《機械原理》筆記.doc

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《機械原理》*號內(nèi)容 第一章 概論 第一節(jié) 本課程的研究內(nèi)容 什么是機器、機構(gòu)？* 機器的三特征： 1）由一系列的運動單元體所組成。 2）各運動單元體之間都具有確定的相對運動。 3）能轉(zhuǎn)換機械能或完成有用的機械功以代替或減輕人們的勞動。 具有以上1、2兩個特征的實體稱為機構(gòu)。 構(gòu)件——由一個或多個零件連接而成的運動單元體。 零件——機器中的制造單元體。 第二節(jié) 機構(gòu)的分析與綜合及其方法 機構(gòu)分析：對已知機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和各種特性進行分析。 機構(gòu)綜合：根據(jù)工藝要求來確定機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、尺寸參數(shù)及某些動力學(xué)參數(shù)。 機構(gòu)綜合的內(nèi)容: 1.機構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合2.機構(gòu)的尺度綜合3.機構(gòu)的動力學(xué)綜合。 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合：主要研究機構(gòu)的組成規(guī)律。 機構(gòu)的尺度綜合（或運動學(xué)綜合）：研究已知機構(gòu)如何按給定的運動要求確定其尺寸參數(shù).概括為四類： (1)剛體導(dǎo)引 ：當(dāng)機構(gòu)的原動件做簡單運動時，要求剛體連續(xù)地變換其位置。 （2）函數(shù)變換：使機構(gòu)某從動件的運動參數(shù)為原動件運動參數(shù)的給定函數(shù)。 （3）軌跡復(fù)演：使連桿上某點的軌跡能近似地與給定曲線復(fù)合。 （4）瞬時運動量約束：按構(gòu)件在某些特定位置時的運動量來設(shè)計機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 準(zhǔn)點——符合預(yù)定條件的幾個位置。 只要求幾個位置處符合給定條件的機構(gòu)綜合方法稱為準(zhǔn)點法。 減小結(jié)構(gòu)誤差的途徑是：合理確定準(zhǔn)點的分布?？砂雌醣戎x夫零值公式配置準(zhǔn)點。 第三節(jié) 學(xué)習(xí)本課的方法 1．注意基本理論與基本方法之間的聯(lián)系 2. 用工程觀點學(xué)習(xí)理論與基本方法 3．注意加強感性認識和實踐性環(huán)節(jié) 第二章 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 第一節(jié) 概述 構(gòu)成機構(gòu)的基本要素——構(gòu)件 運動副 運動鏈 運動副：兩構(gòu)件間直接接觸且能產(chǎn)生某些相對運動的聯(lián)接稱為運動副。 約束---對構(gòu)件間運動的限制。 運動副元素—運動副參加接觸的部分?？臻g運動副和約束的關(guān)系。 平面機構(gòu)中只有Ⅳ級副和Ⅴ級副。（為什么？） 低副---副元素為面接觸（如移動副、轉(zhuǎn)動副）； 高副----副元素為點（線）接觸。 運動鏈---構(gòu)件由運動副連接而成的系統(tǒng)。 機構(gòu) —選定機架，給相應(yīng)的原動件，其余構(gòu)件作確定運動的運動鏈。 第二節(jié) 平面機構(gòu)自由度 機構(gòu)自由度——機構(gòu)具有確定運動所必須的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。 高副提供一個約束，低副提供兩個約束。 機構(gòu)的自由度為：F=3n-（2pl+ph ）。（各符號的意義） 機構(gòu)具有確定運動的條件 1, F＞0；2, F=原動件數(shù)。 （F>原動件數(shù)、F<原動件數(shù)時會出現(xiàn)什么情況？） 主動件—機構(gòu)中傳入驅(qū)動力（矩）的構(gòu)件。 原動件——運動規(guī)律已知的構(gòu)件。其余的活動構(gòu)件統(tǒng)稱從動件。 輸出構(gòu)件——輸出運動或動力的從動件 復(fù)合鉸鏈——兩個以上的構(gòu)件構(gòu)成的同軸線的轉(zhuǎn)動副，其轉(zhuǎn)動副個數(shù)等于構(gòu)件數(shù)減1。 局部自由度——與機構(gòu)整體運動無關(guān)的自由度。 虛約束——對運動不起實際限制作用的約束。 第三節(jié) 機構(gòu)的組成 F=0的不可再拆分的最簡單的運動鏈——基本桿組。 機構(gòu)的組成原理——由若干基本桿組依次連接到原動件和機架上構(gòu)成機構(gòu)。 n=2;pl=3,——Ⅱ級組。 n=4;pl=6,且具有一個含三個低副的中心構(gòu)件的基本組——Ⅲ級組。 n=4;pl=6,不含三個低副的中心構(gòu)件的基本組——Ⅳ級組。注意：基本桿組中是沒有高副的。 機構(gòu)的級別是以其中含有的桿組的最高級別確定的。 機構(gòu)拆組的一般原則1.除掉虛約束和局部自由度，高副低代；2.從遠離原動件開始拆組,先Ⅱ級后Ⅲ級；3.桿與其上運動副一并拆下；4.剩余部分必為一機構(gòu)，最后為機架、原動件. 第四節(jié) 平面機構(gòu)的高副低代 高副低代——將機構(gòu)中的高副用低副代替。 高副低代的替代條件：1，機構(gòu)的自由度不變；2，機構(gòu)的瞬時運動不變。 將高副C用具有兩個鉸鏈的構(gòu)件代替，鉸鏈的中心分別位于高副接觸點的曲率中心處且與高副元素的所屬構(gòu)件相連。 機構(gòu)在不同位置其低副替代機構(gòu)也不同——高副低代的瞬時性。 第三章 平面機構(gòu)的運動分析 第一節(jié) 概述 第二節(jié)Ⅱ級機構(gòu)的運動分析 運動分析的步驟： 建立機構(gòu)的位置方程式；位置方程式對時間t求導(dǎo)一次、兩次得速度方程式、加速度方程。 一、 鉸鏈四桿機構(gòu)的運動分析 將坐標(biāo)逆時針方向旋轉(zhuǎn)求構(gòu)件的角速度、角加速度 二、曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析 導(dǎo)路平行坐標(biāo)軸線時不可用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)法（為什么？） 三、導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析 第七節(jié) 速度瞬心及其位置確定 瞬心——作一般平面運動的兩構(gòu)件上的瞬時等速重合點或瞬時相對速度為零的重合點。 絕對瞬心——重合點的絕對速度為零. 相對瞬心——重合點的絕對速度不為零。 k=N(N-1)/2 k——瞬心的數(shù)目；N——機構(gòu)的總構(gòu)件數(shù)。 三心定理——彼此作平面運動的三個構(gòu)件有三個速度瞬心，它們位于同一條直線上。 第四章 機構(gòu)的力分析 第一節(jié) 概述 機構(gòu)的靜力分析—不計慣性力的機構(gòu)力分析。 機構(gòu)的動力分析—考慮慣性力的機構(gòu)力分析。 如將慣性力視為一般外力加于產(chǎn)生該慣性力的構(gòu)件上，該機械視為處于靜力平衡狀態(tài)。 驅(qū)動力—凡是驅(qū)使機械產(chǎn)生運動的力。阻抗力—凡是阻止機械產(chǎn)生運動的力。 平衡力—與作用在機械上的已知外力相平衡的未知外力。 機構(gòu)力分析的目的:1）求運動副反力;2）計算平衡力（矩）. 第二節(jié) 運動副反力及構(gòu)件組靜定條件 不論是否楔形滑塊，R21和N21之間的夾角可表示為jv 楔面接觸較平面接觸時所產(chǎn)生的摩擦力大。（為什么？） 摩擦圓——以r為半徑圓。（r=rf） 對軸頸的總反力將始終切于摩擦圓。（為什么？） 靜定條件—所有未知外力都可以用靜力學(xué)的方法確定出來的條件。 其條件為：3n=2p。所有的基本桿組都是靜定桿組。 第三節(jié) 不考慮摩擦的機構(gòu)力分析 一，矩陣法 RRR——Ⅱ級組的力分析 RPR——Ⅱ級組的力分析 可以直接確定移動副反力的方向，不必按X、Y分解 二，機構(gòu)力分析的等功率法 機構(gòu)處于平衡狀態(tài)時，作用于機構(gòu)上的所有外力的瞬時功率之和為零。 用于只求平衡力（力矩）情況的簡便方法 三，首解運動副法 “首解運動副”—兩構(gòu)件相連的“內(nèi)運動副”,且構(gòu)件上的所有外載荷均為已知。 兩構(gòu)件分別對外運動副中心求矩可導(dǎo)出“首解運動副”反力的求解式。 四，直接求解法 應(yīng)用有關(guān)二力桿和三力匯交的理論，直接求解。 第四節(jié) 考慮摩擦的機構(gòu)力分析 第五節(jié) 第五節(jié) 機械效率與機械自鎖 一,機械的效率 機械正常運轉(zhuǎn)時Wd=Wr+Wf 機械效率h—表示輸入功在機械中有效利用的程度。 h=Wr/Wd=1- Wf/Wd=Pr/Pd=F0/F=M0/M。（各符號的意義） 1)Wf不可能為零，故h<1 2)為提高機械效率應(yīng)盡量減小機械中的損耗。 理想機械—不存在摩擦和損耗的機械。其效率h0=1。 h=理想驅(qū)動力F0（M0）與實際 驅(qū)動力F（M）之比。 斜面機構(gòu)的效率：將正行程公式中的主動力與阻力置換，摩擦角符號反向即反行程公式。 機組—由若干臺機器組成的系統(tǒng) 串聯(lián)機組的總效率等于組成該機組的各個機器的效率的連乘積。 （1） 串聯(lián)機組的總效率小于各機器的效率h1，q>0 機構(gòu)有急回特性。 k =3時， q=90° 。 k>3, q為鈍角。 四、止點位置 當(dāng)連桿與從動件共線時(a=900、g=0)，機構(gòu)不能運動，此位置稱為止點位置。 第三節(jié)機構(gòu)綜合的位移矩陣法 一、剛體平面有限位移的位移矩陣 剛體的平面轉(zhuǎn)角qj——剛體位置j對位置1的轉(zhuǎn)角； [D1j]為構(gòu)件上已知點位置參數(shù)的系數(shù)矩陣，稱為剛體平面運動的位移矩陣。 位移矩陣法——用位移矩陣對機構(gòu)尺寸進行綜合的一種方法。以桿長不變或角不變?yōu)榧s束條件建立方程。有較強的通用性與適用性。但無法考慮機構(gòu)的運動和傳力性能。使用場合：受力很小主要實現(xiàn)位置要求的機構(gòu)的綜合。 二、按連桿給定位置設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu) 若已知Pj (xpj,ypj)，（j=1,2…n）, qj (j=2,3…n)設(shè)計此機構(gòu)。 根據(jù)桿的長度不變求解。 三、按給定連桿位置設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu) 已知Pj（j=1,2…n); qj (j=2,3…n).求一帶有滑塊的機構(gòu)，實現(xiàn)該剛體導(dǎo)引。 按滑塊導(dǎo)路的斜率不變求解。 四、按兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu) 剛體的相對旋轉(zhuǎn)矩陣的平面轉(zhuǎn)角qj=fj -yj。 第四節(jié) 機構(gòu)綜合的代數(shù)式法 代數(shù)式法的優(yōu)點：可以用人工計算完成；可考慮機構(gòu)的某種運動和傳力方面的特殊要求。使用場合：實現(xiàn)的點位數(shù)較少或要求實現(xiàn)某些性能。 1）按連桿給定位置的機構(gòu)綜合 已知帶鉸鏈B，C的連桿的三位置 桿長不變約束：（x1-x2+（y1-y）2=（x2-x）2+（y2-y）2 （x1-x）2+（y1-y）2=（x3-x）2+（y3-y）2 2）按兩連架桿的對應(yīng)位置的機構(gòu)綜合 a)鉸鏈四桿機構(gòu)： p0=c/a;p1=-c;p2= (a2+c2+1-b2)/(2a). 得： p0 Cos(b+yi)+ p1 Cos(yi -fi + b- a)+ p2= Cos(a+fi) 將yi 、 fi (i=1,2,3) 代如上式可求得p0 、 p1 、 p2 。 最后求得a、b、c. b)曲柄滑塊機構(gòu)： 已知 si=f(fi)，求機構(gòu)的尺寸a、b、e。 p0siCosfi+p1Sinfi+p2=s2i fi、Si （i=1，2，3）代入，可求得p0、 p1、 p2.最后解得a、b、e. 3）按行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)： 已知：y、g 2、k。求機構(gòu)的尺寸:a、b、c、d。 q=(k-1)1800/(k+1) tanq0 =(sing2 sinq)/（sing1 -sing2 cosq） a=(A-B)/N; b=(A+B)/N; c=sinq0 /sing2. 其中 A=cos(q0+q)sin(g2+q0 ); B=sing2 +sinq0 cos(g1+q+q0 ); N=2sing2 cos(q+q0 ). 4）按力矩比設(shè)計擺塊機構(gòu)：已知條件k、f0 、y。求機構(gòu)的尺寸b1、b2、c、 （如何確定？） 第 八 章 凸 輪 機 構(gòu) 第一節(jié) 概述 凸輪機構(gòu) ——由凸輪、從動件和機架構(gòu)成的三桿高副機構(gòu)。 凸輪機構(gòu)的優(yōu)點：可獲得從動件任意的預(yù)定運動規(guī)律,機構(gòu)簡單緊湊。 缺點：易于磨損，用于傳遞動力不大的場合 分類：按從動件的運動：直動、擺動； 按從動件的形狀：滾子、尖頂、平底； 按凸輪的形狀：盤形、移動（板狀）、圓柱、圓錐 按高副維持接觸的方法：力封閉、形封閉。 第二節(jié) 從動件常用運動規(guī)律及其選擇 基圓（rb）——以最短向徑所作的圓。升程h——推桿的最大位移；j0——推程角；j0′——回程角；js——遠停角；js￠——遠停角； 1）等速運動規(guī)律：位移方程S=hj/j0；速度方程v=hw/j0；加速度方程a=0。速度突變處慣性力為無窮大，產(chǎn)生強烈的沖擊—剛性沖擊。適用于轉(zhuǎn)速很低的場合。 2）等加速、等減速運動規(guī)律（二次多項式運動規(guī)律）： 有限慣性力的突變，產(chǎn)生有限沖擊—柔性沖擊。適用于中、低速的場合。 3）五次多項式運動規(guī)律：a為連續(xù)曲線，不會形成沖擊。可用于高速場合。 4）余弦加速度運動規(guī)律：有柔性沖擊，故用于中低速場合 5）正弦加速度運動規(guī)律：無沖擊，其振動、噪聲和磨損都小，可用在中高速場合。 選擇推桿的運動規(guī)律應(yīng)考慮的因素：滿足工藝對機器的要求；凸輪機構(gòu)具有良好的動力特性；設(shè)計的凸輪便于加工。 第二節(jié)凸輪的輪廓曲線設(shè)計 一、偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu) 輪廓曲線設(shè)計的依據(jù)：s=f(j)；y=f(j)。 反轉(zhuǎn)法-----機構(gòu)按（-w1）轉(zhuǎn)動，凸輪不動，從動件沿凸輪廓線相對運動。導(dǎo)路的反轉(zhuǎn)角即凸輪的轉(zhuǎn)角。 凸輪理論廓線方程：x=eCosj+(S+S0)Sinj；y=(S+S0)Cosj-eSinj。 二，偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu) 實際廓線—理論廓線的等距曲線：X'=x-rrCosq；y'=y-rrSinq。 （q角的意義？） 三、對心平底推桿盤形凸輪機構(gòu) AP=ds/dj （如何推導(dǎo)？） 四、擺動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu) 第三節(jié)凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸 一、凸輪機構(gòu)的壓力角 壓力角a—力的方向線與從動件受力點速度方向線間所夾的銳角。 壓力角與從動件運動規(guī)律有關(guān)外，還與機構(gòu)的尺寸(rb、e、a、l)有關(guān)。 機構(gòu)的壓力角愈小傳力效果愈好。 一般規(guī)定: amax￡[a]。[a] ---許用壓力角 推程值： 移動從動件 [a]=30 ~°38° 擺動從動件 [a]=40 ~°45° 回程值：[a]=70 ° ~80° 二） 直動從動件凸輪機構(gòu)的基本尺寸 A)偏距值可改變機構(gòu)的壓力角; B)偏置置位與P點位于凸輪軸心A的同側(cè),壓力角小. （P點的意義？） 基圓半徑應(yīng)考慮的因素：工作行程中滿足:a max不大于[a]時最小的結(jié)構(gòu)尺寸，同時考慮安裝和強度。 三）擺動從動件凸輪機構(gòu)的基本尺寸 四）平底從動件凸輪機構(gòu)尺寸的確定 平底從動件凸輪機構(gòu)基圓半徑的確定的條件——廓線不出現(xiàn)尖點：曲率半徑rmin>0。 L=2|(ds/dj)max|+(5~7mm)。 五）滾子半徑rr的確定 外凸的凸輪理論廓線：ra=rmin-rr rr < rmin，可作出實際廓線；rr= rmin 出現(xiàn)尖點；rr> rmin，推桿運動失真。 通常取: rr￡0.8rmin 第九章直齒圓柱齒輪機構(gòu) 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 漸開線及其特性 第三節(jié) 漸開線：在基圓上純滾動的發(fā)生線上點的軌跡。 展角 qi —漸開線起始點A與K點兩向徑間的夾角。 共軛齒廓—滿足予定傳動比的一對齒廓。 漸開線的特性： 1）發(fā)生線在基圓上滾過的長度等于基圓被滾過的弧長； 2）漸開線在任意點的法線恒切于基圓； 3）漸開線離基圓越近其曲率半徑越??； 4）同一基圓上的任意兩條漸開線間的距離相等； 5）漸開線的形狀取決于基圓； 6）基圓內(nèi)無漸開線。 ai——壓力角：力作用線與受力點速度方向線間所夾的銳角。 漸開線方程：ri=rb/CosaI；invai=qi=tanai-aI 第四節(jié) 齒輪的基本參數(shù) 第五節(jié) 分度圓——計算的基準(zhǔn)圓，其上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。 齒條： e=s的節(jié)線稱為分度線（也稱為中線）。 P=pm; e=s= pm/2; ha=mha*; hf=mhf*. 第三節(jié) 齒廓嚙合基本定律 第四節(jié) 齒廓嚙合基本方程： VK2K1 · n =0 齒廓嚙合基本定律：任一位置的傳動比等于連心線o1o2被齒廓公法線分成的兩段長度的反比。 P點稱為嚙合節(jié)點或稱節(jié)點.若要求i12=常數(shù)，即無論齒廓在何處嚙合，接觸點的法線必交于連心線于定點P. P點(P1和P2)隨1、2齒廓運動的軌跡分別為兩個圓。 節(jié)圓——瞬心P在兩輪平面上的軌跡 i12=常數(shù)的一對齒廓的傳動，相當(dāng)于它們的一對節(jié)圓的純滾動。 齒廓公法線為兩基圓的內(nèi)公切線。 第五節(jié) 漸開線齒廓傳動的特性 第六節(jié) 漸開線齒廓傳動的特性:1)漸開線齒廓的兩齒輪其傳動比為常數(shù);2)漸開線傳動的嚙合線是一條直線。即兩基圓的內(nèi)公切線N1-N2.3)具有中心距的可分性，即 當(dāng)中心距a稍有變化時其傳動比不變的特性 第七節(jié) 漸開線齒輪的嚙合傳動 第八節(jié) 接觸（嚙合）點K在固定平面上的軌跡——嚙合線 嚙合角a￠——節(jié)圓的切線與嚙合點的公法線間的夾角嚙合角a'為常數(shù)，其值等于節(jié)圓上的壓力角a' . pn法向齒距——相鄰兩齒同側(cè)齒廓的法向距離 正確嚙合的表達式： pn1 = pn2 pb=pcosa 正確嚙合條件：兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等。a1=a2=a ； m1=m2=m 齒輪傳動的重合度：ea=B1B2/pb ea31是保持齒輪連續(xù)定傳動比傳動的條件. 重合度ea=1.3表示，在一個基圓齒距內(nèi)單對齒嚙合的嚙合線度占70%，兩對齒嚙合的嚙合線度占30%。 重合度ea表明了同時參加嚙合的齒對數(shù)的多少. 第六節(jié) 齒輪加工 第七節(jié) 用齒條刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒輪的分度圓與刀具的中線相切，s=e=p/2=pm/2. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪——s=e，且ha、hf為標(biāo)準(zhǔn)值的齒輪. 兩個標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動時有什么特性? 標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動兩分度圓相切.a= r1 + r2= r￠1 + r￠2.其頂隙c為標(biāo)準(zhǔn)值c*m。 第八節(jié) 根切現(xiàn)象及避免根切的條件 根切——用范成法加工齒輪時漸開線根部被切去的現(xiàn)象。 當(dāng)?shù)毒叩凝X頂線與嚙合線交點B點在N之外時，必發(fā)生根切. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的條件為：z 3Zmin .Zmin = 2 h*a/（ Sin2 a ） Zmin稱為最少齒數(shù)，即用范成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，剛剛不發(fā)生根切的齒數(shù)。當(dāng)h*a =1.0， a=200時， Zmin =17 變位齒輪不發(fā)生根切的條件為：x 3xmin其中 xmin = h*a （ Zmin -Z）/ Zmin. 不論是否標(biāo)準(zhǔn)齒輪均按下式判斷x 3xmin 第九節(jié) 無側(cè)隙嚙合方程式 第十節(jié) 側(cè)隙為零:△=e￠1-S￠2=e￠2-S￠1=0 inva ' =2tana (x1+x2)/(z1+z2)+ inv a該方程稱為無側(cè)隙嚙合方程式. a'=acosa/cosa'; d￠=dcos a/cos a' ?x0=0: a￠= a, r￠= r,a￠= a = r1+ r2 ?x>0 ,a￠>a 說明兩齒輪的分度圓分離 ?x<0 ,a￠< a 說明兩齒輪的分度圓相交。 第十一節(jié) 齒輪傳動的幾何尺寸計算 第十二節(jié) 確定齒輪傳動的中心距必須滿足兩個條件 1)保證無側(cè)隙嚙合:先計算無側(cè)隙的嚙合角a'再根據(jù)a'求出實際中心距a' 2)保證頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值 C = C *m: 保證頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)降低齒頂高?頂高降低系數(shù)：s=(x1+ x2)- y 。(a￠- a)/m=y----稱為分離系數(shù) 第十一節(jié) 齒輪傳動設(shè)計 按其變位系數(shù)單個齒輪分:正變位齒輪（x>0）;負變位齒輪（x<0）;零變位齒輪（x=0）：標(biāo)準(zhǔn)齒輪——頂高為標(biāo)準(zhǔn)值零變位非標(biāo)準(zhǔn)齒輪——頂高不是標(biāo)準(zhǔn)值 齒輪傳動：標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(x1=x2=0)；等變位齒輪傳動(x1=-x2)；正傳動:(?x>0 )；負傳動:(?x < 0) 選擇齒輪傳動類型的齒數(shù)條件： 1）標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動:z 1>z min；2）等變位齒輪傳動: z 1+ z 232 z min；3）正傳動: 任何齒數(shù)和均能采用正傳動；4）負傳動?x < 0: z 1+ z 2>2 z min。 一般應(yīng)采用正傳動,正傳動的優(yōu)點較多.湊配中心距才采用負傳動,缺點較多. 兩種不同傳動類型的齒輪傳動設(shè)計 1．已知Z1、Z2、m、a、 a′及ha* 1)由a′、a確定傳動類型；2)由嚙合角a￠?變位系數(shù)之和. 2．已知m、a、ha*、a′及兩輪的傳動比 i12 首先計算兩輪的齒數(shù)：按Z10=2a/[m(1+i12)]計算Z10。若Z10為整數(shù)?標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動及等變位齒輪傳動。若Z10不為整數(shù)，取小于Z°1的整數(shù)以得到正傳動。 第十章 其他齒輪傳動 第一節(jié) 斜齒圓柱齒輪傳動 一、斜齒圓柱齒輪的傳動特點:1).端面齒廓均為漸開線；2)齒廓與圓柱的交線: 直齒輪----直線;斜齒輪-----螺旋線.3)接觸情況：直齒輪---同時進入、分離；（e< 2 ）. 斜齒輪----逐漸進入、分離（ e--） 斜齒輪傳動平穩(wěn)，減少了沖擊，振動和噪音。 二、幾何參數(shù):法面參數(shù)（mn 、an、han*）?標(biāo)準(zhǔn)值;端面參數(shù)?尺寸計算. 計算公式——將直齒輪計算公式中的參數(shù)改為端面參數(shù). 參數(shù): tan bb = tan b cosat;mn= mtcosb.;tanan= tan atcosb. 系數(shù): h*at = h*an cosb;c*t = c*n cosb;xt = xn cosb;st = sn cosb 法面系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值;端面系數(shù) = 法面系數(shù)乘cosb. 改變螺旋角b調(diào)整中心距; 不一定用變位 . 正確嚙合條件及重合度: mn1=mn2=m;an1= an2=a; |b1|=|b1|=b eg=ea+eb=L/pbt+ΔL/pbt, eb=ΔL/pbt=Btanbb/ pbt =Bsinb / (pmn ) eb隨B的加大而增加 當(dāng)量齒輪?與斜齒輪的法面齒形相當(dāng)?shù)奶摂M的直齒輪。 當(dāng)量齒數(shù)ZV。ZV = Z/(cos3 b) 當(dāng)量齒數(shù)的用處：1，選取齒輪銑刀的刀號；2，計算輪齒的強度時， 用到當(dāng)量齒數(shù)的概念 傳動特點: 1，嚙合性能好(逐漸進入和脫離嚙合，無沖擊，傳動平穩(wěn)、噪聲小) 2，重合度大(e隨-B--，承載能力-，傳動平穩(wěn));3，機構(gòu)更加緊湊(Zmin小). 缺點：產(chǎn)生軸向推力螺旋角不宜過大,取 b=70~150. 第二節(jié) 蝸輪蝸桿傳動 第三節(jié) 蝸輪蝸桿的形成及傳動特點:兩軸空間交錯兩螺旋角之和為900;b1 +b2= ?= 9 蝸桿: b1大d1小，B大螺旋線繞一周以上一般;Z1=1~4. 蝸輪:直徑d2大，齒數(shù)Z2多，b2小 蝸輪蝸桿傳動的特點:1, 傳動比大(一般i12=10~100，在分度機構(gòu)中甚至可以達到500以上);2 ,可具有自鎖性(l￡ fv 時);3 ,結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)噪聲小。4 ,缺點:械效率較低，磨損大，成本較高(蝸輪常用耐磨材料如錫青銅) 阿基米德蝸桿?軸面齒形為直線 蝸輪：采用對偶加工,即用與蝸桿完全相同的刀具加工蝸輪. 主截面——過蝸桿軸線、垂直于蝸輪軸線的平面a-a。 主截面中,蝸桿?齒條;蝸輪?漸開線齒輪.蝸桿蝸輪傳動相當(dāng)于齒輪齒條傳動 正確嚙合條件：ma1=mt2=m;aa1=at2=a; ?=900蝸桿和蝸輪螺旋線的旋向一致 d1=q m ；d2 =Z2m；tanl1=Z1/ q. 允許q值在一定范圍內(nèi)變動，但d1應(yīng)為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值. 一般應(yīng)選取較小的q值。 第四節(jié) 圓錐齒輪機構(gòu) 第五節(jié) 兩相交軸。交角多為?=900。大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值.兩個節(jié)圓錐截錐體無滑動的摩擦傳動與圓錐齒輪傳動相同。大端齒廓曲線為球面漸開線,到錐頂?shù)染嗟狞c才能相互嚙合. 背錐——過兩分度圓錐的底圓與球面相切的圓錐。 齒廓向背錐的錐面上投影，作為其近似齒形。(可展成平面圖形,便于計算) 當(dāng)量齒輪——將背錐近似齒形展開的扇形齒輪補全的直齒輪.當(dāng)量齒數(shù)ZV> Z（實際齒數(shù)）(當(dāng)量齒輪的m和a大端的模數(shù)和壓力角) zv= z/cosd .zv> z;且不是整數(shù)。 正確嚙合條件按其當(dāng)量齒輪確定：m1=m2=m;a1=a2=a. d 1+d2=?. (滿足兩節(jié)錐錐頂重合) ZV的用處:1)按其當(dāng)量齒輪傳動計算重合度(ZV)；2)避免根切:ZV3Zmin;3)選擇銑刀的刀號: ZV i12=sin d2 / sin d1. 兩輪各錐頂重合,稱為正常收縮圓錐齒輪傳動 等頂隙圓錐齒輪傳動: 一輪的齒頂線與另一輪的齒根線平行。 第十一章 齒輪系 齒輪系——由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng).簡稱 輪系 第一節(jié) 定軸輪系及其傳動比計算 第二節(jié) 各輪軸線相對于機架位置不變的輪系——定軸輪系 各輪運動共面的定軸輪系—平面定軸輪系 各輪運動不共面的定軸輪系—空間定軸輪系 傳動比（或速比）是指兩輪的角速度（或轉(zhuǎn)速）之比。兩輪的轉(zhuǎn)向相同,取正號；兩輪的轉(zhuǎn)向相反,取負號。 輪系的傳動比等于各對齒輪的傳動比的乘積 第三節(jié) 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比計算 第四節(jié) 軸線固定的齒輪——中心輪（太陽輪）；軸線轉(zhuǎn)動的齒輪——行星輪；支承行星輪的構(gòu)件H——系桿。中心輪和系桿稱為基本構(gòu)件（中心輪和系桿常作為輸出或輸入構(gòu)件） 周轉(zhuǎn)輪系——存在某齒輪軸線繞固定軸線轉(zhuǎn)動的輪系。自由度等于2的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動輪系；自由度等于1的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。 各構(gòu)件相對系桿運動的假想定軸輪系? 周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)。 行星機構(gòu)中活動輪對系桿的速比等于1減去轉(zhuǎn)化機構(gòu)中原活動輪對原固定輪的速比。 第三節(jié) 復(fù)合輪系及其傳動比計算 第四節(jié) 由幾個基本輪系構(gòu)成的輪系稱為復(fù)合輪系。 復(fù)合輪系的傳動比計算步驟： 1， 區(qū)分基本輪系。2，分別計算各基本輪系的傳動比；3，找出各基本輪系間的聯(lián)系，聯(lián)立求解。 2， 第四節(jié) 輪系的功用 1．實現(xiàn)分路傳動；2．獲得較大的傳動比；3．實現(xiàn)變速傳動；4，實現(xiàn)換向傳動；5，實現(xiàn)運動的合成與分解；6．在重量較小的條件下實現(xiàn)大功率傳動。 第十三章 機械運轉(zhuǎn)及調(diào)速 第一節(jié) 概述 穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段：wm=常值且周期變化。一個運動循中Wd = Wr，EK=0。 交流異步電動機特性曲線：AB段——非穩(wěn)定運轉(zhuǎn)段，Mr-wˉ,Mˉ易發(fā)生停車； BC段——穩(wěn)定運轉(zhuǎn)段 Mr-wˉ,M -，使機器在某一速度下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。 第二節(jié) 機器運動的等效量及其動力學(xué)模型 機器的總瞬時功率?（M iwi+Fivicosa i）等于某構(gòu)件的瞬時功率M w；機器的總動能?（mi vsi 2+Jiwi2）/2等于某構(gòu)件的動能：Jw2/2 該構(gòu)件稱為等效構(gòu)件。其J稱為等效轉(zhuǎn)動慣量；其M稱為等效力矩。 第九節(jié) 機械的運動方程式 第十節(jié) 一、能量微分形式的運動方程式 ； 二、能量積分形式的運動方程式 ； 二、 力（力矩）形式的運動方程式。 三、 第五節(jié) 機械系統(tǒng)周期性速度波動的調(diào)節(jié) 第六節(jié) 機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)d:d=（ wmax - wmin ）/ wm wmax = wm （1+d/2）；wmin = wm （1- d /2 ）； w2max -w2min =2 d ww2m 一個運動循環(huán)中的盈虧功代數(shù)和為零。 最大盈虧功Amax：即wmin和wmax區(qū)間內(nèi)盈虧功的代數(shù)和。 最大盈虧功Amax：Amax = J(w2max-w2min)/2 J= Amax /（d w2m） J= 900Amax /（pd2 n2） JF= 900Amax /（[d]p2n2） - Jc 飛輪的作用：1，飛輪即儲能器，A>0時，儲能（w-）；A<0時，放能（ˉw）； 1， 由于飛輪有儲能、放能的作用，可按平均載荷選取原動機的功率。 第十四章 機械的平衡 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 附加的動壓力—構(gòu)件慣性力在運動副中產(chǎn)生的壓力 機械的平衡的目的：合理地分配構(gòu)件中的質(zhì)量，消除或減少附加動壓力以及機座的振動。 1）剛性轉(zhuǎn)子的平衡 剛性轉(zhuǎn)子---無顯著地彈性變形的剛性轉(zhuǎn)動構(gòu)件 平衡原理--力系的平衡原理 2)撓性轉(zhuǎn)子的平衡 撓性轉(zhuǎn)子-----在慣性力的影響下產(chǎn)生彎曲變形的轉(zhuǎn)子 3)機械在機座上的平衡 第二節(jié) 剛性轉(zhuǎn)子的平衡原理 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡：所有質(zhì)量的質(zhì)量矩矢量和為零。 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡條件：?F=0 ,?M=0 。 《機械原理》必修內(nèi)容和要求 一.緒論 構(gòu)件、機構(gòu)、機器、機械； 什么是機構(gòu)分析、機構(gòu)綜合（結(jié)構(gòu)、尺度、動力綜合）？機構(gòu)的尺度綜合分為哪些類型？ 什么是機構(gòu)綜合的準(zhǔn)點法及其結(jié)構(gòu)誤差？減小結(jié)構(gòu)誤差的有效途徑是什么？ 二. 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 運動副、運動鏈、機構(gòu)； 如何對運動副進行分類？ 機構(gòu)的自由度、機構(gòu)具有確定運動的條件、局部自由度、復(fù)合鉸利鏈、虛約束； 桿組、機構(gòu)及其分類的方法。 高副低代及其條件、方法。 三.平面機構(gòu)的運動分析 II級機構(gòu)的運動分析:畫出矢量多邊形?列出矢量方程?寫出坐標(biāo)方程?對時間求導(dǎo)得速度、加速度方程?能用坐標(biāo)轉(zhuǎn)動法求角速度、角加速度。 速度瞬心：定義、相對瞬心、絕對瞬心、三心定理；應(yīng)用。 四.機構(gòu)的力分析 機構(gòu)的力分析的目的、什么是平衡力、力分析的靜定條件、摩擦角、摩擦圓的概念； 能對II級組熟練地寫出力平衡方程及其對應(yīng)的矩陣式；能對簡單受力的機構(gòu)進行力分析求解； 什么是機械效率、寫出其表達式；什么是機械自鎖、寫出其表達式；對簡單受力的機構(gòu)能計算其機械效率、分析其機械自鎖。 五.機構(gòu)的型綜合 能根據(jù)運動鏈代號畫出其結(jié)構(gòu)圖或根據(jù)運動鏈結(jié)構(gòu)圖寫出其代號；確定運動鏈各類連桿、計算其機構(gòu)的自由度；能由運動鏈變換機構(gòu)。 六.平面連桿機構(gòu) 有曲柄條件、低副運動的可逆性、壓力角、傳動角、極位夾角、行程速比系數(shù)； 位移矩陣?平動矩陣、轉(zhuǎn)動矩陣；[Q J]=[D][Q 1]的意義；用位移矩陣法求轉(zhuǎn)動構(gòu)件和移動構(gòu)件運動副坐標(biāo)時各采用什么約束條件？ 機構(gòu)綜合的代數(shù)式法：能理解、運用公式對簡單機構(gòu)進行設(shè)計。 七.優(yōu)化方法及機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計變量、約束條件、設(shè)計點、設(shè)計空間、最優(yōu)點、最優(yōu)值、最優(yōu)解、可行區(qū)、數(shù)學(xué)模型等概念； 搜索迭代的一般格式式，復(fù)合形法或隨機法的搜索方向的計算方法； 能根據(jù)機構(gòu)的簡單設(shè)計要求寫出優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型表達式。 八.凸輪機構(gòu) 什么是凸輪機構(gòu)？按從動件型式、凸輪的形狀如何對凸輪機構(gòu)進行分類？ 凸輪機構(gòu)從動件的常用運動規(guī)律中的等速、等加速等減速、正弦加速、余弦加速等運動規(guī)律的動力性能各有什么特點？ 能根據(jù)公式計算凸輪實際廓線上點的坐標(biāo)值。能根據(jù)公式分析壓力角、基圓半徑、偏距方位間的關(guān)系；如何建立平底從動件凸輪機構(gòu)的凸輪廓線點的坐標(biāo)方程及平底尺寸的計算式。 九.直齒圓柱齒輪機構(gòu) 漸開線的形成、特性及漸開線方程；什么是分度圓、節(jié)圓？齒輪傳動的節(jié)點有什么運動特性？什么是壓力角、嚙合角？能寫出齒頂高和齒根高的一般計算公式，并解釋其中各符號的意義及計算方法（9-21、9-22）。 什么是齒廓嚙合基本定律？什么是齒輪傳動的可分性、重合度？ 什么是標(biāo)準(zhǔn)齒輪、正變位齒輪、負變位齒輪、零變位非標(biāo)準(zhǔn)齒輪？什么是正傳動、負傳動、等變位齒輪傳動？它們的嚙合參數(shù)各有什么特點？ 什么是齒輪的根切？什么是最少齒數(shù)、最小變位系數(shù)？判斷齒輪是否根切的條件是什么？ 能根據(jù)給出的公式計算齒輪的幾何尺寸，進行齒輪傳動設(shè)計。 十. 其它齒輪機傳動 斜齒圓柱齒輪的哪個面的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)? 斜齒圓柱齒輪傳動的哪個面的計算公式與直齒圓柱齒輪傳動相當(dāng)? 斜齒與直齒圓柱齒輪傳動比較有什么優(yōu)缺點?什么是斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪、當(dāng)量齒數(shù)？ 蝸輪蝸桿傳動的傳動特點是什么？什么是蝸輪蝸桿傳動的主截面，其齒形有什么特點？設(shè)計蝸輪蝸桿的尺寸時為什么要提出蝸桿直徑系數(shù)？ 圓錐齒輪傳動用于何種運動傳遞？什么是圓錐齒輪的背錐、當(dāng)量齒輪、當(dāng)量齒數(shù)？ 十一.齒輪系 什么是平面定軸輪系、空間定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、行星輪系、差動輪系、復(fù)合輪系？什么是周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)？如何列出轉(zhuǎn)化機構(gòu)的速比公式、其速比特性是什么？能對復(fù)合輪系進行速比計算。 十三.機械運轉(zhuǎn)及調(diào)速 什么是機器的等效量、等效動力學(xué)模型？求解等效量的原理是什么？ 飛輪的作用是什么？它適用于哪種運轉(zhuǎn)類型的機器？ 什么是周期性運轉(zhuǎn)機器的最大盈虧功？能根據(jù)給出的圖形計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量。 十四.機械的平衡 什么是剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡、動平衡？各需幾個平衡面？平衡條件是什么？ 能進行剛性轉(zhuǎn)子的動平衡計算。 22