机械原理讲义

1、-. z.绪论一、研究对象1、机械：机器和机构的总称机器三个特征：人为的实物组合不是天然形成的；各运动单元具有确定的相对；必须能作有用功，完成物流、信息的传递及能量的转换。机器的组成：原动机、工作机、传动局部、自动控制工作机机构：有两特征。很显然，机器和机构最明显的区别是：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动。两者之间也有联系，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。2、概念构件：运动单元体零件：制造单元体构件可由一个或几个零件组成。机架：机构中相对不动的构件原动件：驱动力或力矩所作用的构件。输入构件从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。输出构件机构：能实现预

2、期的机械运动的各构件包括机架的根本组合体称为机构。二、研究容：1、机构的构造和运动学：机械的组成；机构运动的可能性和确定性；分析运动规律。2、机构和机器动力学：力运动的关系F=ma功能3、要求：解决二类问题：分析：构造分析，运动分析，动力分析综合设计：运动要求，功能要求。新的机器。第一章平面机构的构造分析一教学要求1、了解课程的性质与容，能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理二教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代三教学容1-1 机构构造分析的目的和方法研究机构的组成原理和机构运动的可能性以及运动确定的条件1-

3、2 机构的组成机构是由构件组成的。一、运动副：构件间的可动联接。既保持直接接触，又能产生一定的相对运动高副：点线接触低副：面接触运动副元素自由度：构件含有独立运动的数目约束：对独立运动的限制低副：2个约束，1个自由度高副：1个约束，2个自由度低副：转动副：两个构件间不能作旋转运动的运动副；移动副：两个构件间不能作移动运动的运动副。高副：齿轮副；凸轮副。二、运动链、机构1、运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统平面运动链；空间运动链根据各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动分类2、机构从运动链角度：1、对一个运动链2、选一构件为机架3、确定原动件一个或数个4、原动件运动时，从动件有确定的

4、运动。1-3 平面机构运动简图一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图。二、绘制：1、运动副的符号转动副：移动副：齿轮副：凸轮副：2、构件杆：3、机构运动简图的绘制，模型，鄂式破碎机1分析机构，观察相对运动；2找出所有的构件与运动副；3选择合理的位置，即能充分反映机构的特性；4确定比例尺，5用规定的符号和线条绘制成间图。从原动件开场画1-4 平面机构的自由度机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目。一、计算机构自由度设n个活动构件，PL个低副，PH个高副二、机构具有确定运动的条件原动件数F，机构破坏原动件数=机构自由度铰链五杆机

5、构： LINK Word.Document.8 D:宋敏莉机械原理.doc OLE_LINK1 a r * MERGEFORMAT 原动件数0, 原动件数=F，运动确定原动件数F，机构破坏三、计算F时注意问题1复合铰链m-1例： LINK Word.Document.8 D:宋敏莉机械原理.doc OLE_LINK4 a r * MERGEFORMAT LINK Word.Document.8 D:宋敏莉机械原理.doc OLE_LINK5 a r * MERGEFORMAT 2局部自由度与输出件运动无关的自由度称局部自由度3虚约束：在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起

6、独立限制作用的约束称为虚约束。图1-15作业：P498，题1-1，1-2，1-3，1-4。平面机构的虚约束常出现于以下情况：1不同构件上两点间的距离保持恒定2两构件构成各个移动副且导路互相平行3两构件构成各个转动副且轴线互相重合4在输入件与输出件之间用多组完全一样的运动链来传递运动见课本P14例：计算自由度先看有无考前须知，复合铰链，再看有几个构件1、2、，其中B、C为复合铰链。第二章平面机构的运动分析一教学要求1、能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理3、了解平面机构运动分析的方法，掌握瞬心法对机构进展速度分析4、熟练掌握相对运动图解法二教学的重点与难点1

7、、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代3、瞬心的概念及求法4、矢量方程，速度和加速度多边形，哥氏加速度，影像法三教学容2-1 研究机构运动分析的目的和方法一、目的：在设计新的机械或分析现有机械的工作性能副，都必须首先计算其机构的运动参数。二、方法：图解法：形象直观，精度不高，速度瞬心法，相对运动图解法解析法：较高的精度，工作量大实验法：2-2 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用一、速度瞬心：两构件上相对速度为零的重合点：瞬时绝对速度一样的重合点。相对速度瞬心：两构件都是运动的绝对速度瞬心：两构件之一是静止的i,j Pij由理论力学可知，任一时刻，刚体1和2的相对

8、运动可以看作是纯一重合点的转动，设该重点点为P12图示位置，现在确定1，2重合点A的相对运动方向，即相对速度方向，称重合点P12为瞬时回转中心，或速度瞬心。二、机构中瞬心的数目： k构件数三、瞬心位置确实定1、假设两构件的相对运动，用定义确定2、形成运动副的两构件用定义转动副： 移动副： 高副：纯滚动3、不形成运动副的两构件三心定理三心定理：作平面运动的三个构件共有3个瞬心，它们位于同一直线上。P23位于P12、P13的连线上为方便起见，设1固定不动P12A， P13BM代表P23，设M不在AB连线上，方向AM LINK Word.Document.8 D:宋敏莉机械原理.doc OLE_LI

9、NK6 a r * MERGEFORMAT ，方向BM显然， LINK Word.Document.8 C:My Documents机械原理.doc OLE_LINK7 a r * MERGEFORMAT LINK Word.Document.8 D:宋敏莉机械原理.doc OLE_LINK7 a r * MERGEFORMAT 与方向不一致，M点不是瞬心M必须在AB连线上M点具体在AB上哪一个位置，由与大小相等的关系式确定例：P12B，P23C，P34D，P14AP13：P13、P12、P23共线；P13、P14、P34共线。P24：P24、P12、P14共线；P24、P23、P34共线。四

10、、利用瞬时对机构进展运动分析例：图示机构中，构件2，以逆时针方向转动。求：机构的全部瞬心位置；从动件4的速度。解：1、画机构运动简图，取2、求瞬心P12A，P23B，P34C，P14无空道处P13：P13、P12、P23共线；P13、P14、P34共线P24：P24、P12、P14共线；P24、P23、P34共线3、从动件4的速度例：凸轮以匀速逆时针转动，求该位置时从动件2的速度。解：1、取作机构运动简图 2、求瞬心，共线：P13A；P23CD无究道处；P12接触点公法线上 注意：V；构件数图较少时用。P12O，作业：P505： 21，22，2323 用相对运动图解法求机构的速度和加速度相对运

11、动图解法：用相对运动原理列出构件上点与点之间的相对运动矢量方程，然后作图求解矢量方程。速度，加速度用基点法求刚体的运动度复习：相对运动原理。1刚体构件的平面运动分解为随基点的平动加上绕基点的转动。2点的速度合成定理：动点在*瞬时的绝对速度等于它在该瞬时的牵连速度与相对速度的矢量和重合点法绝对运动 = 牵连运动 + 相对运动动点对静系的运动 动系对静系的运动 动点对动系点的运动 刚体运动 点的运动动系平动： C:UsersAdministratorDesktop机械课件11j*sjjc1-00.doc OLE_LINK1 a r * MERGEFORMAT 错误！无效。动系转动：一、在同一构件上

12、点间的速度和加速度的求法基点法机构各构件的长度，求：。解：1定轴转动；2平面一般运动平动，转动，3定轴转动。取作机构运动简图。1、求速度和角速度方向CD AB BC大小 ？ ？， 方向 ？BEEC大小 ？ ？ , 方向：顺时针，逆时针在速度多边形中，bce和BCE相似图形bce为 BCE的速度影响像。速度影像的用处：在速度多边形中：P极点，注意：速度影像只能应用于同一构件上的各点。2、求加速度，角加速度或方向CD CD BA AB CB BC大小 ，大小。求：方向 ？ b EB BE大小 ？ ， 加速度多边形中：同理：和BCE相似 称为BCE的加速度影像。用处：注意：只用于机构中同一构件上各点

13、。为极点。作业：P506：2-4，2-5二、组成移动副两构件的重合点间的速度和加速度的求法重合点法机构位置，尺寸，等角速求。解：1、取作机构运动简图2、求角速度方向 BC AB BC大小 ？ ？，顺时针 3、求角加速度方向 BC BC BA BC BC大小 ？ ？方向：将沿转动90。，逆时针举例： ：机械各构件的长度，等角速度求：滑块E， 导杆4，取作机构运动简图解：1方向 B4CABB4C 大小 ？ ？方向：顺时针构件5：2 方向 *-*CD ED大小 ？ ？3方向 B4CB4CBAB4C上 B4C大小 ？ ？方向：逆时针4 方向 *-* ED ED大小 ？ ？作业：P506 2-7，2-8

14、，2-102-4 用解析法求机构的位置、速度和加速度简介复数矢量法：是将机构看成一封闭矢量多边形，并用复数形式表示该机构的封闭矢量方程式，再将矢量方程式分别对所建立的直角坐标系取投影。先复习：矢量的复数表示法：各杆长分别为求：解：1、位置分析，建立坐标系。，封闭矢量方程式：以复数形式表示：a欧拉展开：实+i虚=实+i虚求出：2、速度分析：将式a对时间求导 b消去，两边乘按欧拉公式展开，取实部相等 同理求角速度为正表示逆时针方向，角速度为负表示顺时针方向。3、加速度分析：对b对时间求导。解析法在曲柄滑块机构和导杆机构中的应用，自学。凸轮机构及其设计一教学要求1、了解凸轮机构的特点，能按运动规律绘

15、制S-曲线2、掌握图解法设计凸轮轮廓，了解凸轮机构的自锁、压力角与基圆半径的关系二教学的重点与难点1、常用运动规律的特点，刚性冲击，柔性冲击，S-曲线绘制2、凸轮轮廓设计原理反转法，自锁、压力角与基圆半径的概念三教学容41 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的分类：按凸轮形状分： 1盘形凸轮 2移动凸轮3圆柱凸轮按从动件型式分： 1尖底从动件；2滚子从动件；3平底从动件按维持高副接触分锁合； 1力锁合弹簧力、重力等 2几何锁合： 等径凸轮；等宽凸轮凸轮机构的优点：构造简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配量应用。缺点：1点、线接触易磨

16、损；2凸轮轮廓加工困难；3行程不大42 从动件的运动规律凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律基圆凸轮理论轮廓曲线最小矢径所作的圆。偏距圆从动件导路与凸轮回转中心O的偏负距离为e，并以e为半径O为圆心所作的圆。行程从动件由最低点到最高点的位移h式摆角推程运动角从动件由最低运行到最高位置，凸轮所转过的角。回程运动角高低凸轮转过的转角。远休止角从动件到达最高位置停留过程中凸轮所转过的角。近休止角从动件在最低位置停留过程中所转过的角。从动件位移线图从动件位移S与凸轮转角或时间t之间的对应关系曲线。从动件速度线图加速度线图统称从动件运动线图。一、从动件常用运动规律1等速运动 从动件开场和最大行程加速度有

17、突变则有很大的冲击。这种冲击称刚性冲击。实质材料有弹性变形不可能到达，但仍然有强烈的冲击。只适用于低速轻载。2等加速度、等减速度等加速度 等减速度加速度有有限突变，柔性冲击，适用于中等速度轻载。3、余弦PV速度规律加速度有突变，仍存在柔性冲击。适用于中速、中载4、摆线运动规律正弦加速度，见图P118，P65。这种规律没有加速度突变，则即不存在刚性冲击，又不存在柔性冲击，适用高速轻载。5、组合运动规律自学，P11912143 凸轮轮廓曲线设计一、作图法1、直动从动件星形凸轮机构：从动件运动规律，等角速度，偏距e，基园半径。要求：绘出凸轮轮廓曲线设计步骤： 以为半径作基园，e为半径作偏距园。 过K

18、点作从动件等路交点。 作位移线图，分成假设干等份。 等分偏距园，过K1，K2，K5作切线，交于基圆，C1，C2，C5 应用反转法，量取从动件在各切线对预置上的位移，由图中量取从动件位移，得B1，B2，即C1B1=11C2B2=Z2 将B0，B1连成光滑曲线，即为凸轮轮廓曲线对于滚子从动件星形凸轮机构，设计方法与上一样，只是只要把它乘作滚子中心看作为尖顶从动件凸轮，则由上方法得出的轮廓曲线称为理论轮廓曲线，然后以该轮廓曲线为圆心，滚子半径为半径画一系列圆，再画这些圆所包络的曲线，即为所设计的轮廓曲线，这称为实际轮廓曲线。其中指理论轮廓曲线的其圆半径。对于平底从动件，则只要做出不同位置平底的包络线

19、，即为实际轮廓曲线。2、摆动从动件星形凸轮机构：基圆半径，中心距a，摆杆长l，从动件运动规律求：凸轮轮廓曲线设计步骤：以为半径作基圆，以中心距为a，作摆杆长为l与基圆交点于点作从动件位移线图，并分成假设干等分以中心矩a为半径，o为原心作图用反转法作位移线图对应等得点A0，A1，A2，以l为半径，A1，A2，为原心作一系列圆弧交于基圆C1，C2，点以l为半径作对应等分角。以A1C1，A2C2向外量取对应的A1B1，A2B2将点B0，B1，B2连成光滑曲线。发现从动杆与轮廓干预，通常作成曲杆，防止干预，或摆杆与凸轮轮廓不在一个平面仅靠头部伸出杆与轮廓接触。对于滚子和平底同样是画出理论轮廓曲线为参数

20、至运动轨迹，作出一系列位置的包络线即为实际轮廓曲线。44 解析法设计凸轮轮廓曲线滚子从动件星形凸轮：基圆，角速度，偏距e，运动规律求：凸轮轮廓曲线1求理论轮廓曲线讲述坐标变换矩阵有坐标变换换矩阵则 4-15书中前引入系数，这没必要，因在运算中运算越简单越好，否则易出错，只要遵守约定，代入时表示凸轮逆时针转，+顺时针转。 上式 2 摆动从动件星形凸轮：摆动从动件盘形凸轮，基圆半径，从动件摆杆长l，中心距a和从动件运动规律设计：凸轮轮廓曲线；解：建立坐标系：如图由坐标变换矩阵则： 4-17式中：2、实际轮廓曲线滚子从动件星形凸轮机构的实际轮廓曲线是滚子圆族的包络线。由微分几何得知：为参数的包络线方

21、程为 包络线方程对于滚子从动件星形凸轮，产生包络线实际轮廓的曲线族为一系列圆，圆心上所作参数方程，其中是曲线族方程，是包络线上点的直角坐标值。设滚子半径为，则滚子从动件星形凸轮机构实际轮廓曲线参数方程为：联立得号上一组表示一条外包络线；下面一组表示包络线。、由理论轮廓方程求导得。3、刀具中心轨迹方程由于加工时，刀具不一定是与滚子半径一样，要建立刀具中心轨迹方程，磨削凸轮。这儿不再表达。二、平底从动件星形凸轮机构略45 凸轮机构根本尺寸确实定在作图法和解析法中我们总是假设，e,中心距a，摆杆l，但为了从传动效率、运动失真，构造紧凑来分析这几个参数的相互影响及选取的一般原则。凸轮机构的压力角和自锁

22、 有用力 有害力压力角凸轮机构从动件速度方向与该点受力方向的夹角称为压力角，机构传动不利。1m，则机构自锁，所谓自锁即无论凸轮施加多大的力都无法使机构运动，这种现象必须防止。为之必须规定一个许用的对直动从动件凸轮机构=3038 摆动从动件凸轮机构=4050 工作行程=7080 回程二、压力角与机构尺寸的关系设计中除了要有良好的受力特性，还希望机构尽量紧凑。而凸轮大小取决于基圆半径，而的大小又与直接有关系，由图B点作理论轮廓曲线的法线n-n，与过O点与导路相垂直的直线交于P点，由三心定理P点即为相对瞬心。，则由可得其中：为位移曲线的斜率，推程为正，回程为负。由上式可见：在其它条件不变时，尺寸越小

23、。三、滚子半径的选择：滚子从动件凸轮的实际轮廓曲线，是以理论轮廓上各点为圆心作一系列滚子圆的包络线而形成，滚子选择不当，则无法满足运动规律。1凹的凸轮轮廓曲线a实际轮廓b理论轮廓理论轮廓曲率半径实际轮廓曲率半径1、无论滚子半径大小如何，则总能作出实际轮廓曲线2外凸由于，当时，实际轮廓可作出。假设，实际轮廓出现尖点，易磨损，可能使用。假设，则实际轮廓出现穿插，加工时，穿插局部被切除，出现运动失真，这一现象需防止。综上所述，理论轮廓的最小曲率半径，即，为防止产生过度切割，可从两方面入手：，。因此可规定一许用曲率半径即一旦给出，求出，即可求出滚子半径最大值。即曲率半径计算由高等数学：在设计中，先根据

24、构造、强度、条件选择滚子半径，然后校核，假设不能满足，则加大基圆。第五章 齿轮机构及其设计一教学要求1、了解齿轮机构的特点，理解齿廓啮合根本定理，熟悉渐开线性质，了解共轭齿廓概念2、理解根本参数的概念、掌握齿轮根本尺寸计算，理解齿轮的正确啮合条件、重合度的意义3、了解齿轮加工的原理、根切原因、变位的目的，掌握变位齿轮传动的计算4、掌握斜齿轮传动特点及尺寸计算，了解螺旋齿轮的传动5、掌握蜗轮蜗杆传动的特点及尺寸计算，了解圆锥齿轮传动特点与参数二教学的重点与难点1、齿廓啮合根本定理，渐开线性质，共轭齿廓2、周节、分度圆、模数，啮合过程，正确啮合条件，可分性，重合度的意义3、展成原理，根切原因，变位

25、齿轮的尺寸变化，无侧隙啮合方程4、端面、法面参数的关系，当量齿数，正确啮合条件，重合度5、正确啮合条件，蜗轮转向判断，蜗杆直径系数q三教学容51 概述齿轮机构：非圆齿轮机构；圆形齿轮机构。圆形齿轮机构平面齿轮机构圆柱齿轮；空间用来传递两相交轴或交织轴平面齿轮机构：直齿圆柱齿轮机构直齿轮外啮合；啮合；齿轮齿条平行轴斜齿齿轮机构斜一：外；齿轮齿条空间：圆锥齿轮机构直齿；斜一；曲线齿交织轴斜齿轮机构：图5-5蜗杆机构：两轴垂直交织52 齿廓啮合根本定律 传动比：常数圆齿轮；f(t)非圆齿轮一、齿廓啮合根本定律 P节点节曲线：非圆齿轮节曲线是非圆曲 圆齿轮节圆轮1的节圆是以O1为圆心，O，P为半径的圈

26、，每一瞬时，P位置唯一确定。齿廓啮合根本定律：在啮合传动的任一瞬时，两轮齿廓曲线在相应接触点的公法线必须通过按给定传动比确定的该瞬时的节点。轮齿齿廓正确啮合的条件定传动比传动，定律描述：设节圆半径概念：节点，节圆，二、共轭齿廓，共轭曲线关于共轭齿廓的求法自己看书凡满足齿廓啮合根本定律的一对齿轮的齿廓称三、齿廓曲线的选择满足定传动比的要求；考虑设计、制造等方面。对于定传动比的齿轮机构，通常采用渐开线、摆线、变态摆线53 渐开线及渐开线齿廓一、渐开线的形成及性质 1、形成当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时，直线上任一点K的轨迹AK渐开线基圆，rbn-n：发生线K：渐开线AK段的展角2、性质12

27、NK为渐开线在K点的法线，NK为曲半半径，渐开线上任一点的法线与基圆相切。3渐开线离基圆愈远，曲半半径愈大，渐开线愈平直4渐开线的形状决定于基圆的大小图5-12K一样时，rb越大，曲半半径越大rb，渐开线N3K的直线5基圆无渐开线因渐开线从基圆开场向外展开3、渐开线方程压力角中： 即 K称为角K的渐开线函数invK表示K 即渐开线方程二、渐开线齿廓满足齿廓啮合根本定律或者说满足定传动比要求常数 式1三、渐开线齿廓啮合的特点1、渐开线齿廓啮合的啮合线是直线N1N2啮合点的轨迹啮合线、公法线、两基圆的公切线三线重合。2、渐开线齿廓啮合的啮合角不变：N1N2与节圆公切线之间的夹角=渐开线在节点处啮合

28、的压力角3、渐开线齿廓啮合具有可分性。式1说明，i12决定于基圆大小这一特点对渐开线齿轮的制造、安装都是十分有利的。54 渐开线直齿圆柱齿轮的根本参数和几何尺寸一、齿轮各总数分名称和根本参数齿数Z，齿槽1、齿顶圆ra2、齿根圆rf3、在任意圆上rk齿槽宽ek齿厚SK齿距PK=eK+SK定义模数4、分度圆，r，d，s，e，p(为确定一个齿轮各局部的几何尺寸，在齿轮上选择一个圆作为计算的基准)P=s+ed=mz m为标准植5、齿顶高ha：d与da之间 齿根高hf：d与df之间 齿全高h：h=ha+hf6、基节基节基圆上的周节齿距Pb二、标准齿轮的根本参数1、模数m模数或 d=mz 单位：mmm是决

29、定齿轮尺寸的一个根本参数m标准化。2、分度圆压力角分度圆和节圆有原则性的区别。分度圆是一个齿轮的几何参数，每个齿轮都有一个大小确定的分度圆，而节圆则是表示一对齿轮啮合特性的圆。对于单个齿轮而言，节圆无意义；当一对齿轮啮合时，它们的节圆随中心距的变化而变化可分性。因此节圆和分度圆可以重合，也可以不重合。另外，分度圆压力角是一个大小确定的角，啮合角可以与之相等，也可不相等，但啮合角与节圆压力角始终相等。是决定渐开线齿廓形状的一个根本参数GB1356-88规定标准值=20*些场合：=14.5、15、22.5、25。至此：分度圆就是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。3、齿数z说明：齿轮的大小和渐开线

30、齿轮形状4、齿顶高系数和顶隙系数标准值：=1，=0.25非标准短齿：=0.8，=0.3三、标准直齿轮的几何尺寸 标准齿轮：标准齿轮是指m、均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。一个齿轮：d=mzha=mhf=(+)mh=ha+hf=(2+)mda=d+2ha=(z+2)mdf=d-2hf=(z-2-2)mdb=dcosP=m一对标准齿轮：m、z决定了分度圆的大小，而齿轮的大小主要取决于分度圆，因此m、z是决定齿轮大小的主要参数轮齿的尺寸与m，有关与z无关至于齿形，与m，z，有关可见，m影响到齿轮的各局部尺寸，又把这种以模数为根底进展尺寸计算的齿轮称m制齿轮。四、标

31、准齿条z1、p=m分度线：s=e2、=齿形角203、尺寸计算：同标准齿轮一样五、任意圆上的齿厚课后自己看书55 渐开线直齿圆柱齿轮的传动一、啮合过程起始啮合点：从动轮的齿顶点与主动轮的齿根处*点接触，在啮合线上为从动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B2。终止啮合点：主动轮的齿顶点与从动轮的齿根处*点接触，在啮合线N1N2上为主动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B1。实际啮合线理论啮合线轮1EF和轮2DG齿廓工作段，齿廓非工作段二、正确啮合条件两对齿分别在K，K点啮合，根据啮合根本定律也可根据渐开线齿廓啮合特点K在N1N2上K在N1N2上KK法向齿距在齿轮1上：KK=Pb1在齿轮2上：KK=Pb

32、2Pb1=Pb2(m，不是连续值)三、无侧隙啮合条件 齿侧间隙侧隙进展运动设计时，需按无侧隙啮合。1、满足的条件见图P175 5-19其中节圆齿距2、标准齿轮的安装标准安装 能实现无侧隙啮合标准中心距：顶隙标准值非标准安装只有增大由图可知：，有侧隙3、传动比常数四、渐开线齿轮连续传动的条件1、或重合度重叠系数：齿轮传动的连续性条件重合度的定义还有其他形式：渐开线性质：一对齿从开场跄合到终止啮合在基圆上转过的弧长在节圆上转过的弧长作用弧作用角显然：所对的中心角也为2、复合度的意义，始终只有一对齿啮合，始终只有二对齿啮合显然：有两对齿啮合，而只有一对齿啮合，在齿轮转过一个基节Pb的时间T，有25%

33、的时间是两对齿啮合75%的时间是一对齿啮合，这就是重合度的意义。假设，两对齿占64%，一对占36%。重合度不仅是齿轮传动的连续性条件，而且是衡量齿轮水载能力和传动平稳性的重动平稳性的重要指标。3、重合度的计算由上图看出：56 渐开线齿廓的加工及根切一、加工方法简介铸造法、冲压法、挤压法切削法 仿形法 展成法二、仿形法铁削法 、拉削法铣削法加工圆盘铣刀、指状铣刀圆盘铣刀的外形和齿轮的齿槽形状一样。铣齿时，将毛坯安装在机床工作台上，圆盘铣刀绕其自身轴线旋转，而毛坯沿平行于齿轮轴线方向，作直线移动，铣出一个齿槽后，将齿轮毛坯转过，再铣第二个齿槽，依此类推。仿形法加工特点：无须专用机床；加工精度低生产

34、效率低齿轮齿廓的形状由基圆决定的，对m，一样的一套齿轮，欲制造准确，需每一种齿数配一把齿刀，这是不可能的。为简化刀具数量，采用八把一套或十五把一套铣刀，其每把铣刀可切削齿数在一定围的齿轮。为保证加工出来的齿轮在啮合时不会被卡住，每一号铣刀的齿形都是按所加工的一组齿轮中齿的最少的那个齿轮的齿形制成的。因此，当用这把铣刀切削同组齿轮中其他齿数的齿轮时，齿形有误差。三、展成法成法、包络法1、展成原理：找共轭齿廓一对渐开线齿廓是共轭齿廓，因此当刀刃齿廓是渐开线时，加工出齿轮的齿廓也一定是渐开线2、展成加工方法：1齿轮插刀切齿轮，图P212，5-36a展成运动；切削运动；辅助运动2齿条插刀切制齿轮，P2

35、13，图5-37a 刀具纹作切削运动，而坯不仅以W坯旋转，还要以V刀相对刀具作反方向的展成移动。3滚刀切制齿轮，图5-38b3、特点：被加工齿轮的模数和压力角一样。一把刀具可加工出任意齿数的齿轮。四、标准齿条形刀具切制标准齿轮1、刀具刀具齿顶线区别刀具顶刀线 中线被加工齿轮：要求：刀具比标准齿条在齿顶部高出一段2、切制标准齿轮将轮坯的外圆按被切齿轮的齿顶圆直径预先加工好。将刀具的中线与轮坯的分度圆相切。见图5-29P188齿轮和刀具有一样的模数和压力角展成运动相当于无侧隙啮合。齿轮的齿厚=刀具的齿槽宽=加工出的齿轮为标准齿轮。四、渐开线齿廓的根切现象根切：危害：切掉局部齿廓；削弱了齿根强度；严

36、重时，切掉局部渐开线齿廓，降低重合度。2、齿轮不发生根切的最少齿数， ， 57 变位齿轮一、变位目的防止根切2、改善小齿轮的寿命大传动比时，使小齿轮齿厚增大，大齿轮齿厚减小，使一对齿轮的寿命相当 3、凑中心距 外啮合，无法安装；二、齿轮的变位1、这种用改变刀具与轮坯径向相对位置来切制齿轮的方法称径向变位法。变位齿轮*m移距或变位*移距系数或变位系数规定：远离：， , 正变位 零变位 负变位切削变位齿轮：分度圆不变，节线变变位齿轮和标准齿轮相比：m、r齿距、rb、不变，齿廓由一样的基圆展成，齿厚、齿顶高、齿根高变化。齿廓由一样的基圆展成，P1932、最小变位系数变位齿轮不发生根切的现象的条件图：

37、 a， ， 由式a得 当，正变位，当，采用负变位也不会发生根切。三、变位齿轮的尺寸变化及计算1、分度圆上的齿厚见图：刀具节线的齿槽宽比中线齿槽，被切齿轮分度圆上的齿厚增加。在IJK中：分度圆的齿厚：了解任意图的齿厚：2、齿顶高和齿根高齿根高：刀具加工节线到顶开线之间的距离对正变位：见图：对负变位：*节圆优点：1、重合度略有增加 2、在的场合，可用它凑中心距缺点：必须成对地设计、制造和使用59 平行轴斜齿圆柱齿轮机构一、斜齿轮齿廓曲面的形成和啮合特点1、直齿轮：基圆柱，发生面S，KK基圆柱母线NN渐开线柱面见P203 图5-37a啮合特点：齿廓曲面的接触线NN受力突变，噪音较大。2、斜齿轮：基圆

38、柱，发生面S，KK与NN有夹角渐开线螺旋面见5-38a基圆柱上的螺旋角渐开线螺旋面齿廓的特点：与基圆柱相切的平面与齿廓曲面的交线为斜直线与NN交角端面垂直于齿轮轴线的面与齿廓曲面的交线为渐开线。与基圆柱同的圆柱面与渐开线螺旋面的交线为一螺旋线。不同面螺旋角不同斜齿轮的啮合特点：1两斜齿齿廓的公法面既是两基圆柱的公切面，又是传动的啮合面2两齿廓的接触线与轴线夹角3接触线0长0，传动平稳二、斜齿轮的根本参数1、斜齿轮的切削加工：仿形法；已成法：滚齿用仿形法加工斜齿轮时，铣刀是沿螺旋齿的方向进刀的法面：垂直于分度圆柱面螺旋线的切线的平面。进刀方向法面法面齿形与刀具一样法面上的模数和压力角为标准值端面

39、：轴线的面计算斜齿轮端面参数与尺寸：齿距：模数：压力角：，BD=CE齿顶高系数，顶隙系数：, ()螺旋角：螺旋线的导程螺旋线绕同一周时它沿轴线方向前进的距离 1上式说明，各圆柱面的螺旋角不等三、平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度 1、正确啮合条件斜齿轮在端面的啮合相当于直齿轮的啮合图5-392、重合度两个端面参数Z,m,完全一样的标准直齿轮和标准斜齿轮分度圆柱面的展开图纵向作用弧总作用弧与Pt的比值总重合度设端面重合度相当于相应的直齿轮的重合度四、斜齿轮的当量齿数当量齿轮：以为分度圆半径，用斜齿轮的和分别为模数和压力角作一虚拟的直齿轮，其齿形与斜齿轮的法面齿形最接近。这个齿轮称斜齿轮的当量

40、齿轮，齿数ZV称当量齿数。由解析几何知：五、平行轴斜齿轮的变位和几何尺寸计算平行轴斜齿轮在端面的几何尺寸关系与直齿轮一样。1、尺寸计算一个 一对： 改变螺旋角可凑中心距，无须变位。0，Z3=0，槽轮始终不动。 2、：槽轮的运动时间总小于静止时间。 3、要使，须在构件1上安装多个圆销。 设K为均匀分布的圆销数，三、槽轮机构的特点和应用优点：构造简单，工作可靠，能准确控制转动的角度。常用于要求恒定旋转角的分度机构中。缺点：对一个已定的槽轮机构来说，其转角不能调节。在转动始、末，加速度变化较大，有冲击。应用：应用在转速不高，要求间歇转动的装置中。电影放映机中，用以间歇地移动影片。自动机中的自动传送链

41、装置。布图7.2 棘轮机构一、棘轮机构的工作原理曲柄摇杆机构中：曲柄AB匀速连续转动摇杆CD左右摆动，当摇杆左摆时，棘爪4插入棘轮5的齿推动棘轮转过*一角度。当摇杆右摆时，棘爪4滑过棘轮5，而棘轮静止不动，往复循环。制动爪6防止棘轮反转这种有齿的棘轮其进程的变化最少是1个齿距，且工作时有响声。二、棘轮机构的其它类型1摩擦棘轮无声棘轮图43，外套筒1、套筒2之间装有受压缩弹簧作用的滚子3。当外套筒逆时针转动，滚子楔紧，套筒转动。当外套筒顺时针转动，滚子松开，套筒不动。由于摩擦传动会出现打滑现象，不适于从动件转有要求准确的地方。2双向棘轮图44， 棘轮齿做成方形； 棘爪与棘轮齿接触的一面也做成方形

42、传动 棘爪的另一面则为曲线以便摆回来时滑过轮齿图示位置，棘轮逆时针转动；反向时，将棘爪绕A点转至双点划线位置。三、棘轮机构的特点及应用有齿的棘轮机构运动可靠，从动棘轮容易实现有级调节，但是有噪声、冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、轻载的间歇传动。牛头刨床的横向进给机构布图计数器布图起重机、绞盘常用棘轮机构使提升的重物能停在任何位置，以防止由于停电等原因造成事故。7.3 不平安齿轮机构一、工作原理由普通齿轮机构演化而来，不同之处在于轮齿不布满整个圆周。图45，主动轮转一周，从动轮转周。从动轮停歇时，主动轮上的锁住弧与从动轮上的锁住弧互相配合锁住，以保证从动轮停歇在预定位置上。二、特点

43、和应用从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度变化围都较大，设计较灵活；但加工工艺复杂，从动轮在运动开场，终了时冲击较大，故一般用于低速、轻载场合。插秧移行机构布图、模型7.4 凸轮间歇运动机构一、工作原理在圆柱凸轮上开有曲线槽，其对应的角度为。当凸轮转过角时，凸轮曲线槽推动滚子，使从动转盘转过角度。当凸轮转过角时，转盘静止不动。并靠凸轮的棱边进展定位。实现交织轴之间的分度运动。二、特点与应用合理地选择转盘的运动规律，使机构传动平稳，动力特性好，冲击振动较小，转盘定位准确，不需要专门的定位装置，主要用于高速分度机构中。加工复杂，精度要求高，装配调整较困难。第八章 平面机构的力分析一教

44、学要求掌握惯性力的计算，掌握运动副中摩擦力的计算掌握动态静力分析法，速度多边形杠杆法二教学的重点与难点惯性力的作用点，当量摩擦角与当量摩擦圆动静法，速度多边形杠杆法三教学容8-1 作用在构件上的力一、1驱动力正功输入功2阻力：有效阻力有效功输出功 有害阻力3重力重心下降作正功 重心上升作负功4运动副反力：正压力不作功 摩擦力负功5惯性力虚拟力：加速运动阻力 减速运动驱动力8-2 运动副反力确实定一、移动副中的反力1、平面移动副反力 根据A的平衡，方向相反与相反，大小根据滑动摩擦定律即f材料、光滑度、润滑摩擦角确定RBA力的三要素：点、方向、大小方向：与成大小平衡条件，1，A加速运动2，A减速直

45、至静止，假设A原来不动，自锁3，A匀速或静止F作用线作用在接触面之外如果材料很硬，可近似认为两反力集中在b、c两点。2、楔形面移动副反力*oy面：yoz面：当量摩擦系数当量摩擦角与平滑块一样，楔形滑块所受的运动副总反力RBA与VAB成角RBA：方向，大小无作业二、转动副中的运动副反力1、径向轴颈，止推轴颈2、径向轴颈的反力由实验测量得：f0径向轴颈的当量摩擦系数与材料、粗糙度、润滑条件有关确定RBA： a其中：f为滑动摩擦系数该式当A、B间存在间隙时成立假设A、B间没有间隙：对于A、B间没有摩损或磨损极少的非跑合者，f0=1.56f对于接触面经过一段时间的运转，其外表被磨成平滑，接触更加完善的

46、跑合者，f0=1.27f由a式知：只与f0，r有关，P变向时，RBA变向，但相对轴心O始终偏移一个距离，即RAB与以O为圆心，以为半径的圆相切，与摩擦角作用一样，此圆决定了总反力作用线的位置，称摩擦圆，由于摩擦力矩阻止相对运动，RBA相对轴心O的力矩为WAB相反。RBA：大小 RBA=Q方向 与Q相反作用线 与圆相切，对O的矩与WAB相反根据力偶等效定律，M和Q合并成合力1，A作减速至静止，原来静止，自锁2，A匀速转动，或保持静止3，A加速运动3、止推轴颈的摩擦力当量摩擦半径非跑合：跑合：4、高副的运动副反力滑动，滚动不考虑例：见第六版P410各转动副半径r，fo，F，求，R41，R21，R2

47、3，R45，M3的方向，R14，R12，R32，R34不计各构件的重力和惯性力解：连杆2受压，先分析连杆2的受力力F作用下，ABCW21，逆时针。杆2受压，R12向右，且对转动中心的矩为W21相反，R12在上方。BCDW23，逆时针，R32向左，且与W23相反，R32在下方。由杆件2的平衡得：R12与R32作用线共线公切线分析构件1受力R12=-R21分析构件3受力R32=-R23R23，R43，M3R43=-R23，且R43对D的矩与W34相反。R23与R43构成一顺时针力偶，与M3平衡，M3逆时针。8-3 构件惯性力确实定第六版 P397作平面复杂运动平面移动 O平面一般运动 定轴转动：轴

48、线通过质心匀速 O O变速 O 轴线不通过质心匀速 O高速 8-4 机构的力分析一、目的1、确定运动副反力2、确定机械的平衡力力矩为保证机构按给定的运动规律运动，必须施加驱动力力矩与外力相平衡，这种未知力力矩称为平衡力二、算法静力计算：低速不考虑惯性力，看成平衡系统动力计算：高速考虑惯性力，看成平衡系统三、计算理论：动态静力法根据达朗贝尔原理，假想地将惯性力加在产生该力的构件上，构件在惯性力和其他外力的作用下，认为是处于平衡状态，因此可以用静力计算的方法进展计算四、分析步骤1、运动分析假设原动件匀速运动2、计算惯性力3、考虑反力、惯性力、重力、驱动力、生产阻力的平衡4、解方程图解法，力各边形例

49、：鄂式破碎机中，各构件P366的尺寸、重力及其对本身质心轴的转动惯力，以及矿石加于活动鄂板2上的压力Fr。设构件1以等角速度W1转动，其重力可以忽略不计，求作用在其上E点沿方向*-*的平衡力以及各运动副中的反力。解：1、运动分析，2、计算惯性力，3、受力分析以2和3为示力体考虑2的平衡 为正，方向同圆，为负，方向相反考虑了的平衡：杆组2，3平衡：列力矢量方程方向大小 ？力多边形法选比例尺，a求出：R12，R43R12=-R21考虑1的平衡：方向 大小 ？ ？力多边形，求出Fb,R41。作业：P545，题9-58-5 速度多边形杠杆法一、力学原理：虚位移原理对整个机构由虚位移原理得从P点到力Fj

50、的距离力Fj的功半：1式可变为： 或作用在构件上的所有外力对转向速度多边形极点的力矩之和为零注意点：1、将力偶矩转化为力偶如果构件上还有力偶矩作用2、可以不转速度多边形，将力转90后，平均到速度多边形上上述方法中，把速度旋转90，我们可以不把速度多边形回转90，而是将所有外力沿同一方向回转90，然后平移到速度多边形上，待求得平衡力Fb后，再把它反转90即得其真实的方向。例：在图示曲柄滑块机构中，加于连杆质心S2上的惯性力Fi2和惯性力偶矩Mi2及加于活塞上的外力F3，求加于曲柄销B的切向平衡力。解：1、运动分析方向 AC AB BC大小 ？ W1lAB ？2、处理力偶：各力对极点取矩平面机构的

51、平衡一教学要求掌握静、动平衡的计算方法二教学的重点与难点动平衡原理及计算三教学容9-1 平衡的目的和分类一、平衡的目的：尽量减小惯性力所引起的附加动压力。附加的动压力：附加载荷；振动源二、平衡的分类回转件的平衡：刚性回转件，柔性回转件有专门学科机架上的平衡：平动和平面一般运动的构件9-2 刚性回转件的平衡一、质量分布在同一回转面盘类惯性力组成一平面汇交力系假设=0，平衡的假设0，不平衡的平衡：具体：加一平衡质量块mbe=0(总质心在回转轴线上)静平衡：各质量块的质径积的矢量和为零，或=0例：曲轴的平衡等效条件：求出。二、质量分布不在同一回转面各局部质量的惯性力组成空间力系空间力系：主矢 主矩

52、平衡原理：措施：将每个平面的惯性力平衡力动平衡：主矢 主矩 比拟：静平衡：经过动平衡的回转件一定是静平衡的，反之，静平衡的回转件不一定是动平衡的。9-3 平衡试验法静平衡：动平衡：第十章 机器的机械效率一教学要求理解机器效率和自锁的概念，掌握效率的计算二教学的重点与难点效率的计算，自锁的条件三教学容10-1 机器的运动和功能的关系一、机器的功能方程由能量守恒定律得，机器运动的*一时间间隔，所有外力与力作功之和等于机器功能的改变。Wd输入功 Wr输出功 Wf损失功二、机器运动的全时期 主轴1、起动时期：0Wh EE0时间短2、稳定运动时期时间长，机器真正工作的阶段1变速稳定运动 TP为一个运动循

53、环在TP首末，在TP，2匀速稳定运动任一时间间隔：3停车时期：。10-2 机器的机械效率和自锁一、机器的机械效率讨论稳定运动时期：损失系数机器的机械效率，效率变速稳定运动：在一个运动循环中讨论效率的在TP任一间隔：此时瞬时效率在整个TP： ，循环效率机器真正的效率匀速稳定运动：真正的效率即每一瞬时的效率。 两种功之比 两种功率之比在一般情况下，机构中的驱动力和阻力为常数，有必要研究效率能否用力力矩表示。匀速运转的起重装置示意图 1设该装置不存在有害阻力的理想机器，F0对应于Q的理想驱动力；Q0对应于F的理想有效阻力。 代入1式力矩：由单一机构组成的机器，它的效率数据在一般设计手册中可以查到，对

54、于由假设干机构组成的复杂机器，全机的效率可由各个机构的效率计算出来，具体的计算方法按联接方式的不同分为三种情况。见P409-P410，自学二、机器的自锁1、自锁的条件：假设，则1假设机器原来就在运动，那它仍能运动，但此时，机器不作任何有用的功，机器的这种运动称空转。2假设机器原来就不动，无论驱动力为多大，它所作的功输入功总是刚好等于摩擦阻力所作的功，没有多余的功可以变成机器的功能，机器总不能不运动，即发生自锁。假设，机器必定发生自锁。综合两种情况，机器自锁条件：有条件的自锁2、机器的运动行程正行程：驱动力作用在原动件时，运动从原动件向从动件传递过程反行程：将正行程的生产阻力作为驱动力，运动从动

55、件原动件正、反行程原动件和从动件刚好对调3、正行程反行程表示正、反行程时机器都能运动反行程发生自锁自锁机构：凡使机器反行程自锁的机构10-3 瞬时效率计算及自锁分析例如一、斜面传动：f,Q(包括重力)求：A等速上升与等速下降时，水平力F的大小，该斜面的效率及其自锁条件解：1、滑块上升F为驱动力，Q为生产阻力考虑A的平衡：假设A、B无摩擦，理想驱动力F。上升：2、滑块下降：Q为驱动力，为生产阻力假设A、B无摩擦，理想生产阻力下滑：斜面机构在应用时，一般上升正行程，上般下降反行程讨论：，。当一定，是的函数，且正行程：,自锁。不自锁：反行程：，自锁。二、螺旋传动的效率研究螺旋传动时，假定螺杆螺母之间

56、的正压力是作用在平均半径为r0的螺旋线上。如果忽略各圆柱面上螺旋线升角的差异，当将螺旋的螺纹展开后，得连续斜面，A、B间螺母A沿轴线移动方向与Q相反对，拧紧螺母螺旋传动相当于滑块上升。相反：当螺母A沿轴线移动方向与Q一样时按松螺母，螺旋传动相当于滑块下降2、三角螺纹：相当于楔形滑块与楔形槽的作用。代替，由图： 三角螺纹的半顶角，三角螺纹摩擦大，效率低，应用于联接的螺旋，方螺纹应用于传递运动和动力的螺旋。第十一章 机器的运转及其速度波动的调节一教学要求掌握等效力力矩，等效质量转动惯量的计算，理解机器运动微分方程理解速度波动调节的原理，掌握飞轮设计方法二教学的重点与难点等效力力矩，等效质量转动惯量

57、速度波动的原因，盈亏功、飞轮设计三教学容11-1 研究机器运转及其速度波动调节的目的一、研究机器运转的目的确定原动件真实运动规律确定其它运动构件的运动规律，参数。二、调节机器速度波动的目的1、周期性速度波动危害：引起动压力，和可靠性。可能在机器中引起振动，影响寿命、强度。影响工艺，产品质量。2、非周期性速度波动危害：机器因速度过高而毁坏，或被迫停车。11-2 机器等效动力学模型研究机器运动和外力的关系时，必须研究所有运动构件的动能变化和所有外力所作的功。这样不方便。单自由度的机械系统：*一构件的运动确定了整个系统的运动确定了。整个机器的运动问题化为*一构件的运动问题。为此，引出等效力、等效力矩

58、、等效质量、等效转动惯量概念一、等效力和等效力矩研究机器在力作用下的运动时，作用在机器*一构件上的假想F或M代替作用在机器上所有外力和力矩。代替条件：机器的运动不变，即：假想力F或力矩M所作的功或所产生的功率等于所有被代替的力和力矩所作的功或所产生的功率之和。假想力F等效力假想力矩M等效力矩等效力或等效力矩作用的构件等效构件等效力作用的点等效点通常，选择根据其位置便于进展机器运动分析的构件为等效构件。等效力或等效力矩所产生的功率或P=MW设Fi，Mi作用在机器第i个构件上的力和力矩Vi力Fi 作用点的速度Wi构件i的角速度Fi和Vi夹角作用在机器所有构件上的力和力矩所产生的功率：和同向取+，否

59、则-或 1或 2公式讨论：等效力F和等效力矩M只与各速度比有关，F和M是机构位置的函数。各个速度比可用任意比例尺所画的速度多边形中的相应线段之比来表示。不必知道各个速度的真实数值，可在不知道机器真实运动的情况下，求出F、M。等效驱动力与同向等效阻力与反向选绕固定轴线转动的构件为等效构件。，随时间或角速度变化，F、M也是时间和角速度函数F和M可用速度多边形杠杆法求出方法：作机构的转向速度多边形，并将等效力或等效力矩及被代替的力和力矩平移到其作用点的影像上，然后使两者对极点所取的力矩大小相等、方向一样，便可求出F、M，假设取移动的构件为等效构件，F用公式求，VB=构件移动速度。注意：F和M是一个假想的力和力矩，它不是被代替的力和力矩的合力或合成矩。求机构各力的合力时不能用等效力和等效力矩的原理。例：燃机推动发动机的机组中，机构的尺寸和位置，重力G2、G3，齿轮5、6、7、8，齿数，气体加于活塞上的压力F3，发动机的阻力矩M8，设不计其余各