機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第4版教案

單元一機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概論

1.1機(jī)械的概念

機(jī)器的特征：1、是一種人為的實(shí)物組合；2、各部分形成運(yùn)動(dòng)單元，各單元之間具有

確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3、能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。

當(dāng)具備上述二個(gè)特征的稱為機(jī)器，僅具備前兩個(gè)特征的稱為機(jī)構(gòu)。

構(gòu)件：組成各個(gè)機(jī)械的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)物，是運(yùn)動(dòng)的單元體。

零件：機(jī)械中不可拆的制造單元，是機(jī)械制造中的單元體。

工作過(guò)程：活塞下行，進(jìn)氣閥打開(kāi)，燃?xì)獗晃肫谆钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃

氣點(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng)活塞上行，排氣閥打開(kāi),

排出廢氣

1、機(jī)構(gòu)的分析

（1）機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

研究機(jī)構(gòu)的組成原理，即機(jī)構(gòu)組成的一般規(guī)律。

研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性與確定性的條件。

（2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

研究在給定原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的條件下，機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的機(jī)跡、位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)特性。

（3）機(jī)構(gòu)的力分析

研究機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副中力的計(jì)算、摩擦及效率問(wèn)題。

2、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題

主要研究：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法。

3、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

主要研究：如何根據(jù)機(jī)器的功能來(lái)確定運(yùn)動(dòng)方案。

4、機(jī)械動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

主要研究：機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)械的調(diào)速和機(jī)構(gòu)的平衡。

1.2機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則及一般設(shè)計(jì)步驟

一、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則

失效：機(jī)械零件由于某種原因喪失正常工作能力。

失效的形式：破壞性失效：斷裂、塑性變形、過(guò)度磨損、膠合等

暫時(shí)性失效：彈性變形，打滑等

失效原因：由于強(qiáng)度、剛度、耐磨性、振動(dòng)穩(wěn)定性等不滿足工作要求。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

（一）強(qiáng)度：體積強(qiáng)度、表面強(qiáng)度

1、體積強(qiáng)度

體積強(qiáng)度：零件在載荷作用下，如果產(chǎn)生的應(yīng)力在較大的體積內(nèi)，則這種應(yīng)力狀態(tài)下

的零件強(qiáng)度稱為體積強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱強(qiáng)度）。體積強(qiáng)度不夠，會(huì)產(chǎn)生斷裂和過(guò)大的塑性變形。

其中：Q、T:零件危險(xiǎn)界面的最大的正應(yīng)力和切應(yīng)力；

［同、［T］：材料的許用的正應(yīng)力和切應(yīng)力；

［S。］、［St］：正應(yīng)力和切應(yīng)力的許用安全系數(shù)；

dim、dim：極限正應(yīng)力和極限切應(yīng)力。

2、表面強(qiáng)度

表面強(qiáng)度：若兩個(gè)零件在受載前后由點(diǎn)接觸或線接觸變?yōu)樾”砻娣e接觸，且其表面產(chǎn)

生很大的局部應(yīng)力（稱為接觸應(yīng)力）.這時(shí)零件的強(qiáng)度稱為表面接觸強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱接觸強(qiáng)度］

表面強(qiáng)度不夠，會(huì)發(fā)生表面損傷。

表面強(qiáng)度：表面擠壓強(qiáng)度：面接觸的兩零件，受載后接觸面間產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力。擠壓

應(yīng)力過(guò)大會(huì)使零件表面壓潰。

表面接觸強(qiáng)度：點(diǎn)和線接觸的兩零件，受載后零件表面的彈性變形而使點(diǎn)或線變?yōu)槲?/p>

小的接觸面，微小接觸面上的局部應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力（變應(yīng)力）。接觸應(yīng)力過(guò)大會(huì)產(chǎn)生疲

勞點(diǎn)蝕。

,計(jì)算準(zhǔn)則：表面擠壓強(qiáng)度：最大擠壓應(yīng)力不超過(guò)材料的許用擠壓應(yīng)力。

表面接觸強(qiáng)度：最大接觸應(yīng)力不超過(guò)材料的許用接觸應(yīng)力。

?？?［Qn］=j-］

（二）、剛度

剛度：零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。

叼同

。三國(guó)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

y、ly］分別為零件的變形量和許用變形量；

0、［0］分別為零件的轉(zhuǎn)角和許用轉(zhuǎn)角；

①、［①］分別為零件的扭角和許用扭角。

注意：一般來(lái)說(shuō)滿足剛度要求的零件都滿足強(qiáng)度要求

提高零件整體剛度的原則措施有：

1）適當(dāng)增加零件的剖面尺寸；

2）合理設(shè)計(jì)零件的剖面形狀；

3）合理添置加強(qiáng)筋，采用多支點(diǎn)結(jié)構(gòu)；

4）提高零件接觸表面的加工精度或經(jīng)適度跑合，以降低表面粗糙度；

5）適當(dāng)增大接觸面積，以降低單位壓力等。

（三）、耐磨性

耐磨性：在載荷作月下相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩零件表面抵抗磨損的能力。

危害：過(guò)度磨損會(huì)使零件的形狀和尺寸改變，配合間隙增大，精度降低，產(chǎn)生沖擊振

動(dòng)。

解決措施：限制工作面的單位壓力和相對(duì)滑動(dòng)速度，選擇合適的材料及熱處理方式，

對(duì)工作面進(jìn)行良好的潤(rùn)滑以及提高零件表面硬度和表面質(zhì)量。

注意事項(xiàng)：對(duì)于效率低、發(fā)熱量大，散熱條件不好的傳動(dòng)要進(jìn)行散熱計(jì)算。

（四）、振動(dòng)穩(wěn)定性

振動(dòng)穩(wěn)定性：避免使零件的固有頻率和強(qiáng)迫振動(dòng)頻率相等或成整數(shù)倍。

產(chǎn)生原因及危害：當(dāng)機(jī)器中某零件的固有頻率f和周期性強(qiáng)迫振動(dòng)頻率fp相等或成整

數(shù)倍時(shí)，零件振幅就會(huì)急劇增大而產(chǎn)生共振，從而使零件工作性能失常，甚至引起破壞。

二、機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度

（一）、應(yīng)力的特點(diǎn)和類(lèi)型

r二

其中Gmax為最大應(yīng)力,Omin為最小應(yīng)力,前為平均應(yīng)力,一為應(yīng)力副，1應(yīng)力循環(huán)特

性。

應(yīng)力：靜應(yīng)力：不隨時(shí)間變化的應(yīng)力。（大部分的機(jī)械零件的應(yīng)力狀態(tài)）

變應(yīng)力：隨時(shí)間變化的應(yīng)力。

（二”疲勞斷裂的特征和疲勞曲線

疲勞斷裂:材料在變應(yīng)力作用下，在一處或多處產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)過(guò)一定循環(huán)

次數(shù)后.產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生斷裂的過(guò)程。

特征：（1）、疲勞斷裂分兩個(gè)過(guò)程：產(chǎn)生裂紋突然斷裂；

（2）、疲勞斷裂的截面為兩個(gè)區(qū)域：表面光滑的疲勞發(fā)展區(qū)和表面粗糙的脆

性斷裂區(qū)；

（3）、塑性和脆性材料的零件疲勞斷裂均為脆性突然斷裂。

（4）、疲勞強(qiáng)度比同樣材料的屈服點(diǎn)低，疲勞強(qiáng)度的大小與應(yīng)力循環(huán)特性有關(guān)。

疲勞強(qiáng)度：試件經(jīng)過(guò)一定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。用uN表示。

疲勞曲線：

1、無(wú)限壽命區(qū)：當(dāng)NNNO時(shí)，試件的疲勞強(qiáng)度不再隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N的增加而降低,

單元二平面連桿機(jī)構(gòu)

2.1平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度

機(jī)械一般由若干機(jī)構(gòu)組成，而機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)以上有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組成的。若組

成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面中運(yùn)動(dòng)，則稱該機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu)。

一、運(yùn)動(dòng)副的概念

運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定相當(dāng)于運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。如軸和軸承、活塞與

氣缸、車(chē)論與鋼軌，一對(duì)嚙合的齒輪。

二、運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)

平面運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件只能在同一平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。通過(guò)點(diǎn)、線、面接觸。

平面運(yùn)動(dòng)副分類(lèi)：按兩構(gòu)件接觸情況，常分為低副、高副兩大類(lèi)。

1.低副：兩構(gòu)件以面接觸而形成的運(yùn)動(dòng)副。

分類(lèi)：轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副

轉(zhuǎn)動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱作錢(qián)鏈。

a)固定較鏈

b)活動(dòng)較鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副

(2)移動(dòng)副：只允許兩構(gòu)件作相對(duì)移動(dòng)。

2.高副兩構(gòu)件以點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。

凸輪副：

齒輪副

空間運(yùn)動(dòng)副:

球面副螺旋副

三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的簡(jiǎn)單符號(hào)和線條代表運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件，并按一定比例

尺表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制出表示機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)明圖形。它與原機(jī)械具有完全相司運(yùn)動(dòng)特性。

機(jī)構(gòu)示意圖：為了表明機(jī)械的組成狀況和結(jié)構(gòu)特征，不嚴(yán)格按比例繪制的簡(jiǎn)圖。

四,平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)筒圖的繪制

機(jī)構(gòu)的組成：

固定件（機(jī)架）：機(jī)構(gòu)中支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件，任何機(jī)構(gòu)中有且只有一個(gè)機(jī)構(gòu)為機(jī)架;

原動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中作月有驅(qū)動(dòng)力或已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件；

從動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中除原動(dòng)件以外的所以的活動(dòng)構(gòu)件。

繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟：

1）分析機(jī)構(gòu)的組成，確定機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件；

2）由原動(dòng)件開(kāi)始，依次分析構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式，確定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型利數(shù)目；

3）選擇適當(dāng)?shù)囊晥D平面和原動(dòng)件位置，以便清楚地表達(dá)各構(gòu)件見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，通常

選擇與構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平行的平面作為投影面；

4）選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，按照各運(yùn)動(dòng)副間的距離和相對(duì)位置，以規(guī)定的線條和符號(hào)繪

圖。

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)

（1）轉(zhuǎn)動(dòng)副

構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，如下圖表示。

（2）移動(dòng)副

兩構(gòu)件組成移動(dòng)副,其導(dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng)方向一致。

1

]——I-二一I—

2

I//；///

FZ7

2

（3）.平面高副

兩構(gòu)件組成平面高副時(shí).，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中應(yīng)畫(huà)出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓，對(duì)于凸輪、

滾子，習(xí)慣劃出其全部輪廓；對(duì)于齒輪，常用點(diǎn)劃線劃出其節(jié)圓。

例：繪制下圖顆式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

五、平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算

1、自由度：把構(gòu)件相對(duì)于參考系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為自由度，作平面運(yùn)動(dòng)

的自由構(gòu)件有三個(gè)自由度。

2、約束：當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，它們之間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到限制，對(duì)于相對(duì)運(yùn)

動(dòng)所加的限制稱為約束。每加一個(gè)約束就減少一個(gè)自由度。

平面低副：引入兩個(gè)約束，保留一個(gè)自由度

平面高副：引入一個(gè)約束，保留兩個(gè)自由度

3、機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算：機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目，稱為機(jī)構(gòu)的自由

度。

計(jì)算公式：F=3n-2PL-PH

其中：n：在一個(gè)機(jī)構(gòu)中除機(jī)架以外的所以構(gòu)件的數(shù)目。

PL：低副數(shù)

PH:用副數(shù)

例題：計(jì)算顆式破碎機(jī)的自由度。

解：F=3FI-2PL-PH

=3x3-2x4-0

=1

2.2平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用

平面連桿機(jī)構(gòu)：由若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，又稱為平面低副機(jī)構(gòu)。

低副機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)具有可逆性，即不管以哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，以哪些構(gòu)件做為原動(dòng)件，各構(gòu)件的

相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是不變的.

一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式

校鏈四桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件間都是轉(zhuǎn)動(dòng)副的,面四桿機(jī)構(gòu)。

機(jī)架：固定不動(dòng)的構(gòu)件。

連架桿：與機(jī)架相連的兩個(gè)構(gòu)件。能繞機(jī)架做360。整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿稱為曲柄。只

能在一定角度內(nèi)擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿。

連桿：與機(jī)架相對(duì)的構(gòu)件。

根據(jù)兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同，分為：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。

L曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿中一個(gè)為曲柄而另一個(gè)為搖桿的機(jī)構(gòu)。

運(yùn)動(dòng)：當(dāng)以曲柄做為原動(dòng)件時(shí)，可將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變成從動(dòng)件的擺動(dòng)。如雷達(dá)天線的俯仰

角調(diào)整機(jī)構(gòu)?；蚶眠B桿的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)軌跡。如攪拌器機(jī)構(gòu)。

當(dāng)以搖桿為原動(dòng)件時(shí)，可將往復(fù)擺動(dòng)變成曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.雙曲柄機(jī)構(gòu)：兩連架桿均為曲柄的四桿機(jī)構(gòu)。

運(yùn)動(dòng)：通常是主動(dòng)曲柄作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄做同向變速運(yùn)動(dòng)。如慣性篩機(jī)構(gòu)。

Ofl

當(dāng)雙曲柄機(jī)構(gòu)的相對(duì)兩桿分別相等時(shí)，則稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)或平行四逅形機(jī)構(gòu)。下

圖中a圖為正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，兩曲柄的裝相相反且角速度相等，連桿做平動(dòng)。B圖為反

平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，

正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)中，當(dāng)兩曲柄與機(jī)架共線時(shí):在原動(dòng)件轉(zhuǎn)向不變、轉(zhuǎn)速恒定的條件

下，從動(dòng)曲柄會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象?？梢栽跈C(jī)構(gòu)中添加飛輪或使用兩組相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排

列。

2成

3.雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿都是搖桿的機(jī)索bin=--V—

SJL11CXz

二、四桿機(jī)構(gòu)的演化形式

滑塊四桿機(jī)構(gòu)：含有移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)。

演化形式：川I柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)。

1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：鉉鏈四桿機(jī)構(gòu)中，擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副，使轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副。

據(jù)滑塊往復(fù)移動(dòng)的導(dǎo)路中心線是否通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可分為對(duì)心曲柄

滑塊機(jī)構(gòu)和偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。

對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和往復(fù)移動(dòng)的變換。

應(yīng)用：活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床等機(jī)械等。

2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：

取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的大同構(gòu)件為機(jī)架而獲得的。取構(gòu)件2為機(jī)架，構(gòu)件3為主動(dòng)件，若

13>12,導(dǎo)桿1作整周運(yùn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：若13<12,導(dǎo)桿1作往復(fù)擺列，稱為擺動(dòng)

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。_

應(yīng)用實(shí)例：回轉(zhuǎn)式油泵（轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）牛頭刨床的主體機(jī)構(gòu)（擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）。

3.搖塊機(jī)構(gòu)

取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿3為機(jī)架而得到的。當(dāng)曲柄2為原動(dòng)件繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊4

繞機(jī)架3上的錢(qián)鏈中心擺動(dòng)，故稱該機(jī)構(gòu)為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)或稱為擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)。

應(yīng)用：各種擺動(dòng)式原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)中。擺缸式液壓泵、卡車(chē)車(chē)箱自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)。

4.定塊機(jī)構(gòu)

取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊4為機(jī)架而得到的。當(dāng)曲柄2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)桿1可在固定滑塊

4中往復(fù)移動(dòng)，故該機(jī)構(gòu)稱為移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（或定塊機(jī)構(gòu)）。

應(yīng)用實(shí)例：手壓抽水機(jī)、抽油泵等。

2.3四桿機(jī)構(gòu)的基本特性

一、錢(qián)鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件

整轉(zhuǎn)副：在機(jī)構(gòu)中，能使被聯(lián)接的兩個(gè)機(jī)構(gòu)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)360。的轉(zhuǎn)動(dòng)副。整轉(zhuǎn)副的存在

是曲柄存在的必要條件。

錢(qián)鏈四桿機(jī)構(gòu)的區(qū)別：機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄和幾個(gè)曲柄。

1、整轉(zhuǎn)副存在的條件：長(zhǎng)度條件

若最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則較鏈四桿機(jī)構(gòu)中必

存在整轉(zhuǎn)副且最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副。

即：Lmax+LminWU+L”時(shí)存在整轉(zhuǎn)副

Lmax+Lmin>U+L”時(shí)不存在整轉(zhuǎn)副

2、曲柄存在的條件：

⑴最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和;

⑵連架桿與機(jī)架中必有一為最短桿。

3、錢(qián)鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類(lèi)型的判別方法：

（1），若機(jī)構(gòu)滿足桿長(zhǎng)之和條件，則

1）、以最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

2）、以最短桿為機(jī)架時(shí)為雙曲柄機(jī)構(gòu)

3）、以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架時(shí)為雙搖桿機(jī)構(gòu)

（2）、若機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件則只能成為雙搖桿機(jī)構(gòu)

二、平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性

1、平面四桿機(jī)構(gòu)的極位

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為原動(dòng)件時(shí)，從動(dòng)件往復(fù)擺

動(dòng)或往復(fù)移動(dòng)，存在左、右兩個(gè)極限位置，稱為極位。

從動(dòng)件處于兩個(gè)極位時(shí)，曲柄對(duì)應(yīng)兩位置所夾的銳角。，稱為極位夾角；兩個(gè)極位間

的夾角中，稱為最大擺角。對(duì)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，0=中。

2、急回特性：機(jī)構(gòu)工作件返回行程速度大于工作行程的特性。

工作行程時(shí)：V,=C,C2/ri返回行程1寸：V2=C]C2/t2

即V2>V|

行程速比系數(shù)K：為了表示工作件往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的急回程度，用V2和0的比值K來(lái)描

述。

V]%_例_180,+0

k-1

(0=180°

V2年2〃246180-0

對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，無(wú)急回特性，偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)恒具有急回特

性O(shè)

急回特性的作用：四桿機(jī)構(gòu)的急回特性可以節(jié)省空間，提高生產(chǎn)率。

三、平面機(jī)構(gòu)的傳力特性

1.壓力角a和傳動(dòng)角Y

壓力角：在不計(jì)摩擦力、慣性力和重力時(shí)，從動(dòng)件所受的力尸與受力點(diǎn)速度依所夾

的銳角ao

有效分力：Ft=Fcosa

有害分力：Fr=Fsinaa愈小，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能愈好。

傳動(dòng)角：連桿與從動(dòng)件所夾的銳珀Y。丫=90。y越大，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能越好，設(shè)

計(jì)時(shí)一般應(yīng)使Ymin240°,對(duì)于高速大功率機(jī)械應(yīng)使丫min250°。

最小傳動(dòng)角的位置：鐵鏈四桿機(jī)構(gòu)在曲柄與機(jī)架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。

對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動(dòng)件為曲柄時(shí)，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架垂直的位置。

對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)日于在任何位置時(shí)主動(dòng)曲柄通過(guò)滑塊傳給從動(dòng)桿的力的方向，與從

2、止點(diǎn)位置

止點(diǎn)位置：在從動(dòng)曲柄與連桿共線的連個(gè)位置之一時(shí)，出現(xiàn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角g=0,壓力

角戶90的情況，這時(shí)連桿對(duì)從動(dòng)曲柄的作用里恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng),

機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。

止點(diǎn)位置利弊：

利：工程上利用死點(diǎn)進(jìn)行工作。

弊；機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)，從動(dòng)件將出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)方向不確定現(xiàn)象，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不利。

度過(guò)止點(diǎn)位置的方法：

增大從動(dòng)件的質(zhì)量、利用慣性度過(guò)死點(diǎn)位置。如縫紉機(jī)的飛輪。

采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的方法。如火車(chē)的車(chē)輪。

3、自鎖現(xiàn)象

自鎖：在摩擦力的作用下，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力（或驅(qū)動(dòng)力矩）多大，都不能使原理不動(dòng)的

機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。

自鎖區(qū)域的大小的影響因素：摩擦的性質(zhì)及摩擦因素的大小。

2.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作要求和設(shè)計(jì)條件選定機(jī)構(gòu)形式，并確定個(gè)構(gòu)件的尺

寸參數(shù)。

基本問(wèn)題：

1）、實(shí)現(xiàn)給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如要求從動(dòng)件按某種速度運(yùn)動(dòng)或具有一定的急回特

性，要求滿足某構(gòu)件占據(jù)幾個(gè)預(yù)定位置等.

2）、實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡。

設(shè)計(jì)方法：

圖解法、實(shí)驗(yàn)法：亙觀、簡(jiǎn)明，但精度較低，可滿足一般設(shè)計(jì)要求。

解析法：精確度高，適用于計(jì)算機(jī)計(jì)算。

一、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

1、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)，一般是根據(jù)實(shí)際運(yùn)動(dòng)要求選定行程速比系數(shù)K的數(shù)

值，然后根據(jù)機(jī)構(gòu)極位的幾何特點(diǎn)，結(jié)合其他輔助條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。具有急回特性的四桿機(jī)

構(gòu)有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，偏置滑塊機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。

已知條件：行程速比系數(shù)K搖桿長(zhǎng)度ICD、最大擺角小。

設(shè)計(jì)步驟:

1）、按用K-l1go,計(jì)算出極位夾角0：

K+1

2）、任取固定較鏈中心D的位置，選取適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度比例尺山，根據(jù)已知搖桿長(zhǎng)度ICD

和擺角巾，作出搖桿的兩個(gè)極限位置CQ和C2D。

3）、聯(lián)接Ci、C2兩點(diǎn)，做C|M_LC]C2,/C|C2N=90°-0,直線C】M與C?N交于P點(diǎn)，

ZCiPC2=0。

4）、以PC2為直徑作輔助圓。在該圓周上任取一點(diǎn)A,聯(lián)接AC1AC2,則NGAC2二

0O

5）、量出AC2、AG的長(zhǎng)度1ACJAC2。由此可求得曲柄和連桿的長(zhǎng)度：

6）、機(jī)架的長(zhǎng)度IAD可直接量得，再按比例尺打計(jì)算即可得出實(shí)際長(zhǎng)度。

由于A為輔助圓上任選的一點(diǎn)，所以有無(wú)窮多的解，當(dāng)給定一些其他輔助條件，如機(jī)

架長(zhǎng)度、最小傳動(dòng)角等，則有唯一解。

同理可設(shè)計(jì)出滿足給定形成速比系數(shù)K值的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。

2、按連桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

（1）按連桿的三個(gè)預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

已知：連桿BC長(zhǎng)度及三個(gè)位置（BCi,B2c2,B3c3）

設(shè)計(jì)步驟：

1）、選取比例尺d，按預(yù)定位置畫(huà)出BiCi,B2c2,B3c3；

2）、聯(lián)接B|B2、B2B3、C1C2和C2c3,并分別作B1B2的中垂線也2、B2B3的中垂線b23、

CIC2的中垂線C|2、C2C3的中垂線C23,b|2與b23的交點(diǎn)即為

圓心A,C|2與C23的交點(diǎn)即為圓心D。

3）、以A、D作為兩固定較鏈中心。聯(lián)接ABiGD,則AB1C1D即為所要設(shè)計(jì)的四桿

機(jī)構(gòu)，各桿長(zhǎng)度按比例尺計(jì)算即可得出。

（2）、按連桿的兩人預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

二、用實(shí)驗(yàn)法（圖譜法）設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

連桿曲線（定義）：四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿作為平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，對(duì)其上面任意一點(diǎn)都

能描繪出一條封閉曲線，這種曲線稱為連桿曲線。

原理：連桿曲線的形狀隨點(diǎn)在連桿上的位置和構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度的不同而不同。

方法與步驟：借用已編成冊(cè)的連桿曲線圖譜，根據(jù)預(yù)定運(yùn)動(dòng)軌跡從圖譜中選則形狀相

近的曲線，同時(shí)查得機(jī)構(gòu)各桿尺寸及描述桿在連桿上的位置，再用縮放儀求出圖譜曲線與

所需軌跡曲線的縮放倍數(shù)，

即可求得四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)尺寸。

三、用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)方法：建立方程式，根據(jù)以知參數(shù)對(duì)方程求解。

已知：連桿AB和CD的三組對(duì)應(yīng)位置

要求：確定各構(gòu)件的長(zhǎng)度a、b、c、d

步驟：建立坐標(biāo)系xAy,和分別為AB和CD的初始角。

討論與交流

教材中本單元的練習(xí)題。

單元三凸輪及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

3.1凸輪機(jī)構(gòu)

一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)

1.應(yīng)用

凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪1、從動(dòng)件2、機(jī)架3二個(gè)基本構(gòu)件及鎖合裝置組成。是一種高副機(jī)

構(gòu)。其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件則在凸輪

輪廓的控制下按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。

2.特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，即可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)單、緊湊，工作可靠，應(yīng)用廣泛。

缺點(diǎn)：由于凸輪與從動(dòng)件間為高副接觸，易于磨損，因而凸輪機(jī)構(gòu)多用與傳遞動(dòng)力不

大的自動(dòng)機(jī)械、儀表、控制機(jī)構(gòu)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。

二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)

根據(jù)凸輪及從動(dòng)件的形狀和運(yùn)動(dòng)形式的不同，凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)方法有以下四種：

1.按凸輪的形狀分類(lèi)

（1）盤(pán)形凸輪：如圖所示，這種凸輪是一個(gè)具有變化向徑盤(pán)形構(gòu)件，當(dāng)他繞固定軸

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可推動(dòng)從動(dòng)件在垂直與凸輪軸的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

（2）移動(dòng)凸輪：如圖所示，當(dāng)盤(pán)狀凸輪的徑向尺寸為無(wú)窮大時(shí)，則凸輪相當(dāng)于作直

線移動(dòng)，稱作移動(dòng)凸輪。當(dāng)移動(dòng)凸輪做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將推動(dòng)推桿在同一平面內(nèi)作上下

的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。有時(shí)，也可以將凸輪固定，而使推桿相對(duì)于凸輪移動(dòng)（如仿型車(chē)削）；

（3）圓柱凸輪：如圖所示，這種凸輪是在圓柱端面上作出曲線輪廓或在圓柱面上開(kāi)

出曲線凹槽。當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使從動(dòng)件在與圓柱凸輪軸線平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。這種凸輪可

以看成是將凸輪卷繞在圓柱上形成的。

由于前兩類(lèi)凸輪運(yùn)動(dòng)平面與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)平面平行，故稱平面凸輪，后一種我們就稱為

空間凸輪。

2.按從動(dòng)件的形狀分類(lèi)

根據(jù)從動(dòng)件與凸輪接觸處結(jié)構(gòu)形式的不同，從動(dòng)件可分為三類(lèi)：

（1）尖頂從動(dòng)件：這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尖頂易于磨損（接觸應(yīng)力很高），故只適

用于傳力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。

（2）滾子推桿從動(dòng)件：由于滾子與凸輪間為滾動(dòng)摩擦，所以不易磨損，可以實(shí)現(xiàn)較

大動(dòng)力的傳遞，應(yīng)用最為廣泛。

（3）平底推桿從動(dòng)件：這種從動(dòng)件與凸輪間的作用力方向不變，受力平穩(wěn)。而且在

高速情況下，凸輪與平底間易形成油膜而減小摩擦與磨損。其缺點(diǎn)是：不能與具有內(nèi)凹輪

廓的凸輪配對(duì)使用；而且，也不能與移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪配對(duì)使用。

3.按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)

（1）直動(dòng)推桿：作往復(fù)直線移動(dòng)的推桿稱為直動(dòng)推桿。若直動(dòng)推桿的尖頂或滾子中

心的軌跡通過(guò)凸輪的軸心，則稱為對(duì)心直動(dòng)推桿，否則稱為偏置直動(dòng)推桿；推桿尖頂或滾

子中心軌跡與凸輪軸心間的距離e,稱作偏距。（如上圖的a、b、c^d、e）

（2）搜動(dòng)推桿：作往復(fù)擺動(dòng)的推桿成為搜動(dòng)推桿。（如上圖的f、g、h）

4.按凸輪與推桿保持高副接觸的方法（鎖合）分類(lèi)

我們知道，凸輪機(jī)構(gòu)是通過(guò)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)推桿（從動(dòng)件）運(yùn)動(dòng)的。我們要采用一

定的方式、手段使從動(dòng)件和凸輪保持始終接觸，從動(dòng)件才能隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)完成預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)

律。常用的方法有兩類(lèi)：

1）力鎖合：在這類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)中，主要利用重力、彈簧力或其它外力使推桿與凸輪始

終保持接觸，如前述氣門(mén)凸輪機(jī)構(gòu)。

2）幾何鎖合：也叫形鎖合，在這類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)中，是依靠凸輪和從動(dòng)件推桿的特殊幾

何形狀來(lái)保持兩者的接觸。

將不同類(lèi)型的凸輪和推桿組合起來(lái)，我們可以得到各種不同的凸輪機(jī)構(gòu)。

凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)：根據(jù)工作要求選定合適的凸輪機(jī)構(gòu)的型式及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)

規(guī)律，并合理地確定基圓等基本尺寸，然后根據(jù)選定的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪應(yīng)具

有的凸輪輪廓曲線。其中，根據(jù)工作要求選定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，乃是凸輪輪廓設(shè)計(jì)的前

提。

三、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程

1.凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語(yǔ)

⑴基圓、基圓半徑一以凸輪輪廓最小向徑「min為半徑所作的圓稱為凸輪的基圓，%訕

稱為基圓半徑。如圖所示。

⑵從動(dòng)件推程、升程、推程運(yùn)動(dòng)角——從動(dòng)件在凸輪輪廓的作用下由距凸輪軸心最近

位置被推到距凸輪軸心最遠(yuǎn)位置的過(guò)程稱為從動(dòng)件的推程，在推程中從動(dòng)件所走過(guò)的距離

稱為從動(dòng)件的行程h,推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角3t稱為推程運(yùn)動(dòng)角，如圖所示。

⑶遠(yuǎn)停程角一從動(dòng)件在距凸輪軸心最遠(yuǎn)位置處?kù)o止不動(dòng)所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角/稱為

遠(yuǎn)停程角。

⑷回程、回程運(yùn)動(dòng)角——從動(dòng)件在凸輪輪廓的作用下由距凸輪軸心最遠(yuǎn)位置回到距凸

輪軸心最近位置的過(guò)程稱為從動(dòng)件的回程，回中凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度通稱為回程運(yùn)動(dòng)角，如圖

所示。

⑸近停程角——從動(dòng)件在距凸輪軸心最近位置處?kù)o止不動(dòng)所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角a'稱

為近停程角。

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程

四、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指從動(dòng)件在推程或回程的運(yùn)動(dòng)速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。凸輪以

等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件在推程中的行程為h。從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線組如圖所示。

其位移曲線為斜直線，速度曲線為平直線，加速度曲線為零線。

由圖可見(jiàn)，從動(dòng)件在推程始末兩點(diǎn)、處，速度有突變，瞬時(shí)加速度理論上為無(wú)窮大，

因而產(chǎn)生理論上亦為無(wú)窮大的慣性力。而實(shí)際上，由于構(gòu)件材料的彈性變形，加速度和慣

性力不至于達(dá)到無(wú)窮大，但仍會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)造成強(qiáng)烈的沖擊，這種沖擊稱為“剛性沖擊''或"硬

沖因此，單獨(dú)采用這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，只能用于凸輪轉(zhuǎn)速很低以及輕載的場(chǎng)合。

2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律:是指從動(dòng)件在一個(gè)行程中，前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半

行程作等減速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

運(yùn)動(dòng)線圖如圖所示。其位移曲線為兩段光滑相連開(kāi)口相反的拋物線，速度曲線為斜直

線，加速度曲線為平直線。作圖方法如圖所示。

3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）：是指從動(dòng)件加速度按余弦規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)

規(guī)律。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線圖如圖所示。其位移曲線為簡(jiǎn)諧曲線，故又稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)

律，速度曲線為正弦曲線，加速度曲線為余弦曲線。

五、圖解法的原理

對(duì)于滾子從動(dòng)件，則滾子中心可看作是從動(dòng)件的尖頂，其運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的理論輪

廓曲線，凸輪的實(shí)際輪廓曲線是與理論輪廓曲線相距滾子半徑rr的一條等距曲線。

L對(duì)心式尖頂從動(dòng)件

已知凸輪的基圓半徑「0,角速度3和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

設(shè)計(jì)步驟：

①選比例尺山作基圜ro。

②反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。

③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。

④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。

2、滾子從動(dòng)件

己知凸輪的基圓半徑ro,角速度3和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

設(shè)計(jì)步驟：

①選比例尺d作基圓ro。

②反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。

③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。

④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。

⑤作各位置滾子圓的內(nèi)（外）包絡(luò)線。

3、平底從動(dòng)件

已知凸輪的基圓半徑「0,角速度3和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

設(shè)計(jì)步驟：

①選比例尺U1作基圓r0o

②反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。

③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。

④作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。

4、偏置式尖頂從動(dòng)件

已知凸輪的基圓半徑如角速度3和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e,設(shè)計(jì)該凸輪輪廓

曲線。

設(shè)計(jì)步驟：

①選比例尺打作基如ro；

②反向等分各運(yùn)動(dòng)角；

③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置；

④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。

三、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑ro,角速度3,擺桿長(zhǎng)度1以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的

距離d,擺桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

3.2棘輪機(jī)構(gòu)

一、棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類(lèi)型

1、棘輪機(jī)構(gòu)的組成及工作原理

機(jī)構(gòu)組成：它主要有搖桿、棘爪、棘輪、制動(dòng)爪和機(jī)架組成。彈簧使制動(dòng)爪和棘輪

保持接觸。

工作過(guò)程：搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)——棘爪插入齒槽——棘輪轉(zhuǎn)過(guò)角度——制動(dòng)爪劃過(guò)齒

背，搖桿順時(shí)針擺動(dòng)一棘爪劃過(guò)脊背——制動(dòng)爪組織棘輪作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)——棘輪

靜止不動(dòng)，此當(dāng)搖桿作連續(xù)的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪將作單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

2、棘輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

分類(lèi)：齒式棘輪機(jī)構(gòu)、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

齒式棘輪機(jī)構(gòu)：內(nèi)嚙合、外嚙合

鋸齒型、矩形齒。

二、棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)節(jié)方法

1、改變曲柄長(zhǎng)度：改變曲柄長(zhǎng)度，可改變搖桿的最大擺角的大小、從而調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角。

2、用覆蓋罩調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角：在搖桿擺角中不變的前提下，轉(zhuǎn)動(dòng)覆蓋罩遮擋部分棘輪，可調(diào)節(jié)

棘輪轉(zhuǎn)角的大小。

3、用雙動(dòng)棘爪調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角。

三、齒式棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，工作可靠，棘輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角等于棘輪齒矩角的整數(shù)倍,

廣泛用于各類(lèi)機(jī)械中。

缺點(diǎn)：工作時(shí)沖擊較大，棘爪在齒背上滑國(guó)時(shí)會(huì)發(fā)出噪聲。適用與低速、輕載和棘輪轉(zhuǎn)

角不大的場(chǎng)合。

1、間歇進(jìn)給式輸送：牛頭刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)，澆鑄式流水進(jìn)給裝置。

2、超越運(yùn)動(dòng)與超越離合器：自行車(chē)飛輪。

四、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)是依靠主動(dòng)棘爪與無(wú)齒棘輪之間的摩擦力來(lái)推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以摩擦

力要足夠大。

3.3槽輪機(jī)構(gòu)

一、槽輪機(jī)構(gòu)的組成和工作原理

分類(lèi)：外槽輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。

內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)空間棘輪機(jī)構(gòu)

組成：主動(dòng)撥盤(pán)、從動(dòng)槽輪和機(jī)架。

工作原理：撥盤(pán)以等角速度叫作連續(xù)回轉(zhuǎn)，槽輪作間歇運(yùn)動(dòng)。當(dāng)撥盤(pán)上的圓柱銷(xiāo)沒(méi)有進(jìn)

入槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的內(nèi)凹鎖止弧面被拔盤(pán)上的外凸鎖止弧面卡住，槽輪靜止不動(dòng)。

當(dāng)圓柱銷(xiāo)進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，鎖止弧面被松開(kāi)，則圓柱銷(xiāo)驅(qū)動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)撥盤(pán)上的

圓柱銷(xiāo)離開(kāi)徑向槽時(shí)，下一個(gè)鎖止弧面又被卡住，槽輪又靜止不動(dòng)。由此將主動(dòng)件的連

續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)槽輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

二、槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能準(zhǔn)確控制槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

缺點(diǎn)：槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)整，且在槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的始、末位置存在沖擊。

應(yīng)用：一般應(yīng)用與轉(zhuǎn)速較低，要求間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度的分度裝置中。

3.4不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由漸開(kāi)線齒輪機(jī)構(gòu)演變而成的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。屬于間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

一、工作原理

它與普通漸開(kāi)線齒輪機(jī)構(gòu)的主要區(qū)別在于該機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)輪僅有一個(gè)或幾個(gè)齒。

當(dāng)主動(dòng)輪I的有齒部分與從動(dòng)輪輪齒結(jié)合時(shí)，推動(dòng)從動(dòng)輪2轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)主動(dòng)輪1的有

齒部分與從動(dòng)輪脫離嚙合時(shí)，從動(dòng)輪停歇不動(dòng)。因此，當(dāng)主動(dòng)輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪獲

得時(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。為防止從動(dòng)齒輪反過(guò)來(lái)帶動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)設(shè)置鎖止弧。

二、特點(diǎn)及應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，傳遞力大，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)和停歇的次數(shù)、時(shí)間、轉(zhuǎn)角大

小等的變化范圍較大。

缺點(diǎn)：工藝友雜，從動(dòng)輪的開(kāi)始和結(jié)束的瞬時(shí)，會(huì)造成較大沖擊。

應(yīng)用：低速、輕載。如多工位自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)械中用作工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，以

及某些間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)、計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)等。

討論與交流

教材中本單元的練習(xí)題。

單元四帶傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)

4.1帶傳動(dòng)的組成、類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用

一、帶傳動(dòng)的組成

帶傳動(dòng)一般是由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶及機(jī)架組成。

帶的傳動(dòng)過(guò)程：

原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶與輪的摩擦從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)

二、帶傳動(dòng)的主要類(lèi)型

從傳動(dòng)方式來(lái)看，主要可以分為兩種：1）摩擦型帶傳動(dòng)；2）嚙合型帶傳動(dòng)。

摩擦型帶傳動(dòng)通常由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的環(huán)形傳動(dòng)帶組成，由于帶已

被張緊，傳動(dòng)帶在靜止時(shí)已受到預(yù)拉力的作用，帶與帶輪之間的接觸面間產(chǎn)生了正壓力。

當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠帶與帶輪接觸面之間的摩擦力，拖動(dòng)傳動(dòng)帶進(jìn)而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng),

實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

嚙合型帶傳動(dòng)由同步帶傳動(dòng)，它是由主動(dòng)同步帶輪、從動(dòng)同步帶輪和套在兩輪上的

環(huán)形同步帶組成。

摩擦型帶傳動(dòng)又可以分為：

‘平帶：工作面為內(nèi)表面彎曲應(yīng)力小。

V帶：工作面梯形的兩側(cè)面，傳動(dòng)功率比平帶大

,多楔帶：工作面是楔開(kāi)副端的側(cè)面，具有上殖個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

圓形帶：牽引力小，多用于儀表和家電中。

V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能刀較大，在傳動(dòng)比較大時(shí)、要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合應(yīng)用較多，是帶

傳動(dòng)的主要類(lèi)型。

若平帶和V帶受到同樣的壓緊力帶與帶輪接觸面之間的摩擦系數(shù)也同為f,平

帶與帶輪接觸面上的摩擦力為:

Ff=2FNf=-^—=F^fv

而V帶與帶輪接觸面上的摩擦力為：'sin(°/2)

式中：人為當(dāng)量摩擦系數(shù)。

普通V帶的楔角為40。，因次可以估算得人=(3.63?3.07)人也就是說(shuō)，在同樣

得條件下，平帶V帶在接觸面上所受得正壓力不同，V帶傳動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力比平帶大的

多。所以一般機(jī)械中多采用V帶。

多楔帶傳動(dòng)兼有平昔和V帶傳動(dòng)的特點(diǎn)，主要用于傳遞大功率、結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)

合。

圓帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能刀較小，一般用于輕型和小型機(jī)械。

嚙合型傳動(dòng)帶又稱為同步帶，其特點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比恒定，結(jié)構(gòu)緊湊，帶速可達(dá)40m/s,i可達(dá)10,傳遞功率可達(dá)200Kw,

效率高，約為〃=0.98,

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，對(duì)制造和安裝要求高。

三、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用

特點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲小，可緩沖吸振，有過(guò)載保護(hù)，可遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造、安裝

和維護(hù)方便，但傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，效率較低，壽命較短，旦對(duì)軸的壓力大，不適合用于高溫、易

爆及有腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)合。

應(yīng)用：摩擦帶傳動(dòng)適用于傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比要求不很?chē)?yán)格及傳動(dòng)中心、矩較大的場(chǎng)

合。常應(yīng)用于傳動(dòng)比不要求準(zhǔn)確、功率尸＜100kW

v=5-25m/s＞傳動(dòng)比*5以及有過(guò)我保護(hù)的場(chǎng)合。

嚙合帶傳動(dòng)的同步帶傳動(dòng)能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，其適應(yīng)的速度范圍廣(v〈50m/s),

傳動(dòng)比大(iW12),傳動(dòng)效率高(n=0.98-0.99)o結(jié)構(gòu)緊湊

4.2帶傳動(dòng)的受力分析和應(yīng)力分析

一、帶傳動(dòng)的受力分析

帶必須以一定的初拉力后張緊在帶輪上。

帶傳動(dòng)時(shí)，緊邊和松邊的拉力差形成有效拉力凡以傳動(dòng)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。

有效圓周力久=片_乙

在帶傳動(dòng)過(guò)程中，有效圓周力不能超過(guò)帶與輪面間F摩擦力綜合的極限值否則帶傳

動(dòng)會(huì)發(fā)生打滑，導(dǎo)致傳動(dòng)失效。

在帶即將打滑的臨界緊邊拉力和松邊拉力的關(guān)系符合歐拉公式：

平帶:凡b

V帶傳磊有效圓面力Fe的大小為：

表明，帶所傳遞的圓周力歹與下列因素有關(guān)：初拉力后，摩擦因數(shù)人包角

二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析

通過(guò)分析可知，帶傳動(dòng)時(shí)、帶中存在著三種應(yīng)力：

由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)刀S：

緊邊拉應(yīng)力：

松邊拉應(yīng)力：bi=F\/A

由離心力產(chǎn)生的粵繆應(yīng)力沿2/A

由1席贏以鑫嬴.首生4底曲應(yīng)力6bb

三種筋共而自0飆癱變應(yīng)力條件下工作，故帶易產(chǎn)生疲勞破壞。皮帶中的

應(yīng)力最大值為A2=2EhuI〃/2

max=%+，c+6bbi

最大應(yīng)力出現(xiàn)點(diǎn)：緊邊進(jìn)入主動(dòng)輪的初始接觸點(diǎn)。

為保證帶有足夠的疲勞壽命，應(yīng)使帶中的最大應(yīng)力,毋小于等于帶材料的許用應(yīng)力

Mo即：*〕ax=%+猿+5bbW[s]

4.3帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比

帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比

由于帶的彈性變形而引起帶在輪面上滑動(dòng)的現(xiàn)象，稱為彈性滑動(dòng)。

帶傳動(dòng)時(shí)，帶與輪面之間存在著彈性滑動(dòng),這使得從動(dòng)帶輪的圓周速度也總是低于主

動(dòng)帶輪的圓周速度w。e相對(duì)于VI的降低率稱為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率e：

從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為：〃儲(chǔ).為dd2

L

n2=--^(1一￡)i=—=-----------———

帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：42%4”(1-￡)

￡隨載荷變化而變化。因是變量，故帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。其值大小為

0.01-0.02,非精確計(jì)算時(shí)可以忽略其影響。彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)所不可避免的特性,不同于

打滑失效。

Vj—v_71dMi—7idn1ddiKLi

222—1----------

da\ri\

v}ml、nx

4.4普通V帶傳動(dòng)的失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則

一、帶傳動(dòng)的失效形式

帶傳動(dòng)的主要失效形式：

打滑：由于過(guò)載，芍在帶輪上打滑而不能正常傳動(dòng)。

帶的疲勞破壞：帶在變應(yīng)力狀態(tài)下工作，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定

值時(shí)，帶發(fā)生疲勞破壞，如撕裂、脫層和拉斷

二、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

（1）、保證帶傳動(dòng)不打滑;

（2）、帶在一定時(shí)限內(nèi)具有足夠的疲勞強(qiáng)度和使用壽命，不發(fā)生疲勞破壞。

不打滑：pFv

帶的疲勞強(qiáng)度：%+M+%bW[s]1000

帶傳遞的功率：1(1]

F：最大的有效圓周力（Fcmax）；Femax—1一=CT?A1一

v：帶速（m/s）,v=ddini/（60x1000）o

帶傳動(dòng)的基本額定功率Pl：當(dāng)載荷平穩(wěn)、傳動(dòng)比i=1和特定帶長(zhǎng)、抗拉體材質(zhì)為化

纖的條件下，求得各種卷號(hào)單根V帶所能傳遞的功率?！?、

修正公式為：[p]=（R+AP）KaK

尸件單根V帶在實(shí)際工作條件下可傳遞的額定功率（kW）；Pl為單根V帶所能傳遞

的基本額定功率（kW）；為iWl時(shí)單根V帶的額定功率的增量（kW）,Ku為包角

修正因數(shù)，K為帶長(zhǎng)修正因數(shù)。

4.5V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)

一、帶傳動(dòng)的張緊

張緊的目的：

1）根據(jù)帶的摩擦傳動(dòng)原理，帶必須在預(yù)張緊后才能正常工作：

2）運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，帶會(huì)松弛，為了保證帶傳動(dòng)的能力，必須重新張緊，才能正常

工作。

常見(jiàn)的張緊裝置有定期張緊裝置、自動(dòng)張緊裝置、張緊輪張緊裝置。

張緊輪一般應(yīng)放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲。同時(shí)張緊輪應(yīng)盡量靠近大輪，

以免過(guò)分影響在小帶輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同。

二、帶傳動(dòng)的安裝和維護(hù)

1.平行軸傳動(dòng)時(shí)，各帶輪的軸線必須保持規(guī)定的平行度

2.安裝皮帶時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)整中心距使皮帶張緊，嚴(yán)禁強(qiáng)行撬入和撬出，以免損傷皮

帶。

3.不同廠家的V帶和新舊不同的V帶，不能同組使用。

4.按規(guī)定的張緊力張緊（測(cè)定方法如右圖）

5.加防護(hù)罩以保護(hù)安全，防酸、堿、油及不在60°以上的環(huán)境下工作。

6.定期對(duì)V帶進(jìn)行檢查，以便及時(shí)調(diào)整中心矩和更換V帶。

4.6鏈傳動(dòng)的組成、類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用

一、鏈傳動(dòng)的組成

組成：主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、鏈條和機(jī)架。

工作原理：鏈傳動(dòng)是依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

二、鏈傳動(dòng)的類(lèi)型

按用途分：

用于起重機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械:傳動(dòng)鏈，起重鏈

用于一般機(jī)械傳動(dòng)：牽引鏈：滾子鏈，套筒鏈，齒形鏈，成形鏈。

三、鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用

特點(diǎn)：

1、與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，徑向壓軸力小，適于低速情況

下工作。

2、與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)安裝精度要求較低，成本低廉，可遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。

3、鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比。

4、鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠、轉(zhuǎn)速不高，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以

及其它不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。

應(yīng)用：

適用于兩軸線平行且距離較遠(yuǎn)（aW8m）、瞬時(shí)傳動(dòng)比無(wú)嚴(yán)格要求及工作環(huán)境

惡劣的場(chǎng)合，應(yīng)用與農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、石油化工及運(yùn)輸機(jī)械中。

傳遞功率可達(dá)3600kW,常用lOOkW及以下；鏈速v可達(dá)30?40m/s,常用vW

15m/s；傳動(dòng)比最大可達(dá)15,一般*6：沖動(dòng)效率n=0.91?0.97。

4.7鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性

1、鏈傳動(dòng)的速度分析

鏈的平均速度為：

鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比為：._叢_至

鏈條較鏈A點(diǎn)的前進(jìn)分速度:"一工一7Q4①TQ

上下運(yùn)動(dòng)分速度：.：

2、鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性V=V'Sm/?-Sin^

由上述分析可知，鏈傳動(dòng)中，鏈條的前進(jìn)速度和上下抖動(dòng)速度是周期

性變化的，鏈輪的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈速的變化就越大。當(dāng)主動(dòng)鏈輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)

時(shí)，從動(dòng)鏈輪的角速度以及鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比

都是周期性變化的，因此鏈傳動(dòng)不宜用于對(duì)運(yùn)動(dòng)精度有較高要求的場(chǎng)合。鏈傳動(dòng)的

不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點(diǎn)所造成的，故稱

為鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：鏈條忽上忽下，忽快忽慢。

4.8滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

一、滾子鏈的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

1、結(jié)構(gòu)

滾子鏈?zhǔn)怯蓾L子、套筒、銷(xiāo)軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成；

內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷(xiāo)軸之間為過(guò)盈聯(lián)接；

滾子與套筒之間、套筒與銷(xiāo)軸之間均為間隙配合。

滾子鏈有單排鏈、雙排鏈、多排鏈。多排鏈的承載能力與排數(shù)成正比，但由于精度

的影響，各排的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過(guò)多一般不超過(guò)4排。

2、標(biāo)準(zhǔn)

滾子能的標(biāo)記為：

鋅號(hào)排數(shù)整鏈鋅w數(shù)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)

例如：08A-1X88GB1243.1-83

表示：A系列、節(jié)距12.7mm、單排、88節(jié)的滾子鏈。

二、滾子鏈和鏈輪

主要參數(shù)：齒數(shù)Z、節(jié)距〃和分度圓直徑d°

鏈輪的要求：

1、保證鏈條能平穩(wěn)而順利的進(jìn)入和退出嚙合；

2、受力均勻，不易脫璉；

3、便于加工。

齒形：三圓弧一直線。

sin-

Z

鏈輪結(jié)構(gòu):

鏈輪的結(jié)構(gòu)如.上圖。鏈輪的直徑小時(shí)通常制成實(shí)心式，直徑較大時(shí)制成孔板式，直

徑很大時(shí)，制成組合式。

鏈輪輪齒應(yīng)有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，常用材料為中碳鋼，不重要場(chǎng)合則用Q235

等鋼，高速重載時(shí)采用合金鋼，低速時(shí)大鏈輪可采用鑄鐵。由于小鏈輪的嚙合次數(shù)多，

小鏈輪的材料應(yīng)優(yōu)于大鏈輪，并進(jìn)行熱處理。

4.9滾子鏈傳動(dòng)的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

一、滾子鏈傳動(dòng)的失效形式

失效形式有：鏈板疲勞破壞；滾子、套筒沖擊疲勞破壞；錢(qián)鏈磨損；錢(qián)鏈膠合；鏈

條靜力拉斷。

二、滾子鏈的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：中、高速鏈傳動(dòng)(鏈速v20.6m/s),按功率曲線圖設(shè)計(jì)；

低速鏈傳動(dòng)(v<0.6m/s),按鏈的靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

對(duì)于一般鏈輪v^0.6m/s的鏈傳動(dòng)，主要失效形式為鏈條疲勞或沖擊疲勞破壞，故

設(shè)計(jì)計(jì)算通常以疲勞強(qiáng)度為主并綜合考慮其他失效形式的影響。

討論與交流

教材中本單元的練習(xí)題。

單元五齒輪傳動(dòng)

5.1齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用與分類(lèi)

1、優(yōu)點(diǎn)：

（1）、使用的圓周速度,功率范圍廣（圓周速度能達(dá)到300m/s,功率可達(dá)到105kW）；

（2）、傳動(dòng)比準(zhǔn)確（單級(jí)傳動(dòng)比能達(dá)到或更大）；

（3）、機(jī)械效率高；

（4）、工作可靠，壽命長(zhǎng)；

（5）、可實(shí)現(xiàn)空間任意兩軸間任意軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞；

（6）、結(jié)構(gòu)緊湊。

2、缺點(diǎn)：

（1）、制造、安裝精度要求高，因而成本高；

（2）、低精度齒輪傳動(dòng)時(shí)噪聲和振動(dòng)較大；

（3）、不宜做遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。

3、分類(lèi)：

按齒線輪廓曲線分：

■漸開(kāi)線齒輪（應(yīng)用最廣）

"擺線齒輪

按工作條件分：

［開(kāi)式齒輪

閉式齒輪

5.2漸開(kāi)線的形成原理和基本性質(zhì)

??、漸開(kāi)線的形成和基本性質(zhì)

1、漸開(kāi)線的形成：

如圖所示，當(dāng)直線NK沿一圓作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意一點(diǎn)K的軌跡稱為該圓的漸

開(kāi)線。該圓稱為漸開(kāi)線的基圓，半徑用rb表示，直線NK稱為漸開(kāi)線的發(fā)生線。

2、性質(zhì)：

（1）、發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng)，

即NK=NA；

（2）、發(fā)生線NK是漸開(kāi)線在任意點(diǎn)K的法線；

（3）、漸開(kāi)線齒廓上任意點(diǎn)的法線與該點(diǎn)的速度方向所夾的銳角。k稱為該點(diǎn)的壓

力角，rk越大，Qk越大。反之越小，基圓上的壓力角等于零。

分類(lèi)名稱特點(diǎn)90應(yīng)用

網(wǎng)街輪抬向相反.匏曲q軸戰(zhàn)平行?工作M

無(wú)“內(nèi)力

外事會(huì)直

?合度較小.傳動(dòng)平■件較差?承?俺力發(fā)

悔礴住的匏

低

傳動(dòng)

，用于速度較低的傳動(dòng).尤其運(yùn)用于受，

箱的怏檔恒電

平街

96

行柱網(wǎng)內(nèi)輪找向相同

內(nèi)噌合圓