《201612机械设计基础第1-5章yxj-精品文档资料整理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《201612机械设计基础第1-5章yxj-精品文档资料整理.ppt（86页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、机械设计基础杨学军杨学军研究对象和内容研究对象和内容课程特点和学习要求课程特点和学习要求一、一、一、一、研究对象和内容研究对象和内容研究对象和内容研究对象和内容 1.实物组合 2.各实物间有确定的运动 3.做有用功或转换能量机器:机构:金属切削机床 内燃机 汽车 拖拉机 起重机 机器种类:具备具备1 1、2 2特征特征利用机器来减轻劳动和提高生产率利用机器来减轻劳动和提高生产率零件 制造单元制造单元 运动单元：运动单元：1.1.箱体箱体 2.2.活塞活塞 3.3.连杆连杆 4.4.曲轴曲轴 5 5、6.6.齿轮齿轮 7.7.凸轮凸轮 8.8.推杆推杆机构机构和和机器机器的总称的总称机械机械构件
2、由构件由零件零件（制造单元制造单元）组成组成。(齿轮齿轮5 5由许多零件组成由许多零件组成)轴、轴承、套筒等轴、轴承、套筒等 轴系零件轴系零件 齿轮齿轮 传动件传动件 键键 联接件联接件(齿轮机构齿轮机构由三个构件组成由三个构件组成1、5、6)机构由机构由构件构件（运动单元运动单元）组成组成，最基本最基本的通用的通用 零件零件构件构件5(齿轮齿轮5)机器由机构机器由机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构连杆机构、凸轮机构、齿轮机构)组成组成机器机器具有确定的相对运动、完成机械功或转换机械能的组合体具有确定的相对运动、完成机械功或转换机械能的组合体机构机构具有确定的相对运动组合体，是机器所共有的组成
3、部分具有确定的相对运动组合体，是机器所共有的组成部分构件构件运动的单元运动的单元零件零件制造的单元制造的单元二、学习内容二、学习内容 1.1.常用常用机构机构(组成原理、运动学和动力学组成原理、运动学和动力学)机械原理机械原理 连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构 2.2.通用零件（设计与计算）通用零件（设计与计算）机械设计机械设计 联接：联接：螺纹联接、键联接、销联接螺纹联接、键联接、销联接 传动传动:带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动 轴与轴系零部件轴与轴系零部件:轴、轴承、联轴器轴、轴承、联轴器 其它其它:
4、弹簧弹簧传动零件轴系零件联接零件附件机架基础：基础：制图、力学、金属工艺学制图、力学、金属工艺学.机械设计基础是技术基础课机械设计基础是技术基础课专业课专业课三、课程的地位三、课程的地位四、机械设计的基本要求和一般过程四、机械设计的基本要求和一般过程基本要求：良好的使用性，安全性，可靠耐用，基本要求：良好的使用性，安全性，可靠耐用，经济，环保经济，环保一般过程：明确设计要求，提出设计方案，总体设一般过程：明确设计要求，提出设计方案，总体设计，结构设计，试制鉴定，产品定型计，结构设计，试制鉴定，产品定型第一章第一章 平面机构的自由度平面机构的自由度t一、运动副及分类t平面内自由构件的自由度：三个
5、t运动副：两构件连接 能相对运动t1低副：面接触t 包括转动副和移动副t2高副：点线接触t 车轮钢轨，凸轮，齿轮t3空间副：球面副和螺旋副t二 平面机构的运动简图t目的：简化问题t方法：用线条和符号表示，按比例t转动副：圆圈表示t 机架上加阴影t移动副：导路与移动方向一致t高副：两构件接触处的曲线轮廓t机构中的构件分类：固定构件，原动件，从动件。任何机构必有一个固定构件t例1：鄂式破碎机机构运动简图t机架，偏心轮（原动），动鄂（从动），肘板（从动）t1确定构件数量 ：4t2确定运动副性质：4个转动副t3选取比例画出相对位置，用规定符号画出机构运动简图t4画出机架阴影，标注运动方向t例2 画出活
6、塞泵机构运动简图t1确定构件数量：5t2确定运动副性质：4 转动副，1高副，1移动副t3选取比例画出相对位置，用规定符号画出机构运动简图t4画出机架阴影，标注运动方向t三 平面机构的自由度t1计算公式t除机架外，每个构件自由度为3，每个转到副限制2个，移动副限制2个，高副限制1个。t设K个构件，活动构件N=K-1，高副PH个，低副PL个，则自由度t F=3N-2PL-PHt机械自由度数应等于原动件数。t例3计算鄂式破碎机主体机构自由度t F=3*3-2*4=1t例4计算活塞泵自由度t F=3*4-2*5-1=1t如果原动件数不等于机构自由度会如何？t原动件数F 从动件位置无法确定t原动件数0且
7、=原动件数t2计算时的注意事项t复合铰链t 要分清复合铰链t局部自由度t 作用：减少磨损，不影响整个机构运动t虚约束t 去掉虚约束，然后计算平面四杆机构基本类型平面四杆机构基本类型平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构 平面机构+低副联接(转动、移动副)最常用平面四杆机构（四个构件四根杆)平面连杆机构平面连杆机构基本类型基本类型(二)含一个移动副的四杆机构()铰链四杆机构2-1平面四杆机构的类型(三)两个移动副的四杆机构1234ABCD连杆连杆连架杆连架杆连架杆连架杆机架机架曲柄曲柄摇杆摇杆(摆杆摆杆)(整转整转)(摆转摆转)机架、连杆、连架杆机架、
8、连杆、连架杆()铰链四杆机构 机架参考系（固定件）连架杆与机架相联连杆不与机架相联基基本本构构件件曲柄：可回转360的连架杆摇杆：摆角小于360的连架杆连连架架杆杆全由转动副相联转动副相联的平面四杆机构铰链四杆机构基本形式铰链四杆机构基本形式 （按连架杆类型）一曲一摇二曲二摇(天线摇杆)调整天线 俯仰角的大小 图2-3雷达调整机构放映机1234ABCD 1.曲柄摇杆机构：曲柄摇杆机构：连架杆连架杆 曲柄曲柄(一般)原动件匀速转动 摇杆摇杆(一般)从动件变速往复摆动2.双曲柄机构双曲柄机构：连架杆均为曲柄连架杆均为曲柄 主动曲柄:匀速转动 从动曲柄:变速转动 例:惯性筛中的铰链四杆机构从动曲柄3
9、变速转动 使筛子6产生加速度 使不同材料因惯性不同而筛分3.双摇杆机构双摇杆机构连架杆均为摇杆连架杆均为摇杆 例:门式起重机的变速机构:CD(杆3)为原动件,悬挂重物的E 点在连杆上保持E点运动轨迹在近似水平线上。（平移货物平稳、减小能量消耗）DCBA铰链四杆机构的演变 铰链四杆机构铰链四杆机构(全)转动副连接各杆长不变铰链四杆机构铰链四杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 导杆机构导杆机构(曲柄AB 机架)摇块机构摇块机构(连杆BC 机架)扩大回转副偏心轮机构偏心轮机构ABCDCAB杆长(固定杆)可变移动副(一个)定块机构定块机构(滑块C 机架)曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲柄滑曲柄滑块机构块机构(
10、变更机架)二、含一个移动副的四杆机构二、含一个移动副的四杆机构1 曲柄滑块机曲柄滑块机偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 e摇杆摇杆3的运动轨迹为圆弧的运动轨迹为圆弧(半径半径l3)对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构将将l3无穷大无穷大滑块滑块C(直线直线)曲柄滑块机构曲柄滑块机构2、导杆机构、导杆机构 曲柄滑块机构(曲柄机架)导杆机构当 机架曲柄机架曲柄 机架曲柄机架曲柄最短最长杆其它两杆之和转动导杆机构转动导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构两连两连 曲柄曲柄？架杆架杆 摇杆摇杆？机架邻机架邻边机架机架最短杆在双曲柄双曲柄转动转动导杆机构导杆机构一个曲柄曲柄摆动摆动导杆机构导杆机构=0摇块机构摇块
11、机构 滑块摆动摆动 滑块为固定固定件 滑块移动摆动移动摆动 滑块移动移动 三、摇块、定块机构三、摇块、定块机构 .27曲柄滑块机构曲柄滑块机构CABCABCABCAB曲柄滑块机构曲柄滑块机构 导杆机构导杆机构摇块机构摇块机构定块机构定块机构导杆机构导杆机构定块机构定块机构摇块机构摇块机构定定块块机机构构(铰链四杆、曲柄滑块)(曲柄很短时偏心轮机构)偏心距=曲柄长铰链四杆、曲柄滑块机构(扩大回转副)偏心轮机构 4、偏心轮机构、偏心轮机构 图223图C p.29ABC偏心轮机构偏心轮机构回转副B(半径)曲柄长AB曲柄曲柄ABCe五五.平面四杆机构的特点及应用平面四杆机构的特点及应用 1)低副，成本
12、低，精度高；2)面接触,利于润滑及减少磨损,传载大,可靠性高。1.1.特点特点:1）实现已知运动规律2）实现给定点的运动轨迹不能精确实现任意运动规律。缺点缺点:2.2.应用应用:优优点点1.手动冲床：手动冲床：两个四杆机构组成两个四杆机构组成（双摇杆双摇杆+摇杆滑摇杆滑块机构块机构）2.筛料机构：筛料机构：六杆机构六杆机构两个四杆两个四杆机构组成（机构组成（双曲柄双曲柄 +曲柄滑块曲柄滑块）应用应用:二二.曲柄存在条件曲柄存在条件：2-2 平面四杆机构的主要特征 一 铰链四杆机构有整转副的条件 取决于机构各杆的相对长度和机架的选择ADBBB”CCC”例:AB22,BC50,CD38,AD45三
13、式相加 l1l2 l1l3 l1l4当杆当杆1处于处于AB”位置位置 AC”D l1l2l3l4 (2-6)(l2l1)l3 l4 l1l4l2l3 (2-3)(l2l1)l4 l3 l1l3l2l4 (2-4)当杆当杆1处于处于AB 位置位置 AC D (曲柄l1,连杆l2,摇杆l3,机架l4)当AB能摆至与连杆共线的极位AB及AB”时 能顺利通过整转副。曲摇机构曲摇机构L1最短分析分析:曲柄存在条件曲柄存在条件：（转动副为整转副）1.曲柄存在条件:2.推论:实例分析:AB70,BC90,CD110,AD40 (1)最短与最长杆之和小于其 它两杆之和(2)最短的构件在连架杆或机架上(满足条件
14、1)(1)最短短杆在机架机架上 (2)最短短杆在机架邻边机架邻边(3)最短短杆在机架对边机架对边双曲柄双曲柄机构曲柄摇杆曲柄摇杆机构双摇杆双摇杆机构ADCD40110150ABBC160当：AD为机架 AB或DC为机架 BC为机架双曲柄双曲柄曲柄摇杆曲柄摇杆双摇杆双摇杆ABCD二二.死点位置死点位置 三三.压力角和传动角压力角和传动角二二.急回特性急回特性:工作行程工作行程:空回行程空回行程:B2B1(2)C2C1 ()1 2 ,而不变B1B2(1)摇杆C1C2 ()工作行程时间空回行程时间工作行程时间空回行程时间 曲柄(主)匀速转动(顺)摇杆(从)变速往复摆动图2-4曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构
15、12极位极位:曲柄与连杆共线(B1、B2)摇杆极位C1、C2 缩短非生产时间缩短非生产时间,提高生产率提高生产率例：牛头刨床、往复式输送机其运动特性行程速度变化系数行程速度变化系数(行程速比系数)K极位夹角极位夹角(摇杆处于两极位时，对应曲柄所夹锐角)K 急回运动性质(2-2)(2-1)曲柄摇杆机构曲柄主动 急回急回图2-4曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构12三、压力角和传动角三、压力角和传动角 1.压力角压力角2.传动角传动角 ：BC是二力杆,驱动 力F 沿BC方向 作用在从动件上的驱动力F与该力作用 点绝对速度VC之间所夹的锐角锐角。连杆与从动杆所夹锐角 有效力Fsin 40有效力Fcos （方便
16、）传动角 =90 (的余角)作业：2-3,2-4 p.35BCA压力角VCFVC沿导轨(CD)FVCABCD 分析分析压力角压力角（）：）：从动件受力作用点的速度方位线与力从动件受力作用点的速度方位线与力 的作用线所的作用线所 夹的锐角。夹的锐角。死点死点：=90传动角传动角：=90 压力角越小压力角越小(即传动角越大即传动角越大)，有用的分力越大。，有用的分力越大。所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数。所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数。四四.死点位置死点位置 从动件与连杆共线从动件与连杆共线卡死卡死 当摇杆为主动件,而曲柄AB与连杆BC共线时(摇杆CD处于极位)CD(主)通过
17、连杆加于曲柄的驱动力F正好通过曲柄的转动中心A 不能产生使曲柄转动的力矩。图2-4曲柄摇杆机构图2-5 机构运动卡死 机构运动不确定存在死点条件存在死点条件：有极限位置（从动件与连杆共线）措施措施曲柄摇杆机构摇杆主动死点死点死点 飞轮 自身惯性2-4 平面四杆机构的设计 P.30根据给定的运动条件运动简图的尺寸参数 解析法精确 作图法直观 实验法简便一一.按照给定的行程速比系数设计四杆机构按照给定的行程速比系数设计四杆机构(作图法作图法)二二.按给定连杆位置设计四杆机构按给定连杆位置设计四杆机构(作图法作图法)三三.按给定两连架杆对应位置设计四杆机构按给定两连架杆对应位置设计四杆机构(解析法解
18、析法)四四.按给定点的运动轨迹设计四杆机构按给定点的运动轨迹设计四杆机构(实验法实验法)实现已知(从动件)运动规律 (位置,速度,加速度)实现给定点的运动轨迹一.按照给定的行程速比 系数设计四杆机构:1.曲柄摇杆机构:2.导杆机构 C1PC2=(1)可求出极位夹角分析分析:(2)C1AC2=如果三点位于 同一圆上,是C1C2弧上 的圆周角如何作此圆如何作此圆 (未知A点)连OC2交圆 于P点 C2C1P=90 C1C2P=90P点可作PO已知:摇杆长度L3,行程速比系数K,摆角C2ADB1B2C1解解:(1)任选D点,作摇杆两极位C1D和C2DOAB1B2C2DC1(2)过C1作C1C2垂线C
19、1M(3)过C1、C2、P 作圆(4)AC1=L2L1,AC2=L2+L1 L1=1/2(AC2AC1)无数解以以L1为半径作圆为半径作圆,交交B1,B2点点 曲柄两位置曲柄两位置MN在圆上任选一点AC1M与C2N交于P点作C1C2N=90,P2.导杆机构:P.31已知已知:机架长L4 ,K解解:(1)任选固定铰链中心C 作导杆两极位Cm和Cn =(2)作摆角的平分线AC,取AC=L4 固定铰中心A(3)过A作导杆极位垂线 AB1(AB2)L1=AB1唯一解唯一解CmnAB1B2CmnAB1B2 DB1C1B2C2无穷多个解无穷多个解A ABCD步骤步骤：1、连接、连接B1B2,C1C2 2、
20、作、作B1B2,C1C2中垂线中垂线 3、在中垂线上取一点作、在中垂线上取一点作A,D 4、连、连AB1C1D二.按给定连杆位置设计四杆机构1.已知已知:连杆BC长L2 及连杆两个位置B1C1,B2C2固定铰A必在B1B2垂直平分线上同定铰D必在C1C2.分析(1)连接B1B2,C1C2并作其垂直平分线b12,c12(2)在b12线上任取一点A,在C12.任取一点D解:连杆给定的三个位置连杆给定的三个位置 铰点已给定铰点已给定B1C1B2C2B3C3ADABCD步骤步骤：1.连接连接 B1B2,B2B3 ,C1C2,C2C3 2.作各连线中垂线作各连线中垂线 3.B1B2,B2B3中垂线中垂线
21、 之交点即为点之交点即为点A 4.C1C2,C2C3中垂线中垂线 之交点即为点之交点即为点D 5.连接连接AB1C1D即为即为 所求所求2.已知已知:连杆BC长L2及连杆三个位置B1C1,B2C2,B3C3(选作)作业2-6(1)P.36唯一解唯一解 图图2-332-33步进式传送机构步进式传送机构 图图2-352-35连杆曲线连杆曲线 图谱图谱图图2-342-34描绘连杆曲线工具描绘连杆曲线工具四.按给定点的运动轨迹设计四杆机构 P.34 小结小结:1.基本概念：连架杆，连杆，曲柄，摇杆、压力 角、传动角，死点，急回运动（会作图）.基本内容：平面四杆机构的基本型式及其演化方法、演 变型式（作
22、图）曲柄存在条件判别机构类型 平面四杆机构的设计(作图法)第三章第三章第三章第三章 凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构主要内容主要内容:1.1.凸轮机构的类型、特点凸轮机构的类型、特点 2.2.常用从动件运动规律及运动线图的绘制常用从动件运动规律及运动线图的绘制 3.3.凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计本章重点本章重点:从动件运动线图的绘制从动件运动线图的绘制 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计本章难点本章难点:从动件运动线图的绘制从动件运动线图的绘制第三章第三章第三章第三章 凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构 3-1 3-1 3-1 3-1 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构
23、的应用和类型凸轮机构的应用和类型3-2 3-2 3-2 3-2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律3-4 3-4 3-4 3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓凸轮凸轮：外型按一定运动规则 建立起来的构件，对从动件运动起着决定性作用。优点优点:可实现各种复杂的运动要求,结构简单、紧凑。缺点缺点：点、线接触，易磨损，不适合高速重载。适传递运动，不宜传递动力。凸轮凸轮:具有曲线轮廓的原动件从动杆从动杆:运动规律受凸轮限制机架机架(一一)特点和应用特点和应用(二二)分类分类 3-1 3-1 凸轮机构的应用和类型凸
24、轮机构的应用和类型(二)分类滚子摆动从动杆圆柱凸轮机构滚子摆动从动杆圆柱凸轮机构盘形、圆柱，移动盘形、圆柱，移动1)1)按照凸轮形状分类按照凸轮形状分类:注意注意:设法使凸轮与从动件始终保持接触重力、弹簧力、凸轮上的凹槽。2)2)按照从动件形式分类按照从动件形式分类:尖顶、平底、滚子尖顶、平底、滚子注意注意：设法使凸轮与从动件始终保持接触重力、弹簧力、凸轮上的凹槽。凸轮的轮廓线是按照从动件的运动规律来设计的 介绍常用的(二二)从动件的运动规律从动件的运动规律32从动件的常用运动规律 (一一)凸轮运动常用术语：凸轮运动常用术语：基圆：基圆：推程：推程：升程：升程：推程运动角推程运动角t t：回程
25、；回程运动角回程；回程运动角h h远休止角远休止角S S:近休止角近休止角SS:位移位移2 2:以轮廓的最小向径所作的圆rmin基圆半径 从动件在最远不动转角BC。:最近位置不动的转角DA。推程所移动的距离。与推程对应的凸轮转角。从动件移动的距离2 是时间的函数从动件从离回转中心最近最远的这一过程。重点重点：如何根据从动件的运动规律（2 与1 函数 关系）作运动线图有几种？特点？Va Sh等速运动、等加速等减速、简谐运动等速运动、等加速等减速、简谐运动一一.等速运动等速运动 1.分析分析:凸轮作等速运动从动件也作等速运动V2=C启动瞬间:终止瞬间:刚性冲击刚性冲击a 由0 速度由V20,a 由
26、0速度由0 V2,(二二)从动件的运动规律从动件的运动规律用运动线图来表示用运动线图来表示凸轮的外型10mmS2112040120802.作运动线图作运动线图:推程运动时间在启动与终止段用其它运动规律过渡 适于低速、轻载、从动杆质量不大，有匀速要求。h例：例：已知从动件作等速运动,20mm，t120,S40,h120,s80,作运动线图。取作图比例l二、等加速等减速二、等加速等减速 每一行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动SVaa有有限值的突变无速度突变，无刚性冲击柔性冲击柔性冲击中低速凸轮机构中低速凸轮机构推程推程:前半行程等加速等加速 后半行程等减速等减速回程回程
27、:前半行程等加速等加速 后半行程等减速等减速从动件位移函数关系：函数关系：(V0=0,等加速等减速等加速等减速)位移位移1:4:9推程前半行程取=3149推程后半段等减速推程后半段等减速(取=3)对应的对应的2X2X为为9:4:19:4:1S0h/2h当时间为 1:2:3:4位移为 1:4:9:16 V0=0,等加速等减速等加速等减速 作图作图:(推程推程)前半前半行程(h/2)等加速等加速后半后半行程(h/2)等减速等减速将将每半行程每半行程时时 间分为间分为(4)份份位位 1:4:9:16 移移 16:9:4:1三三.简谐运动简谐运动 注意注意:实际上,从动件在推、回程的运动规律并非相同。
28、分析分析:作图作图:图3-8点在圆周上作匀速运动,它在这个圆的直径上的投影所构成的运动。凸轮作匀速运动,S2按余弦规律变化余弦加 速度运动始点与终点有柔性冲击。二.直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制三.摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制四.设计凸轮注意事项3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓 p.44相对运动原理相对运动原理 （解析法、作图法）反转法：反转法：给整个机构加给整个机构加-运动运动凸轮不动，机架反转，推杆作复合运动一.设计方法的原理按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓一一.直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制:1.1.尖顶对心直动从动件杆
29、盘形凸轮尖顶对心直动从动件杆盘形凸轮:1234567891011122.2.滚子滚子(对心直动对心直动)从动件从动件3.3.平底平底(对心直动对心直动)从动件从动件1.1.尖顶对心直动从动件杆盘形凸轮尖顶对心直动从动件杆盘形凸轮:已知:r rminmin、h h、1、从动杆运动规律凸轮转角从动杆运动 0 180 等速上升 h180 210 上停程210 300 等速下降 300 360 下停程解:1.作位移曲线(取比例l)S2103600180021003000h1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 122.等份S2-1图10123456789103.作基圆(注意比例一致)4.-等份
30、基圆得导轨5.量取相应位移6.作轮廓线注意比例一致注意比例一致11h2.滚子(对心直动)从动件:按尖顶从动件作凸轮轮廓线0(理论轮廓)nn理论廓线0实际廓线以0各点为圆心作圆(滚子半径为径)作这些圆的包络线(实际轮廓)3.平底(对心直动)从动件 图3-14 p.46按尖顶从动件作理论轮廓线一系列点A0,A1,A2,.过各点作作各位置的平底A0B0,A1B1,A2B2.作这些平底的包络线 实际轮廓实际廓线A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101三.摆动从动件盘形凸轮 轮廓的绘制:图3-151rminLoAA0A1A2A3OAO21已知:rmi
31、n、LOA、1、从动件长LAB、从动杆运动规律A0A1A2A3A4A51212223LAB 解:1.作位移曲线2.等份S-图3.作基圆4.-等份基圆得从动杆的回转中心5.量取相应转角6.作轮廓线210 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10B0B1B2OB3四四.设计凸轮注意事项设计凸轮注意事项P.47P.47第第1212r r 0 0要求要求 r r 15 mm r 过大过大凸轮工作廓线变尖或失真变尖或失真1.合理选择滚子的半径基圆半径2.合理选用基圆半径推程廓线平缓结构消除运动失真消除运动失真消除运动失真：减小滚子半径或加大基圆半径消除运动失真：减小滚子半径或加大基圆半径作业:设计一尖顶
32、对心直动从动件盘形凸轮轮廓。已知凸轮作顺时针等速转动,从动件推程作匀加速匀减速运动,回程作简谐运动。已知:rmin=35mm,h=40mm,t=120,h=120,s=120小结:1.基本概念:术语:推程,回程,推程(回程)运动角,远(近)休止角,升程,基圆,向径 运动线图2.基本内容:凸轮,从动件的分类 三种运动规律线图的绘制 对心直动从动件盘形凸轮轮廓的图解法5-1 5-1 轮系的类型轮系的类型5-2 5-2 定轴轮系及其传动比定轴轮系及其传动比5-3 5-3 周转轮系及其传动比周转轮系及其传动比5-4 5-4 复合轮系及其传动比复合轮系及其传动比5-5 5-5 轮系的应用轮系的应用第第五
33、五章章 轮轮系系:一系列齿轮组成的传动系统一系列齿轮组成的传动系统1）获得大传动比）获得大传动比 2）连接距离较远的轴）连接距离较远的轴3）变速）变速 4）变向）变向(一)引言应用应用轮系轮系运动运动简图简图2121平行轴平行轴 相交轴相交轴:交错轴交错轴:蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮 图图5-3.d5-3.d圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构 图图5-3.c5-3.c外啮合外啮合:转向相反转向相反 图图5-3.a5-3.a内啮合内啮合:转向相同转向相同 图图5-3.b5-3.b5-15-1轮系的类型轮系的类型 p.74定轴轮系定轴轮系:所有齿轮的轴线都是固定的。图所有齿轮的轴线都是固定的。图5-15-1复合轮系复
34、合轮系：由两个以上轮系组成。：由两个以上轮系组成。周转轮系周转轮系：至少有一个齿轮的轴线运动：至少有一个齿轮的轴线运动(行星行星,差动差动)321HOHO1O3O2(二二)分类分类:5-2 定轴轮系及其传动比(一)传动比的大小:定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比:一对齿一对齿 i12=1/2=Z2/Z1122334452-2,3-3,4-4双联齿双联齿轮轮(二)传动方向:惰轮惰轮过桥轮过桥轮(惰轮既是主动轮又作从动轮)其齿数对传动比无影响作用作用:控制转向 a较大时可使机构紧凑(1(1k从动轮齿从动轮齿数数积积)(1(1k主动轮齿主动轮齿数数积积)结论结论总传动比总传动比=各级传动比的连乘积m
35、外啮合次数(二)传动方向:箭头规则:3.蜗杆蜗轮机构蜗杆蜗轮机构:(左右手)四指蜗杆转向,拇指蜗杆相对蜗轮的运动方向 (反向)蜗轮转向传动方向:1.外啮合:箭头方向相反2.内啮合:箭头方向相同1.各齿轮轴线平行轴线平行用“”“”表示 (-1)mm外啮合次数表示同向 表示反向2.各齿轮轴不全平行轴不全平行画箭头箭头右右3作业:5-2,5-3 p.86方向方向:画箭头蜗轮转向蜗轮转向:左右手定则判2.求轮系传动比求轮系传动比:大小大小:传动比传动比:i=n3/n4=Z4/Z3蜗杆相对蜗轮的运动方向蜗轮逆时针转动解解:1.蜗杆传动蜗杆传动:旋向旋向例5-1:(图5-4)已知Z1=16,Z2=32,Z
36、2=20,Z3=40,Z3=2(右)，Z4=40,若n1=800r/min,求蜗轮的转速n4及各轮的转向。例2:求求i15和提升重物时手柄的转动方向和提升重物时手柄的转动方向解解:5-3周转轮系及其传动比 p.76(一)周转轮系的组成:(二)周转轮系传动比的计算注意事项:分类:1.行星轮:轴线位置变动,既作自转又作公转 2.转臂(行星架,系杆):支持行星轮作自转和公转 3.中心轮(太阳轮):轴线位置固定 4.机架组成:行星轮行星轮转臂转臂中心轮中心轮1.以中心轮和转臂作输入和输出构件 轴线重合 (否则不能传动)注意事项:3.找基本(单一)周转轮系的方法:先找行星轮 找其转臂(不一定是简单的杆件
37、)找与行星轮啮合的中心轮(其轴线与转臂的重合)2.基本周转轮系含一个转臂,若干个行星轮及中心轮(12)分类:(按自由度分类)p.77 差动轮系:行星轮系:F=2 图5-4.b (两个中心轮均转动两个中心轮均转动)F=1 图5-5.C (只有一个中心轮转动只有一个中心轮转动)O1图5-4 c.123OHHO2图5-4.b321HOHO1O3O2n=4,PL=4,PH=2,F=342412=2 要求原动件数=2n=3,PL=3,PH=2,F=332312=1 要求原动件数=1n=4 PL=4 PH=3F=1n=5 PL=5 PH=3 F=2n=3 PL=3 PH=1 F=2n=2 PL=2 PH=
38、1 F=1行星轮系行星轮系差动轮系差动轮系(二)周转轮系传动比的计算(基本)p.77 不能直接用定轴轮系的计算方法不能直接用定轴轮系的计算方法 转化轮系速比:当转臂转速=nH,给整个轮系加上nH的公共转速转臂静止转化轮系(假想的定轴轮系)(各构件相对运动不变)图5-4.b 转化轮系转化轮系5-4.d图5-4.d321HO2O1O3 1.机构反转法机构反转法(转化机构转化机构)2.转化轮系速比计算转化轮系速比计算 例题例题 2.转化轮系速比计算转化轮系速比计算相对机架速度:n1,n2,.相对转臂速度:n1H,n2H,.n1H=n1nHn2H=n2nHnHH=0=(符号符号)GK从动轮齿数积/(G
39、K主动轮齿数积)(5-2)注意注意:1.求得iGKH,并确定其“”“”号 再求其它2.iGKHiGK,iGKiKG,iGKHiKGH3.转向判断画箭头4.式(5-2)只适于G、K轮与转臂轴线平行时(转化轮系)一般计算式一般计算式:例例3:求nH与n1的关系=Z3/Z1n1=nH(1+Z3/Z1)n3 Z3/Z1注意n有符号n3=0n1=nH(1+Z3/Z1)差动轮系行星轮系设n1为正，n3为负例题例题4：已知齿数Z1=15 ,Z2=25,Z 2=20 ,Z3=60。n1=200r/min,n3=50r/min,转向见图，求nH (P.259)设n1为正，n3为负nH=8.3r/minn=4,P
40、L=4,PH=2差动轮系例题例题5：已知齿数Z1=12 ,Z2=28,Z 2=14 ,Z3=54。求iSH (P.259)n3=0手动链轮起重链轮行星轮行星轮系i1H=iSH=n1/nH=10转臂中心轮例例5-2(图5-5 p.78)2.求nH:123Hn1Hn2Hn3H解:行星轮系行星轮系3.求n2:已知:n1,Z1,Z2,Z3;求:i1H,nH,n21.假设各轮转向(箭头)由几个基本周转轮系或定轴轮系+周转轮系复合轮系分开各轮系计算联立方程解。定轴轮系定轴轮系:1-2i12=1/2=-Z2/Z1=2补充方程补充方程:例例7:求求i1H:找基本周转轮系:先找行星轮找其转臂找与行星轮啮合的中心轮。2=2;4=0周转轮系周转轮系:2 34H5-4复合轮系及其传动比 P.79例例8:求周转轮系周转轮系1-2-3-H1:周转轮系周转轮系4-5-6-H2:H1=4 ;6=3=01.相距较远的两轴之间的传动(惰轮)2.变速、变向3.获得大传动比(行星轮系)4.合成运动和分解运动(差动轮系)作业:5-9 p.875-5轮系的应用 P.80小结:1.基本概念:轮系及分类,行星轮,太阳轮(中心轮),转臂H(行星架)2.蜗轮转向3.定轴轮系传动比计算4.找单一周转轮系的方法321HOHO1O3O2