《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 課件 王寧俠 第1-6章 總論、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其自由度 -帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一章總論§1.1“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程研究的對(duì)象和內(nèi)容§1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟§1.3現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論及方法簡(jiǎn)介§1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念§1.5

機(jī)械零件的強(qiáng)度1.1“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程研究的對(duì)象和內(nèi)容“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”研究的對(duì)象是機(jī)械或機(jī)器。機(jī)器實(shí)例1：內(nèi)燃機(jī)功能：內(nèi)燃機(jī)是將燃?xì)馊紵龝r(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器

組成：見右圖氣缸體1活塞2進(jìn)氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪91.1“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程研究的對(duì)象和內(nèi)容1.1“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程研究的對(duì)象和內(nèi)容機(jī)械的特征1）人為的實(shí)物組合——由人工組合的構(gòu)件系統(tǒng)2）各實(shí)物間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)3）實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有效的機(jī)械功活塞—缸體：往復(fù)運(yùn)動(dòng)曲軸—缸體：轉(zhuǎn)動(dòng)連桿—曲軸：擺動(dòng)刨頭—床身：往復(fù)直線如內(nèi)燃機(jī)：熱能→機(jī)械能發(fā)電機(jī)：機(jī)械能→電能電動(dòng)機(jī)：電能→機(jī)械能具有以上三個(gè)特征——機(jī)器只具有機(jī)器的前兩個(gè)特征——機(jī)構(gòu)可見，機(jī)器與機(jī)構(gòu)的關(guān)系：機(jī)器是由一種或多種機(jī)構(gòu)組成的如1.1“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程研究的對(duì)象和內(nèi)容1.一般機(jī)器的組成：發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)。2.機(jī)器由機(jī)構(gòu)組成:

機(jī)構(gòu)——人工組合的構(gòu)件系統(tǒng)

構(gòu)件：組成機(jī)器的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)物。單一零件——曲軸多個(gè)零件的剛性組合——連桿是機(jī)器中獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體，由一個(gè)或幾個(gè)零件組成構(gòu)件是機(jī)械中運(yùn)動(dòng)的單元體，零件是機(jī)械中制造的單元體。1.1“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程研究的對(duì)象和內(nèi)容

零件：機(jī)械中不可拆的制造單元體。

3.

零件是組成機(jī)器最基本的單元體

部件：若干個(gè)零件的裝配體

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的研究對(duì)象是常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的工作原理、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)計(jì)算的基本理論和方法及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

零件可分為兩類：專用零件：特定機(jī)器中所使用的零件，如活塞、曲軸、葉片通用零件：各類機(jī)器中普遍使用的零件，如齒輪、軸、螺栓等

1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟一、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求1.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能要求2.工作可靠性要求⑴強(qiáng)度:衡量零件抵抗破壞的能力；工作應(yīng)力不得超過許用應(yīng)力(強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則)。⑵剛度：衡量零件抵抗彈性變形的能力；零件工作時(shí)的彈性變形量不超過機(jī)械工作性能所允許的極限值(剛度計(jì)算準(zhǔn)則)。⑶耐磨性：零件抵抗磨損的能力；磨損計(jì)算準(zhǔn)則。⑷耐熱性：抗氧化，抗熱變形和抗蠕變的能力；熱平衡準(zhǔn)則。⑸振動(dòng)穩(wěn)定性：共振失效。1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟3.經(jīng)濟(jì)性要求4.勞動(dòng)保護(hù)要求5.其他特殊要求1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟1.提出設(shè)計(jì)要求2.調(diào)查研究、分析對(duì)比、確定設(shè)計(jì)模型與方案3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.試驗(yàn)分析5.使用與考核討論：①例舉3－5種把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)、兩種直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般步驟1.3現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論及方法簡(jiǎn)介一、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)和范疇二、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介1.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)2.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)3.可靠性設(shè)計(jì)4.變型產(chǎn)品設(shè)計(jì)5.價(jià)值工程設(shè)計(jì)6.系統(tǒng)論方法設(shè)計(jì)7.機(jī)械學(xué)理論和方法8.創(chuàng)新設(shè)計(jì)9.設(shè)計(jì)方法學(xué)設(shè)計(jì)10.基于實(shí)例設(shè)計(jì)11.質(zhì)量驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)12.參數(shù)化設(shè)計(jì)13.分形設(shè)計(jì)14.智能設(shè)計(jì)15.虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)16.網(wǎng)上設(shè)計(jì)1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念一、機(jī)械零件的常用材料機(jī)械零件的常用材料主要是鋼和鑄鐵，其次是有色金屬合金。有些機(jī)械零件也采用非金屬材料。（一）鋼（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2%）鋼碳素鋼合金鋼1、按含碳量分低碳鋼0.02%<C<0.25%中碳鋼0.25%<C<0.6%高碳鋼0.6%<C<2%2、按質(zhì)量和用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼特殊性能鋼鑄鋼材料機(jī)械性能名稱牌號(hào)抗拉強(qiáng)度

b(N/mm2)屈服強(qiáng)度

s(N/mm2)硬度(HBS)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q215Q235Q255Q275335~410375~460410~510490~610215235255275

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼203545410530600245315355156197220合金結(jié)構(gòu)鋼18Cr2Ni4W35SiMn40Cr40CrNiMo20CrMnTi65Mn1187859819801079735835510785835834430260229247269

2172851.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念鑄鋼ZG230-450ZG270-500ZG310-570450550570230270310

130

143

153灰鑄鐵HT150HT200HT250145195240———150~200170~220190~240球墨鑄鐵QT450-10QT500-7QT600-3QT700-2450500600700310320370420160~210170~230190~270225~3051.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念常用鋼種：1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3.合金結(jié)構(gòu)鋼在鋼中加某些合金元素就構(gòu)成合金結(jié)構(gòu)鋼，它具有良好的力學(xué)性能和熱處理性能。按合金鋼中合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。牌號(hào)采用“數(shù)字＋合金元素符號(hào)＋數(shù)字”的方法表示。以字母Q和一組數(shù)字表示，數(shù)字表示屈服點(diǎn)，按品質(zhì)分為A,B,C,D四個(gè)等級(jí)。力學(xué)性能優(yōu)于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。牌號(hào)以碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)表示，如25，35，45鋼。1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念4.特殊性能鋼具有特殊物理性能和化學(xué)性能的鋼為特殊鋼，它的特殊性能隨所含合金元素不同而不同。牌號(hào)編法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。5.鑄鋼不論是碳素鋼或是合金鋼，凡用來直接鑄造零件毛坯的，均稱為鑄鋼，用符號(hào)ZG表示。對(duì)于碳素鑄鋼，在ZG后加兩組數(shù)字表示它的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度；對(duì)于合金鑄鋼，則只在合金鋼牌號(hào)前面加“ZG”。1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念（二）鑄鐵（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%）碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%的鐵碳合金。鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性較差，無法進(jìn)行鍛造和壓延，但它的抗壓強(qiáng)度較高，具有良好的鑄造性、切削加工性和減摩性。常用的鑄鐵有灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵三種。⑴灰鑄鐵（片狀石墨）⑵球墨鑄鐵（球狀石墨）制造機(jī)械零件的主要鑄造材料。牌號(hào)由“HT”和一組數(shù)字組成。數(shù)字表示平均抗拉強(qiáng)度。牌號(hào)由“QT”和兩組數(shù)字組成，前一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度(MPa)，后一組數(shù)字表示最低伸長(zhǎng)率(%)。1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念⑶可鍛鑄鐵（團(tuán)絮狀石墨）用于制造一些截面較薄而形狀較復(fù)雜、工作中受到振動(dòng)而強(qiáng)度要求又較高的零件。牌號(hào)由“KT”或“KTZ”及兩組數(shù)字組成，前一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度(MPa)，后一組數(shù)字表示最低伸長(zhǎng)率(%)。1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念（三）有色金屬合金鐵以外的金屬均稱為有色金屬。有色金屬通常均以其合金用于制造機(jī)械零件。有色金屬合金具有一些特殊性能，如高的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，耐腐蝕性和減摩性等。常用的有色金屬合金：⑴銅合金⑵鋁合金（四）非金屬材料工程塑料、橡膠、皮革、陶瓷等。1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念二、材料的選擇⑴使用要求⑵制造工藝要求⑶經(jīng)濟(jì)性要求首先應(yīng)保證零件不失效。1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念三、鋼的熱處理概念1、熱處理的概念

2、熱處理的目的

將固態(tài)鋼材采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織與性能的工藝。（1）提高鋼的力學(xué)性能（2）改善鋼的工藝性能1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念根據(jù)工藝類型、工藝名稱和實(shí)現(xiàn)工藝的加熱將熱處理分為：1、整體熱處理2、表面熱處理表面淬火、氣相沉積3、化學(xué)熱處理：退火、正火、淬火、回火滲碳、氮化、碳氮共滲1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念1.退火將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后隨爐冷卻的熱處理方法。可以消除內(nèi)應(yīng)力和降低硬度，以利于切削加工，提高塑性和韌性，改善組織，為進(jìn)一步熱處理作好準(zhǔn)備。2.正火正火的方法與退火相似，所不同的是用正火時(shí)，鋼是在空氣中冷卻。由于正火的冷卻速度比退火快，鋼的硬度和強(qiáng)度較高，但消除內(nèi)應(yīng)力不如退火徹底。1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念3.淬火與回火淬火是將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后在水或油中快速冷卻的熱處理方法。鋼件淬火后，硬度急劇增加，但存在很大的內(nèi)應(yīng)力和脆性。為了減小內(nèi)應(yīng)力和脆性，避免發(fā)生變形甚至開裂，以獲得良好的力學(xué)性能，淬火后一般均需回火?；鼗鹗菍⒋慊痄撝匦录訜岬侥骋坏陀谂R界點(diǎn)的溫度，保溫一段時(shí)間，然后冷卻下來的熱處理方法?；鼗痄摰挠捕入S加熱溫度的升高而降低。1.4機(jī)械零件的常用材料及鋼的熱處理概念1.表面淬火表面淬火是將工件表面迅速加熱到淬火溫度、不等熱量傳至中心、立即快速冷卻的熱處理方法。2.化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將鋼件放在含有某種化學(xué)元素的介質(zhì)中通過加熱、保溫和冷卻的方法，使介質(zhì)中的某些元素的活性原子滲入到鋼件表層，改變鋼件表層的化學(xué)成分和組織，從而使其表面具有與芯部不同的特殊性能。1.5機(jī)械零件的強(qiáng)度一、機(jī)械零件的載荷1.靜載荷和變載荷不隨時(shí)間變化或變化很小的載荷稱為靜載荷；隨時(shí)間作周期性變化或非周期性變化的載荷稱為變載荷。2.名義載荷和計(jì)算載荷修正后的名義載荷為計(jì)算載荷。根據(jù)機(jī)器原動(dòng)機(jī)的額定功率，或按機(jī)器在穩(wěn)定和理想條件下的工作阻力，用理論力學(xué)進(jìn)行分析所得到的作用在零件上的載荷，稱為名義載荷。1.5機(jī)械零件的強(qiáng)度二、機(jī)械零件的應(yīng)力1.靜應(yīng)力(a)大小和方向不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力。2.變應(yīng)力(b,c,d)大小和方向隨時(shí)間變化。循環(huán)變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力(上圖b,c,d)有規(guī)律的不穩(wěn)定變應(yīng)力(下圖a)隨機(jī)變應(yīng)力(下圖b)1.5機(jī)械零件的強(qiáng)度三、靜應(yīng)力下機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算1.靜應(yīng)力計(jì)算的強(qiáng)度準(zhǔn)則極限應(yīng)力許用應(yīng)力許用安全系數(shù)[S]：極限應(yīng)力與許用應(yīng)力的比值判斷零件強(qiáng)度有兩種方法：1.5機(jī)械零件的強(qiáng)度對(duì)于塑性材料，在靜應(yīng)力作用下的主要失效形式是塑性變形，故取材料的屈服極限作為極限應(yīng)力，即。對(duì)于脆性材料，在靜應(yīng)力作用下的主要失效形式是斷裂，故取材料的強(qiáng)度極限作為極限應(yīng)力，即1.5機(jī)械零件的強(qiáng)度2.計(jì)算應(yīng)力3.安全系數(shù)合理選擇安全系數(shù)是強(qiáng)度計(jì)算中的一項(xiàng)重要工作：其值取得過大，則許用應(yīng)力過小，將使零件結(jié)構(gòu)笨重；取得過小，許用應(yīng)力過大，零件可能很容易損壞而不安全?？捎孟率龇椒ㄇ蟮茫孩挪楸矸á撇糠窒禂?shù)法選擇原則：在保證安全可靠的原則下，盡可能減小安全系數(shù)。危險(xiǎn)截面上的最大工作應(yīng)力。1.5機(jī)械零件的強(qiáng)度四、變應(yīng)力下機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算材料在變應(yīng)力下的破壞稱為疲勞破壞。疲勞曲線循環(huán)次數(shù)斷裂時(shí)的循環(huán)應(yīng)力在給定的循環(huán)特性r的條件下，不同循環(huán)次數(shù)N時(shí)材料的極限應(yīng)力為σrN1.5機(jī)械零件的強(qiáng)度五、機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度概念接觸應(yīng)力接觸強(qiáng)度疲勞點(diǎn)蝕防止點(diǎn)蝕破壞的計(jì)算準(zhǔn)則是校核其接觸應(yīng)力第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其自由度§2.1運(yùn)動(dòng)副及其分類§2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖§2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2.1運(yùn)動(dòng)副及其分類自由度：可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)自由度作空間運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有六個(gè)自由度機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件，在未組成機(jī)構(gòu)之前，都是自由構(gòu)件。任一作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)可能的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。2.1運(yùn)動(dòng)副及其分類一、平面運(yùn)動(dòng)副由兩個(gè)構(gòu)件直接接觸并能保持一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)副是兩構(gòu)件接觸后的產(chǎn)物，分開即消失。兩構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)副根據(jù)其對(duì)構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的約束及兩構(gòu)件接觸形式不同，一般將平面運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副兩類。1.低副兩構(gòu)件通過面接觸形成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副?？煞譃榛剞D(zhuǎn)副和移動(dòng)副。2.1運(yùn)動(dòng)副及其分類(1)回轉(zhuǎn)副兩構(gòu)件之間只能繞同一軸線作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩個(gè)構(gòu)件所組成的運(yùn)動(dòng)副稱為回轉(zhuǎn)副或鉸鏈。(2)移動(dòng)副兩個(gè)構(gòu)件組成只能沿某一直線作相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副。2.1運(yùn)動(dòng)副及其分類2.高副兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。凸輪高副齒輪高副2.1運(yùn)動(dòng)副及其分類二、空間運(yùn)動(dòng)副若運(yùn)動(dòng)副能允許兩構(gòu)件作空間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則稱該運(yùn)動(dòng)副為空間運(yùn)動(dòng)副。常用的空間運(yùn)動(dòng)副有螺旋副、球面副。2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的分類組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件按其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為三類：⑴固定件（機(jī)架）支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件。在研究機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常以固定件作為參考坐標(biāo)系。⑵原動(dòng)件在機(jī)構(gòu)中，按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)機(jī)架運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。一般機(jī)構(gòu)中原動(dòng)件數(shù)為1，但也有多于1的。⑶從動(dòng)件在機(jī)構(gòu)中，隨原動(dòng)件相對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)遵守的原則⑴機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)與實(shí)際機(jī)械有完全相同的運(yùn)動(dòng)特征。⑵凡是與機(jī)構(gòu)各部分運(yùn)動(dòng)有關(guān)的要素都應(yīng)該表示清楚，凡是與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素都應(yīng)該略去。在機(jī)構(gòu)中，如原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目以及與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸等都是與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的要素；而構(gòu)件的外形、剖面形狀和尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目及零件間的固聯(lián)方式以及各運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)等都是與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素。2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法和步驟⑴弄清機(jī)構(gòu)的組成情況⑵測(cè)定與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸⑶正確選擇投影平面⑷選定比例尺按規(guī)定符號(hào)畫出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖按運(yùn)動(dòng)傳遞的順序，找出原動(dòng)件、從動(dòng)件、機(jī)架，確定構(gòu)件的數(shù)目，運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目和類型。選擇與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平面相平行的面各轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的中心距，軸線固定的轉(zhuǎn)動(dòng)副及移動(dòng)副導(dǎo)路中心線的位置尺寸。2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖10，3，4，11曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；1，18，2齒輪機(jī)構(gòu)；7，8，9，2凸輪機(jī)構(gòu)。氣缸體－固定件；活塞－原動(dòng)件；其余都是從動(dòng)件。回轉(zhuǎn)副移動(dòng)副高副2.2平面機(jī)構(gòu)的組成及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、平面機(jī)構(gòu)的自由度回轉(zhuǎn)副：約束了沿X和Y軸線方向移動(dòng)的兩個(gè)自由度，只保留了一個(gè)在XOY平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度；移動(dòng)副：約束了沿一軸（X或Y軸）線方向的移動(dòng)和在XOY平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，只保留沿另一軸線方向移動(dòng)的自由度。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件齒輪高副：只約束了一個(gè)沿接觸處公法線n-n方向移動(dòng)的自由度，保留了繞接觸處轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度和沿接觸處公切線方向移動(dòng)的自由度。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件在平面機(jī)構(gòu)中，每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，使構(gòu)件失去兩個(gè)自由度；每個(gè)高副引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度。設(shè)某平面機(jī)構(gòu)除機(jī)架外，共有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，低副PL個(gè)，高副PH個(gè)，則機(jī)構(gòu)自由度為：機(jī)構(gòu)的自由度就是機(jī)構(gòu)中所有活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)機(jī)架所能具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件計(jì)算自由度：!易錯(cuò)2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件沒有高副2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件如果機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)與機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)不等，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)中薄弱部分損壞，或使機(jī)構(gòu)中構(gòu)件運(yùn)動(dòng)不確定。F=1應(yīng)當(dāng)具有1個(gè)原動(dòng)件若指定兩個(gè)原動(dòng)件，則可能使機(jī)構(gòu)卡住不動(dòng)，或使薄弱處損壞。所以，在自由度為1的機(jī)構(gòu)中設(shè)兩個(gè)原動(dòng)件是不允許的。機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)等于原動(dòng)件數(shù)。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件說明該機(jī)構(gòu)中應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)原動(dòng)件，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)才是確定的。靜定桁架，F(xiàn)=0。如果算得的自由度為負(fù)值，則稱為超靜定桁架。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件1.機(jī)構(gòu)自由度必須大于零，并且與原動(dòng)件數(shù)相等時(shí)，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件才有確定運(yùn)動(dòng)。2.當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)少于原動(dòng)件數(shù)時(shí)，機(jī)構(gòu)不動(dòng)或薄弱處損壞；當(dāng)機(jī)構(gòu)自由度數(shù)大于原動(dòng)件數(shù)時(shí)，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)不確定。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)的自由度大于零，且自由度與原動(dòng)件數(shù)相等。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)的注意事項(xiàng)1.復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一軸線上用回轉(zhuǎn)副聯(lián)接就形成了復(fù)合鉸鏈。3個(gè)構(gòu)件，2個(gè)回轉(zhuǎn)副m個(gè)構(gòu)件，(m-1)個(gè)回轉(zhuǎn)副2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件C處兩個(gè)回轉(zhuǎn)副，共6個(gè)回轉(zhuǎn)副，1個(gè)移動(dòng)副2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2.局部自由度機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)的與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度，稱為局部自由度（或多余自由度）。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)將局部自由度除去不計(jì)。兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件將滾子3與從動(dòng)桿2焊成一體滾子繞其自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)是與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無關(guān)的一個(gè)局部自由度，計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)略去不計(jì)。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件3.虛約束在機(jī)構(gòu)中，有些運(yùn)動(dòng)副對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)所引起的約束作用是重復(fù)的，這種不起獨(dú)立限制作用的約束，稱為虛約束或消極約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件除上述因兩構(gòu)件在聯(lián)接處的軌跡重合，會(huì)出現(xiàn)虛約束外，當(dāng)兩構(gòu)件在多處組成移動(dòng)副且導(dǎo)路方向平行或重合時(shí)；或兩構(gòu)件在多處組成回轉(zhuǎn)副且都在同一軸線上時(shí)；或機(jī)械中出現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)無影響的對(duì)稱部分時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)虛約束。構(gòu)件3與機(jī)架4在兩處組成移動(dòng)副，且移動(dòng)方向一致，其中一個(gè)移動(dòng)副應(yīng)視為虛約束。齒輪與機(jī)架組成兩個(gè)回轉(zhuǎn)副，其中一個(gè)應(yīng)視為虛約束。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件虛約束類型較多，比較復(fù)雜，在自由度計(jì)算時(shí)要特別注意。為便于判斷，將常見的幾種形式簡(jiǎn)述如下。（1）兩構(gòu)件在多處用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，且各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線重合，這時(shí)只有一處轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余轉(zhuǎn)動(dòng)副均為虛約束。下圖所示的齒輪機(jī)構(gòu)中，每根軸處都有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，每根軸上僅計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，余者為虛約束。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件（2）兩構(gòu)件在多處用移動(dòng)副聯(lián)接，且各移動(dòng)副的導(dǎo)路平行，這時(shí)只計(jì)一處移動(dòng)副，其余為虛約束。下圖所示的機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件3與機(jī)架4用兩個(gè)移動(dòng)副，連接，且導(dǎo)路平行，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，僅考慮一個(gè)移動(dòng)副，余者為虛約束。

2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件（3）兩構(gòu)件在多處用高副聯(lián)接，且各高副的公法線重合，這時(shí)只計(jì)一處高副的約束，余者為虛約束。下圖所示的機(jī)構(gòu)中，圓形構(gòu)件與框架在A、B兩處形成兩個(gè)高副，且各高副處的公法線重合，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，僅考慮一個(gè)高副，余者為虛約束。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件（4）不起約束作用的構(gòu)件將導(dǎo)致虛約束，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)要去掉該構(gòu)件。圖a所示的輪系機(jī)構(gòu)中，齒輪Z1、Z2、Z3、H組成一個(gè)具有確定運(yùn)動(dòng)的輪系機(jī)構(gòu)，為平衡齒輪2的慣性力，在其對(duì)稱方向又安裝一個(gè)行星輪，該行星輪連同支撐該齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)副為虛約束，計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)該去掉。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件圖b所示機(jī)構(gòu)中，AB=AC=OA，沒有OA之前，A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是以O(shè)為圓心，OA為半徑的圓。加裝OA后，A點(diǎn)的軌跡沒變，因此OA為虛約束。在計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)該去掉帶有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副元素的構(gòu)件OA。這類約束的判斷比較復(fù)雜，一般要經(jīng)過幾何證明。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件（5）若兩構(gòu)件上兩點(diǎn)間距離在運(yùn)動(dòng)過程中始終保持不變，當(dāng)用運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件連接該兩點(diǎn)時(shí)，則構(gòu)成虛約束，如下圖所示機(jī)構(gòu)中，B、C兩點(diǎn)之間的距離不隨機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)而改變，桿件BC連同轉(zhuǎn)動(dòng)副元素B、C為虛約束，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)必須將其去掉。典型例題計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。n=4，PL=6，PH=0F=3n-2PL-PH=3×4-2×6=0計(jì)算結(jié)果表明：圖示機(jī)構(gòu)實(shí)際上使一個(gè)不能活動(dòng)的剛性結(jié)構(gòu)。典型例題計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。構(gòu)件2和5聯(lián)接點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)軌跡互相重合，引入一個(gè)虛約束，計(jì)算時(shí)將構(gòu)件5，轉(zhuǎn)動(dòng)副E,F除去，得如圖的平行四邊形結(jié)構(gòu)，它與原機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)等效。F=3×3－2×4＝1存在虛約束的機(jī)構(gòu)，畫出等效簡(jiǎn)圖再計(jì)算！典型例題計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。如將滑塊4去掉，則可得到下圖的基本機(jī)構(gòu)。構(gòu)件2上D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為垂直于AC的直線，即與原機(jī)構(gòu)中滑塊4的運(yùn)動(dòng)軌跡重合。因此原機(jī)構(gòu)中具有一個(gè)虛約束，在計(jì)算時(shí)應(yīng)除去。自由度為：F＝3n－2PL－PH＝3×3－2×4＝1注意：若將構(gòu)件1拿去，其兩端的鉸鏈應(yīng)同時(shí)去除。典型例題計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。若去掉行星輪2′,則對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)并無影響，2′是用來起平衡作用的，可將2′去掉。F＝3n－2PL－PH＝3×3－2×3－2＝1僅需一個(gè)主動(dòng)件典型例題計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。n=4PL=4，轉(zhuǎn)臂H，中心輪1與機(jī)架4在同一處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。PH=2F＝3×4－2×4－2＝2自由度為2，需給定兩個(gè)主動(dòng)件，輪系才具有確定運(yùn)動(dòng)。典型例題例1：指出圖中所示結(jié)構(gòu)中的復(fù)合鉸鏈，局部自由度和虛約束，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。E處：復(fù)合鉸鏈G處：局部自由度K處：虛約束注意：凸輪與大齒輪固聯(lián)！n=9PL=10+2=12(10個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，2個(gè)移動(dòng)副）PH=2F=3×9－2×12－2＝1典型例題例2：在圖示機(jī)構(gòu)中，AB,EF,CD三桿相互平行且長(zhǎng)度相等。試計(jì)算其自由度。由題意知，此平面機(jī)構(gòu)ABEFCD具有特定的幾何條件，故為平行四邊形機(jī)構(gòu)。由構(gòu)件EF及轉(zhuǎn)動(dòng)副E,F引入一個(gè)虛約束；G處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度；C處為復(fù)合鉸鏈。G及I為兩構(gòu)件在接觸處的高副，因過兩接觸線的公法線重合，故G,I處只能算一個(gè)高副。去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束和局部自由度，則n=6,PL=7,PH=2，F(xiàn)=2。2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2.3平面機(jī)構(gòu)的自由度及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件第三章平面連桿機(jī)構(gòu)§3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)§3.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件§3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化§3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)§3.5

連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)連桿機(jī)構(gòu)由若干個(gè)構(gòu)件通過低副連接而組成，又稱為低副機(jī)構(gòu)。在平面機(jī)構(gòu)中，應(yīng)用最多的是平面四桿機(jī)構(gòu)，尤其是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)平面四桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。4－機(jī)架，1、3－連架桿，2－連桿在兩個(gè)連架桿中能作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為曲柄，若只能繞其回轉(zhuǎn)軸線作往復(fù)擺動(dòng)的構(gòu)件稱為搖桿。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)兩連架桿運(yùn)動(dòng)形式不同可分為三種基本形式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)連架桿，若一個(gè)是曲柄，另一個(gè)是搖桿時(shí)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的主要特性：1.急回運(yùn)動(dòng)特性極限位置，擺角，極位夾角急回運(yùn)動(dòng)特性通常用行程速比系數(shù)K表示：或機(jī)構(gòu)有無急回運(yùn)動(dòng)取決于極位夾角。當(dāng)，急回運(yùn)動(dòng)消失，此時(shí)K=1；角越大，急回運(yùn)動(dòng)越明顯。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)2.傳力特性傳力的好壞可用壓力角來衡量。有效分力Ft越大，F(xiàn)t越小傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角必然出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架兩次共線的位置AB1或AB2處。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)3.止點(diǎn)特性當(dāng)從動(dòng)件上的傳動(dòng)角為零或壓力角為90°時(shí)，驅(qū)動(dòng)力對(duì)從動(dòng)件的有效分力為零，這個(gè)位置稱為機(jī)構(gòu)的止點(diǎn)（死點(diǎn)）位置。止點(diǎn)位置對(duì)傳動(dòng)是不利的，通常采用構(gòu)件自身的慣性或加裝飛輪等措施使機(jī)構(gòu)順利地通過止點(diǎn)位置。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)止點(diǎn)特性的利用夾具機(jī)構(gòu)3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)二、雙曲柄機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連桿架均為曲柄時(shí)，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)當(dāng)雙曲柄機(jī)構(gòu)中組成四邊形的兩對(duì)稱邊構(gòu)件的長(zhǎng)度分別相等且平行時(shí)，稱為正平行四邊形機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性是，兩曲柄以相同的角速度沿相同的方向回轉(zhuǎn)，這時(shí)連桿作平移運(yùn)動(dòng)。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)當(dāng)雙曲柄機(jī)構(gòu)中對(duì)邊的長(zhǎng)度相等但不平行時(shí)，稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿均為搖桿時(shí)，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及性質(zhì)等腰梯形機(jī)構(gòu)3.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，能否具有作整周回轉(zhuǎn)的曲柄是與機(jī)構(gòu)中各桿的相對(duì)長(zhǎng)度有關(guān)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件為：⑴曲柄是最短桿。⑵最短桿長(zhǎng)度與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和應(yīng)小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。3.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有曲柄的條件結(jié)論：1.若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，最短桿為連架桿時(shí)，得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；當(dāng)取最短桿為機(jī)架時(shí)，得到雙曲柄機(jī)構(gòu)；而當(dāng)取最短桿為連桿時(shí)，得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。2.若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則不可能有曲柄存在，這時(shí)無論將哪一個(gè)桿作為機(jī)架都將得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化常用的演化機(jī)構(gòu)有：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、偏心輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化方式通過改變鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中各桿的長(zhǎng)度，或改變回轉(zhuǎn)副尺寸，或選取不同桿件作為機(jī)架等途徑，還可得到四桿機(jī)構(gòu)的各種不同演化型式。1.改變構(gòu)件長(zhǎng)度3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化2.改變銷軸半徑（偏心盤）3.改變機(jī)架偏心盤搖桿機(jī)構(gòu)偏心盤滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿雙曲柄曲柄搖桿雙搖桿3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化4.復(fù)合演化3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化二、常用演化機(jī)構(gòu)1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心距e≠0時(shí)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其K＞1。偏心距e＝0時(shí)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其K＝1。內(nèi)燃機(jī)3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)當(dāng)l1≤l2時(shí)，稱為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)當(dāng)l1＞l2時(shí)，稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)具有急回特性，傳力性能最好。回轉(zhuǎn)式油泵、牛頭刨床3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化3.定塊機(jī)構(gòu)抽水機(jī)、抽油泵3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化4.曲柄搖塊機(jī)構(gòu)各種擺動(dòng)式原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化5.偏心盤機(jī)構(gòu)沖床、壓力機(jī)等3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。常遇到下面兩類問題：⑴按照給定從動(dòng)件的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，稱為位置設(shè)計(jì)。⑵按照給定點(diǎn)的軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，稱為軌跡設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的方法有圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法和圖譜法等。3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)一、圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)1.按連桿預(yù)定的兩個(gè)或三個(gè)位置設(shè)計(jì)3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.按兩連架桿預(yù)定對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)若已知桿AB、AD的長(zhǎng)度及連架桿三組對(duì)應(yīng)的位置，設(shè)計(jì)此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。實(shí)質(zhì)：求出連桿BC之尺寸及搖桿與連桿鉸鏈點(diǎn)C的位置。反轉(zhuǎn)法將問題轉(zhuǎn)化成按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)問題。標(biāo)線：構(gòu)件上標(biāo)志其位置的線段。3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)法：指根據(jù)機(jī)構(gòu)的倒置理論，通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，將按連架桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。機(jī)構(gòu)倒置：3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)取待求的活動(dòng)鉸鏈所在桿為“新機(jī)架”3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.按行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，一般是按工作要求先給出K值，然后由機(jī)構(gòu)在極限位置處的幾何尺寸關(guān)系，結(jié)合其他輔助條件，最后確定出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的尺寸參數(shù)。⑴曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)：求出曲柄的固定鉸鏈中心A的位置，進(jìn)而可求出其他各桿尺寸。已知：搖桿長(zhǎng)度、擺角及行程速比系數(shù)K值3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟1.按求出2.選擇適當(dāng)比例尺，取轉(zhuǎn)動(dòng)副D的位置，并按搖桿CD之長(zhǎng)度與擺角作兩個(gè)位置C1D,C2D。3.連接C1C2，并作得到交點(diǎn)P。4.作外接圓，按最小傳動(dòng)角或其他輔助條件確定點(diǎn)A的位置。按共線關(guān)系求各桿長(zhǎng)度。AC1=l2-l1AC2=l2+l1l1=KC2l2=B2C23.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)⑵偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一般已知滑塊的行程H，偏距e及行程速比系數(shù)K，這時(shí)完全可參照曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。⑶擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)求曲柄長(zhǎng)度的步驟：1.由已知K值求，且；2.任選一點(diǎn)作為固定鉸鏈中心，作出導(dǎo)桿兩個(gè)極限位置Dm、Dn，使其夾角3.作擺角的角平分線DC，并在其上按截取長(zhǎng)AD等于機(jī)架長(zhǎng)度即得曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心A。4.過點(diǎn)A作極限位置的垂線AB1、AB2，則AB1(或AB2)即為曲柄長(zhǎng)度。3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)二、用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1.按給定的傳動(dòng)角設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角的兩個(gè)極限值：3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.按給定兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)令3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)三、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題1.防止軌跡干涉檢查構(gòu)件若干個(gè)極限位置的情況2.桿的行程及位置調(diào)節(jié)問題3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)行程大小：改變桿長(zhǎng)。調(diào)節(jié)行程的起始位置：將連桿長(zhǎng)度做成可調(diào)的。3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.桿件外形結(jié)構(gòu)的變化由于受力及制造安裝等因素的影響，機(jī)構(gòu)中有些桿的外形結(jié)構(gòu)需要改變。曲柄→偏心盤滑塊C的尺寸增加到大于連桿的長(zhǎng)度3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用一、平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例1.縫紉機(jī)針桿機(jī)構(gòu)及挑線機(jī)構(gòu)3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2.皮革機(jī)械中的低革打光機(jī)構(gòu)3.玻璃陶瓷粉料篩選機(jī)構(gòu)3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4.鉛筆間歇輸送機(jī)構(gòu)5.牙膏小包裝盒機(jī)構(gòu)3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用二、平面多桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例1.鞋底壓平機(jī)構(gòu)2.革面打光機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用FvFvFvF,v3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3.5連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用第四章凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)§4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型§4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律§4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓§4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題§4.5

間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)§4.6凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型討論：①你知道哪些凸輪機(jī)構(gòu)，或者間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。②這些機(jī)構(gòu)由哪些零部件組成、各零部件的運(yùn)動(dòng)特征怎樣。4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型一、按凸輪的形狀分類4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型尖頂從動(dòng)件二、按從動(dòng)件的型式分類平底從動(dòng)件滾子從動(dòng)件4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型s2CDh行程推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角回程運(yùn)動(dòng)角近休止角Bos2DrbeABC

凸輪的基圓該位置為初始位置4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：一、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，若從動(dòng)件上升或下降的速度為一常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。hOS2v0Ov2Oa2從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)起始位置和終止兩瞬時(shí)的加速度在理論上由零值突變?yōu)闊o窮大，慣性力也為無窮大。由此的沖擊稱為剛性沖擊。適用于低速場(chǎng)合。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)。149410h1423560s20vvmax0a0ae在o，m，e，各點(diǎn)處的加速度為突然變化的有限值的變化，因而產(chǎn)生有限慣性力的改變，結(jié)果將引起所謂柔性沖擊。適用于中、低速場(chǎng)合。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。1'2'3'4'5'6'ha2123456amax-amaxvmaxv2123456s2柔性沖擊4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律0s2123456四、正弦加速度運(yùn)動(dòng)定律無剛性沖擊無柔性沖擊從動(dòng)件的加速度采用按正弦曲線變化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律選擇從動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，除考慮沖擊外，還應(yīng)注意各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最大速度vmax的影響。最大速度→從動(dòng)件的最大動(dòng)量（動(dòng)量較大時(shí)，在從動(dòng)件起動(dòng)、停止時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊）最大加速度→從動(dòng)件的最大慣性力→動(dòng)壓力（機(jī)構(gòu)零件的強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)副的磨損）選擇從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)必須綜合考慮。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓解析法、作圖法一、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制1.對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)法原理：假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度-ω,則凸輪相對(duì)靜止不動(dòng)，而推桿一方面隨導(dǎo)軌以-ω繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。推桿尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓采用滾子從動(dòng)件時(shí)：注意：凸輪基圓半徑指理論廓線的最小半徑設(shè)計(jì)說明：1)將滾子中心看作尖頂，然后按尖頂推桿凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法確定滾子中心的軌跡，稱其為凸輪的理論廓線；2)以理論廓線上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑rk為半徑，作一系列圓；3)再作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪工作廓線（實(shí)際廓線）。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓2.尖頂偏置移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟與對(duì)心直動(dòng)相同偏距圓：以凸輪軸心O為圓心，以偏距e為半徑作的圓。應(yīng)注意的不同點(diǎn)：★先作出基圓和偏距圓，根據(jù)推桿偏置方向確定其起始位置?！锲鄨A與位移線圖對(duì)應(yīng)等分。★推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置都是偏距圓的切線。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓（1）按已設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移線圖；-（2）按基本尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的初始位置；（3）按-

方向劃分偏距圓得c0、

c1、c2

等點(diǎn)；并過這些點(diǎn)作

偏距圓的切線，即為反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線；c1c2c3c4c5c6c7

c0erbO180oB1B3B4B2B5B8（4）在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移圖相應(yīng)的位移，得B1、B2、

等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。B6c10c8c9B7120oB9B1060oB0oS2180o120o60o12345678910h采用滾子從動(dòng)件時(shí)：4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓滾子中心將描繪一條與凸輪廓線法向等距的曲線—理論廓線。rb指的是理論廓線的基圓。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓

作內(nèi)包絡(luò)線，得到凸輪的實(shí)際廓線；若同時(shí)作外包絡(luò)線，可形成槽凸輪廓線。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制設(shè)計(jì)要求：運(yùn)動(dòng)規(guī)律與直動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，所不同的是將從動(dòng)件的位移改為角位移。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓180o120o60oo12345678910（1）作出角位移線圖；（2）作初始位置；（4）找從動(dòng)件反轉(zhuǎn)后的一系列位置，得C1、C2、

等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。A1A2A3A5A6A7A8A9A10A4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0（3）按-

方向劃分圓R得A0、A1、A2

等點(diǎn)；即得機(jī)架反轉(zhuǎn)的一系列位置；

0rb

B0L180°60°120°B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10

1C1

2C2

3C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線小結(jié)：1）確定基圓和推桿的起始位置；2）作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各位置線；3）根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定推桿在反轉(zhuǎn)所占據(jù)的各位置線中的尖頂位置，即復(fù)合運(yùn)動(dòng)后的位置；4）在所占據(jù)的各尖頂位置作出推桿高副元素所形成的曲線族；5）作推桿高副元素所形成的曲線族的包絡(luò)線，即是所求的凸輪輪廓曲線。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題一、滾子半徑的選擇理論輪廓曲線為內(nèi)凹曲線時(shí)，實(shí)際輪廓曲線的曲率半徑rp為理論輪廓曲線的曲率半徑與滾子半徑rk之和，即的大小不受的限制理論輪廓曲線為外凸時(shí)，rp

=

min-rk

0

minrk

min>rk

0

min=rk

min=rk為避免運(yùn)動(dòng)失真，rp

=

min-rk3mm建議：rk0.8

min4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題

min<rk

0

minrk

二、壓力角的校核自鎖移動(dòng)從動(dòng)件推程，擺動(dòng)從動(dòng)件推程，移動(dòng)、擺動(dòng)從動(dòng)件回程，4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)：選定基圓半徑rmin,繪制凸輪輪廓曲線對(duì)輪廓推程各處的壓力角進(jìn)行校核檢驗(yàn)方法：在理論輪廓線比較陡的地方取若干點(diǎn)，作壓力角校核。修改設(shè)計(jì)：加大凸輪基圓半徑rmin,使最大壓力角αmax減小。三、基圓半徑對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的影響設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，凸輪的基圓半徑rmin越小，設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)就越緊湊，但是基圓半徑過小會(huì)引起壓力角增大，致使凸輪機(jī)構(gòu)工作情況變壞。4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題只能在保證αmax不超過許用值的前提下考慮縮小凸輪的尺寸。O擺桿棘爪棘輪制動(dòng)棘爪一、棘輪機(jī)構(gòu)1.工作原理4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)原動(dòng)桿棘爪棘輪4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)B′O1BO2可換向的棘輪機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

ttFfNR

k無棘齒棘輪機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

B′O1BO2棘條機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)二、棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)z,m二、槽輪機(jī)構(gòu)1.工作原理槽輪圓柱銷撥盤機(jī)架4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2.主要參數(shù)槽數(shù)z運(yùn)動(dòng)關(guān)系(運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)τ)：4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)撥盤1等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

12

012

02

2P′O2S2FPO1E當(dāng)撥盤上只有一個(gè)圓柱銷，運(yùn)動(dòng)時(shí)間總小于靜止時(shí)間n個(gè)圓柱銷：要實(shí)現(xiàn)槽輪的間歇運(yùn)動(dòng)，必須即內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)給出槽輪的徑向槽數(shù)z，并由結(jié)構(gòu)確定中心距a和圓柱銷半徑r1之后，外嚙合的單圓柱銷槽輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸，可用下列公式計(jì)算：4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪1為只有一個(gè)或幾個(gè)齒的不完全齒輪，從動(dòng)輪2可以是普通的完全齒輪，也可以是由正常齒和帶鎖住弧的厚齒彼此相間組成。4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)O2O1

1

2LKP′瞬心線附加桿L,K為減小剛性沖擊：4.凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圓柱凸輪式間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿形凸輪間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.6凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4.6凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4.6凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4.6凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4.6凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用第五章螺紋聯(lián)接及螺旋機(jī)構(gòu)§5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型§5.2螺旋副的受力分析、效率和自鎖§5.3螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件§5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§5.5

設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題§5.6螺旋傳動(dòng)5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型螺紋聯(lián)接和螺旋機(jī)構(gòu)都是利用螺紋零件工作的。前者起緊固作用，要求保證聯(lián)接強(qiáng)度及緊密性；后者是傳動(dòng)零件，要求保證傳動(dòng)精度、效率和磨損壽命等。聯(lián)接不可拆聯(lián)接：焊接、鉚接、膠接等?？刹鹇?lián)接：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型一、螺紋的形成根據(jù)平面圖形的形狀，螺紋可分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等。外螺紋、內(nèi)螺紋5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型按螺旋線的繞行方向，可分為左旋和右旋。按螺旋線的數(shù)目，可分為單線、雙線、三線或多線螺紋。單線螺紋通常用于聯(lián)接，也用于傳動(dòng)；雙線、三線、四線螺紋多用于傳動(dòng)。5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型二、螺紋的主要參數(shù)⑴大徑d

——與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱體的直徑，亦稱公稱直徑，通常以公稱直徑表示螺紋大小,如：M25

；⑵小徑d1

——與外螺紋牙底相重合的假想圓柱體的直徑,即危險(xiǎn)剖面直徑,(計(jì)算直徑)；⑶中徑d2

——在軸向剖面內(nèi)，母線通過牙厚等于牙槽寬的假想圓柱體直徑,即幾何直徑；5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型⑷螺距P——相鄰兩牙對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離；

⑸導(dǎo)程Ph

——同一條螺旋線上的相鄰兩牙對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離(單線：Ph=P，多線Ph=n·P)；⑹螺旋升角

——在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線平面的夾角:

⑺牙型角——軸向截面內(nèi)，螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角；螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角稱為牙側(cè)角，對(duì)稱牙型的牙側(cè)角5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型主要用于聯(lián)接5.1螺紋的形成、主要參數(shù)及常用類型主要用于傳動(dòng)5.2螺旋副的受力分析、效率和自鎖一、矩形螺紋等速上升等速下降當(dāng)擰緊螺母時(shí)，螺母轉(zhuǎn)一周所需的輸入功為等速上升等速下降5.2螺旋副的受力分析、效率和自鎖此時(shí)舉起重物所做的有效功為旋轉(zhuǎn)螺母而舉起重物時(shí)，螺旋副的效率為令當(dāng)時(shí)，螺旋副的效率最高。一般取自鎖條件：5.2螺旋副的受力分析、效率和自鎖二、三角形螺紋當(dāng)量摩擦系數(shù)三角形螺紋的摩擦阻力大于矩形螺紋各力之間的關(guān)系及效率公式等都與矩形螺紋中的分析相似，只需將f和相應(yīng)的改為和即可。力的關(guān)系自鎖條件效率5.3螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件一、螺紋聯(lián)接的基本類型1、螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接多采用基孔制過渡配合被聯(lián)接件必須打成通孔5.3螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件2、雙頭螺柱聯(lián)接3、螺釘聯(lián)接4、緊定螺釘聯(lián)接5.3螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

螺栓聯(lián)接的計(jì)算，通常是先根據(jù)聯(lián)接的裝配情況、外載荷的大小和方向以及是否需要在外載荷作用下補(bǔ)充擰緊等來確定螺栓的受力，然后再按強(qiáng)度條件確定螺栓危險(xiǎn)截面的尺寸。螺栓的其他尺寸以及螺母、墊圈的尺寸均可隨之由標(biāo)準(zhǔn)選定。5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件為5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算二、緊螺栓聯(lián)接1.受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接為防止相對(duì)滑動(dòng)，要滿足如下條件：i—接合面數(shù)目（摩擦工作面）；QP—單個(gè)螺栓預(yù)緊力Ks—安全系數(shù)，一般取1.1～1.35.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算擰緊螺母時(shí)，危險(xiǎn)截面上既有拉應(yīng)力，又有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，對(duì)于普通螺栓，其螺紋部分的強(qiáng)度條件：設(shè)計(jì)式為：校核式為：5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算鉸制孔螺栓連接剪切強(qiáng)度失效形式：擠壓強(qiáng)度d0——桿抗剪面直徑m——抗剪面數(shù)目[τ]——許用剪應(yīng)力[σp

]-螺栓或孔壁較弱的材料螺栓剪斷接觸表面壓潰5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算減荷裝置5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2.受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接

雖然，這種螺栓是在受預(yù)緊力Qp的基礎(chǔ)上，又受工作拉力Q。但是，螺栓的總拉力

氣缸螺栓連接圖預(yù)緊力－Qp單個(gè)螺栓工作拉力Q：5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算預(yù)緊時(shí)受工作載荷后Q’p－殘余預(yù)緊力螺栓：被聯(lián)接件：螺栓的總拉力為L(zhǎng)dμQp強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式：

設(shè)計(jì)公式：

5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算可用載荷變形圖分析各力之間的關(guān)系。螺栓的剛度：

CL被聯(lián)接件的剛度：CT力變形力變形力變形變形協(xié)調(diào)條件：螺栓總拉力：5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3.預(yù)緊力與擰緊力矩為獲得一定的預(yù)緊力Q0，所需的擰緊力矩T由兩部分組成：一部分由克服螺紋中的摩擦阻力矩T1，另一部分用于克服螺母與支承面的摩擦阻力矩Tf，即T=T1+Tf。5.4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算預(yù)緊力QP的控制：測(cè)力矩板手——測(cè)出預(yù)緊力矩，如上圖定力矩板手——達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑，如下圖測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量——精度較高5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題一、螺紋聯(lián)接的防松根本問題：防止螺紋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)頂螺母防松彈簧墊圈防松自鎖螺母防松槽形螺母與開口銷防松止動(dòng)墊圈防松串聯(lián)鋼絲防松5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題

（1）螺栓組的布置應(yīng)盡可能對(duì)稱，以使接合面受力比較均勻，一般都將接合面設(shè)計(jì)成對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，并應(yīng)使螺栓組的對(duì)稱中心與接合面的形心重合，如圖所示.1.螺紋連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題（2）螺栓布置要有合理的距離。在布置螺栓時(shí)，螺栓中心線與機(jī)體壁之間、螺栓相互之間的距離，要根據(jù)扳手活動(dòng)所需的空間大小來決定.如下圖扳手空間

（3）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)，應(yīng)取為4、6、8等易于等分的數(shù)目，以便于加工。5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題2.避免附加彎曲應(yīng)力5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題3.采用均載螺母第一圈：Δp最大，受力最大第8~10圈后幾乎不受力各圈受載不均P:螺距5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題∴采用加高螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。

常用方法（變形一致）

——

減小螺栓螺母螺距變化差5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題4.降低螺栓剛度，增加被聯(lián)接件剛度措施：

1）↑螺栓長(zhǎng)度↓光桿直徑

采用細(xì)長(zhǎng)/空心螺栓2）增加被聯(lián)接件剛度Q5.5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題減小螺栓剛度、增大被連接件剛度，同時(shí)增加預(yù)緊力5.6螺旋傳動(dòng)1.傳力螺旋以傳遞動(dòng)力為主，要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的進(jìn)給推力，此進(jìn)給推力可以用來做起重或加壓等工作，如千斤頂、壓力機(jī)等。2.傳導(dǎo)螺旋以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，有時(shí)也承受較大軸向載荷。要求具有較高的傳動(dòng)精度。常用作機(jī)床刀架或工作臺(tái)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。3.調(diào)整螺旋用以調(diào)整、固定零件或部件之間的相對(duì)位置。螺旋傳動(dòng)按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋。第六章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)§6.1帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介§6.2帶傳動(dòng)工作情況分析§6.3普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算§6.4普通V帶輪的結(jié)構(gòu)及帶傳動(dòng)的張緊和維護(hù)§6.5

其他帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介§6.6

鏈傳動(dòng)簡(jiǎn)介§6.7套筒滾子鏈及鏈輪§6.8鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性§6.9鏈傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算§6.10鏈傳動(dòng)的布置及潤(rùn)滑6.1帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介帶傳動(dòng)一般是由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶組成。帶的傳動(dòng)過程：原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶與輪的摩擦工作原理：利用中間撓性件(帶)，靠摩擦力在主、從動(dòng)軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。6.1帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介一、帶傳動(dòng)的類型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)按傳動(dòng)的布置情況分：開口傳動(dòng)兩軸平行轉(zhuǎn)向相同交叉?zhèn)鲃?dòng)兩軸平行轉(zhuǎn)向相反半交叉?zhèn)鲃?dòng)兩軸空間交錯(cuò)900只能單向傳動(dòng)6.1帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介按帶的剖面形狀分：平帶傳動(dòng)V帶傳動(dòng)圓帶傳動(dòng)多楔帶傳動(dòng)

同步帶傳動(dòng)

6.1帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介帶的結(jié)構(gòu)①平型帶

(接觸面：內(nèi)環(huán)表面）橡膠布帶、棉織帶縫合棉布帶、毛織帶

V型帶(接觸面：兩側(cè)面)簾布芯結(jié)構(gòu)繩芯結(jié)構(gòu)包布層伸張層強(qiáng)力層壓縮層V帶承重能力高于平帶6.1帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介二、普通V帶傳動(dòng)的幾何尺寸包角基準(zhǔn)長(zhǎng)度中心距包角α相同條件下，包角越大，帶可傳遞的功率就越大。中心距a基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld（中性層周長(zhǎng)）帶輪的基準(zhǔn)直徑D1,D26.2帶傳動(dòng)工作情況分析一、帶傳動(dòng)的受力分析不工作時(shí)，初拉力都等于F0工作時(shí)：主動(dòng)輪－F0→F1－緊邊從動(dòng)輪－F0→F2－松邊主動(dòng)輪分離體：有效圓周力：功率：6.2帶傳動(dòng)工作情況分析有效圓周力Fe與任一帶輪接觸面上摩擦力的總和∑Ff相等。當(dāng)有效圓周力大于∑Ffmax時(shí)，會(huì)發(fā)生打滑。即將打滑時(shí)：最大有效圓周力Fec為：傳動(dòng)失效6.2帶傳動(dòng)工作情況分析Fec與以下參數(shù)有關(guān)：初拉力F0：增大F0可增加帶的承載能力，但F0過大會(huì)使帶的壽命縮短。因，所以打滑總是先發(fā)生在小帶輪上。包角α：α≥120°。摩擦系數(shù)f：與帶輪的材料有關(guān)。因fv＞f,在同等條件下，V帶的承載能力高于平型帶。6.2帶傳動(dòng)工作情況分析二、帶的應(yīng)力分析（1）拉應(yīng)力松邊拉應(yīng)力：（3）彎曲應(yīng)力：（2）離心應(yīng)力：緊邊拉應(yīng)力：最大應(yīng)力發(fā)生在帶的緊邊開始繞上小帶輪處，其值為交變應(yīng)力，疲勞失效6.2帶傳動(dòng)工作情況分析三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑彈性滑動(dòng)－固有特性相對(duì)滑動(dòng)率：或?qū)嶋H傳動(dòng)比不考慮打滑6.3普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要失效形式打滑1、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則傳動(dòng)過載維護(hù)不良

帶的疲勞破壞帶迅速磨損劇烈發(fā)熱帶的壽命縮短

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在保證不打滑的前提下，使帶有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。滿足歐拉公式控制循環(huán)次數(shù)滿足2、單根V帶所能傳遞的最大功率帶每運(yùn)行一轉(zhuǎn)，應(yīng)力變化四次6.3普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知：傳動(dòng)的用途，工作條件，傳遞功率P，轉(zhuǎn)速n1和n2求解：帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，中心距a，帶輪的直徑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟

①確定計(jì)算功率Pca

②確定帶的型號(hào)根據(jù)Pca和n1查圖6—9KA—工況系數(shù)查表6—5

6.3普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算③確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D1和D2初選帶輪直徑D1:D1≥Dmin計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑D2驗(yàn)算帶速：

D2=iD1

按表6-6圓整(參考表6-6)普通v帶，vmax=25~30m/s，一般取v=10~20m/s。6.3普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算④確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)Ld中心距的變動(dòng)范圍初選：0.7(D1+D2)＜a0＜2(D1+D2)a0→按式(6-3)求得V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld′Ld′→根據(jù)表6-4選取與之相近的標(biāo)準(zhǔn)V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld由式(6-4)計(jì)算實(shí)際中心距a6.3普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算⑥確定帶的根數(shù)z

Kα——包角系數(shù)；KL——長(zhǎng)度系數(shù)；