机械基础课件4(中烟)课件

1、主讲教师：陈主讲教师：陈 林林安徽省阜阳技师学院现代制造系安徽省阜阳技师学院现代制造系第七讲第七讲 轮轮 系系开始上课开始上课汽车变速器汽车变速器世纪钟世纪钟重点重点1l轮系及其分类2l轮系特点及应用难点 主要内容主要内容p 定义定义p 分类分类p 应用特点应用特点一、轮系分类及其应用特点一、轮系分类及其应用特点定义：定义：由若干对互相啮合的齿轮组成的传动系统简称由若干对互相啮合的齿轮组成的传动系统简称轮系轮系。 在机械设备中，为了获得较大的传动比、或变速和换向，常在机械设备中，为了获得较大的传动比、或变速和换向，常常要采用多对齿轮进行传动，如机床、汽车上使用的变速箱、差常要采用多对齿轮进行传

2、动，如机床、汽车上使用的变速箱、差速器，工程上广泛应用的齿轮减速器等。这种由多对齿轮所组成速器，工程上广泛应用的齿轮减速器等。这种由多对齿轮所组成的传动系统称为齿轮系，简称的传动系统称为齿轮系，简称轮系轮系。 导弹导弹发射发射快速快速反应反应装置装置定轴轮系（普通轮系）周转轮系按传动时各齿轮的轴线位置是否固定分类：按传动时各齿轮的轴线位置是否固定分类：混合轮系1 1、定轴轮系（普通轮系）、定轴轮系（普通轮系）本章重点本章重点当轮系运转时，轮系中各个齿轮的几何轴线相对当轮系运转时，轮系中各个齿轮的几何轴线相对于机架的位置都是固定的，这种轮系称为于机架的位置都是固定的，这种轮系称为定轴轮系定轴轮系

3、，或称为普通轮系。或称为普通轮系。平面定轴轮系 空间定轴轮系2 2、周转轮系、周转轮系轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线相对机架不固定相对机架不固定, , 而绕其它齿轮的轴线回转。而绕其它齿轮的轴线回转。3 3、混合轮系、混合轮系轮系中，既有定轴轮系又有周转轮系。轮系中，既有定轴轮系又有周转轮系。 动画演示动画演示1动画演示动画演示2知识链接齿轮在轴上的固定方式齿轮与轴之间的关系齿轮与轴之间的关系结构简图结构简图单一齿轮单一齿轮双联齿轮双联齿轮固定固定（齿轮与轴固定为一体，（齿轮与轴固定为一体，齿轮与轴一同转动，齿轮不齿轮与轴一同转动，齿轮不能沿轴向移动）

4、能沿轴向移动）空套空套（齿轮与轴空套，齿轮（齿轮与轴空套，齿轮与轴各自转动，互不影响）与轴各自转动，互不影响）滑移滑移（齿轮与轴周向固定，（齿轮与轴周向固定，齿轮与轴一同转动，但齿轮齿轮与轴一同转动，但齿轮可沿轴向滑移）可沿轴向滑移）1 1、可获得较大的传动比、可获得较大的传动比v 一对齿轮传动，一对齿轮传动，一般传动比不大于一般传动比不大于8。v 在需要获得更大在需要获得更大的传动比时，的传动比时， 可利用定轴轮系的多可利用定轴轮系的多级传动来实现；级传动来实现；2 2、可作较远距离的传动、可作较远距离的传动 当两轴间距离较远时，如果仅用一对齿轮传当两轴间距离较远时，如果仅用一对齿轮传动，动

5、， 则两轮的尺寸大，从而使机构总体尺寸也则两轮的尺寸大，从而使机构总体尺寸也很大，结构不合理很大，结构不合理;如果采用一系列齿轮传动，如果采用一系列齿轮传动，如图中实线所示，就可避免上述缺点。如图中实线所示，就可避免上述缺点。 导弹导弹发射发射快速快速反应反应装置装置3 3、可方便地实现变速和变向要求、可方便地实现变速和变向要求 （1）可实现变速要求）可实现变速要求 在主轴转速不变的条件下，利用轮系可使从动轴得到若干种转在主轴转速不变的条件下，利用轮系可使从动轴得到若干种转速，从而实现变速传动。也就是说换挡时，需人工操作滑移齿轮，速，从而实现变速传动。也就是说换挡时，需人工操作滑移齿轮，通过轮

6、齿的离合来实现变速。通过轮齿的离合来实现变速。121212III二级变速二级变速汽车齿轮变速箱IIIIVIII增加中间轮增加中间轮2 2实现变向要求实现变向要求一对外啮合齿轮，主、从一对外啮合齿轮，主、从动轮（动轮（1 1、3 3）转向相反）转向相反中间轮（惰轮中间轮（惰轮或过桥轮）或过桥轮）13132（2）可方便地实现变向要求）可方便地实现变向要求轴轴 I64轴轴II35217 8 如：如：123H45123H行星架行星架H H的转速是轮的转速是轮1 1、3 3转速的合成。转速的合成。汽车后桥差速器的轮系汽车后桥差速器的轮系可根据转弯半径大小自可根据转弯半径大小自动分解，动分解，n nH H

7、使使n n1 1 、n n3 3符符合转弯的要求合转弯的要求4 4、可合成或分解运动、可合成或分解运动汽车后桥差速器汽车后桥差速器 5 5、可实现分路传动、可实现分路传动 利用定轴轮系，可以通过装在主动轴上的若干利用定轴轮系，可以通过装在主动轴上的若干齿轮分别将运动传给多个运动部分，从而实现齿轮分别将运动传给多个运动部分，从而实现分路传动。分路传动。钟表的时分秒针钟表的时分秒针第八讲第八讲 平面连杆机构平面连杆机构 无论是在生活中，还是在生无论是在生活中，还是在生产中，各种各样的机构都为人们产中，各种各样的机构都为人们的生活和工作服务。例如，铲土的生活和工作服务。例如，铲土机、天平秤、门窗等。

8、机、天平秤、门窗等。铰链四杆机构：铰链四杆机构： 全部用转动副相连的平面四杆机构。它是平面四杆机构的基本全部用转动副相连的平面四杆机构。它是平面四杆机构的基本型式之一，其它型式的四杆机构可看作是在它的基础上通过演化而型式之一，其它型式的四杆机构可看作是在它的基础上通过演化而成的。成的。 平面连杆机构平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。 一、平面连杆机构的特点一、平面连杆机构的特点四杆机构：四杆机构：具有四个构件（包括机架）的低副

9、机构具有四个构件（包括机架）的低副机构二、铰链四杆机构的组成与分类二、铰链四杆机构的组成与分类（一）四杆机构的组成（一）四杆机构的组成 平面四杆机构的基本型平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构，如图所式是铰链四杆机构，如图所示，其中示，其中ADAD杆为杆为机架机架，与机，与机架相连的架相连的ABAB杆和杆和CDCD杆称为杆称为连架杆连架杆，与机架相对的，与机架相对的BCBC杆杆称为称为连杆连杆。其中能作整周回转运动的连架杆称为其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄曲柄； 只能在一定范围内摆动的连架杆称为只能在一定范围内摆动的连架杆称为摇杆摇杆。 起重机返回返回 按照两连架杆的运动形式的不同，可将

10、铰链四杆机构按照两连架杆的运动形式的不同，可将铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种类型。分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种类型。（二）铰链四杆机构的基本类型（二）铰链四杆机构的基本类型1 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一在铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一个为摇杆，则此机构称为曲个为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构柄摇杆机构。 应用：应用：颚式破碎机机构、搅面机、卫星天线、缝纫颚式破碎机机构、搅面机、卫星天线、缝纫机踏板机构、飞剪、走步机、脚踏砂轮机机构等。机踏板机构、飞剪、走步机、脚踏砂轮机机构等。曲柄摇杆机构

11、应用实例（一）颚式破碎机机构动画展示颚式破碎机机构动画展示曲柄摇杆机构应用实例（二）搅面机机构动画展示搅面机机构动画展示搅拌器搅拌器: :曲柄摇杆机构应用实例（三）A1BD342C雷达天线俯仰角调整机构雷达天线俯仰角调整机构 曲柄摇杆机构应用实例（四）缝纫机脚踏板机构缝纫机脚踏板机构汽车玻璃窗雨刷汽车玻璃窗雨刷: :曲柄摇杆机构应用实例（五） 两连杆架均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。应用：应用：惯性筛、插床机构2.双曲柄机构双曲柄机构惯性筛惯性筛双曲柄机构应用实例（一）惯性筛惯性筛插床机构插床机构双曲柄机构应用实例（二） 双曲柄机构中，若相对的两杆长度分别相等，双曲柄机构中，若相对的两杆长度

12、分别相等，称为平行双曲柄机构。当两曲柄转向相同时，它称为平行双曲柄机构。当两曲柄转向相同时，它们的角速度时时相等们的角速度时时相等, , 连杆也始终与机架平行，连杆也始终与机架平行，四根杆形成一平行四边形，故又称平行四边形机四根杆形成一平行四边形，故又称平行四边形机构构。B1A24C3D特例：特例：平行四边形机构平行四边形机构ABCDAB = CD特征：特征：两连架杆等长且平行，两连架杆等长且平行， 连杆作平动连杆作平动BC = ADBC两曲柄等长且平行，两曲柄等长且平行，1 1=2 2 机车车轮联动机构机车车轮联动机构平行四边形机构的应用实例（一）平行四边形机构的应用实例（一）摄影台升降机构

13、摄影台升降机构平行四边形机构的应用实例（二）平行四边形机构的应用实例（二）平行四边形机构在共线位置出现平行四边形机构在共线位置出现运运动不确定。动不确定。当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构: : 1 12 2反平行双曲柄机构反平行双曲柄机构车门启闭机构车门启闭机构车门车门反平行四边形机构反平行四边形机构 两连杆架两连杆架均为摇杆的四均为摇杆的四杆机构称为杆机构称为双双摇杆机构。摇杆机构。1 1、港口起重机、港口起重机2 2、飞机起落架、飞机起落架应用：应用：3.双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构应用实例（一）港口起重机动画展示港口起重机动画展示双摇杆机

14、构应用实例（二）飞机起落架动画展示飞机起落架动画展示ACDB飞机起落架机构飞机起落架机构返回返回特殊情况：等腰梯形机构（两摇杆长相等）实例：汽车车轮的转向机构汽车转向机构汽车转向机构Bba1A2dC3cD4A1CB2dD4B1abcAD4B2C2abdc（一）曲柄的条件（一）曲柄的条件 三、铰链四杆机构的基本性质三、铰链四杆机构的基本性质adbc acbd abcd由三角形两边之和大于第三边原理得将以上三式两两相加, 整理得由此得铰链四杆机构曲柄存在的条件：（2）连架杆和机架中必有一件为最短件。 （1）最短构件与最长构件的长度之和小于或等于其它两构件长度之和。abadac铰链四杆机构有曲柄的条

15、件铰链四杆机构有曲柄的条件 1）取最短构件AB的邻边构件AD(或BC)为机架，AB-曲柄，CD-摇杆(1)(1)若若L LABAB+L+LBCBC L LADAD+L+LCDCD 铰链四杆机构如图，AB为最短构件, BC为最长构件 曲柄摇杆机构 2）取最短构件AB为机架，BC-曲柄，AD-曲柄双曲柄机构3）取最短构件的对边构件CD为机架，BC-摇杆，AD-摇杆双摇杆机构(2)(2)若若L LABAB+L+LBCBC L LADAD+L+LCDCD 则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。 L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L+L4 4L L1 1+L+L2 2 L L3 3+L

16、+L4 4结论：结论：（1）在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构双摇杆机构。 （2）在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和时： 取最短构件为机架 双曲柄机构双曲柄机构取最短构件任一相邻构件为机架 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 取最短构件对面的构件为机架 双摇杆机构双摇杆机构1. 曲柄摇杆机构中，原动件曲柄摇杆机构中，原动件AB以以等速转动等速转动1（1）输出件）输出件CD的两极限位置的两极限位置当当ABAB与与BCBC两次共线时，输出件两次共线时，输出件CDCD处于两极限位置。处于两极限位

17、置。极位夹角极位夹角：当摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄当摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄位置线所夹的锐角。位置线所夹的锐角。（二）（二） 急回特性急回特性曲柄转角曲柄转角 1801对应的时间对应的时间111/t摇杆点摇杆点C的的平均速度平均速度1802122/t1121/vC Ct2212/vC CtB2C2B1C11A211C34BDabcd2摆角摆角极位夹角极位夹角 v1v2（2）输出件的行程速度变化系数）输出件的行程速度变化系数K：从动件快行程平均速度从动件快行程平均速度v2与慢行程平均速度与慢行程平均速度v1之比。之比。11180KK180180212112ttvvK平面四杆机构具有

18、急回特性的条件：平面四杆机构具有急回特性的条件：（1）原动件作等速整周转动；）原动件作等速整周转动；（2）输出件作往复运动；）输出件作往复运动；（3）0314AB2Cab12.曲柄滑块机构中，原动件曲柄滑块机构中，原动件AB以以等速转动等速转动1B1B2H0, ,无急回特性无急回特性C1C2对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构2AB134eCab1C1B1B2HC20, ,有急回特性。有急回特性。偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构1AB21B2B13. 曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构有急回特性有急回特性牛头刨床机构牛头刨床机构急回特性的应用急回特性的应用（三）死点位置（三）死点位置 曲柄摇杆机构曲

19、柄摇杆机构, , 当当CDCD为原动件时为原动件时, , 在曲在曲柄与连杆共线的位置柄与连杆共线的位置出现传动角出现传动角 等于等于0 0的情况的情况, , 这时无论连杆这时无论连杆BCBC对曲柄对曲柄ABAB的作用力的作用力有多大有多大, , 都不能使曲柄都不能使曲柄转动。机构的这种位转动。机构的这种位置称为置称为死点位置。死点位置。 四杆机构中有无死点位置四杆机构中有无死点位置, , 取决于从动件是取决于从动件是否与连杆共线。否与连杆共线。 对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为原动件时，摇对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为原动件时，摇杆与连杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为原动杆与连杆无共线位置，不出现

20、死点。当摇杆为原动件时，曲柄与连杆共线位置的位置为死点位置。件时，曲柄与连杆共线位置的位置为死点位置。死点位置的判断死点位置的判断 对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过死点位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机死点位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点。工程上有时也利用死点位置提高机构通过死点。工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。构工作的可靠性。 缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 缝纫机缝纫机就是就是借助带轮的惯性借助带轮的惯性使机构通过死点使机构通过死点位置。位置。飞机起落架飞机起落架 当机轮着陆时，当机轮着陆时，BCBC杆和杆和C

21、DCD杆共线，杆共线，机构处于死点位置，机构处于死点位置，即使轮子上受到很大即使轮子上受到很大的力，的力， 构件构件BCBC也不也不会使会使CDCD杆转动杆转动( (起落起落架不会折回架不会折回) )，使飞，使飞机着陆可靠。机着陆可靠。 ACDB飞机起落架动画展示飞机起落架动画展示钻床工件夹紧装置钻床工件夹紧装置 当工件被夹紧后当工件被夹紧后, , 机构处于死点位置机构处于死点位置, , 无论工无论工件的反力多大件的反力多大, , 夹具也不会自行松脱。夹具也不会自行松脱。钻床工件夹紧装置钻床工件夹紧装置动画展示动画展示四、平面四杆机构的演化四、平面四杆机构的演化 在平面连杆机构中，除了上述三种形式的在平面连杆机构中，除了上述三种形式的铰链四杆机构之外，在实际机器中还广泛采用铰链四杆机构之外，在实际机器中还广泛采用其他形式的四杆机构。这些四杆机构可认为是其他形式的四杆机构。这些四杆机构可认为是通过改变某些构件的形状、改变构件的相对长通过改变某些构件的形状、改变构件的相对长度、改变某些运动副的尺寸、或者选择不