机械原理总复习.ppt

1、1,机械原理复习重点要点,2,机构：运动链中，若将某一构件加以固定，而让另一个（或几个）构件按给定规律相对于该固定构件运动而其余各构件都能得到确定的相对运动。,第一章 绪 论,3,2、机构简图及其绘制 绘制步骤： （1）分析机构运动，弄清构件数目 （2）判定运动副类型 （3）选试图、选位置、按比例用规定符号表达运动副 （4）用规定符号表达构件,1、基本概念 构件：机构的单元体 构件与零件的区别：机构是运动的单元体，零件是制造的单元体 运动副：两个构件直接接触组成的可动联接 分类：接触形式（低副、高副） 相对运动性质（转动副、移动副） 运动链: 若干构件用运动副联接而成的构件系统,第二章 机构的

2、结构分析,4,级杆组（ 级组）,机构的组成原理：任何机构都是由若干个基本杆组依次连接 于原动件和机架上所组成的系统。在同一机构中可包含不同级别 的基本杆组，我们把机构中所包含的基本杆组的最高级数作为机 构的级数，这就是机构的结构分类方法。,级杆组（级组）,3、杆组的结构分析,结构分析步骤： 1、先计算机构自由度，并确定原动件 2、从远离原动件的构件先试拆级杆组，若不成再拆三级杆组，直至剩下原动件和机架为止 3、最后确定机构的级别,5,4、平面机构自由度的计算 平面自由度的计算公式：F=3n-2PL-PH 注意：1 复合铰链 2 局部自由度 3 虚约束 机构具有确定运动的条件？ 5、高副低代：为

3、使平面低副机构的组成原理、结构分析和运动分析方法能适用于含有高副的平面机构，根据一定的约束条件将平面机构中的高副虚拟地用低副代替，这种以低副代替高副的方法-。 关键：找出构成高副的两轮廓曲线在接触点处的曲率中心，然后用一个构件和位于两个曲率中心的两个转动副来代替该高副。,6,瞬心个数计算：N=n(n-1)/2 转动副瞬心位置：转动副中心 移动副瞬心位置：垂直于导路无穷远处 三心定理:作平面运动的三构件共有三个瞬心，它们位于同一条直线上。 相似性原理（影像原理）：同一构件上各点速度矢量终点所形成的多边形相似于构件上相应点所形成的多边形。,第三章 平面机构的性能分析,7,平面连杆机构：将若干个构件

4、用低副连接起来并作平面运动的机构，也称低副机构。,铰链四杆机构 全部运动副为转动副的四杆机构。,四杆机构由四个构件组成的平面连杆机构。,连杆：不与机架相连作平面运动的构件。,机架：支承传动零件。,曲柄：与机架相连并且作整周转动的构件；,摇杆：与机架相连并且作往复摆动的构件；,曲柄、摇杆连架杆。,第四章 连杆机构及其设计,8,四杆机构的基本形式 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构,转动副成为周转副的条件:,2）组成周转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆,1）最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其余两杆的长度和 杆长条件,即：,9,最短杆为机架 双曲柄机构,最短杆为连杆 双摇杆机构,最短杆为连架杆

5、曲柄摇杆机构,铰链四杆机构类型的判断方法：,无论何杆为机架均为双摇杆机构。,机构极位曲柄与连杆两次共线时的位置。,极位夹角原动件曲柄在机构极位时所夹的锐角。,摆角从动件摇杆两极限位置的夹角。,10,四杆机构从动件空回行程平均速度与工作行程平均速度 的比值称为行程速比系数，用 K 表示：,（2）当 0 ，K 1，机构有急回作用。,因此 （1）当 = 0，K = 1，机构无急回作用。,2、原动件匀速转动时, 从动件往复运动速度快慢不同。急回运动特性,11,压力角从动件在点的受力方向与该点速度方向所夹的锐角，称机构在此位置的压力角，用表示。,有效分力,有害分力,压力角越小，推动机械运动的 有效分力越

6、大，故压力角越小越好。,压力角和传动角,12,传动角 越大，推动机械运动的有效分力越大，故 传动角越大越好。, min 的位置：,曲柄与机架两共线位置之一最小传动角位置,传动角：压力角的余角，用表示。,死点位置从动件的传动角 等于零时机构所处的位置。,机构或顶死，而不能运动； 或出现运动不确定。,死点位置的危害：,死点的应用：夹紧机构、飞机起落架,13,一、从动件位移与凸轮转角的对应关系,偏 距: 凸轮回转中心与从动件导路间的偏置距离,用 e 表示,推程 远休 回程 近休,推程运动角,远休止角,回程运动角,近休止角,凸轮基圆以凸轮转动中心为圆心,以其轮廓最小向径r0为半径的圆,从动件行程:在推

7、程或回程中 从动件的最大位移,用 h 表示；,第五章 凸轮机构,推 杆,凸 轮,14,二、 从动件常用运动规律,等速运动特点：在行程的起始和终止位置有刚性冲击， 适用于低速。,1. 等速运动规律,刚性冲击：当速度有突变时，理论上加速度为无穷大，此时推杆上的惯性力产生的冲击,2. 等加速等减速运动规律,柔性冲击：当加速度有突变时，推杆上的惯性力产生的冲击,等加速等减速运动特点：在行程的起始、中间和终止 位置有柔性冲击，适用于中速。,15,3. 余弦加速度(简谐)运动规律,余弦加速度运动特点： 在行程的起始和终止位置有柔性冲击，适用于中速。,4. 正弦加速度(摆线)运动规律,正弦加速度运动特点：无

8、冲击，适用于高速,16,凸轮轮廓设计基本原理 反转法：设想给整个凸轮机构加上一个绕转动轴心转动的公共角速度-，此时，凸轮相对静止，从动杆一边随导路以-转动，一边沿导路做往复运动。,（1）将滚子中心视为尖顶，按尖顶从动杆设计一凸轮轮廓理论轮廓。 （2）以理论轮廓上各点为圆心，滚子半径为半径，作一系列滚子圆，并作滚子圆族的包络线工作轮廓。,图解法设计凸轮轮廓,17,凸轮机构的压力角及其许用值,压力角:凸轮与从动件在接触点B处正压力的方向与从动件上力作用点处的速度方向之间所夹的锐角。 它是反映凸轮机构受力情况的一个重要参数。,通常规定： max 许用压力角的推荐值为： 推程：直动从动件 =3040

9、摆动从动件 =3545 回程： =7080,18,一、 齿轮机构的分类,2. 空间齿轮机构 1） 锥齿轮传动 2） 交错轴斜齿轮传动 3） 蜗杆传动,圆柱齿轮机构,1. 平面齿轮机构 1）直齿圆柱齿轮传动 2）斜齿圆柱齿轮传动 3）人字齿轮传动,第六章 齿轮机构及其设计,啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动,19,二、齿廓啮合的基本定律,齿廓啮合基本定律 互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比都与其连心线o1o2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。,推论：保证齿轮定传动比传动的条件 不论两齿廓在何位置接触，过接触点所作的两齿廓公法线必须与两轮连心线交于一定点。,2.

10、节点：过两齿廓接触点所作的齿廓公法线与两轮连心线的交点。以两轮回转中心为圆心，以回转中心与节点的连线为半径所做的圆即为节圆。,传动比等于节圆半径的反比,两节圆做纯滚动,外啮合齿轮传动中心距等于节圆半径之和,20,（1） 发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长。,（4） 渐开线的形状取决于基圆的大小。,（3） 基圆内无渐开线。,（2）渐开线上任意点的法线恒与其基圆相切。发生线与基圆的切点N就是渐开线在K 点的曲率中心，线段KN是渐开线在K点的曲率半 径。,2、渐开线在K点的压力角渐开线齿廓在接触点所受正压力方向（即齿廓曲线在该点的法线）与齿轮绕O点回转时点K的速度方向线之间所夹的锐角，

11、用K表示。,1、渐开线特性：,三、共轭齿廓曲线 如果两轮的传动能实现预定的传动比规律，则两轮相互接触传动的一对齿廓称为共轭齿廓。,四、渐开线,21,过啮合点所作的两齿廓的公法线,它与连心线的交点C为一定点。,N 1N 2线是渐开线齿廓接触点的轨迹 啮合线，,既使两齿轮实际中心距与设计中心距略有变化，也不会影响两轮的传动比。 传动的可分性。,3、 渐开线齿廓啮合特性,1）保证定传动比传动,2）传动具有可分性,故：传动比为一常数,渐开线齿轮传动过程中，啮合齿廓间的正压力方向始终不变。,啮合线与节点C的圆周速度方向所夹的锐角啮合角，用表示。,传动比等于基圆半径的反比,3）齿廓间正压力方向不变,22,

12、分度圆直径： d = mz 齿顶高： ha = ha*m 齿根高： hf =（ha*+ c*）m 齿全高： h = ha + hf = (2ha*+ c*）m 齿顶圆直径： da = d + 2ha=（z+2ha*）m 齿根圆直径： df = d- 2hf =（z - 2ha*- 2c*） m 基 圆 直 径： db = dcos = mzcos 法 向 齿 距： pb= db/z = mcos 注： ha* 齿顶高系数，标准值为ha*= 1 c* 顶隙系数，标准值为c*= 0.25,标准齿轮 m 、 ha*、 c*均为标准值， 且分度圆上s = e 的齿轮。,五 直齿圆柱齿轮几何尺寸,23,

13、轮齿任意半径ri上的齿厚si,m1 =m2= m 1= 2= 两轮的模数和压力角分别相等 渐开线直齿圆柱齿轮的 正确啮合条件。,1、 正确啮合条件,24,啮合起始点B2 啮合线N1N2 与从动轮齿顶圆的交点。 啮合终止点B1 啮合线N1N2 与主动轮齿顶圆的交点。 线段B1B2 实际啮合线段。 啮合线N1N2 理论啮合线段。 N1、N2 啮合极限点。,1） 一对齿轮的啮合过程,2、连续传动条件,25,重合度实际啮合线段与 法向齿距的比值。用a表示。,2.连续传动条件,实际啮合线段法向齿距,26,重合度的计算,1)与模数无关；,5) 齿顶高系数h a * 越大，越大。,4) 啮合角 越小, 越大

14、；,3) 趋于时，max=1.981；,2) 齿数越多， 越大；,27,六、 齿廓的根切,根切 展成法加工齿轮时， 刀具的顶部将齿廓根部的渐 开线切去一部分的现象。,2. 产生根切的原因 如果刀具的齿顶线(或齿顶圆)超过了啮合线与轮坯基圆的切点N1,避免根切 应满足：,与什么有关？,Z!,P,1) 减小齿顶高系数 ha* ； 2) 加大刀具齿形角 ； 3) 变位修正。,3. 避免根切的方法,28,2、齿厚、齿槽宽、齿顶高、齿根 高与标准齿轮不同。,3、不根切的最小变位系数。,七. 变位齿轮的几何尺寸,1、分度圆、基圆、齿距与标准齿轮相同。,29,4、标准齿轮与变位齿轮齿形变化特点:,正变位齿轮

15、：齿根变厚、齿顶变尖,负变位齿轮：齿根变薄、齿顶变宽,30,八、变位齿轮传动类型,1、 x1+x2 =0 且 x1 = -x2 0 高度变位齿轮传动,特 征： = ，a = a, y = 0 , = 0,传动特点：改善小轮磨损；大小两轮强度互补；成对替换标准齿轮。,齿数条件： z1 + z2 2 z min,中心距=标准中心距,啮合角=分度圆压力角,中心距变动系数,齿顶高变动系数,31,32,2、 x1+x2 0 角度变位齿轮传动,1) x1+x20 正传动,2) x1+x20 负传动,传动特点：可减小机构尺寸；提高两轮强度； 减轻两轮磨损；重合度略有降低。,齿数条件： z1 + z2 可以2

16、 z min,特 征： ，a a, y 0 , 0,传动特点：重合度略有增加；两轮强度降低; 两轮磨损加大。,齿数条件： z1 + z2 2 z min,特 征： ，a a, y 0 , 0,33,34,一、轮系的类型,轮 系,定轴轮系,周转轮系,复合轮系,根据轮系中各齿轮轴线的位置是否固定来分类：,轮系运转时各齿轮轴线的位置相对于机架都固定不动，则该轮系称为定轴轮系。,由定轴轮系部分和周转轮系部分组成的轮系或由几个周转轮系部分组成的轮系叫做复合轮系。,轮系运转时，既能自转，又能公转的齿轮称为行星轮；至少有一个行星轮的轮系称为周转轮系。,第七章 轮系及其设计,35,2. 啮合齿轮转向关系的表示

17、方法,两轮轴线平行：,两轮轴线不平行：只能用画箭头的方法表示其转向关系,或用画箭头方法表示其转向关系 （外啮合转向相反，内啮合转向相同）,可用“”号表示转向关系 （+转向相同，- 转向相反）,左（右）手法则：左（右）手握住蜗杆轴线，拇指自然伸直的方向表示蜗轮啮合点的速度方向。,1轮系的传动比,一）轮系的传动比及表示方法,二、定轴轮系传动比计算,36,二） 定轴轮系传动比的计算,定轴轮系传动比的计算公式,37,周转轮系传动比的通用计算公式：,三）周转轮系的传动比,G周转轮系中的主动轮； K周转轮系中的从动轮； H周转轮系中的行星架。,38,一、棘轮机构,1.齿啮式棘轮机构的特点,齿啮式棘轮机构结构简单，棘轮转角可实现有级调节，但传动平稳性差。适合于转速不高，