機(jī)械原理總結(jié)課電子教案(焦映厚)

機(jī)械原理總結(jié)課教案主講焦映厚2012年6月19日1

1.機(jī)構(gòu)的組成要素；

2.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算；

3.機(jī)構(gòu)自由度的意義及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件；

4.平面機(jī)構(gòu)的組成原理。本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2一、基本知識(shí)與概念

1、研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的2、機(jī)構(gòu)的組成要素3、構(gòu)件4、構(gòu)件與零件的區(qū)別5、運(yùn)動(dòng)副6、運(yùn)動(dòng)副元素7、約束8、運(yùn)動(dòng)鏈9、開式運(yùn)動(dòng)鏈與閉式運(yùn)動(dòng)鏈10、機(jī)構(gòu)3一、基本知識(shí)與概念

11、機(jī)架12、主動(dòng)件（原動(dòng)件）13、從動(dòng)件14、運(yùn)動(dòng)副的分類15、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖16、機(jī)構(gòu)示意圖17、機(jī)構(gòu)自由度的含義

18、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式（平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)公式）19、機(jī)構(gòu)自由度、機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系4一、基本知識(shí)與概念

20、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

21、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)22、基本桿組（阿蘇爾桿組）23、平面機(jī)構(gòu)的組成原理24、基本桿組的分類25、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類26、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析5二、例題分析例1

如圖所示，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出)。6局部自由度復(fù)合鉸鏈虛約束7二、例題分析

例2

計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出)。8二、例題分析例3

計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。并確定機(jī)構(gòu)的桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別。9二、例題分析

10二、例題分析例4計(jì)算下圖所示機(jī)構(gòu)自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出)。11局部自由度虛約束12二、例題分析例5如圖所示,已知HG=IJ，且相互平行；GL=JK，且相互平行。計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出)。13局部自由度復(fù)合鉸鏈虛約束14二、例題分析

例6計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度(若存在局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束請(qǐng)指出）。15

1）平面機(jī)構(gòu)速度分析的速度瞬心法；

2）運(yùn)動(dòng)副中的摩擦、機(jī)械效率的計(jì)算、機(jī)械的自鎖；

3）平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演化及其基本知識(shí)；

4）平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。第三章連桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容瞬心法；四桿機(jī)構(gòu)基本概念；考慮摩擦機(jī)構(gòu)的受力分析；四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

16一、基本知識(shí)與概念

1、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型2、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化方法3、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中有曲柄的條件17一、基本知識(shí)與概念

4、壓力角與傳動(dòng)角18一、基本知識(shí)與概念

5、極位夾角

19一、基本知識(shí)與概念

6、急回運(yùn)動(dòng)

20一、基本知識(shí)與概念

7、行程速比系數(shù)8、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置9、速度瞬心的定義10、機(jī)構(gòu)中速度瞬心數(shù)目

11、機(jī)構(gòu)中速度瞬心位置的確定12、三心定理21一、基本知識(shí)與概念13、移動(dòng)副的摩擦和自鎖22一、基本知識(shí)與概念

14、轉(zhuǎn)動(dòng)副軸頸的摩擦和自鎖

2315、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）函數(shù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)24（2）按從動(dòng)件急回運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)25（2）軌跡機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)26二、例題分析

例1

如圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知各桿長(zhǎng)度為：1、說明該機(jī)構(gòu)為什么有曲柄，指明哪個(gè)構(gòu)件為曲柄；2、以曲柄為原動(dòng)件作等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是否存在急回運(yùn)動(dòng)，若存在，確定其極位夾角，計(jì)算行程速比系數(shù)；3、若以構(gòu)件AB為原動(dòng)件，試畫出該機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角和最大傳動(dòng)角的位置；4、回答：在什么情況下此機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)位置？27二、例題分析

28二、例題分析

例題設(shè)計(jì)如圖所示一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5，滑塊的沖程lc1c2=50mm，導(dǎo)路的偏距e=20mm，求曲柄的長(zhǎng)度lAB和連桿的長(zhǎng)度lBC

。29二、例題分析

30例題如圖所示，設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的行程速比系數(shù)K=1，搖桿的長(zhǎng)度150mm，搖桿的極限位置與機(jī)架所成的角度=和，求曲柄的長(zhǎng)度和連桿的長(zhǎng)度31解法（1）解法（2）32二、例題分析例4

圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知各桿件的尺寸和各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r，以及各運(yùn)動(dòng)副的摩擦系數(shù)f，作用在滑塊上的水平阻力為Q，試通過對(duì)機(jī)構(gòu)圖示位置的受力分析（不計(jì)各構(gòu)件重量及慣性力），確定作用在點(diǎn)B并垂直于曲柄的平衡力P的大小和方向。

33二、例題分析

例5

如下圖所示的齒輪連桿機(jī)構(gòu)中，已知構(gòu)件1的角速度為ω1，利用速度瞬心法求圖示位置構(gòu)件3的角速度ω3。

34二、例題分析35二、例題分析例6在下圖所示夾具中，已知偏心盤半徑R，其回轉(zhuǎn)軸頸直徑d，楔角λ，尺寸a，b及l(fā)，各接觸面間的摩擦系數(shù)f，軸頸處當(dāng)量摩擦系數(shù)f

v。試求：1.當(dāng)工作面需加緊力Q時(shí)，在手柄上需加的力P；2.夾具在夾緊時(shí)的機(jī)械效率η；

3.

夾具在驅(qū)動(dòng)力P作用下不發(fā)生自鎖，而在夾緊力Q為驅(qū)動(dòng)力時(shí)自鎖的條件。

36二、例題分析371)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇和凸輪輪廓的設(shè)計(jì)原理；2)尖頂、滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)；

3)尖頂、滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)；

4)平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)；

5)盤形凸輪基本尺寸的確定。

本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容反轉(zhuǎn)法及凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

第四章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)38一、基本知識(shí)與概念1、凸輪基圓2、偏距3、偏距圓4、從動(dòng)件行程5、從動(dòng)件推程6、從動(dòng)件回程7、從動(dòng)件遠(yuǎn)(近)休程8、剛性沖擊9、柔性沖擊10、無沖擊39一、基本知識(shí)與概念

11、凸輪輪廓設(shè)計(jì)的基本原理12、凸輪的理論輪廓13、凸輪的工作輪廓（實(shí)際輪廓）14、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角

及其許用值15、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)16、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)17、平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)18、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的關(guān)系19、偏置凸輪機(jī)構(gòu)的偏置方向的確定40二、例題分析例1圖示直動(dòng)滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其凸輪實(shí)際廓線為一以C點(diǎn)為圓心的圓形，O為其回轉(zhuǎn)中心，e為其偏距，滾子中心位于B0點(diǎn)時(shí)為該凸輪的起始位置。試畫圖（應(yīng)有必要的說明）求出：1、凸輪的理論輪廓；2、凸輪的基圓；3、凸輪的偏距圓；41二、例題分析

4、當(dāng)滾子與凸輪實(shí)際廓線在B1

點(diǎn)接觸時(shí)，所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角φ1；5、當(dāng)滾子中心位于B2點(diǎn)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角α2及從動(dòng)件推桿的位移（以滾子中心位于B0點(diǎn)時(shí)為位移起始參考點(diǎn)）；6、凸輪的最大壓力角αmax。42二、例題分析1.2.43二、例題分析3.4.44二、例題分析5.6.45

1)齒廓嚙合基本定律、共軛齒廓的形成、漸開線的性質(zhì)；

2)漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算；

3)漸開線齒廓的加工原理、根切與變位；

4)一對(duì)漸開線齒輪的嚙合傳動(dòng)；

5)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù)的計(jì)算

第五章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)46一、基本知識(shí)與概念

1、齒廓嚙合基本定律2、節(jié)點(diǎn)3、節(jié)圓4、共軛齒廓5、漸開線的形成6、漸開線的性質(zhì)7、漸開線的方程

8、漸開線函數(shù)47一、基本知識(shí)與概念

9、漸開線齒廓嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn)

10、齒輪的各部分名稱

齒頂圓，齒根圓，齒厚，齒槽寬，齒距(周節(jié))，分度圓，齒頂高，齒根高，全齒高。48一、基本知識(shí)與概念

11、漸開線齒輪的基本參數(shù)

齒數(shù)Z；模數(shù)m；分度圓壓力角

；

齒頂高系數(shù)；徑向間隙系數(shù)。正常齒標(biāo)準(zhǔn)：短齒標(biāo)準(zhǔn)：49一、基本知識(shí)與概念

12、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸

可參見CAI或教材中的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸公式表。50一、基本知識(shí)與概念

13、漸開線齒廓的加工原理

51一、基本知識(shí)與概念

13、漸開線齒廓的加工原理

b）變位齒輪加工：

52一、基本知識(shí)與概念14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題

根切產(chǎn)生的原因：53一、基本知識(shí)與概念

14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題

用齒條刀加工漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)zmin為：當(dāng)、

=20°時(shí)，zmin=17。因此，齒數(shù)小于17的漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪會(huì)產(chǎn)生根切。54一、基本知識(shí)與概念14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題

避免根切的方法：

不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù)xmin：避免根切的方法可有：

a）選用的齒數(shù)；b）采用的變位齒輪；c）改變齒形參數(shù)，如減小或加大

均可使zmin減小，以避免根切，但是這要更換刀具，增加生產(chǎn)成本，故不宜采用。55一、基本知識(shí)與概念

14、漸開線齒輪加工中的幾個(gè)問題

避免根切的方法可有：

1.當(dāng)z<zmin時(shí)，為了避免根切，必須采用正變位，即x>0；2.當(dāng)z>zmin時(shí)，允許有一定的負(fù)變位(x<0)也不至于產(chǎn)生根切。56一、基本知識(shí)與概念

15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件：兩齒輪的模數(shù)和分度圓壓力角分別相等，即：

齒輪傳動(dòng)的嚙合角

‘─無側(cè)隙嚙合方程式：一對(duì)漸開線變位齒輪的無側(cè)隙嚙合條件為：節(jié)圓齒距等于兩齒輪的節(jié)圓齒厚之和。可得無側(cè)隙嚙合方程式：57一、基本知識(shí)與概念

15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算中心距及中心距變動(dòng)系數(shù)y：位齒輪傳動(dòng)的實(shí)際中心距為a1，它可由無側(cè)隙嚙合方程式確定嚙合角

'后求得，即58一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算中心距及中心距變動(dòng)系數(shù)y：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，，嚙合，因此，標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)中心距此時(shí)，兩齒輪的分度圓相切。在下圖中，式中：ym為兩齒輪的分度圓分離距離?；蚍Q中心距變動(dòng)量，系數(shù)y稱為中心距變動(dòng)系數(shù)，其值為：59一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算中心距及中心距變動(dòng)系數(shù)y：

或60一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算漸開線齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件：重合度ε>1。重合度ε值越大，齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性和平穩(wěn)性越好，一般齒輪傳動(dòng)的許用重合度[ε]=1.3～1.4，即要求ε≥[ε]。重合度的基本概念：實(shí)際嚙合線與基圓齒距Pb的比值稱為重合度，用ε表示：61一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算重合度的基本概念：62一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算實(shí)際嚙合線：上圖為一對(duì)外嚙合直齒圓柱齒輪，圖中主動(dòng)輪1推動(dòng)前一對(duì)輪齒在K點(diǎn)嚙合尚未脫開時(shí)，后一對(duì)輪齒即在B2點(diǎn)(從動(dòng)輪2的齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn))開始嚙合，線段等于齒輪的基圓齒距，即=Pb1=Pb2。前一對(duì)輪齒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到B1點(diǎn)(齒輪1的齒頂圓與嚙合線交點(diǎn))時(shí)，即脫開嚙合。線段稱為實(shí)際嚙合線，輪齒嚙合只能在B1B2內(nèi)進(jìn)行。理論嚙合線：因基圓內(nèi)無漸開線，實(shí)際嚙合線不能超過極限嚙合點(diǎn)N1、N2，故稱為理論嚙合線。63一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算重合度的計(jì)算重合度的物理意義：重合度的大小表明同時(shí)參與嚙合輪齒對(duì)數(shù)的平均值，如ε＝1，表明始終只有一對(duì)輪齒嚙合。如ε<1，則表明齒輪傳動(dòng)有部分時(shí)間不連續(xù)，會(huì)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。如ε=1.3，在實(shí)際嚙合線B1B2的兩端各有一段0.3Pb長(zhǎng)度上有兩對(duì)輪齒嚙合，稱為雙齒對(duì)嚙合區(qū)；其中間的0.7Pb長(zhǎng)度上為一對(duì)齒嚙合，稱為單齒對(duì)嚙合區(qū)。64一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算重合度的物理意義：65一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算重合度的物理意義：為了改善齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，提高承截能力，一般希望增大重合度ε，但是ε不可能任意增大，其受到如下因素的影響：

a)齒頂高系數(shù)h*a：增大h*a

可使實(shí)際嚙合線加長(zhǎng)，從而增大ε。

b)齒數(shù)z1，z2：齒數(shù)增多，也可使加長(zhǎng)，從而增大ε。當(dāng)z1一定，z2增至無窮多成齒條時(shí)，其重合度為：66一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算重合度的物理意義：

z1、z2都成齒條時(shí)，重合度ε將趨向于極限值εmax

εmax=2h*am/sin

/(πmcos

)=4h*a/πsin2

當(dāng)h*a=1，

=20°時(shí)εmax=1.981。

c）嚙合角

‘：ε將隨嚙合角

'的增大而減小。67一、基本知識(shí)與概念15、漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)計(jì)算變位齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算：可參見CAI或教材中的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸公式表。68一、基本知識(shí)與概念

16、變位齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用與變位系數(shù)的選擇

漸開線齒輪傳動(dòng)類型：A)標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)（x

=x1=x2=0)；B)高度變位齒輪傳動(dòng)（x

=x1+x2=0，x1=－x2)；C)角度變位齒輪傳動(dòng)（x

=x1+x2≠0)。

①正傳動(dòng)：x

=x1+x2>0，可以減小機(jī)構(gòu)尺寸，減輕輪齒的磨損，提高承載能力，還可以配湊并滿足不同中心距的要求。

②負(fù)傳動(dòng)：x

=x1+x2<0，可以配湊不同的中心距，但是其承載能力和強(qiáng)度都有所下降。69一、基本知識(shí)與概念16、變位齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用與變位系數(shù)的選擇

變位齒輪的應(yīng)用

a)避免輪齒根切：為使齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)減少小齒輪的齒數(shù)，當(dāng)z<zmin時(shí)，可用正變位以避免根切。

b)配湊中心距：變位齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，當(dāng)齒數(shù)z1、z2一定的情況下，若改變變位系數(shù)x1、x2值，可改變齒輪傳動(dòng)中心距，從而滿足不同中心距的要求。

70一、基本知識(shí)與概念16、變位齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用與變位系數(shù)的選擇

變位齒輪的應(yīng)用

c)提高齒輪的承載能力：采用

'>

的正傳動(dòng)時(shí)，可提高齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，若適當(dāng)選擇變位系數(shù)，能降低滑動(dòng)系數(shù)，提高齒輪的耐磨損和抗膠合能力。

d)修復(fù)已磨損的舊齒輪：齒輪傳動(dòng)中，一般小齒輪磨損較嚴(yán)重，大齒輪磨損較輕，若利用負(fù)變位修復(fù)磨損較輕的大齒輪齒面，重新配制一個(gè)正變位的小齒輪，可節(jié)省一個(gè)大齒輪的制造費(fèi)用，還能改善其傳動(dòng)性能。

71一、基本知識(shí)與概念17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成72一、基本知識(shí)與概念17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒輪的基本參數(shù)：在斜齒輪加工中，一般多用滾齒或銑齒法，此時(shí)刀具沿斜齒輪的螺旋線方向進(jìn)刀，因而斜齒輪的法面參數(shù)如mn、

n、h*an和c*n等均與刀具參數(shù)相同，是標(biāo)準(zhǔn)值。而斜齒輪的齒面為漸開線螺旋面，其端面齒形為漸開線。一對(duì)斜齒輪嚙合，在端面看與直齒輪相同，因此斜齒輪的幾何尺寸如d、da、db、df等的計(jì)算又應(yīng)在端面上進(jìn)行。73一、基本知識(shí)與概念17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒輪的基本參數(shù)：

a)法面模數(shù)mn與端面模數(shù)：mn=mtcosβ

，式中β為斜齒條的傾斜角即為斜齒輪分度圓柱上的螺旋角。b)法面齒頂高系數(shù)h*an與端面齒頂高系數(shù)h*at：c)法面頂隙系數(shù)c*n與端面頂隙系數(shù)c*t：

c*t=c*ncosβd)法面壓力角αn與端面壓力角αt：

tan

n=tan

tcosβ

74一、基本知識(shí)與概念17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒輪的基本參數(shù)：

e)法面變位系數(shù)xn與端面變位系數(shù)xt：

xt=xncosβf)分度圓柱螺旋角β與基圓柱螺旋角βb

75一、基本知識(shí)與概念17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算：斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算應(yīng)在端面內(nèi)進(jìn)行，從端面看，斜齒輪嚙合與直齒輪完全相同，所以只要把端面參數(shù)代入直齒輪計(jì)算公式，即得斜齒輪計(jì)算公式，具體可查閱相關(guān)書中的計(jì)算公式。當(dāng)其中的xn1、xn2均為0時(shí)，即為標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng)。由于斜齒輪傳動(dòng)中心距的配湊可以通過改變螺旋角

來實(shí)現(xiàn)，而且變位斜齒輪比標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的承載能力提高的也不顯著，因而生產(chǎn)中變位斜齒輪較少應(yīng)用。76一、基本知識(shí)與概念17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒輪的正確嚙合條件：

a)模數(shù)相等：

mn1=mn2

或mt1=mt2

b)壓力角相等：

n1=

n2

或

t1=

t2

c)螺旋角大小相等：外嚙合時(shí)應(yīng)旋向相反，內(nèi)嚙合時(shí)應(yīng)旋向相同。即β1=±β2(其中“＋”號(hào)用于內(nèi)嚙合，“－”用于外嚙合)。斜齒輪傳動(dòng)的重合度：等于端面重合度與軸面重合度之和。

77一、基本知識(shí)與概念17、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒輪的法面齒形及當(dāng)量齒數(shù)：

斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：

a)嚙合性能好，承載能力大。傳動(dòng)時(shí)，輪齒一端先進(jìn)入嚙合，接觸線逐漸增長(zhǎng)，又逐漸縮短直至脫離嚙合。而且嚙合時(shí)，輪齒總剛度變化小，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)小，故傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊和噪音小。另一方面由于重合度較大，總接觸線長(zhǎng)度大，因而其承載能力也比直齒輪為高。78二、例題分析例1圖中給出了兩對(duì)齒輪的齒頂圓和基圓，試分別在此二圖上畫出齒輪的嚙合線，并標(biāo)出：極限嚙合點(diǎn)、，實(shí)際嚙合的開始點(diǎn)和終止點(diǎn)、，嚙合角，節(jié)圓和節(jié)點(diǎn)P，并標(biāo)出二齒輪的轉(zhuǎn)向。

79二、例題分析例2

用齒條刀具加工一直齒圓柱齒輪。已知被加工齒輪輪坯的角速度，刀具移動(dòng)速度為，刀具的模數(shù)，壓力角。1)求被加工齒輪的齒數(shù)；2)若齒條分度線與被加工齒輪中心的距離為77mm，求被加工齒輪的分度圓齒厚；3)若已知該齒輪與大齒輪2相嚙合時(shí)的傳動(dòng)比，當(dāng)無齒側(cè)間隙的準(zhǔn)確安裝時(shí)，中心距，求這兩個(gè)齒輪的節(jié)圓半徑、及嚙合角。

8081二、例題分析例3設(shè)已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，,，，，，，。試求：，及之值。

82831)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算；2)行星輪系的設(shè)計(jì)。

本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

第六章輪系及其設(shè)計(jì)84一、基本知識(shí)與概念

1、定軸輪系2、周轉(zhuǎn)輪系3、差動(dòng)輪系4、行星輪系5、混合輪系6、基本構(gòu)件

7、輪系的傳動(dòng)比8、定軸輪系的傳動(dòng)比85一、基本知識(shí)與概念9、平面定軸輪系10、空間定軸輪系11、平面定軸輪系轉(zhuǎn)向的確定12、空間定軸輪系轉(zhuǎn)向的確定86一、基本知識(shí)與概念13、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比求解周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比最常用方法的是轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法，其基本思想是設(shè)法把周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，然后間接地利用定軸輪系的傳動(dòng)比公式來求解周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比。878889特別當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)9091一、基本知識(shí)與概念

16、混合輪系的傳動(dòng)比系桿系桿回轉(zhuǎn)方向隨機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于系桿92行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目的選擇1、傳動(dòng)比條件行星輪系必須能實(shí)現(xiàn)給定的傳動(dòng)比根據(jù)傳動(dòng)比確定各齒輪的齒數(shù)932、同心條件系桿的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與中心輪的軸線相重合若采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪或高度變位齒輪傳動(dòng)，則同心條件為上式表明兩中心輪的齒數(shù)應(yīng)同時(shí)為奇數(shù)或偶數(shù)94例1某傳動(dòng)裝置如圖所示，已知：z1=60，z2=48，z2’=80，z3=120，z3’=60，z4=40，蝸桿z4’=2（右旋），渦輪z5=80，齒輪z5’=65，模數(shù)m=5mm。主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)速為n1=240r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示。試求齒條6的移動(dòng)速度v6的大小和方向。

7.5r/min=0.785rad/s

=127.6mm/s95例296例397如圖所示輪系，已知各輪齒數(shù)為：=25，=50，=25，=100，=50，各齒輪模數(shù)相同。求傳動(dòng)比例498例5如圖所示輪系，已知=30，=30，=90，=20，=30，=40，=30，=15。求的大小及轉(zhuǎn)向？

AB99例6如圖所示電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)減速器，已知各輪齒數(shù)=26，=50，=18，=94，=18，=35，=88，求

=60.14100例7如圖所示輪系，已知各輪齒數(shù)=40，=30，=100。求=?

101例8如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：=90，=60，=30，=30，=24，=18，=60，=36，=32，運(yùn)動(dòng)從A，B兩軸輸入，由構(gòu)件H輸出。已知:=100r/min，=900r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示。試求輸出軸H的轉(zhuǎn)速的大小和轉(zhuǎn)向。-528.57r/min102例9如圖所示輪系，已知齒輪1的轉(zhuǎn)速=1650r/min，齒輪4的轉(zhuǎn)速=1000r/min，所有齒輪都是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，模數(shù)相同且=20。求輪系未知齒輪的齒數(shù)=1650r/min=25，則=+40=65。

103例10如圖所示，已知各輪齒數(shù)為=24，=30，=95，=89，

=102，=80，=40，=17。求的大小及轉(zhuǎn)向？

104例11

如圖所示，已知各輪齒數(shù)為=40，=70，=20，=30，

=10，=40，=50，=20，=100r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示。求軸B的轉(zhuǎn)速的大小及轉(zhuǎn)向？=

=269.4r/min

105例12

如圖所示輪系中，已知齒輪1的轉(zhuǎn)速為其回轉(zhuǎn)方向如圖中箭頭所示。各齒輪的齒數(shù)為如果組成此輪系的所有直齒圓柱齒輪均為模數(shù)相同的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，求齒輪的齒數(shù)2.計(jì)算系桿H的轉(zhuǎn)速，并確定其回轉(zhuǎn)方向。轉(zhuǎn)/分，

=18+36+18=72

106本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容其他常用機(jī)構(gòu)的基本特點(diǎn)

掌握棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用。

第七章其他常用機(jī)構(gòu)107基本知識(shí)與概念舉出五種主動(dòng)件進(jìn)行連續(xù)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)六桿間歇機(jī)構(gòu)108

1)機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型的建立；

2)機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律；

3)機(jī)械周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)。

本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容基本知識(shí)與概念及計(jì)算分析

第八章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)109階段名稱運(yùn)動(dòng)特征功能關(guān)系起動(dòng)角速度ω由零逐漸上升至穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的平均角速度ωm穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)角速度ω在某一平均值ωm上、下作周期性波動(dòng)。在特殊條件下ω=常值。在一個(gè)周期內(nèi)

停車角速度ω由ωm逐漸減小至零。

m

t

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)停車起動(dòng)

m

t

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)停車110機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型等效轉(zhuǎn)化的原則：等效構(gòu)件的等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能；等效構(gòu)件上作用的等效力或力矩產(chǎn)生的瞬時(shí)功率等于原機(jī)械系統(tǒng)所有外力產(chǎn)生的瞬時(shí)功率之和。

把具有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其上作用有等效力或等效力矩的等效構(gòu)件稱為機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型。一、等效動(dòng)力學(xué)模型111二、等效參數(shù)的確定等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以根據(jù)等效原則：等效構(gòu)件所具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能來確定。

對(duì)于具有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的機(jī)械系統(tǒng)，構(gòu)件i上的質(zhì)量為mi，相對(duì)質(zhì)心Ci的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JCi,質(zhì)心Ci的速度為vCi,構(gòu)件的角速度為，則系統(tǒng)所具有的動(dòng)能為：1、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量112當(dāng)選取角速度為的回轉(zhuǎn)構(gòu)件為等效構(gòu)件時(shí)，等效構(gòu)件的動(dòng)能為：根據(jù)等效原則：得等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：113當(dāng)選取移動(dòng)速度為的滑件為等效構(gòu)件時(shí)，等效構(gòu)件的動(dòng)能為：根據(jù)等效原則：得等效質(zhì)量：1142、等效力和等效力矩

設(shè)具有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件的機(jī)械系統(tǒng)，構(gòu)件i上的作用力為Fi，力矩為Mi，F(xiàn)i作用點(diǎn)的速度vi，F(xiàn)i的方向與速度vi的夾角為，構(gòu)件的角速度為，則系統(tǒng)所具有的瞬時(shí)功率之和為：等效構(gòu)件的瞬時(shí)功率為：

115根據(jù)上述等效原則：

或：116117在已知力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)

一、運(yùn)動(dòng)方程式的建立●能量形式的運(yùn)動(dòng)方程

——能量積分形式——能量微分形式等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件118等效構(gòu)件為移動(dòng)構(gòu)件——能量微分形式——能量積分形式●能量形式的運(yùn)動(dòng)方程119等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件●力矩（力）形式的運(yùn)動(dòng)方程120等效構(gòu)件為移動(dòng)構(gòu)件●力矩（力）形式的運(yùn)動(dòng)方程121當(dāng)?shù)刃мD(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效質(zhì)量為常數(shù)時(shí):

等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件等效構(gòu)件為移動(dòng)構(gòu)件122二、機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等效力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為等效構(gòu)件位置的函數(shù)時(shí)1232.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，等效力矩是等效構(gòu)件速度的函數(shù)時(shí)

1243.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和力矩均為常數(shù)等效構(gòu)件為轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件125等效構(gòu)件為移動(dòng)構(gòu)件4.等效力和等效質(zhì)量均為常數(shù)126&8-4機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)127在位置b處，動(dòng)能和角速度為：Emin

、ωmin

而在位置e處為：Emax,ωmax在b-e區(qū)間處盈虧功和動(dòng)能增量達(dá)到最大值：

△

Wmax

＝△E＝

Emax-Emin＝J(ω2max-ω2min)/2＝Jω2mδ128對(duì)于具體機(jī)械系統(tǒng)，

△

Wmax

、ωm

是確定的，若加裝一轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JF的飛輪，可使速度不均勻系數(shù)降低：要使必須有：1291）當(dāng)δ很小時(shí)，δ↓→J↑↑;3）JF與ωm的平方成反比，即平均轉(zhuǎn)速越高，所需飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小。過分追求機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的平穩(wěn)性，將使飛輪過于笨重。2)由于JF≠∞，而△Wmax和ωm又為有限值，故δ不可能為“0”，即使安裝飛輪，機(jī)械總是有波動(dòng)。130

例1.

圖示機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)，已知各齒輪的齒數(shù)分別為：z1=20，z2

60，z2

20，z3

80。齒輪3與齒條4嚙合的節(jié)圓半徑為r

3，各輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1、J2、J2

和J3，工作臺(tái)與被加工件的重量和為G，齒輪1上作用有驅(qū)動(dòng)矩Md，齒條的節(jié)線上水平作用有生產(chǎn)阻力Fr。求以齒輪1為等效構(gòu)件時(shí)系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩。解：等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量132r

32

MdFr4等效力矩131例2

圖為一定軸輪系，O1為輸入軸。各齒輪的齒數(shù)為：Z1=20，Z2=80，Z3=40，Z4=100，且齒輪2與齒輪3為一雙聯(lián)齒輪。取齒輪4（回轉(zhuǎn)軸O4）為等效構(gòu)件，一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)作用在齒輪4上的等效阻力矩Mr如下圖，齒輪4上的等效驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)。齒輪4的平均轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω4=2rad/s，該定軸輪系各構(gòu)件在齒輪1的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和為。試求：1)齒輪4上的等效驅(qū)動(dòng)力矩Md4；1322)該定軸輪系各構(gòu)件在齒輪4的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和Je4；3)求齒輪4的最大角速度與最小角速度，并說明其各自的發(fā)生位置；4)要求速度不均勻系數(shù)δ≤0.02，且當(dāng)飛輪安裝在齒輪1的軸上時(shí)，計(jì)算飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。1)1332)1343)齒輪4的最大角速度與最小角速度發(fā)生位置分別為A和B；4)135二、例題分析

例3如圖各齒輪均為具有相同模數(shù)與壓力角的圓柱齒輪，齒輪的質(zhì)心均在其回轉(zhuǎn)中心上，且不計(jì)齒輪2與齒輪3之間連接軸的質(zhì)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。已知：齒輪1、2及3的齒數(shù)為：Z1=Z2=Z3=20，它們繞各自軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：J1=J2=J3=0.01kgm2，質(zhì)量為：m1=m2=m3=2kg，系桿長(zhǎng)度為：lH=0.2m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：JH=0.15kgm2。在系桿上作用驅(qū)動(dòng)力矩為：MH=40Nm，在齒輪1上作用阻力矩為：M1=10Nm，試求：等效到軸O1上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與等效力矩。136剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡、動(dòng)平衡的計(jì)算本章重點(diǎn)要求掌握的內(nèi)容動(dòng)平衡的計(jì)算

第九章機(jī)械的平衡137一、基本知識(shí)與概念1、機(jī)械平衡的目的2、機(jī)械平衡的分類1）轉(zhuǎn)子的平衡

A）剛性轉(zhuǎn)子的平衡①剛性轉(zhuǎn)子的