機械設(shè)計常用機構(gòu)課件

機械設(shè)計常用機構(gòu)

一.機構(gòu)組成1-1.機構(gòu)的概述

機器的主體是有一個或若干個機構(gòu)組成，通過不同機構(gòu)的組合來實現(xiàn)特定的機械運動。機構(gòu)是機器不可缺少的部分。

機構(gòu)：用來傳遞運動和力且有一個構(gòu)件為機架的用運動副聯(lián)接而成的構(gòu)件系統(tǒng)。機構(gòu)構(gòu)件：運動單元體運動副：構(gòu)件間的可動聯(lián)接機械設(shè)計常用機構(gòu)常用的構(gòu)件機械設(shè)計常用機構(gòu)常用運動副機械設(shè)計常用機構(gòu)

常用運動副有：球面副、圓柱副、球銷副、移動副、轉(zhuǎn)動副、螺旋副。轉(zhuǎn)動副移動副螺旋副球面副Ⅴ級副Ⅲ級副Ⅴ級副Ⅴ級副機械設(shè)計常用機構(gòu)運動鏈：用運動副連接而成的相對可動的構(gòu)件系統(tǒng)。閉式鏈:運動鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。

開式鏈:運動鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。機械設(shè)計常用機構(gòu)運動副中構(gòu)件間的接觸形式有三種：點、線、面。

自由度：一個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。一個自由構(gòu)件在空間具有6個自由度。約束：指通過運動副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的某些相對獨立運動所受到的限制。根據(jù)運動副對被聯(lián)接的兩構(gòu)件相對運動約束的不同，可將運動副分為Ⅰ至Ⅴ級，如：引入一個約束的稱為Ⅰ級副。球面副為Ⅲ級副，圓柱副、球銷副為Ⅳ級副，移動副、轉(zhuǎn)動副、螺旋副為Ⅴ級副。

運動副的自由度=6-運動副所有的約束個數(shù)機械設(shè)計常用機構(gòu)

機構(gòu)可動的運動學條件：輸入的獨立運動數(shù)目等于機構(gòu)的自由度數(shù)。機構(gòu)的自由度的計算：

F=6n-(5*P5+4*P4+3*P3+2*P2+P1)

但做平面運動的自由構(gòu)件只有3個自由度，故平面機構(gòu)自由度計算也可用以下公式：

F=3n-2P5-P4（n為機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)）

P1,P2,P3,P4,P5為ⅠⅡⅢⅣⅤ級副的個數(shù)在自由度的計算中，要注意公共約束和虛約束對機構(gòu)自由度的影響，去除多余的約束和局部自由度才能確定機構(gòu)的自由度數(shù)目。機械設(shè)計常用機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)示意圖

機構(gòu)運動簡圖：根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸,按一定的比例定出各運動副的位置,并用國標規(guī)定的簡單線條和符號代表構(gòu)件和運動副，繪制出表示機構(gòu)運動關(guān)系的簡明圖形。機構(gòu)的示意圖：指為了表明機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況,不要求嚴格地按比例而繪制的簡圖。機械設(shè)計常用機構(gòu)常用機構(gòu)運動簡圖機械設(shè)計常用機構(gòu)常用機構(gòu)運動簡圖機械設(shè)計常用機構(gòu)常用傳動機構(gòu)簡圖機械設(shè)計常用機構(gòu)1-2.機構(gòu)設(shè)計的原則

原則：利用機構(gòu)組成原理進行機構(gòu)設(shè)計時，在滿足相同工作要求的條件下，機構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡單、桿組的級別越低、構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)越少越好。合理的機構(gòu)設(shè)計是機器平穩(wěn)實用的基礎(chǔ)。機器特定運動的實現(xiàn)，都是通過機構(gòu)的協(xié)調(diào)運動來完成的。一部較復雜的機器一般是由很多常用機構(gòu)組成的，如：連桿機構(gòu)、輪系機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間隙機構(gòu)和其它機構(gòu)，它們之間的相互組合，為實現(xiàn)不同的運動方案提供了基礎(chǔ)，而這使機械設(shè)計更加豐富與更富有挑戰(zhàn)性，使設(shè)計更加趨向合理實用。機械設(shè)計常用機構(gòu)二.機械設(shè)計常用機構(gòu)2-1.連桿機構(gòu)2-2.齒輪機構(gòu)2-3.齒輪系機構(gòu)2-4.凸輪機構(gòu)2-5.其它機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)2-1.連桿機構(gòu)分類:平面連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)2-1-1.概述連桿機構(gòu)：由低副（轉(zhuǎn)動副、移動副、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副等）將若干構(gòu)件連接而成的，故又稱為低副機構(gòu)。

常見應(yīng)用：折疊傘、公共汽車開關(guān)門、折疊椅、開窗戶支撐、內(nèi)燃機、牛頭刨床、機械手爪等。機械設(shè)計常用機構(gòu)連桿機構(gòu)的優(yōu)點：（1）采用低副，面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度；（2）改變桿的相對長度，從動件運動規(guī)律不同；（3）連桿曲線豐富，可滿足不同要求。連桿機構(gòu)的缺點：（1）構(gòu)件和運動副多，累積誤差大，運動精度和效率較低；（2）產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速；（3）設(shè)計較復雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。機械設(shè)計常用機構(gòu)

平面連桿機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動軌跡和運動規(guī)律，廣泛應(yīng)用于各種機械于儀表中。主要有：四桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)、多桿機構(gòu)等。平面連桿機構(gòu)的組成：

機架——固定不動的構(gòu)件；連架桿——與機架相聯(lián)的構(gòu)件；

連桿——連接兩連架桿且作平面運動的構(gòu)件；

曲柄——作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；

搖桿——作定軸擺動的構(gòu)件。機械設(shè)計常用機構(gòu)平面四連桿機構(gòu)的類型：曲柄搖桿機構(gòu)特征：曲柄＋搖桿作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復擺動。雷達天線俯仰機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)攪拌機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)特征：兩個曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。機車車輪聯(lián)動機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)慣性篩機械設(shè)計常用機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)特征：無曲柄，有兩個搖桿作用：一桿擺動可以影響另一桿的擺動幅度，實現(xiàn)特定運動軌跡。起重機機械設(shè)計常用機構(gòu)汽車換向機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)其它平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)

曲柄搖塊機構(gòu)

移動導桿機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)平面連桿機構(gòu)有曲柄的條件：在鉸鏈四桿機構(gòu)中，如果最短桿與最長桿之和小于或等于其它兩桿長度之和，且（1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機架，則最短桿為曲柄；（2）以最短桿為機架，則兩連桿均為曲柄，該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；（3）以最短桿對邊構(gòu)件為機架，則無曲柄存在，該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。若四桿機構(gòu)中，最短桿與最長桿之和大于其它兩桿長度之和，則無論選哪一構(gòu)件為機架，均無曲柄存在，該機構(gòu)只能雙搖桿機構(gòu)。機械設(shè)計常用機構(gòu)平面連桿機構(gòu)的壓力角與傳動角壓力角：作用在從動件上的驅(qū)動力F與力作用點絕對速度之間所夾銳角α。傳動角（γ

）：壓力角的余角切向分力Ft=Fcosα=Fsinγ

法向分力Fn=Fcosγγ↑

Ft↑

對傳動有利，常用γ的大小來表示機構(gòu)傳力性能的好壞（越大越好）機械設(shè)計常用機構(gòu)平面連桿機構(gòu)的急回特性從動件作往復運動的平面連桿機構(gòu)中，若從動件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，則稱該機構(gòu)具有急回特性。?(極位夾角):是搖桿處于兩極限位置線所夾的銳角K為行程速度變化系數(shù),即空回行程和工作行程平均速度的比值:機械設(shè)計常用機構(gòu)或只要極位夾角θ≠0，就有K>1；θ越大，K值越大，機構(gòu)的急回性質(zhì)越明顯。平面機構(gòu)具有急回特性的條件:(1)原動件等角速整周轉(zhuǎn)動；

(2)輸出件具有正、反行程的往復運動；

(3)極位夾角?>0。應(yīng)用：節(jié)省回程時間，提高生產(chǎn)率機械設(shè)計常用機構(gòu)

平面連桿機構(gòu)的死點

對于曲柄搖桿機構(gòu)，當搖桿為主動件時，在連桿與曲柄兩次共線的位置，機構(gòu)均不能運動。機構(gòu)的這種位置稱為“死點”（機構(gòu)的死點位置）在“死點”位置，機構(gòu)的傳動角γ＝0?！八傈c”位置應(yīng)用：飛機起落架、鉆夾具等“死點”位置的過渡：依靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機、縫紉機等）、兩組機構(gòu)錯開排列，如火車輪聯(lián)動機構(gòu)。機械設(shè)計常用機構(gòu)“死點”位置的過渡“死點”位置的應(yīng)用機械設(shè)計常用機構(gòu)2-1-2.實用示例顎式碎石機

曲柄AB帶動連桿BC和搖桿CD運動,固連在搖桿上的動顎將礦石壓碎。機械設(shè)計常用機構(gòu)鎖緊夾具

利用連桿2和連架桿3成一線，形成機構(gòu)死點，來鎖緊工件5。機械設(shè)計常用機構(gòu)機車主動輪雙曲柄聯(lián)動機構(gòu)

為了克服不穩(wěn)定狀態(tài)，除了采用慣性飛輪外，還采用了平行連接副加構(gòu)件BE。機械設(shè)計常用機構(gòu)旋轉(zhuǎn)示水泵雙曲柄機構(gòu)

原動曲柄1通過連桿2帶動曲柄3做變速運動，從而使泵的體積發(fā)生變化，實現(xiàn)水泵的功能。機械設(shè)計常用機構(gòu)車門啟閉反四邊形機構(gòu)

曲柄AB和曲柄CD同時轉(zhuǎn)動使固聯(lián)曲柄上的車門同時打開或關(guān)閉。機械設(shè)計常用機構(gòu)起重機的雙搖桿機構(gòu)

ABCD組成的雙搖桿機構(gòu)的運動可以使懸吊在E出的物體做平移運動。機械設(shè)計常用機構(gòu)上料機械手通過連桿的上下運動，實現(xiàn)加緊與松開的動作。機械設(shè)計常用機構(gòu)手動抽水機中的定塊機構(gòu)

3為固定的機架（定塊），通過手柄（1）的轉(zhuǎn)動使移動導桿（4）往復運動，實現(xiàn)抽水功能。機械設(shè)計常用機構(gòu)牛頭刨床擺動機構(gòu)

曲柄BC轉(zhuǎn)動，帶動AD擺動，EF在AD的作用下做往復運動。機械設(shè)計常用機構(gòu)其它常用連桿機構(gòu)應(yīng)用更多動畫機械設(shè)計常用機構(gòu)

2-1-3.連桿機構(gòu)設(shè)計連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題:(1)實現(xiàn)預定的運動規(guī)律；(2)實現(xiàn)預定的連桿位置（剛體導引問題）；

(3)實現(xiàn)預定的軌跡。連桿機構(gòu)設(shè)計的基本方法：

(1)圖解法，直觀、概念清楚、簡單易行，精度低；

(2)解析法，精度高、計算量大；(3)實驗法，用于運動要求較復雜的設(shè)計或初步設(shè)計。機械設(shè)計常用機構(gòu)用圖解法設(shè)計四連桿機構(gòu)圖解法設(shè)計時,可將連桿機構(gòu)分為三類分別為:剛體引導機構(gòu)設(shè)計、函數(shù)生成機構(gòu)的設(shè)計和急回機構(gòu)的設(shè)計。下面以急回機構(gòu)為例，列出其詳細步驟：(1)曲柄搖桿機構(gòu)已知：CD桿長，擺角φ及K，綜合此機構(gòu)。步驟如下：①計算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任取一點D，作腰長為CD的等腰三角形，夾角為φ;③作C1F⊥C1C2，作C2F使∠C1C2F=90°－θ,兩線交于P;機械設(shè)計常用機構(gòu)④作△FC1C2的外接圓，A點必在此圓上。⑤選定A，連接AC1和AC2有a（曲柄），b(連桿）：(2)曲柄滑塊機構(gòu)已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計此機構(gòu)。ab機械設(shè)計常用機構(gòu)①計算θ＝180°(K-1)/(K+1)；②作C1C2＝H；③作射線C2M，使∠C1C2M=90°－θ，作射線C1N垂直于C1C2

兩條射線交于P點；④以C2P為直徑作圓；⑤作與C1C2平行且偏距為e的直線，交圓于A或A’，即為所求。ab機械設(shè)計常用機構(gòu)解析法平面連桿設(shè)計解析法連桿機構(gòu)設(shè)計可分為四類問題:1、按預定的兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計2、按期望函數(shù)設(shè)計3、按預定的連桿位置設(shè)計四連桿機構(gòu)4、軌跡生成機構(gòu)的設(shè)計機械設(shè)計常用機構(gòu)但解析法平面連桿機構(gòu)設(shè)計的步驟一般如下：（1）選定精確點，或者由設(shè)計問題本身給定精確點;（2）根據(jù)設(shè)計的問題對每一個精確點列出一個方程，使得對于每一個精確點上的自變量x,設(shè)計機構(gòu)實際實現(xiàn)的函數(shù)值都等于預期給定的函數(shù)值,f(x)=F(x),F(x)中包含了所以的待求的設(shè)計參數(shù);（3）在計算機上解方程,求出變量值機械設(shè)計常用機構(gòu)實驗法連桿機構(gòu)設(shè)計當原動件AB繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動時，連桿平面上的點各自描繪出不同形狀的軌跡，稱之為連桿曲線。連桿曲線的形狀和大小由各構(gòu)件的絕對尺寸和軌跡點在連桿平面上的位置這兩個條件來決定。機械設(shè)計常用機構(gòu)

用實驗法綜合給定軌跡的連桿機構(gòu)時，所要實現(xiàn)的軌跡（如圖中M點的軌跡）是已知的，要求設(shè)計出的連桿機構(gòu)（如鉸鏈四桿機構(gòu)）能使連桿上的某點（如M點）沿著給定的軌跡運動，即能復演軌跡。

一般可先初選曲柄長度和曲柄固定鉸鏈與已知軌跡的相對位置，然后在連桿平面上選取若干點（如圖中M、C、C’、C”等）。當令M點機械設(shè)計常用機構(gòu)

沿已知軌跡運動時，連桿平面上的其余各點便畫出不同軌跡。找出軌跡最接近圓弧的點（如圖中C點）作為連桿上的另一個活動鉸鏈，則可得到能滿足要求的鉸鏈四桿機構(gòu)。若在連桿平面上找不出軌跡最接近圓弧的點，應(yīng)改變初選參數(shù)重新演試，直到得出滿意的解為止。機械設(shè)計常用機構(gòu)二、齒輪機構(gòu)

2-1.概述

齒輪機構(gòu)傳遞的運動平穩(wěn)可靠，且承載能力大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機構(gòu)。應(yīng)用：（1）傳遞任意兩軸之間的運動和動力（2）變換運動方式（3）變速機械設(shè)計常用機構(gòu)優(yōu)點：（1）瞬時傳動比恒定（2）適用的載荷和速度范圍廣（3）結(jié)構(gòu)緊湊（4）傳動效率高，

=0.94~0.99（5）工作可靠和壽命長缺點：（1）對制造和安裝精度要求較高，成本高（2）精度↓時→噪聲和振動↑（3）不宜用于中心距較大的傳動機械設(shè)計常用機構(gòu)齒輪機構(gòu)的分類1.平面齒輪機構(gòu)

—用于傳遞兩平行軸之間的運動和動力。*根據(jù)輪齒的排列位置可分為：內(nèi)齒輪、外齒輪和齒條；機械設(shè)計常用機構(gòu)*根據(jù)輪齒的方向可分為：直齒輪、斜齒輪和人字齒輪。

機械設(shè)計常用機構(gòu)人字齒輪機械設(shè)計常用機構(gòu)2.空間齒輪機構(gòu)

—用于傳遞空間兩相交軸或兩交錯軸間的運動和動力。*傳遞兩相交軸間的運動—

錐齒輪傳動；按照輪齒在圓錐體上的排列方向有直齒和曲線齒兩種。機械設(shè)計常用機構(gòu)*傳遞兩交錯軸間的運動：蝸桿機構(gòu)，交錯軸斜齒輪機構(gòu)。機械設(shè)計常用機構(gòu)*常用的齒輪機構(gòu)是定傳動比機構(gòu)，但也有傳動比非定值的齒輪機構(gòu)，常稱之為非圓齒輪機構(gòu)。機械設(shè)計常用機構(gòu)齒輪各部分名稱與符號（1）齒數(shù)

z（2）齒頂圓

da(ra)（3）齒根圓

df(rf)（4）基圓

db(rb)（5）齒厚s（6）齒槽寬

e（7）齒距

p（8）分度圓

d(r)→度量基準圓（9）齒頂高

ha（10）齒根高

hfdf=d-2hfda=d+2ha機械設(shè)計常用機構(gòu)

基本參數(shù)（1）.

模數(shù)m

分度圓周長

d=zp——模數(shù)——標準化

d=mz

顯然：m

→尺寸

→強度

（2）.

壓力角基圓：國標規(guī)定

=20°（也有用45°、15°）分度圓（r）——

具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓機械設(shè)計常用機構(gòu)

基本參數(shù)（3）.

齒數(shù)z

d=mzdb=dcos

=mzcos

m、一定，z↑→rb↑→漸開線形狀，z↑→

→齒條

（4）.

齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)

ha=ha*mhf=(ha*+c*)mh=(2ha*+c*)mha*、c*—標準化正常齒：ha*=1、c*=0.25

短齒：ha*=0.8、c*=0.25機械設(shè)計常用機構(gòu)幾何尺寸（1）、標準齒輪—m、

、ha*、c*均為標準值，且s=e=p/2的齒輪2）、標準齒輪正確安裝—兩分度圓相切，與節(jié)圓重合r=r′

，

=

′

（3）、標準中心距:r1′=r1r2′=r2a機械設(shè)計常用機構(gòu)齒輪的安裝當一對標準齒輪按標準中心距（兩輪分度圓相切）安裝時，稱為標準安裝。

非標準安裝時，兩齒輪分度圓不再相切，節(jié)圓大于分度圓；兩基圓相對分離，嚙合角因此不再等于分度圓壓力角而加大；同時，頂隙大于標準值，而且出現(xiàn)側(cè)隙。機械設(shè)計常用機構(gòu)使用場合一般機械汽車、拖拉機金屬切削機床ε1.41.1～1.21.3常用機械重合度取值齒輪連續(xù)傳動的條件：為保證齒輪能連續(xù)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)重合度ε

=(B1B2/Pb)

≥1。

ε=1，表示齒輪在嚙合過程中，始終只有一對齒輪參與嚙合；

ε＞1，表示齒輪嚙合過程中，始終大于一對齒輪參與嚙合。

ε＜1，齒輪不能連續(xù)運轉(zhuǎn)。機械設(shè)計常用機構(gòu)

由于刀具的限制，這種加工方法在理論上即存在誤差。盤狀銑刀指狀銑刀齒輪的加工方法（1）仿形法

機械設(shè)計常用機構(gòu)（2）展成法

1）.切制原理在一對齒輪作無側(cè)隙嚙合傳動時有四個基本要素：一對齒廓（幾何要素）和兩輪的角速度

已知兩個運動要素和一個幾何要素，求出（產(chǎn)生）另一個幾何要素的方法即為展成法，也叫范成法或包絡(luò)法。是利用“一對輪齒作無側(cè)隙嚙合傳動時齒廓互為包絡(luò)線”的道理來工作的。機械設(shè)計常用機構(gòu)

2）.用展成法加工齒輪常用刀具有齒輪型刀具和齒條型刀具，包括：*齒輪插刀—刀具和輪坯間有展成、切削、進給和讓刀四種相對運動。

機械設(shè)計常用機構(gòu)*齒條插刀—刀具沿輪坯切向移動，且要增加沿該方向的往復運動；否則，刀具的齒數(shù)要無窮多。刀具和輪坯間的其他相對運動與使用齒輪插刀相同。機械設(shè)計常用機構(gòu)*齒輪滾刀—屬于齒條型刀具。

加工時，滾刀的軸線與輪坯的端面應(yīng)有一個等于滾刀螺旋升角γ的夾角，以便切制出直齒輪。機械設(shè)計常用機構(gòu)*齒輪滾刀—滾刀在輪坯端面內(nèi)的投影相當于一個齒條，即在輪坯端面內(nèi)，滾刀和輪坯的運動相當于一對齒輪齒條的嚙合。

由于切削運動連續(xù)，因此生產(chǎn)率高。而且，只要m、α相同，無論被加工齒輪的齒數(shù)是多少，都可用同一把刀具加工。機械設(shè)計常用機構(gòu)

齒輪的根切用展成法加工齒輪時，有可能發(fā)齒根部分已加工好的漸開線齒廓又被切掉一塊的情況，稱為“根切”。根切的后果：①削弱輪齒的抗彎強度；②使重合度ε下降。原因：加工的齒輪齒數(shù)過少時，刀具的齒頂線超過了理論嚙合極限點N。避免根切：直齒齒數(shù)最少為17、斜齒齒數(shù)最少為14

根切現(xiàn)象是在展成法加工齒輪時發(fā)生的，使用齒條型刀具比用齒輪型刀具更易產(chǎn)生根切。機械設(shè)計常用機構(gòu)變位齒輪*通過改變刀具和輪坯的相對位置切制齒輪的方法稱為變位修正法，切制出的齒輪稱為變位齒輪。*刀具遠離輪坯中心為正變位，刀具趨近輪坯中心為負變位。*刀具的移動量用xm來表示，稱x為變位系數(shù)。*規(guī)定：正變位時，x為正值；負變位時，x為負值。

x=0時,無變位,加工的齒輪為標準齒輪。機械設(shè)計常用機構(gòu)

變位齒輪相對于標準齒輪而言，變位齒輪的分度圓沒變，分度圓上的模數(shù)和壓力角也保持不變。正變位齒輪，分度圓上齒厚增大，齒槽寬減小,齒根高減小，齒頂高增大;負變位齒輪則相反。正變位齒輪，齒根齒廓的曲率半徑及齒厚均增大→強度提高；齒頂厚減小，齒頂變尖。負變位則相反正確嚙合條件：兩變位齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。連續(xù)傳動條件：重合度

[]。機械設(shè)計常用機構(gòu)變位齒輪的特點1）正傳動的優(yōu)點較多，變位系數(shù)的選擇范圍較大，其綜合傳動質(zhì)量較好。2）在標準中心距的情況下，也可以采用等移距變位用變位齒輪替代標準齒輪傳動，以改善傳動質(zhì)量。3）負傳動的缺點較多，一般只用來配湊中心距4）對單個齒輪而言，其正變位使強度提高，負變位相反。小齒輪一般多采用正變位。5）變位齒輪傳動的共同缺點：互換性差，必須成對使用。機械設(shè)計常用機構(gòu)

蝸桿傳動的類型介紹

蝸桿圓柱蝸桿環(huán)面蝸桿圓錐蝸桿蝸桿阿基米德蝸桿漸開線蝸桿圓弧齒蝸桿圓柱蝸桿—設(shè)計、制造簡單

常用環(huán)面蝸桿、圓錐蝸桿—嚙合性能好，承載能力、效率高，但設(shè)計、制造復雜

少用機械設(shè)計常用機構(gòu)

蝸桿傳動及其特點1.傳動平穩(wěn)，沖擊、振動、噪聲（類似具有連續(xù)齒的螺旋傳動）2.結(jié)構(gòu)緊湊、獲得較大的單級傳動比減速時：5≤

i12≤70，常用15≤

i12≤50

分度機構(gòu)：可達

i12=1000

增速時：

i12=1/5~1/153.

1

<

V時

自鎖4.vs

磨損

、發(fā)熱

、效率

5.傳遞的功率小

<50kW6.成本

蝸輪材料貴重機械設(shè)計常用機構(gòu)內(nèi)燃機中齒輪的應(yīng)用2-2-2實用示例機械設(shè)計常用機構(gòu)車床傳動機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)車床主軸傳動系統(tǒng)機械設(shè)計常用機構(gòu)車床溜板箱換向機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)齒輪變速機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)直齒人字形齒輪非圓齒輪更多動畫機械設(shè)計常用機構(gòu)2-2-3.齒輪機構(gòu)設(shè)計設(shè)計任務(wù)：根據(jù)齒輪傳動的工作條件和要求、輸入軸的轉(zhuǎn)速和功率、齒數(shù)比、原動機和工作機的工作特性、齒輪工況、工作壽命、外形尺寸等要求，確定：齒輪材料和熱處理方式、主要參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式及尺寸、精度等級及其檢驗公差。設(shè)計過程：（１）設(shè)計時，所以參量均為未知，要現(xiàn)假設(shè)預選，預選內(nèi)容：齒輪材料、熱處理方式、精度等級和主要參數(shù)（Z1、Z2、β等)；機械設(shè)計常用機構(gòu)（２）根據(jù)強度條件初步算出齒輪的分度圓直徑或模數(shù)，并進一步計算出齒輪的主要幾何尺寸，以次為基礎(chǔ)，選出能滿足強度條件的可行方案；（３）評測上述方案，從中選擇最優(yōu)方案作為設(shè)計參數(shù)的最終方案。設(shè)計步驟：（1）要求分析使用條件分析主要對齒輪傳動條件：傳動功率、主動輪轉(zhuǎn)速、齒數(shù)比、轉(zhuǎn)矩、圓周速度等基本參數(shù)進行計算。機械設(shè)計常用機構(gòu)（2）設(shè)計任務(wù)確定一種能滿足功能要求和設(shè)計約束的較好的設(shè)計方案包括：一組基本參數(shù)：m、z1、z2等主要幾何尺寸d1、d2、a1）選擇齒輪的材料和熱處理方式2）確定需用應(yīng)力

a.確定極限應(yīng)力

b.計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，確定壽命系數(shù)

c.計算許用應(yīng)力機械設(shè)計常用機構(gòu)（３）初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸

1）選擇齒輪的類型

2）選擇齒輪的精度等級

3）初選參數(shù)

4）初步計算齒輪的尺寸

5）驗算齒輪的彎曲強度條件（4）確定可行方案和較優(yōu)方案（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件圖繪制具體設(shè)計實例：《機械設(shè)計》，鐘毅芳，華中科技大學出版社，2001。P60機械設(shè)計常用機構(gòu)2-3.輪系機構(gòu)輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系復合輪系行星輪系，差動輪系2K-H型,3K型,K-H-V型

定軸輪系+周轉(zhuǎn)輪系

周轉(zhuǎn)輪系+周轉(zhuǎn)輪系2-3-1.概述輪系：由一系列互相嚙合的齒輪組成的傳動機構(gòu)，用于原動機和執(zhí)行機構(gòu)之間的運動和動力傳遞。機械設(shè)計常用機構(gòu)特點：1.實現(xiàn)大傳動比傳動2.實現(xiàn)相距較遠兩軸之間的傳動3.實現(xiàn)變速與換向傳動4.實現(xiàn)分路傳動5.實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊且重量較小的大功率傳動6.實現(xiàn)運動的合成與分解7.實現(xiàn)復雜的軌跡運動和剛體導引機械設(shè)計常用機構(gòu)

定軸輪系：當輪系運轉(zhuǎn)時，所有齒輪的幾何軸線相對于機架的位置均固定不變機械設(shè)計常用機構(gòu)

周轉(zhuǎn)輪系:當輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪的幾何軸線相對于基架的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉(zhuǎn)機械設(shè)計常用機構(gòu)2——

行星輪H——

系桿1——

中心輪3——

中心輪基本構(gòu)件機械設(shè)計常用機構(gòu)

根據(jù)輪系所具有的自由度不同，周轉(zhuǎn)輪系又可分為：差動輪系和行星輪系差動輪系：F=2

計算圖b)所示機構(gòu)自由度,圖中齒輪3固定行星輪系：F=1

計算圖a)所示輪系自由度：機械設(shè)計常用機構(gòu)2K-H型根據(jù)基本構(gòu)件的特點，輪系可分為：2K－H型，3K型，K-H-V型（K為中心輪、H為系桿、V為輸出軸)機械設(shè)計常用機構(gòu)3K型

系桿H只起支撐行星輪使其與中心輪保持嚙合的作用，不作為輸出或輸入構(gòu)件。機械設(shè)計常用機構(gòu)

復合輪系:由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系、或幾部分周轉(zhuǎn)輪系組成的復雜輪系各周轉(zhuǎn)輪系相互獨立不共用一個系桿。定軸輪系+周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系+周轉(zhuǎn)輪系機械設(shè)計常用機構(gòu)轉(zhuǎn)向：1、所有齒輪軸線都平行的情況用

法（m為外嚙合齒輪的對數(shù)）2、輸入、輸出輪的軸線相互平行畫箭頭方法確定，可在傳動比大小前加正或負號3、輸入、輸出齒輪的軸線不平行畫箭頭方法確定，且不能在傳動比大小前加正或負號大?。憾ㄝS輪系的傳動比計算機械設(shè)計常用機構(gòu)

H

1

31ω12ω23ω3HωH

構(gòu)件原角速度轉(zhuǎn)化后的角速度ωH1＝ω1－ωH

ωH2＝ω2－ωH

ωH3＝ω3－ωH

ωHH＝ωH－ωH＝0

周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算周轉(zhuǎn)輪系

定軸輪系系桿

機架反轉(zhuǎn)法：將整個輪系加一個公共角速度（

H）

轉(zhuǎn)化機構(gòu)（定軸）轉(zhuǎn)化前后各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速：機械設(shè)計常用機構(gòu)周轉(zhuǎn)輪系傳動比=上式“－”說明在轉(zhuǎn)化輪系中ωH1與ωH3方向相反。周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)動比的一般計算公式:式中m、n、H分別兩個太陽輪和行星架當架

n=0時，上式可改寫為：機械設(shè)計常用機構(gòu)注意:上述計算公式適用于行星輪系m、n平行的構(gòu)件復合輪系傳動比計算

1)首先將各個基本輪系正確地區(qū)分開來；

2)分別列出計算各基本輪系傳動比的方程式；

3)找出各基本輪系之間的聯(lián)系；

4)將各基本輪系傳動比方程式聯(lián)立求解，即可求得混合輪系的傳動比。機械設(shè)計常用機構(gòu)2-3-2.實用示例行星輪機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)周轉(zhuǎn)輪系機械設(shè)計常用機構(gòu)周轉(zhuǎn)輪系機械設(shè)計常用機構(gòu)復合輪系機械設(shè)計常用機構(gòu)擺線針輪行星輪系機械設(shè)計常用機構(gòu)車床傳動機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)車床溜板箱換向機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)輪系傳輸機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)汽車差速器機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)諧波齒輪更多動畫機械設(shè)計常用機構(gòu)2-3-3.輪系機構(gòu)設(shè)計2K-H行星齒輪系是一種共軸式輪系,這種輪系的各齒數(shù)應(yīng)滿足以下兩個條件:(1).實現(xiàn)給定的轉(zhuǎn)動比(傳動比條件);(2).兩中心輪及轉(zhuǎn)臂的軸線重合(同心條件)。在生產(chǎn)實際中，為了使行星輪系中的慣性力相互平衡，減輕輪齒上的載荷，減小中心輪的軸承上的作用力，一般采用多個行星輪的對稱結(jié)構(gòu)，而這也需要滿足以下條件：（1）轉(zhuǎn)臂上的所以行星輪能嚴格均勻的轉(zhuǎn)入兩個中心輪之間（裝配條件）：機械設(shè)計常用機構(gòu)其中且以上即單排2K-H行星輪系應(yīng)滿足的傳動條件。當（2）相鄰的兩行星輪的齒頂不能相碰（足鄰條件）。設(shè)計步驟（2K-H行星輪系）：

1)傳動比條件機械設(shè)計常用機構(gòu)有：由此可得：

上式即為單排2K-H行星輪系所要求滿足的同心條件。2）同心條件行星輪系要求兩中心輪及轉(zhuǎn)臂重合機械設(shè)計常用機構(gòu)所以由于中心輪3是固定不動的，若K為整數(shù)時

則在位置a必然又出現(xiàn)開始裝第一個行星輪時的狀態(tài)，于是可在位置a裝入第二個行星輪，余此類推，直至N個行星輪裝完。這就是單排2K-H行星輪系滿足的轉(zhuǎn)配條件。3）裝配條件行星輪系中裝有多個均布的行星輪，并要求所以這些行星輪均布于兩個中心輪之間。機械設(shè)計常用機構(gòu)即由此可得單排2K-H行星輪系應(yīng)當滿足的鄰接條件為：4）鄰接條件行星輪的個數(shù)N越多，其承載越大，但時行星輪個數(shù)N又極值，其原則為相鄰的兩行星輪不能相碰。則不相碰的條件為：機械設(shè)計常用機構(gòu)2-4.凸輪機構(gòu)

2-4-1.概述凸輪機構(gòu)：是一種高副機構(gòu)。廣泛應(yīng)用于各種機械，尤其是自動機械中。凸輪機構(gòu)組成:凸輪、從動件、機架。凸輪：具有特定曲線輪廓或溝槽的構(gòu)件，通常在機構(gòu)運動中作主動件。從動件：與凸輪接觸并被直接推動的構(gòu)件。機架：支撐凸輪和從動件的構(gòu)件。機械設(shè)計常用機構(gòu)從動件形式凸輪機構(gòu)的分類1)按凸輪的形狀→圓柱凸輪、盤形凸輪（移動凸輪）2)按從動件的運動形式→擺動從動件、移動從動件機械設(shè)計常用機構(gòu)3)按從動件的形式→尖底從動件、平底從動件、滾子從動件機械設(shè)計常用機構(gòu)盤形槽凸輪機構(gòu)4)按凸輪與從動件的鎖合形式→力鎖合型、幾何（形）鎖合型機械設(shè)計常用機構(gòu)凸輪機構(gòu)的特點1）結(jié)構(gòu)簡單；2）運動可靠；3）只要有確定的適當?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動件實現(xiàn)比較復雜的運動規(guī)律；4）凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，接觸應(yīng)力大、磨損大，多用來實現(xiàn)較小載荷的運動控制或運動補償。機械設(shè)計常用機構(gòu)

這種自動送料凸輪機構(gòu)，能夠完成輸送毛坯到達預期位置的功能，但對毛坯在移動過程中的運動沒有特殊的要求。自動送料凸輪1-圓柱凸輪2-直動從動件3-毛坯凸輪機構(gòu)的應(yīng)用1）實現(xiàn)預期的位置要求機械設(shè)計常用機構(gòu)2）實現(xiàn)預期的運動規(guī)律要求

這種凸輪在運動中能推動擺動從動件2實現(xiàn)均勻纏繞線繩的運動學要求。繞線機凸輪1-凸輪2-擺動從動件3-線軸機械設(shè)計常用機構(gòu)3）實現(xiàn)運動和動力特性要求1-凸輪2-氣閥3-內(nèi)燃機殼體

這種凸輪機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)氣閥的運動學要求，并且具有良好的動力學特性。機械設(shè)計常用機構(gòu)h

基圓：以凸輪最小矢徑r0為半徑所作的圓r0→基圓半徑A點→起始、轉(zhuǎn)動接觸點：A

→

B

推程、推程角

→

0、行程→

hB

→

C

遠休程、遠休止角→

01C→

D

回程、回程角

→

′0D

→

A

近休程、近休止角→

02

0+01+

′0+02=

2

機械設(shè)計常用機構(gòu)2-4-2.實用示例繞線機凸輪機械設(shè)計常用機構(gòu)裝夾機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)裝夾機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)氣門控制機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)換檔機構(gòu)機械設(shè)計常用機構(gòu)其它凸輪機構(gòu)更多動畫機械設(shè)計常用機構(gòu)2-4-3.凸輪機構(gòu)設(shè)計（1）凸輪廓線設(shè)計的基本原理——反轉(zhuǎn)法（2）用作圖法設(shè)計凸輪廓線步驟：工作要求→運動規(guī)律→位移曲線

+

其它條件→設(shè)計凸輪廓線機械設(shè)計常用機構(gòu)

AA's

11B32A1B1

s反轉(zhuǎn)法：假定凸輪不動，使推桿反轉(zhuǎn)并在道路中作預期的運動，則尖底的軌跡→凸輪廓線。1)設(shè)計原理：起始位置，凸輪與從動件A點接觸，凸輪以

1逆時針轉(zhuǎn)過

→B接觸

從動件上升s

A

→A’

將整個機構(gòu)沿-

1轉(zhuǎn)過

角

凸輪未動，從動、導路反轉(zhuǎn)，運動規(guī)律不變。機械設(shè)計常用機構(gòu)2)用作圖法設(shè)計凸輪廓線（一）直動尖低推桿盤形凸輪機構(gòu)1、對心凸輪機構(gòu)已知：s2=s2（

）、r0、

1（逆時針）設(shè)計凸輪廓線步驟：（1）作位移線圖s2-

，且等分

1、

3(或列表計算)

C1C9C2

C3

C4C5C6C7C8C10

1

2

3

4B0O-

1

B1B2B3

B4

B5B6

B7B8

B9B10機械設(shè)計常用機構(gòu)（2）作基圓，取起始點B0（3）沿

-

1分基圓為

1、

2、

3、

4且等分

1、

3（4）量取相應(yīng)位移量（5）光滑連接B0、B1、B2…B0

凸輪廓線。機械設(shè)計常用機構(gòu)

11A32eO2、篇置凸輪機構(gòu)已知：s2=s2