精密機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題課

1、平面連桿機(jī)構(gòu)習(xí)平面連桿機(jī)構(gòu)習(xí)題 四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在曲柄存在的的必要必要條件條件為：為： 最短桿與最長桿的長度最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿之和小于或等于其余兩桿長度之和長度之和。 如果不滿足桿長條件，如果不滿足桿長條件，機(jī)構(gòu)中不可能有曲柄，不機(jī)構(gòu)中不可能有曲柄，不管以哪個(gè)桿件為機(jī)架，只管以哪個(gè)桿件為機(jī)架，只能構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)。能構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)。 在滿足曲柄存在必要條件的前提下：在滿足曲柄存在必要條件的前提下：1. 若以若以最短桿為機(jī)架最短桿為機(jī)架，則構(gòu)成，則構(gòu)成雙曲柄雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 2.若以若以最短桿相對的桿為機(jī)架最短桿相對的桿為機(jī)架，則構(gòu)成，則構(gòu)成雙搖桿雙搖桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。3.

2、若以若以最短桿任一相鄰桿最短桿任一相鄰桿為機(jī)架，則構(gòu)成為機(jī)架，則構(gòu)成曲柄曲柄搖桿搖桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。1、四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件條件是什么？曲柄是否一定是最短桿件？答：曲柄存在的條件是：（1）最短桿與最長最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和和；（2）且最短桿相對的桿不為機(jī)架且最短桿相對的桿不為機(jī)架。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，曲柄不一定是最短桿曲柄不一定是最短桿，如雙曲柄機(jī)構(gòu)中，最短桿為機(jī)架。壓力角與傳動(dòng)角壓力角與傳動(dòng)角 壓力角：從動(dòng)件從動(dòng)件CD上C點(diǎn)所受作用力的方向受作用力的方向與該點(diǎn)速度方向速度方向之間所夾的銳角。 越小，傳動(dòng)效率越高。 傳動(dòng)角：連桿與從動(dòng)件

3、所夾的銳角連桿與從動(dòng)件所夾的銳角，壓力角的余角。 90-， 越小，越小， 越大，越大， 傳動(dòng)效率越高傳動(dòng)效率越高。 一般 min40驅(qū)動(dòng)力1-主動(dòng)件主動(dòng)件bcaddacb2cos2cos2222 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角將出現(xiàn)在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角將出現(xiàn)在曲柄曲柄與機(jī)架兩次共線與機(jī)架兩次共線的位置，比較即得的位置，比較即得 min 。死點(diǎn)死點(diǎn) 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿為主動(dòng)件搖桿為主動(dòng)件，當(dāng)連桿連桿與從從動(dòng)件動(dòng)件處于共線位置(傳動(dòng)角傳動(dòng)角為零為零 )時(shí)，經(jīng)連桿作用于從動(dòng)件上的力F通過從動(dòng)件的鉸鏈中心，使驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的有效分力為零，不論力F多大，都不能使從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)件主動(dòng)件行程速度變化系數(shù)、極位夾

4、角行程速度變化系數(shù)、極位夾角極位夾角極位夾角 曲柄在兩極限位曲柄在兩極限位置時(shí)所夾銳角置時(shí)所夾銳角，也等于導(dǎo)桿，也等于導(dǎo)桿的擺角的擺角 。11801oKK機(jī)構(gòu)的極位夾角機(jī)構(gòu)的極位夾角越大，則機(jī)構(gòu)的越大，則機(jī)構(gòu)的急回特征越顯著。急回特征越顯著。12180180ooK（1）AD取何值時(shí)分別得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)？（2）設(shè)AD=210mm。計(jì)算該機(jī)構(gòu)的極位夾角、行程速比系數(shù)K和最小傳動(dòng)角min。2、已知一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，AD為機(jī)架，AB和CD為連架桿、BC為連桿，其中三桿長度已知。試求：ABCD90200150（1）解：該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，AB必為最短桿。分兩種情況討論。AD不是

5、最長桿時(shí)，應(yīng)有：AB+BCCD+AD ADAB+BC-CDAD90+200-150=140 140AD200AD為最長桿時(shí)，應(yīng)有：AB+ADBC+CD ADBC+CD-ABAD200+150-90=260 200AD260140mmAD260mm時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。ABCD90200150ABCD90200150該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，AD必為最短桿，而BC則為最長桿。此時(shí)應(yīng)有：AD+BCAB+CD AD AB+CD-BCAD 90+150-200=40 0AD40mm時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，AD取上述區(qū)間以外的值。即：40mm AD 140mm，或：260mm AD 440mm

6、 (AD AB+BC+CD = 90+200+150 = 440 裝配條件。)（2）解：ABCD90200150210B2C2ADC1B1 =C1AD-C2AD C1AD =arccos(BC-AB)2+AD2-CD2/2*(BC-AB)*AD C2AD =arccos(BC+AB)2+AD2-CD2/2*(BC+AB)*AD 聯(lián)立求解、式，得： =13.36660利用公式計(jì)算行程速比系數(shù)：K=(180+)/(180-)=(180+13.3666)/(180-13.3666) = 1.1604C1B1abcdDA1C2B22如前所述，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線的兩個(gè)位置之一。1=B1C1D

7、=arccosb2+c2-(d-a)2/2bc=36.710402=1800-B2C2D=1800-arccosb2+c2-(d+a)2/2bc=62.72040min= 36. 71040凸輪機(jī)構(gòu)2tan()()KKKbKbKbKdsdsvdtddrsrsrsdt基圓半徑與壓力角基圓半徑與壓力角 知： rb rb3、 凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。要求繪制對心尖底從動(dòng)件盤形凸凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。要求繪制對心尖底從動(dòng)件盤形凸輪輪廓，基圓半徑輪輪廓，基圓半徑22mm，凸輪轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針。，凸輪轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針。試問：試問：1）在升程段，輪廓上哪點(diǎn)壓力角最大）在升程段，輪廓上哪點(diǎn)壓力角

8、最大? 數(shù)值是多少數(shù)值是多少?2）在升程如許用壓力角）在升程如許用壓力角25 ，問允許基圓半徑最小值是多少，問允許基圓半徑最小值是多少? tankbkbkds dtds dSddtS1）升程段，所以在）升程段，所以在 = 0 (Sk = 0)處處最大最大tan0= 10/(/2) / 22 = 0.2895 0=16.152）rb = ds/d /tank Sk 取壓力角最大的位置計(jì)算取壓力角最大的位置計(jì)算(Sk = 0)rbmin = ds/d /tan = 13.66 mm解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓一、尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓 已知：偏距e、基圓半徑rb 、 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)

9、規(guī)律sf（） 求：凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo) 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法 極點(diǎn)極點(diǎn)極軸極軸極坐標(biāo)系極坐標(biāo)系向徑向徑極角極角0A2222arctanarctanbbAreresee2222()Abrrese4、如圖所示偏置直動(dòng)尖底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。從、如圖所示偏置直動(dòng)尖底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為 mm，凸輪基圓凸輪基圓50mm，偏距，偏距e30mm，凸輪轉(zhuǎn)，凸輪轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針。試計(jì)算：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角向?yàn)槟鏁r(shí)針。試計(jì)算：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角60 時(shí)，時(shí)，與從動(dòng)件相接觸的凸輪輪廓與從動(dòng)件相接觸的凸輪輪廓A點(diǎn)的坐標(biāo)。點(diǎn)的坐標(biāo)。 10(1cos )s0A 漸開線的生成 直線沿圓周做無滑滾動(dòng)，直線上任一

10、點(diǎn)的軌跡稱為漸開線。 一、漸開線的形成及其性質(zhì)一、漸開線的形成及其性質(zhì)發(fā)生線基圓漸開線 k展角展角齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)漸開線的性質(zhì) 是漸開線在漸開線在K K點(diǎn)的點(diǎn)的法線，與基圓相切法線，與基圓相切。N為漸開線上K點(diǎn)的曲率中心， 為曲率半徑。漸開線的形狀取決于基圓的大小?；鶊A內(nèi)無漸開線。 NKANNKNK一、漸開線的形成及其性質(zhì)一、漸開線的形成及其性質(zhì)圖8-3圖8-45、已知一對標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪的模數(shù)m=5mm，壓力角200，標(biāo)準(zhǔn)中心距a=350mm，傳動(dòng)比i=9/5。試計(jì)算確定：齒數(shù)z1、z2；小齒輪的幾何尺寸d1、da1、df1、db1、 p、s、e。解：由標(biāo)準(zhǔn)中心距公式：a=m(z1+z

11、2)/2 （1）和傳動(dòng)比計(jì)算公式：i=z2/z1 （2）代入已知參數(shù)，聯(lián)立求解得到：z1=50，z2=90解：由標(biāo)準(zhǔn)齒輪尺寸計(jì)算公式可算出：d1=mz1=5*50=250mm；da1=d1+2ha=250+2*1.0*5=260mm；df1=d1-2hf=250-2*(1.0+0.25)*5=237.5mm；db1=d1cos=250*cos200=234.9232mm；p=m=3.1416*5=15.708mm ;s=e=p/2=7.854mm32mmWWPb28.2423mmPWSbb27.132解：解： 由于漸開線的法線與基圓相切，所以，6、已知：已知：一漸開線直齒圓柱齒輪，用卡尺測量其

12、三個(gè)齒和兩個(gè)齒的公法線長度為W3=61.83mm,W2=37.55,da=208mm,df=172mm,z=24.求：求：m, 齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)ha*,頂隙系數(shù)頂隙系數(shù)c*ABC0012. 815cos28.24cosbPPm2.25182afddhm1.9182afddhm錯(cuò)誤的解法錯(cuò)誤的解法1：不是已知的，需要求的。錯(cuò)誤的解法錯(cuò)誤的解法2：得m=8mm得m=9.47mm因?yàn)槎听X的情況下：24.288.22coscos20bPPm解解mmWWPb28.2423mmzPdbb49.1852428.24abdddzdm zdzdmzdab67. 87 . 7 m已知：faddd (也可以)，

13、由于查表, 取標(biāo)準(zhǔn)值m=8mmcosbPPm15齒輪齒輪傳動(dòng)正確嚙合條件傳動(dòng)正確嚙合條件1 本質(zhì)條件： 兩齒輪的法向齒距應(yīng)相等。注：法向齒距相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的垂直距離。 基節(jié)基圓齒距。 pb1pb22 推演條件： m1cos1=m2cos23 結(jié)論：兩齒輪分度圓上的模數(shù)和壓力角必須分別相等。（漸開線齒輪互換的必要條件） m1=m2=m 1= 2= 齒輪傳動(dòng)正確嚙合條件匯總齒輪傳動(dòng)正確嚙合條件匯總傳動(dòng)類型傳動(dòng)類型正確嚙合條正確嚙合條件件標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)位置標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)位置直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪m1=m2=m 1= 2= 分度圓分度圓斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪mn1=mn2=m n1= n2= 1= -2

14、法向法向參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值錐齒輪錐齒輪m1=m2=m 1= 2= 大端大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿mt2=mx1=m t2= x1= =主平面主平面（過蝸桿軸線、垂直于蝸輪軸線）方向相同斜齒圓柱齒輪受力分析斜齒圓柱齒輪受力分析 圓周力圓周力(主動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相主動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相反反,從動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相同從動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向相同)、徑向力徑向力(指向各自的輪心指向各自的輪心)。 軸向力軸向力的方向決定于的方向決定于輪齒輪齒螺旋線方向螺旋線方向和齒輪和齒輪的的回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)方向，可用，可用“主主動(dòng)輪左、右手法則動(dòng)輪左、右手法則”判判斷；左螺旋左手，右螺斷；左螺旋左手，右螺旋右手。從動(dòng)輪上軸向旋右手。從動(dòng)輪上軸向力方向與其方向相反、力方向與其方向相反、大小相等。大小相等。直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的受力分析直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的受力分析12raFF 12arFF 蝸桿傳動(dòng)受力分析蝸桿傳動(dòng)受力分析輪齒受力分析輪齒受力分析7、Fa1Fa2Fa3Fa4已知二級平行軸斜齒輪傳遞，主動(dòng)輪已知二級平行軸斜齒輪傳遞，主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)向及螺旋方向如圖所示。的轉(zhuǎn)向及螺旋方向如圖所示。 低速級齒輪低速級齒輪3、4的螺旋方向應(yīng)如何選擇，才能使軸的螺旋方向應(yīng)如何選擇，才能使軸上兩齒輪的軸向力方向相反？上兩齒輪的軸向力方向相反？FrFn3FtFrFcFa11nnnFcFt2FtFrFcFrFnFtFcF