机械分析应用基础 (3).doc

第3单元 学时数：2学时教学目的与要求：了解机械传动的运动和动力参数；了解机械传动机构的基本功能；了解常用机构的类型、特性及应用。教学重点与难点：重点：1机械传动的运动和动力参数 2机械传动机构的基本功能难点：机构的速度分析教学手段与方式：课堂讲授，实物模型演示，多媒体课件教学内容：第一章 机械传动系统的运动分析第二节 机械传动机构一、机械传动的运动和动力参数二、机械传动机构的基本功能三、常用机构的类型、特性及应用第一章 机械传动系统的运动分析第二节 机械传动机构一、机械传动的运动和动力参数1构件运动的速度v与角速度（1）构件的平动构件在平动过程中，其上任一条直线始终与其初始位置保持平行。工程实例：内燃机汽缸中活塞，车轮联动机构中连杆（动画见课件）分类： 直线平动平动构件上的各点的运动轨迹为直线（如上例中活塞） 曲线平动平动构件上的各点的运动轨迹为曲线（如上例中连杆）特点： 构件上的各点具有形状相同的运动轨迹； 构件上的各点在某一瞬时具有相同的速度和加速度。如车轮联动机构中连杆BC上任一两点B、C在图示瞬时：ABCD速度相等 加速度相等 可见：构件的平动问题可归结为点的运动问题。（2）构件的定轴转动构件在定轴转动过程中，其上有且只有一条直线始终固定不动，该固定直线即为轴线或转轴 。工程实例：齿轮，飞轮（动画见课件）特点：构件定轴转动时，其上任一点均作圆周运动，圆心在轴线上，圆周所在平面垂直转轴，半径为点到转轴的距离。1）转动构件的转角和角速度转角 ：用以确定转动构件任一瞬时在空间的位置 转角 是代数量，规定从转轴的正向看，逆时针转向的转角为正，反之为负。 转角 的单位是rad（ 弧度）。 角速度 是描述构件转动快慢和转向的物理量，是转角 对时间t 的一阶导数，即： 角速度 是代数量。若角速度为正，表示转角随时间增加；反之，则转角随时间减少。 角速度 的单位是rad/s （ 弧度/秒）。 工程上常用转速n转/分（r/min）表示转动快慢。 n与 之间的关系是：2）转动构件上任一点的速度 vR 即转动构件上任一点速度的大小等于其转动半径与构件角速度的乘积。 转动构件上点的速度大小与点的转动半径成正比，方向垂直于转动半径，指向与角速度的转向一致。 若以转速n表示构件转动的快慢，则直径为D(mm)的圆周上各点的速度可表示为： (m/s)2传动比i在机械传动中，为满足构件的变速、换向需要，常用齿轮、皮带轮、链轮、摩擦轮或它们的组合来实现。设轮是主动轮，轮是从动轮，则：传动比是主动轮和从动轮 的角速度（或转速）之比，即：啮合传动： 摩擦传动： 式中： n1、n2为主、从动轮转速，z1、z2 为主、从动轮齿数，d1、d2为主、从动轮计算直径。传动系统总传动比等于各级传动比的连乘积，即： 3机械效率齿轮传动系统传动构件的效率 nk ，i1k 1，TK T1升速传动 n1 nk ，i1k 1，TK T1二、机械传动机构的基本功能1实现运动形式的变换 电动机、内燃机等原动机输出匀速的回转运动，而机械执行构件要求的运动形式是多种多样的。传动机构可把匀速的回转运动转变为移动、摆动、间歇运动、平面复杂运动等形式。实现各种运动形式变换的机构如下： 原动件连续回转 从动件连续回转，实现变向、变速实例：外啮合齿轮机构，内啮合齿轮，圆锥齿轮机构，蜗杆蜗轮机构，带传动机构，链传动机构（动画见课件） 从动件间歇回转实例：电影放演机（槽轮机构），不完全齿轮机构，圆柱凸轮分度机构（动画见课件） 从动件往返摆动实例：摆动导杆机构，摆动圆柱凸轮机构（动画见课件） 从动件移动实例：圆柱凸轮输送机，内燃机气门机构（动画见课件） 从动件作平面复杂运动 实例：揉面机，连杆步进输送机构（动画见课件） 原动件摆动 从动件摆动或移动或间歇回转实例：鹤式起重机（双摇杆机构），吸筒，齿轮齿条，棘轮机构（动画见课件）2实现运动速度的变换机械执行构件的转速一般与原动机转速是不相符合的，传动机构要完成减速、增速或变速的功能。 在较大传动比的情况下需要将多级齿轮、带、链、蜗杆传动等组合起来满足速度变化的要求。实例1：二级齿轮减速器（动画见课件）减速器由几对齿轮安装在一个箱体内，可以由专门的工厂生产，它作为通用部件应用在机械传动系统中，其输入输出轴可用联轴器与有关轴相联。实例2：汽车变速器（动画见课件）根据汽车行驶的不同速度要求，汽车发动机输出的转速通过变速器可得到四种不同转速和相应的转向，这是利用滑移齿轮和离合器完成的有级变速传动。（1）低速档：滑移齿轮6与齿轮5啮合，齿轮4、离合器B均放于空档。传动路线（1）2（5）6（）（2）中速档：滑移齿轮4与齿轮3啮合，齿轮6、离合器B放于空档。传动路线（1）2（3）4（）（3）高速档：离合器A与B啮合，齿轮3、齿轮5处于空档。传动路线（4）低速倒车档：滑移齿轮6与齿轮8啮合，齿轮4、离合器B放于空档，传动路线（1）2（7）86（）3实现运动合成和分解机械传动中，有时需要将两个运动合成为一个输出运动或将一个运动分解为两个输出运动，传动机构能实现这些要求。实例1：电扇摇头机构（图形见课件）功能要求：1风扇叶轮的旋转搅动空气产生风，使空气流动。2叶轮的轴线能作一定角度的摆动，使整个房间。运动原理：电机轴上直接安装风扇叶轮使之转动，其风速大小是通过调节电机转速的方法得到的。双摇杆机构1234，杆1能相对构件4（2）绕A（B）转360。构件4上的电机通过蜗轮蜗杆传动，使杆1以较低的速度绕A点作整周转动，从而使摇杆2、4往复摆动，以实现风扇摇头的要求。实例2：平板印刷机吸纸机构（图形见课件）凸轮机构通过两个摆动从动件，从两条路线传递运动，于吸纸盘P合成，吸纸盘P走出一个矩形轨迹，以完成吸纸和送纸的两个主要动作。4获得大的机械效益实例：蜗杆传动起重机构（图形见课件）传动系统在许多情况下可以增矩、增力，获得大的机械效益。根据一定功率下减速增矩的原理，通过减速传动可以用较小的驱动转矩产生较大的输出转矩。手动蜗杆传动