、轮系差动轮系2) 2) 周转轮系周转轮系（其中有的齿轮轴有公转其中有的齿轮轴有公转）差动轮系差动轮系（F=2F=2）行星轮系行星轮系（F=1F=1）行星轮系行星轮系周转轮系简图周转轮系简图2H2H1 13 31 13 32K-H2K-H型型1 13 32 2H H行星轮行星轮系系2H2H1 13 31 13 32K-H2K-H型型1 13 32 2H H差动轮差动轮系系58详细课资(2)(2)行星轮系的组成：行星轮系的组成： 基本构件：太阳轮基本构件：太阳轮(K)(K)、行星架、行星架(H:(H:系杆系杆) )。其它构件：行星轮。其它构件：行星轮。2H2H1 13 31 13 32K-H2K-

44、H型型1 13 32 2H H行星轮系行星轮系59详细课资(3)(3)差动轮系的组成：差动轮系的组成： 基本构件：太阳轮基本构件：太阳轮(K)(K)、行星架、行星架(H:(H:系杆系杆) )。其它构件：行星轮。其它构件：行星轮。2H2H1 13 31 13 32K-H2K-H型型1 13 32 2H H差动轮系差动轮系60详细课资 复合轮系是整个轮系中即包含定轴轮系部分又包含周转轮复合轮系是整个轮系中即包含定轴轮系部分又包含周转轮系部分或由几部分周转轮系（基本周转轮系）组成的齿轮系。系部分或由几部分周转轮系（基本周转轮系）组成的齿轮系。复合轮系可以获得更大范围的传动比，实现动力多路传递。复合轮

45、系可以获得更大范围的传动比，实现动力多路传递。(4)(4)复合轮系复合轮系复合轮系简图复合轮系简图定轴轮系定轴轮系周转轮系周转轮系61详细课资掌握棘轮机构、槽轮机构的工作特点、功用及适用场。掌握棘轮机构、槽轮机构的工作特点、功用及适用场。掌握掌握不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、星轮机构的工不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、星轮机构的工 作特点、功用。作特点、功用。掌握万向联轴节、螺旋机构的工作特点、功用及适用场合。掌握万向联轴节、螺旋机构的工作特点、功用及适用场合。第第1212章章 其他常用机构其他常用机构掌握万向联轴节、螺旋机构的工作原理、类型、特点、功掌握万向联轴节、螺旋机构的工作原理、类型、特点、功用及适用场合，学会借助手册对其进行运动设计。用及适用场合，学会借助手册对其进行运动设计。62详细课资