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机械原理考试机械原理考试考试题型考试题型l 概念题（填空题，共计概念题（填空题，共计30分）分）l 分析、设计、计算题（分析、设计、计算题（70分）分）注：自带铅笔、圆规、直尺等绘图工具，带上计算器第1页机械原理复习机械原理复习第第2章章 机构结构分析机构结构分析1.机构自由度计算：（1）依据机构运动简图，指出复合铰链、局部自由度、虚约束等；（2）利用自由度计算公式计算；（3）判断机构是否含有确定运动。）判断机构是否含有确定运动。2.构件（零件）、运动副、运动链、机构概念3.自由度和约束关系(高低副约束)第2页1.平面机构自由度计算（1）计算公式F3n(2plph)式中：n为机构活动构件数目；pl 为机构低副数目；ph为机构高副数目。(2)举例1）铰链四杆机构F3n(2plph)33 24 01F3n(2plph p)F第3页F例例 1.已知：已知：DE=FG=HI，且相互平行；，且相互平行；DF=EG，且相互平，且相互平行；行；DH=EI，且相互平行。计算如图所表示机构自由度，且相互平行。计算如图所表示机构自由度(若存若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。第4页ADECHGFIBK123456789局部自由度局部自由度复合铰链复合铰链虚约束虚约束n=9;Pl=13;PH =1;p=1F3n(2plph p)F =1第5页F例例2.计算如图所表示机构自由度计算如图所表示机构自由度(若存在局部自由度、复合铰若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。链、虚约束请标出）。第6页局部自由度局部自由度虚约束虚约束第7页第第 3章章 平面机构运动分析平面机构运动分析1.用速度瞬心法作机构速度分析（1）绝对瞬心与相对瞬心定义；（2）利用公式计算速度瞬心个数；（3）在机构简图中标明速度瞬心位置（三心定理）；（4）计算速度。2、用矢量方程图解法做速度分析第8页设：有设：有m个构件个构件1 1，2 2，3 3，4 4，m mK 机构中瞬心数机构中瞬心数m 机构中构件数（机构中构件数（含机架含机架）则：速度瞬心个数则：速度瞬心个数第9页【例例1 1】图示为铰链四杆机构机构运动简图，长度百图示为铰链四杆机构机构运动简图，长度百分比尺为分比尺为L L(m/mm)(m/mm)。（1 1）已知构件）已知构件1 1转速，求构件转速，求构件3 3角速度角速度 ；（2 2）已知构件）已知构件1 1、3 3转速转速1 1 ，3 3，求构件，求构件2 2角速度角速度2。23411求解窍门：求解窍门：用瞬心法解题时，要找未知量和已知量之间关系，可利用两构件间相对瞬心，列出重合点分别在两构件上绝对速度，利用相等关系，求解出未知量。求重合点在两构件上绝对速度关键是：找到该构件绝对瞬心（该构件与机架组成瞬心）。第10页P24【解解】P14P12P23P34P13234111.求瞬心求瞬心2.求构件求构件1在在P13速度速度V1P13L(P13P14)13.求构件求构件3在在P13速度速度V3P13L(P13P34)34.求构件求构件3角速度角速度V1P13V3P13第11页【例例2 2】求曲柄滑块机构速度瞬心。求曲柄滑块机构速度瞬心。【解解 】1.1.瞬心数：瞬心数：2.2.利用运动副求瞬心；利用运动副求瞬心；3.3.三心定律求瞬心。三心定律求瞬心。Nn(n-1)/26P12P23P34 P141 12 23 34 4P13P24第12页2.2.用矢量方程图解法作机构速度分析用矢量方程图解法作机构速度分析方法：方法：以刚体平面运动和点复合运动为理论基础，依据相对运动矢量方以刚体平面运动和点复合运动为理论基础，依据相对运动矢量方程式按百分比画出对应矢量多边形，由此确定各点速度、加速度程式按百分比画出对应矢量多边形，由此确定各点速度、加速度以及各构件角速度和角加速度。以及各构件角速度和角加速度。一、同一构件上各点间速度和加速度一、同一构件上各点间速度和加速度 对于图示曲柄摇杆机构，已知各构件长度及构件对于图示曲柄摇杆机构，已知各构件长度及构件1 1位置、角速度位置、角速度 和角加速度和角加速度 ，求：，求：1)1)构件构件2 2角速度角速度 、角加速度、角加速度 ;2)2)构件构件2 2上和上和E 点速度点速度 、和和加速度加速度 、；3)3)构件速度构件速度 和角加速度和角加速度 。第13页2.2.同一构件上各点速度关系同一构件上各点速度关系1)1)列出速度矢量方程式列出速度矢量方程式对于构件对于构件2 2上两点上两点B B、C C，有，有vvvCBBCvvv +=方向CD AB BC大小?矢量pc垂直于CD代表速度Cv,大小为pcvvC=m；bcvCB 矢量bc垂直于BC代表相对速度CBv，大小为v=m。2 2）选定速度比尺）选定速度比尺 ，任取一点，任取一点p p作速度多边形，其中：作速度多边形，其中：cb1.1.绘制机构位置图绘制机构位置图 依据各构件长度、构件依据各构件长度、构件1 1位置，选定百分比尺位置，选定百分比尺 (m/mm)从原动件开始从原动件开始画出机构位置图。画出机构位置图。lm分析：分析：要求出上述运动参数，要求出上述运动参数，关键是要求出关键是要求出C C点速度与加速度点速度与加速度因为因为B B、D D两点速度和加速度均为已知，所以按摄影对运动原理，只要两点速度和加速度均为已知，所以按摄影对运动原理，只要考虑考虑同一构件上两点间速度和加速度关系同一构件上两点间速度和加速度关系即可。即可。矢量pb垂直于AB代表速度Bv，；p（速度极点）（速度极点）第14页二、组成移动副两构件上重合点速度和加速度二、组成移动副两构件上重合点速度和加速度 所以只要讨论所以只要讨论 、这两个重合点间这两个重合点间速度和加速度关系即可。速度和加速度关系即可。又因为构件又因为构件2 2上上B B点点(点点)速度速度 和加速度和加速度 已经知道，它与构件已经知道，它与构件1 1上上 点速度、加速度相同，点速度、加速度相同，均为均为 和和 。对于图示四杆机构，已知机构位置、各构件长度以及构件对于图示四杆机构，已知机构位置、各构件长度以及构件1 1角速度角速度 ，求构件，求构件3 3角速度角速度 和角加速度和角加速度 。分析：分析：要求出构件要求出构件3 3角速度角速度 和角加速和角加速 ，只，只要求出构件要求出构件3 3上上B B点，即点，即 速度速度 和切向加速度和切向加速度 即可即可。第15页 ，方向由，方向由 来判断。来判断。对于构件对于构件2 2、3 3角速度角速度矢量矢量 平行于平行于BC代表相对速度代表相对速度 ，大小为，大小为 。矢量矢量 垂直于垂直于BC代表速度代表速度 ，大小为，大小为 ；矢量矢量 垂直于垂直于ABAB代表速度代表速度 ；选定速度比尺选定速度比尺 ，任取一点，任取一点 作速度多边形，其中：作速度多边形，其中：?大小1.1.两重合点速度间关系两重合点速度间关系对于重合点对于重合点B，其相对速度矢量方程式为，其相对速度矢量方程式为BCABBC方向第16页第第 4章章 平面机构力分析平面机构力分析1.基本概念2.运动副中摩擦力确实定（移动副、转动副、平面高副）第17页（1）摩擦力确实定摩擦力确实定 移动副中滑块在力移动副中滑块在力F 作用下右移时作用下右移时,所受摩擦力为所受摩擦力为Ff21=f FN21式中式中 f 为为 摩擦系数。摩擦系数。FN21大小与摩擦面几何形状相关：大小与摩擦面几何形状相关：1 1）平面接触）平面接触:FN21=G，2 2）槽面接触）槽面接触:FN21=G/sin运动副中摩擦力确实定运动副中摩擦力确实定 1移动副中摩擦力确实定移动副中摩擦力确实定GFN212FN21212GFN21Fv12第18页3 3）半圆柱面接触半圆柱面接触:FN21=k G，（k=1/2）摩擦力计算通式摩擦力计算通式:Ff21=f FN21=fvG 其中其中,fv 称为称为当量摩擦系数当量摩擦系数,其取值为其取值为:平面接触平面接触:fv=f；槽面接触槽面接触:fv=f/sin；半圆柱面接触半圆柱面接触:fv=k f，（，（k=1/2）。）。说明说明 引入当量摩擦系数之后引入当量摩擦系数之后,使不一样接触形状移动副中使不一样接触形状移动副中摩擦力计算和大小比较大为简化。摩擦力计算和大小比较大为简化。因而这也是工程中简化处因而这也是工程中简化处 理问题一个主要方法。理问题一个主要方法。GFN21是沿整个接触面各处反力总和。是沿整个接触面各处反力总和。整个接触面各处法向反力在铅垂方向分力总整个接触面各处法向反力在铅垂方向分力总和等于外载荷和等于外载荷G。当运动副两元素为槽面或圆柱面接触时，都有当运动副两元素为槽面或圆柱面接触时，都有v 其它条件相同情况下其它条件相同情况下，沿槽面或圆柱面接触运动副两元素之间所产沿槽面或圆柱面接触运动副两元素之间所产生滑动摩擦力平面接触运动副元素之间所产生摩擦力生滑动摩擦力平面接触运动副元素之间所产生摩擦力。第19页 称 为为摩擦角摩擦角，（2）总反力方向确实定总反力方向确实定 运动副中法向反力与摩擦力运动副中法向反力与摩擦力协力协力FR21 称为运动副中称为运动副中总反力总反力，总反力与法向力之间夹角总反力与法向力之间夹角，即即 arctan f总反力方向确实定方法：总反力方向确实定方法：1）FR21偏斜于法向反力一摩擦角偏斜于法向反力一摩擦角 ；2）FR21偏斜方向应与相对速度偏斜方向应与相对速度v12方向相反。方向相反。FR21Ff21FN21FGv1212第20页r 称称为为摩擦圆半径摩擦圆半径。2 2转动副中摩擦力确实定转动副中摩擦力确实定(1)轴颈摩擦轴颈摩擦 1 1）摩擦力矩确实定）摩擦力矩确实定 转动副中摩擦力转动副中摩擦力Ff21对轴颈摩对轴颈摩擦力矩为擦力矩为Mf =Ff21r=fv G r 轴颈轴颈2 对轴颈对轴颈1 1 作用力也用作用力也用总反力总反力FR21 来表示来表示,则则 FR21=-G,故故 Mf=fv G r 式中式中 =fv r,详细轴颈其详细轴颈其 为定值为定值,故可作故可作摩擦圆摩擦圆,结论结论=FR21只要轴颈相对轴承运动，只要轴颈相对轴承运动，GMd12MfFR21FN21Ff21Ff21=fvGfv=(1/2)轴承对轴颈总反力轴承对轴颈总反力FR21将始将始 终切于摩擦圆，且与终切于摩擦圆，且与 G 大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。第21页（2）总反力方向确实定）总反力方向确实定1）依据力平衡条件，确定不计摩擦时总反力方向；）依据力平衡条件，确定不计摩擦时总反力方向；2）计摩擦时总反力应与摩擦圆相切；）计摩擦时总反力应与摩擦圆相切；第22页【例例1 1】已已知知机机构构简简图图、各各摩摩擦擦角角、摩摩擦擦园园半半径径、阻力阻力FR。试画出各运动副静力图。试画出各运动副静力图。MdFR 13242.分析滑块，注意分析滑块，注意三力汇交三力汇交。1.从二力杆（连杆）入手：从二力杆（连杆）入手：注意拉压杆注意拉压杆。3.分析曲柄，注意分析曲柄，注意力偶平衡力矩力偶平衡力矩。第23页2123MdFR 1324【解解】1.1.从从二力杆（连杆）入手：二力杆（连杆）入手：注意拉压杆。注意拉压杆。第24页 21 23MdFR 1324 21 23MdFR1324第25页MdFR 1324R12R322.分析滑块，注意分析滑块，注意三力汇交三力汇交。90o+R43 34R41【解解】1.从二力杆（连杆）入手：从二力杆（连杆）入手：注意拉压杆注意拉压杆。3.分析曲柄，注意分析曲柄，注意力偶平衡力矩力偶平衡力矩。第26页MdFR 4231 21 23V34R41R12R32R43第27页第第5章机械效率和自锁章机械效率和自锁 基本概念 机械自锁第28页1.1.移动副自锁条件移动副自锁条件 F摩擦角为。则Ft=Fsin =FntanFfmax=Fntan当 时，有Ft Ffmax 即当 时，不论驱动力F怎样增大，其有效分力 Ft 总小于驱动力 F 本身所引发最大摩擦力Ffmax，因而总不能推进滑块运动，即为自锁现象。结论 移动副发生自锁条件为：在移动副中，假如作用于滑块上驱动力作用在其摩擦角之内（即），则发生自锁。设驱动力为F，传动角为，FtFnFRFfmax第29页设驱动力为F，力臂长为a,当F作用在摩擦圆之内时（即a），则M=aF Mf=FR =F 即F 任意增大（a不变），也不能使轴颈转动，即发生了自锁现象。结论 作用在轴颈上驱动力为单力F，且作用于摩擦角之内，即 a 。摩擦圆半径为，FaFR=F2.2.转动副自锁条件转动副自锁条件 第30页 故其自锁条件为v。3.3.机械自锁条件确实定机械自锁条件确实定(1)从运动副发生自锁条件来确定原因 机械自锁实质就是其中运动副发生了自锁。例5-6 手摇螺旋千斤顶当v时，其螺旋副发生自锁，则此机械也必将发生自锁，(2)从生产阻力G0条件来确定 当机械发生自锁时，不论驱动力怎样增大，机械不能运动，这时能克服生产阻力G0。支座1螺杆2托盘3重物4螺母5螺旋副手把6FG G螺旋副第31页例5-7 手摇螺旋千斤顶自锁要求M0，即 tan(v)0故此千斤顶自锁条件为 v。G0 意味着只有阻抗力反向变为驱动力后，才能使机械运动，此时机械已发生自锁。支座1螺杆2托盘3重物4螺母5螺旋副手把6FG GM反行程：驱动力为G，阻抗力矩为M，M Gd2tan(v)/2则第32页（3）从效率 0条件来确定 当机械发生自锁时，不论驱动力怎样增大，其驱动力所作功Wd总是不足以克服其引发最大损失功Wf，1Wf/Wd 0 故 例5-8 手摇螺旋千斤顶其反行程效率为 G0/G=tan(v)/tan令0，则得此自锁条件为 v。（4）从自锁概念或定义角度来确定 当生产阻力G 一定时，驱动力F任意增大，即F，或驱动力F有效分力Ft总是小于等于其本身所能引发最大摩擦力，即Ft Ffmax此时，机械将发生自锁。第33页第第 6章章 机械平衡机械平衡 1.刚性转子静平衡条件（适用对象）刚性转子静平衡条件（适用对象）平衡后转子各偏心质量（包含平衡质量）惯性力协力为零。2.刚性转子动平衡条件（适用对象）刚性转子动平衡条件（适用对象）各偏心质量（包含平衡质量）产生惯性力矢量和为零，以及这些惯性力所组成力矩矢量和也为零。3.刚性转子平衡计算4.机械平衡目标第34页第第7章章 机械运转及其速度波动调整机械运转及其速度波动调整 1.基本概念（等效动力学模型）2.机械非周期性速度波动调整方法3.稳定运转状态下机械周期性速度波动及其调整方法 第35页等效动力学模型概念 对于一个单自由度机械系统运动研究，可简化为对其一个等效转动构件或等效移动构件运动研究。等效转动惯量（或等效质量）是等效构件含有假想转动惯量（或质量），且使等效构件所含有动能应等于原机械系统中全部运动构件动能之和。等效力矩（或等效力）是作用在等效构件上一个假想力矩（或假想力），其瞬时功率应等于作用在原机械系统各构件上全部外力在同一瞬时功率之和。我们把含有等效转动惯量（或等效质量），其上作用等效力矩（或等效力）等效构件称为原机械系统等效动力学模型。第36页1）产生周期性速度波动原因）产生周期性速度波动原因 当在等效力矩和等效转动惯量改变公共周期内，机当在等效力矩和等效转动惯量改变公共周期内，机器总驱动功等于总阻抗功（即器总驱动功等于总阻抗功（即WdWr）时，）时，则机器等则机器等效构件角速度将发生相同周期周期性速度波动。效构件角速度将发生相同周期周期性速度波动。2）周期性速度波动程度描述）周期性速度波动程度描述m（maxmin）/2（maxmin）/m第37页 3）周期性速度波动调整方法）周期性速度波动调整方法 机械速度波动调整就是要设法减小机械运转速度不均匀系数，使其不超出许用值：机械周期性波动调整方法就是在机械中安装飞轮具有很大转动惯量回转构件。4）飞轮调速基本原理飞轮调速基本原理JFWmax/(m2）JeJe 忽略不计，JFWmax/(m2）JF 900Wmax/(nm22）飞轮转动惯量计算关键是最大盈亏功Wmax确实定，WmaxEmaxEmin。第38页【例题1】已知某机械稳定运转时等效驱动力矩和等效阻力矩如图所表示。机械等效转动惯量为J=1，等效驱动力矩为=30，机械稳定运转开始时等效构件角速度=25rad/s，试确定：1）等效构件稳定运动规律；2）速度不均匀系数；3）最大盈亏功；4）若要求 ，求飞轮等效转动惯量。第39页【例题例题2】某机器等效力矩，等效阻力矩和等效转动惯量如图所表示。试求：1）Md=0.5Mr，此等效构件能否作周期性速度波动？为何？2）假设稳定起始时等效构件角速度为100rad/s，试求该等效构件角速度 ，值，并指出其出现位置；3）求该机器运转速度不均匀系数。第40页第第8章章 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计1.基本概念基本概念 平面连杆机构基本知识（各构件名称、极位夹角、行程速比平面连杆机构基本知识（各构件名称、极位夹角、行程速比系数、传动角、压力角、死点）、曲柄存在条件、平面连杆系数、传动角、压力角、死点）、曲柄存在条件、平面连杆机构演化路径、平面连杆机构设计机构演化路径、平面连杆机构设计2.平面连杆机构有曲柄条件平面连杆机构有曲柄条件（1）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和（2）最短杆是连架杆或机架）最短杆是连架杆或机架3.铰链四杆机构三种基本形式和演化方式铰链四杆机构三种基本形式和演化方式4.平面连杆机构设计平面连杆机构设计（作图法，（作图法，P132）第41页极极位位夹夹角角()：输输出出构构件件在在两两个个极极限限位位置置时时，主主动动曲曲柄柄一一个个位位置置方方向向与与第第二二位位置置反反方方向向之之间夹角间夹角 。行程速比系数行程速比系数 为衡量摇杆急回作用程度，通常把从动件往复摆动为衡量摇杆急回作用程度，通常把从动件往复摆动平均速度比值（大于平均速度比值（大于1）称为行程速比系数，并用）称为行程速比系数，并用K来表来表示。示。第42页ADabd讨论讨论1：曲柄摇杆机构极位夹角：曲柄摇杆机构极位夹角第43页e讨论讨论2：曲柄滑块机构极位夹角：曲柄滑块机构极位夹角对心对心偏置偏置=0，K=1，无急回特征，无急回特征 0，K 1，有急回特征，有急回特征第44页讨论讨论3：摆动导杆机构极位夹角：摆动导杆机构极位夹角 0，K 1，有急回特征；，有急回特征；=第45页 传动角传动角：机构传力性能一个主要指标，是力利用：机构传力性能一个主要指标，是力利用率大小衡量指标。率大小衡量指标。第46页 从动件传动角从动件传动角 时机时机构所处位置（构所处位置（压力角等于压力角等于9090）。）。死点位置死点位置曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）死点，曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）死点，无死点；摇杆为主动件，有死点。无死点；摇杆为主动件，有死点。DA第47页u 机构极位与死点是同一位置吗？区分何在？机构极位与死点是同一位置吗？区分何在？u 自锁与死点区分何在？自锁与死点区分何在？第48页2 2、平面四杆机构演化型式、平面四杆机构演化型式 1 1）改变相对杆长、转动副演化为移动副改变相对杆长、转动副演化为移动副改变运动副类型改变运动副类型转动副变成移动副转动副变成移动副当当CD无穷大时无穷大时,曲柄摇杆机构演化为何种机构曲柄摇杆机构演化为何种机构?第49页(1)(1)曲柄滑块机构曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构当当e=0e=0时时,怎样怎样?第50页对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构思索题思索题:偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构区分偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构区分?当当BC无穷大时无穷大时,曲柄滑块机构演化为何种机构曲柄滑块机构演化为何种机构?改变构件相对尺寸改变构件相对尺寸e0第51页(2)(2)双滑块机构双滑块机构正弦机构正弦机构l s=l sin s第52页(1)(1)改变铰链四杆机构机架改变铰链四杆机构机架曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构双摇杆双摇杆机构机构曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构双曲柄双曲柄机构机构 2 2）选取不一样构件为机架选取不一样构件为机架第53页v曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中构件构件1 1为机架为机架,得到得到导杆机构导杆机构。(2)(2)改变单移动副机构机架改变单移动副机构机架第54页v曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中构件构件2 2为机架为机架,得到得到曲柄摇块机构曲柄摇块机构。A第55页手摇唧筒手摇唧筒v曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中滑块滑块3为机架，得到为机架，得到定块机构定块机构 （移动导杆机构）（移动导杆机构）第56页（3 3）改变双移动副机构机架）改变双移动副机构机架正弦机构正弦机构双转块机构双转块机构双滑块机构双滑块机构第57页 3 3）改变运动副尺寸改变运动副尺寸v偏心轮机构偏心轮机构扩大运动副尺寸扩大运动副尺寸第58页特点特点:(1)小行程小行程 (2)大输出力大输出力第59页总结：平面四杆机构演化总结：平面四杆机构演化曲柄摇杆机构是四杆机构最基本形式，其它类曲柄摇杆机构是四杆机构最基本形式，其它类型四杆机构都能够经过适当路径演化而成。型四杆机构都能够经过适当路径演化而成。路径二：路径二：改换机架改换机架（改变机构类型）（改变机构类型）路径一：路径一：改变杆长改变杆长（改变机构类型）（改变机构类型）路径三：路径三：扩大运动副尺寸扩大运动副尺寸（不改变机构类型）（不改变机构类型）第60页铰链四杆机构三种基本形式。铰链四杆机构三种基本形式。【例题例题 1】在图示铰链四杆机构中，已知：在图示铰链四杆机构中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD为机架，而且：为机架，而且：1）若此机构为曲柄摇杆机构，且）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求为曲柄，求lAB最大值；最大值；2）若此机构为双曲柄机构，求）若此机构为双曲柄机构，求lAB最小值；最小值；3）若此机构为双摇杆机构，求）若此机构为双摇杆机构，求lAB数值。数值。第61页【例题2】偏置曲柄滑块机构求行程速度改变系数，最小传动角，偏置曲柄滑块机构求行程速度改变系数，最小传动角，死点位置等死点位置等（作图法）（作图法）。习题习题集集P50，8-3第62页第第9章章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计1.基本概念基本概念 凸轮机构基本名词术语凸轮机构基本名词术语 推程压力角、推杆运动规律（图），刚性冲击和柔性冲击推程压力角、推杆运动规律（图），刚性冲击和柔性冲击（速度和加速度不连续）（速度和加速度不连续）2.从动件运动线图，以及各运动规律特点从动件运动线图，以及各运动规律特点3.凸轮机构运动特点凸轮机构运动特点3.凸轮轮廓曲线确定（作图法）凸轮轮廓曲线确定（作图法）第63页从动件运动规律从动件运动规律 从动件位移从动件位移 、速度、速度 和加速度和加速度 随凸轮转角随凸轮转角（或时间）改变规律。（或时间）改变规律。等速运动规律等速运动规律 刚性冲击，低速运动场所刚性冲击，低速运动场所等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 柔性冲击，中速场所柔性冲击，中速场所余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律 柔性冲击，中速场所柔性冲击，中速场所正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律 高速场所高速场所 3-4-53-4-5多项式运动规律多项式运动规律 高速场所高速场所 教材教材:表表9-1第64页e rbsB0h max主要例题：图示凸轮机构，主要例题：图示凸轮机构，（1 1）画出偏距园；）画出偏距园；（2 2）画出理论廓线；）画出理论廓线；（3 3）画出基园；）画出基园；（4 4）画出当前位置从动件位移）画出当前位置从动件位移s s；（5 5）画出从当前位置转过）画出从当前位置转过90900 0时从动件位移时从动件位移s s和机构压力角和机构压力角；（6 6）画出升程）画出升程h h；（7 7）画出推程角）画出推程角和回程角和回程角；（8 8）画出最大压力角）画出最大压力角 maxmax ；so2o1第65页例题例题1：图示凸轮机构中图示凸轮机构中,凸轮廓线为圆形，几何中心在凸轮廓线为圆形，几何中心在B点。请点。请标出：标出：（1）凸轮基圆；）凸轮基圆；（2）凸轮机构偏距圆；）凸轮机构偏距圆；（3）凸轮与从动件在）凸轮与从动件在C点接触时压力角；点接触时压力角；（4）凸轮与从动件从在）凸轮与从动件从在A接触到在接触到在C点接触时凸轮转过角度。点接触时凸轮转过角度。第66页例题例题2：图示凸轮机构中：图示凸轮机构中,凸轮廓线为圆形凸轮廓线为圆形,几何中心在几何中心在B点点.请标出请标出:（1）凸轮理论廓线；）凸轮理论廓线；（2）凸轮基圆；）凸轮基圆；（3）凸轮机构偏距圆；）凸轮机构偏距圆；（4）凸轮与从动件在）凸轮与从动件在D点接触时压力角；点接触时压力角；（5）凸轮与从动件从在）凸轮与从动件从在C接触到在接触到在D接触时凸轮转过接触时凸轮转过 角度。角度。第67页例题例题3 在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1工作轮廓为圆，其圆心和工作轮廓为圆，其圆心和半径分别为半径分别为C和和R，凸轮，凸轮1沿逆时针方向转动，推进从动件往复移动。已知：沿逆时针方向转动，推进从动件往复移动。已知：R=100mm，OC=20mm，偏距，偏距e=10mm，滚子半径，滚子半径=10mm，试回答：，试回答：1)凸轮理论轮廓；凸轮理论轮廓；2)凸轮基圆半径从动件行程凸轮基圆半径从动件行程3)推程运动角推程运动角 0=?回程运动角回程运动角 0 =?远休止角远休止角 s=?近休止角近休止角 s =?4)*从动件推程、回程位移方程式；从动件推程、回程位移方程式；5)*凸轮机构最大压力角、最小压力角又分别在工作轮廓上哪点出现？凸轮机构最大压力角、最小压力角又分别在工作轮廓上哪点出现？第68页第第10章章 齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计1.基本概念基本概念(一对轮齿啮合过程、实际啮合线、理论啮合线、法一对轮齿啮合过程、实际啮合线、理论啮合线、法向齿矩、基圆齿矩、重合度等向齿矩、基圆齿矩、重合度等)2.齿廓啮合基本定律，齿轮正确啮合条件，连续传动条件等齿廓啮合基本定律，齿轮正确啮合条件，连续传动条件等3.直齿轮参数几何尺寸计算直齿轮参数几何尺寸计算 4.斜齿轮参数几何尺寸计算、正确啮合条件斜齿轮参数几何尺寸计算、正确啮合条件5.齿轮重合度定义（直齿轮与斜齿轮区分）齿轮重合度定义（直齿轮与斜齿轮区分）6.变位齿轮（高度变位与角度变位，变位齿轮目标）变位齿轮（高度变位与角度变位，变位齿轮目标）7.直齿轮、斜齿轮、锥齿轮发生根切齿数公式直齿轮、斜齿轮、锥齿轮发生根切齿数公式8.蜗杆传动正确啮合条件；旋向和转向判断。蜗杆传动正确啮合条件；旋向和转向判断。9.渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动第69页二、齿轮齿廓曲线二、齿轮齿廓曲线1.1.齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律：齿廓啮合基本定律：任意齿廓两齿轮啮合时，其瞬任意齿廓两齿轮啮合时，其瞬时角速度比值等于齿廓接触点公法时角速度比值等于齿廓接触点公法线将其中心距分成两段长度反比。线将其中心距分成两段长度反比。第70页五、渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动五、渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动1.1.一对渐开线齿轮正确啮合条件一对渐开线齿轮正确啮合条件齿轮正确啮合条件齿轮正确啮合条件：两齿轮法向齿距（基圆齿距）相两齿轮法向齿距（基圆齿距）相等。等。一对齿轮正确啮合条件：一对齿轮正确啮合条件：第71页 因为模数因为模数m和分度圆压力角和分度圆压力角 均已标准化，不能任意选取。均已标准化，不能任意选取。一对齿轮正确啮合条件：一对齿轮正确啮合条件：两齿轮模数和分度圆压力角分别相等，即：两齿轮模数和分度圆压力角分别相等，即：若若为为改改进进加加工工工工艺艺，采采取取非非标标准准模模数数m和和压压力力角角，只要确保等式只要确保等式 成马上可。成马上可。第72页 结论结论 当两标准齿轮按标准中心距安装时，既能确保两轮顶隙当两标准齿轮按标准中心距安装时，既能确保两轮顶隙为标准值，又能确保齿侧间隙为零，为标准值，又能确保齿侧间隙为零，2.2.中心距及啮合角中心距及啮合角（1）中心距）中心距1）在确定传动中心距时应满足要求：）在确定传动中心距时应满足要求：确保两轮齿侧间隙为零，确保两轮齿侧间隙为零，即即 c=0。确保两轮顶隙为标准值，确保两轮顶隙为标准值，即即 c=c*m2）标准中心距标准中心距 aa=r1+r2=m(z1+z2)/2 即即 c=c*m,c=0。第73页一对齿轮啮合情况一对齿轮啮合情况标准齿轮啮合标准齿轮啮合 中心距中心距 中心距中心距 中心距中心距无侧隙啮合无侧隙啮合有侧隙啮合有侧隙啮合卡死卡死第74页当两轮实际中心距当两轮实际中心距 a与标准中心距与标准中心距 a 不一样时，则：不一样时，则：若若 aa 时，时，r1r1，r2r2；c0，cc*m；。若若 aa 时，两轮将无法安装。时，两轮将无法安装。（2）啮合角）啮合角渐开线齿轮传动渐开线齿轮传动啮合角啮合角就等于其节圆压力角。就等于其节圆压力角。当两轮按标准中心距安装时，则实际中心距当两轮按标准中心距安装时，则实际中心距 a=a；第75页齿轮传动啮合角齿轮传动啮合角：指两轮传动时其节点：指两轮传动时其节点P P速度矢量与啮合线之间所夹速度矢量与啮合线之间所夹锐角。通常以锐角。通常以 表示。表示。依据啮合角定义可知：啮合角就等于节圆压力角。对于标准齿轮，依据啮合角定义可知：啮合角就等于节圆压力角。对于标准齿轮，当其按标准中心距安装时，因为节圆与分度圆重合，故啮合角也等当其按标准中心距安装时，因为节圆与分度圆重合，故啮合角也等于分度圆压力角，即于分度圆压力角，即 。因为齿轮制造和安装误差、运转时径向力引发轴变形以及轴承磨损因为齿轮制造和安装误差、运转时径向力引发轴变形以及轴承磨损等原因，两轮实际中心距往往与标准中心距不一致。等原因，两轮实际中心距往往与标准中心距不一致。（3）齿轮传动中心距与啮合角关系）齿轮传动中心距与啮合角关系acos=a cos第76页3.3.一对轮齿啮合过程及连续传动条件一对轮齿啮合过程及连续传动条件 轮齿啮合过程轮齿啮合过程第77页 实际啮合线与基圆齿距实际啮合线与基圆齿距Pb比值，用比值，用表示：表示：重合度重合度值越大，表明齿轮传动值越大，表明齿轮传动连续性和平稳性越好。连续性和平稳性越好。普通机械制造业中，齿轮传动许普通机械制造业中，齿轮传动许用重合度：用重合度：=1.31.4，即要求即要求。重合度基本概念重合度基本概念第78页第第11章章 齿轮系及其设计齿轮系及其设计1.基本概念（差动轮系、行星轮系，自由度区分）基本概念（差动轮系、行星轮系，自由度区分）2.复合轮系传动比计算复合轮系传动比计算第第12章章 其它惯用机构其它惯用机构1.棘轮机构棘轮机构2.槽轮机构槽轮机构3.不完全齿轮机构不完全齿轮机构第79页2周转轮系周转轮系 轮系运转时，最少有一个齿轮轴线位置不固定，而是绕某轮系运转时，最少有一个齿轮轴线位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。按照自由度数目标不一样，又可将周转轮系分为两类：按照自由度数目标不一样，又可将周转轮系分为两类：1）差动轮系）差动轮系 自由度为自由度为2系杆系杆 中心轮中心轮（主动）（主动）行星轮行星轮行星轮行星轮系杆系杆 中心轮中心轮（主动）（主动）第80页）行星轮系）行星轮系 自由度为自由度为行星轮行星轮系杆系杆 中心轮中心轮（主动）（主动）中心轮中心轮（固定）（固定）第81页将混合轮系分解为将混合轮系分解为基本轮系基本轮系，分别计算传动比，分别计算传动比，然后依据组合方式联立求解。然后依据组合方式联立求解。方法：方法：先找行星轮先找行星轮混合轮系传动比混合轮系传动比求解思绪：求解思绪：轮系分解关键是：轮系分解关键是：将周转轮系分离出来。将周转轮系分离出来。系杆（系杆（支承行星轮支承行星轮)太阳轮（太阳轮（与行星轮啮合与行星轮啮合）混合轮系中可能有多个周转轮系，而混合轮系中可能有多个周转轮系，而一个基本周转轮系中至多只有一个基本周转轮系中至多只有二个中心轮。二个中心轮。剩下就是定轴轮系。剩下就是定轴轮系。第82页习题：在图示双级行星齿轮减速器中，各齿轮齿数为：z1=z6=20，z3=z4=40，z2=z5=10，试求：1）当齿轮4固定时，传动比；2）当齿轮3固定时，传动比。第83页 是指当主动拨盘回转一周时，槽轮运动时间 td 与主动拨盘转一周总时间t之比，普通槽轮机构运动系数及特征（1）普通槽轮机构运动系数1）外槽轮机构槽轮机构运动系数以k表示。即ktd/t 21/(2）=(22)/(2）(2/z)/(2)1/21/z (a)因为k 0，故槽数z3。又因k 0.5，故此种单销槽轮机构槽轮运动时间总是小于其静止时间。含有 n 个均布圆销槽轮机构运动系数 k 为 k n(1/21/z)槽轮机构槽轮机构(3/5)第84页