機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件 第13章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第13章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第13章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)§13.5機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§13.4機(jī)器的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)§13.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用§13.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合§13.1概述

§13.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例§13.1概述機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，是指原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到執(zhí)行構(gòu)件的中間環(huán)節(jié)，它是機(jī)械的重要組成部分。其作用不僅是轉(zhuǎn)化運(yùn)動(dòng)形式，改變運(yùn)動(dòng)大小和保證各執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合工作等，而且還要將原動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩傳遞給執(zhí)行構(gòu)件，以克服生產(chǎn)阻力。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中及其重要的一環(huán)，設(shè)計(jì)的正確及合理與否，對(duì)提高機(jī)械的性能和質(zhì)量，降低制造成本與維護(hù)費(fèi)用等影響很大，故應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)一般按下述步驟進(jìn)行：（1）擬定機(jī)械的工作原理。（2）執(zhí)行構(gòu)件和原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。（3）機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合。（4）根據(jù)工藝要求對(duì)各執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的要求，編制機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，確定各執(zhí)行構(gòu)件間動(dòng)作的協(xié)調(diào)配合關(guān)系。（5）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的擬訂。（6）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)尺寸綜合。（7）方案分析?！?3.1概述§13.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合13.2.1機(jī)構(gòu)的選型機(jī)構(gòu)的選型就是選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求的機(jī)構(gòu)。它是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。1.傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用的有三類(lèi)。（1）摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。包括帶傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)等。（2）嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。包括齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等。（3）連桿傳動(dòng)。如雙曲柄機(jī)構(gòu)和平行四邊形機(jī)構(gòu)等，多用于有特殊需要的地方。2.實(shí)現(xiàn)單向間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)單向間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)常用的有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪式間歇機(jī)構(gòu)等。槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度與槽輪的槽數(shù)有關(guān)，要改變其轉(zhuǎn)角的大小必須更換槽輪，所以槽輪機(jī)構(gòu)多用于轉(zhuǎn)動(dòng)角為固定值的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。如果要求每次間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的角度很小，或根據(jù)工作需要必須調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的大小時(shí)，則宜選用棘輪機(jī)構(gòu)。但棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差，故棘輪機(jī)構(gòu)常用于低速輕載的場(chǎng)合。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角在設(shè)計(jì)時(shí)可在較大范圍內(nèi)選擇，故常用于大轉(zhuǎn)角而速度不高的場(chǎng)合。凸輪式間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，分度、定位準(zhǔn)確，且自身具有定位鎖定作用，但制造較困難，故多用于速度較高或定位精度要求較高的轉(zhuǎn)位裝置中。§13.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合3.實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)是一種很常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式。因原動(dòng)件多作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故運(yùn)動(dòng)鏈中常需要有變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。常用的有連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)等。連桿機(jī)構(gòu)中用來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)的主要是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)等。連桿機(jī)構(gòu)是低副機(jī)構(gòu)，制造容易，但連桿機(jī)構(gòu)難以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)任意指定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以多用在無(wú)嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的場(chǎng)合。螺旋機(jī)構(gòu)可獲得大的減速比和較高的運(yùn)動(dòng)精度，常用作低速進(jìn)給和精密微調(diào)機(jī)構(gòu)。齒輪齒條機(jī)構(gòu)適用于移動(dòng)速度較高的場(chǎng)合。但是，由于精密齒條制造困難，傳動(dòng)精度及平穩(wěn)性不及螺旋機(jī)構(gòu)，所以不宜用于精確傳動(dòng)及平穩(wěn)性要求高的場(chǎng)合?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合4.再現(xiàn)軌跡的機(jī)構(gòu)再現(xiàn)軌跡的機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)、齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)、凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)等。用四桿機(jī)構(gòu)來(lái)再現(xiàn)所預(yù)期的軌跡時(shí)，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、制造最方便，但其待定的尺寸參數(shù)較少，故一般都只能近似地實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的軌跡。用多桿機(jī)構(gòu)或齒輪-連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的軌跡，因增加了待定的尺寸參數(shù)數(shù)目，因而增大了設(shè)計(jì)的靈活性及精確度，當(dāng)然隨之也就增大了制造的難度和成本。用凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)則幾乎可以完全準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的軌跡，缺點(diǎn)是凸輪制造較困難，成本較高?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合在選擇機(jī)構(gòu)的類(lèi)型時(shí)，首先要看機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性能否滿足工作需要。其次要看機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的范圍、傳遞功率的大小、傳動(dòng)精度的高低等能否滿足工作需要。第三要看對(duì)機(jī)構(gòu)是否有特殊要求，如自鎖性、緩沖減振性和安全性等。最后還要看機(jī)構(gòu)工作壽命的長(zhǎng)短、輪廓尺寸的大小、價(jià)格的高低、制造維護(hù)的難易程度等。總之，選擇機(jī)構(gòu)的類(lèi)型時(shí)要從符合使用要求、工作性能良好、使用維護(hù)方便、制造成本低廉等各方面進(jìn)行綜合考慮，以求達(dá)到合理、優(yōu)良和先進(jìn)的目的?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合13.2.2機(jī)構(gòu)的變異1.改變構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，若在原直線導(dǎo)槽上設(shè)置一段圓弧槽，如圖13-2所示，其圓弧半徑與曲柄長(zhǎng)度相等，則導(dǎo)桿在左極位時(shí)將作長(zhǎng)時(shí)間的停歇，即變位單側(cè)停歇的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。這時(shí)導(dǎo)桿正、反行程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律均將有所改變。2.改變構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸在槽輪機(jī)構(gòu)中，槽輪作間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，若是槽輪的直徑變?yōu)闊o(wú)窮大，槽數(shù)增加到無(wú)限多，于是槽輪機(jī)構(gòu)就演變?yōu)橐粋€(gè)如圖13-3所示作間歇直線移動(dòng)的槽條機(jī)構(gòu)?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合3.選不同的構(gòu)件作為機(jī)架選運(yùn)動(dòng)鏈中不同構(gòu)件作為機(jī)架可以獲得不同的機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)的變異方式在連桿機(jī)構(gòu)一章中已作過(guò)介紹。此外，如圖13-4（a）所示為一普通的擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，今若將凸輪固定起來(lái)作為機(jī)架，而原來(lái)的機(jī)架2使之成為作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的曲柄，然后再將各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸作適當(dāng)改變，就將變異為用于異型罐頭封口的機(jī)構(gòu)了。4.選不同的構(gòu)件作為原動(dòng)件一般的機(jī)構(gòu)常取連架桿之一為原動(dòng)件，而在圖13-5所示的搖頭風(fēng)扇裝置的雙搖桿機(jī)構(gòu)中，卻以連桿為原動(dòng)件。這樣既巧妙地利用了風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的動(dòng)力源，又巧妙地李永樂(lè)連桿相對(duì)于兩連架桿都在作整周相對(duì)回轉(zhuǎn)這一特點(diǎn)，從而使傳動(dòng)大為簡(jiǎn)化?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合5.增加輔助構(gòu)件圖13-6所示為手動(dòng)插秧機(jī)的分秧、插秧機(jī)構(gòu)。當(dāng)用手來(lái)回?fù)u動(dòng)搖桿1時(shí)，連桿5上的滾子B將沿著機(jī)架上的凸輪槽2運(yùn)動(dòng)，迫使連桿5上M點(diǎn)沿著圖示點(diǎn)畫(huà)線軌跡運(yùn)動(dòng)。裝于M點(diǎn)處的插秧爪，先在秧箱4中取出一小撮秧苗，并帶著秧苗沿著鉛垂路線向下運(yùn)動(dòng)，將秧苗插于泥土中，然后沿另一條路線返回。為保證秧爪運(yùn)行的正反路線不同，在凸輪機(jī)構(gòu)中附加了一個(gè)輔助構(gòu)件-活動(dòng)舌3。當(dāng)滾子B沿左側(cè)凸輪廓線向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾子壓開(kāi)活動(dòng)舌左端而向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾子離開(kāi)活動(dòng)舌后，活動(dòng)舌在彈簧6的作用下恢復(fù)原位。使?jié)L子向上運(yùn)動(dòng)時(shí)只能沿右側(cè)凸輪廓線返回。在通過(guò)活動(dòng)舌的右端時(shí)，又將其壓開(kāi)而向上運(yùn)動(dòng)，待其通過(guò)以后，活動(dòng)舌在彈簧6的作用下又恢復(fù)原位，使?jié)L子只能繼續(xù)向左下方運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合13.2.3機(jī)構(gòu)的組合1.機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合前后幾種機(jī)構(gòu)依次連接的組合方式稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合。根據(jù)被串聯(lián)構(gòu)件的不同，其又可分為如下兩種。（1）一般串聯(lián)組合。后一級(jí)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件串聯(lián)在前一級(jí)機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿上的組合方式稱(chēng)為一般串聯(lián)組合。（2）特殊串聯(lián)組合。后一級(jí)機(jī)構(gòu)串接在前一級(jí)機(jī)構(gòu)不與機(jī)架相連的浮動(dòng)件上的組合方式稱(chēng)為特殊串聯(lián)組合。2.機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合一個(gè)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生若干個(gè)分之后續(xù)機(jī)構(gòu)，或若干個(gè)分支機(jī)構(gòu)匯合于一個(gè)后續(xù)機(jī)構(gòu)的組合方式稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合。前者又可進(jìn)一步區(qū)分為一般并聯(lián)組合和特殊并聯(lián)組合?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合（1）一般并聯(lián)組合。各分支機(jī)構(gòu)間無(wú)任何嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合關(guān)系的并聯(lián)組合方式稱(chēng)為一般并聯(lián)組合。在這種組合方式中，各分支機(jī)構(gòu)可根據(jù)各自的工作需要，獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖13-12為其組合示意框圖。（2）特殊并聯(lián)組合。各分支機(jī)構(gòu)間在運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)上有所要求的并聯(lián)組合方式稱(chēng)為特殊并聯(lián)組合，它又可細(xì)分為如下四種：①有速比要求者。當(dāng)各分支機(jī)構(gòu)間有嚴(yán)格的速比要求時(shí)，各分支機(jī)構(gòu)常用一臺(tái)原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。這種組合方式在設(shè)計(jì)時(shí)，除應(yīng)注意各分支機(jī)構(gòu)間的速比關(guān)系外，其余和一般并聯(lián)組合設(shè)計(jì)差不多，也較簡(jiǎn)單?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合②有軌跡配合要求者。每一分支凸輪機(jī)構(gòu)使從動(dòng)件完成一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，因此其設(shè)計(jì)和單個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法相同，但要注意兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)工作上的協(xié)調(diào)問(wèn)題。③有時(shí)序要求者。各分支機(jī)構(gòu)在動(dòng)作的先后次序上有嚴(yán)格要求。圖13-13（a）所示為一自動(dòng)車(chē)床在加工鉚釘時(shí)的情況。其凸輪軸上并聯(lián)的三個(gè)凸輪的工作順序要求如工作循環(huán)圖13-13（b）所示。④有運(yùn)動(dòng)形式配合要求者。在圖3-2所示的攪拌器中，為了能很好地完成攪拌工作，除了要求連桿上的E點(diǎn)沿著給定的軌跡運(yùn)動(dòng)外，攪拌釜還應(yīng)繞著自己的軸線作相應(yīng)的回轉(zhuǎn)。這兩者之間就有運(yùn)動(dòng)形式的配合，而對(duì)速比等其他關(guān)系則無(wú)嚴(yán)格要求?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合（3）匯集式并聯(lián)組合。若干分支機(jī)構(gòu)匯集一道共同驅(qū)動(dòng)一后續(xù)機(jī)構(gòu)的組合方式稱(chēng)為匯集式并聯(lián)組合。例如在重型機(jī)械中，為了克服其傳動(dòng)裝置龐大笨重的缺點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展了一種多點(diǎn)嚙合傳動(dòng)。3.機(jī)構(gòu)的封閉式組合機(jī)構(gòu)的封閉式組合是將一個(gè)多自由度的機(jī)構(gòu)中的某兩個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)用另一個(gè)機(jī)構(gòu)將其聯(lián)系起來(lái)，使整個(gè)機(jī)構(gòu)成為一個(gè)單自由度機(jī)構(gòu)的組合方式稱(chēng)為封閉組合。機(jī)構(gòu)的封閉式組合，根據(jù)被封閉構(gòu)件的不同，又可分為如下兩種。（1）一般封閉式組合。將基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)主動(dòng)件或兩個(gè)從動(dòng)件用約束機(jī)構(gòu)封閉起來(lái)的組合方式稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的一般封閉式組合。§13.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合（2）反饋封閉式組合。通過(guò)約束機(jī)構(gòu)使從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)反饋回基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的組合方式，稱(chēng)為反饋封閉式組合。4.機(jī)構(gòu)的裝載式組合將一機(jī)構(gòu)裝載在另一機(jī)構(gòu)的某一活動(dòng)構(gòu)件上的組合方式稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的裝載式組合。它又可根據(jù)自由度的多少而分為如下兩種。（1）單自由度的裝載式組合。圖13-5所示的搖頭風(fēng)扇的搖擺機(jī)構(gòu)，風(fēng)扇裝載在雙搖桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)搖桿上。風(fēng)扇回轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)蝸桿傳動(dòng)使搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)。該機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，主動(dòng)件為風(fēng)扇轉(zhuǎn)子，裝載機(jī)構(gòu)由被裝載機(jī)構(gòu)帶動(dòng)。圖13-19為其組合的示意框圖。§13.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合（2）雙自由度的裝載式組合。圖13-20（a）所示的電動(dòng)木馬機(jī)構(gòu)即為雙自由度的裝載式組合。裝載機(jī)構(gòu)本身作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被裝載機(jī)構(gòu)的曲柄也作主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合使木馬產(chǎn)生分躍向前的雄姿。圖13-20（b）為其組合示意框圖?！?3.2機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合§13.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用13.3.1聯(lián)動(dòng)凸輪組合機(jī)構(gòu)在許多自動(dòng)機(jī)器中，為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡，常采用由兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)動(dòng)凸輪組合機(jī)構(gòu)。圖13-21（a）所示即為一聯(lián)動(dòng)凸輪組合機(jī)構(gòu)。在此機(jī)構(gòu)中，利用凸輪A及B的協(xié)調(diào)配合，控制E點(diǎn)在x及y方向的運(yùn)動(dòng)，使其準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡y=y（x）。設(shè)計(jì)這種機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)所要取得軌跡y=y（x）算出兩個(gè)凸輪的推桿位移與凸輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系x=x（φA）及y=y（φB

），如圖13-21（b）所示。然后就可按一般凸輪的設(shè)計(jì)方法分別設(shè)計(jì)出兩凸輪的輪廓曲線。圖13-22所示為用于某種小型電影放映機(jī)的聯(lián)動(dòng)凸輪抓片機(jī)構(gòu)。在此機(jī)構(gòu)中，主要軸上固裝有圓柱凸輪1和盤(pán)形凸輪2。當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于兩凸輪的聯(lián)合作用，使構(gòu)件3一方面上下運(yùn)動(dòng)，一方面又繞著其垂直軸線擺動(dòng)，其結(jié)果使抓片按軌跡K運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到間歇抓片的目的。13.3.2凸輪-齒輪組合機(jī)構(gòu)應(yīng)用凸輪-齒輪組合機(jī)構(gòu)可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)多種預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，例如具有任意停歇時(shí)間或復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律的間歇運(yùn)動(dòng)，以及機(jī)械傳動(dòng)校正裝置中所要求的一些特殊規(guī)律的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)等。§13.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用圖13-24所示為一由簡(jiǎn)單差動(dòng)輪系和凸輪相組合而形成的凸輪-齒輪組合機(jī)構(gòu)。行星架H為主動(dòng)件，太陽(yáng)輪1為從動(dòng)件，凸輪3固定不動(dòng)，滾子4鉸接在行星齒輪2上并嵌在凸輪槽中。當(dāng)行星架H等速回轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪槽迫使行星輪2與行星架H之間產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使從動(dòng)輪1實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。設(shè)計(jì)這種組合機(jī)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)從動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)要求φ1（φH

），然按擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線。在這里面星行星架H相當(dāng)于凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)架，而O2B為推桿，又由于凸輪3是不動(dòng)的，所以行星架H的運(yùn)動(dòng)就相當(dāng)“反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)”。又由周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的公式可得各輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系為§13.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用故得φ2H即為擺動(dòng)推桿的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，據(jù)此可設(shè)計(jì)處凸輪輪廓曲線。圖13-26所示為凸輪-齒輪組合機(jī)構(gòu)另一應(yīng)用實(shí)例。主動(dòng)蝸桿1在等速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，又受凸輪2的控制做軸向移動(dòng)，適當(dāng)選擇凸輪的輪廓曲線，可使蝸輪3得到預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。13.3.3凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)應(yīng)用凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多種預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡?！?3.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用圖13-27所示為能實(shí)現(xiàn)多種預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的幾種簡(jiǎn)單的凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)。圖13-27（a）及圖13-27（b）所示的凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)，實(shí)際相當(dāng)于連架桿長(zhǎng)度可變的四桿機(jī)構(gòu)，而圖13-27（c）所示機(jī)構(gòu)，則相當(dāng)于連桿長(zhǎng)度可變的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上利用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)封閉具有兩個(gè)自由度的五桿機(jī)構(gòu)。所以，這種組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于根據(jù)輸出的運(yùn)動(dòng)要求，設(shè)計(jì)凸輪的輪廓。圖13-28給出了圖13-27（c）所示的凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路。首先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件選定s0、lAB、lBC及l(fā)CD；然后根據(jù)滑塊D的預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律sD（φ1），求得當(dāng)主動(dòng)件AB在一系列轉(zhuǎn)角位置φ1i時(shí)，滑塊D的一系列對(duì)應(yīng)位置sD（φ1）；最后用作圖法求得C點(diǎn)的一系列位置，并將其連成光滑曲線，此即為凸輪的理論廓線?！?3.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用圖13-29（a）所示為能實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件選定構(gòu)件1、2及3的尺寸，并設(shè)在構(gòu)件1等速回轉(zhuǎn)的同時(shí)，連桿上的點(diǎn)C沿預(yù)定的軌跡曲線S運(yùn)動(dòng)，這時(shí)構(gòu)件4的運(yùn)動(dòng)即完全確定，于是可求得構(gòu)件4與構(gòu)件1之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系sD（φ1），然后按此關(guān)系即可設(shè)計(jì)出構(gòu)件1固連的凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟參考圖13-29（b）。圖13-31所示為餅干、香煙等包裝機(jī)的推包機(jī)構(gòu)中所采用的凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)。其推包頭T可按點(diǎn)畫(huà)線所示軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到推包目的?！?3.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用13.3.4齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)應(yīng)用齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和不同運(yùn)動(dòng)軌跡的要求。圖13-32所示為一典型的齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)ABCD的曲柄AB上裝有一對(duì)齒輪2′和5。行星齒輪2′與連桿2固連，而太陽(yáng)輪5空套在曲柄1的軸上。當(dāng)主動(dòng)曲柄1以ω1等速回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)齒輪5作非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。由于且，故有式中ω2為連桿2的角速度，其值作周期性變化。§13.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用在設(shè)計(jì)這種組合機(jī)構(gòu)時(shí)，可先根據(jù)實(shí)際情況初步選定機(jī)構(gòu)中各參數(shù)的值，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，當(dāng)不滿足預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，可對(duì)機(jī)構(gòu)的某些參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。圖13-33所示為滑塊可作長(zhǎng)時(shí)間近似停歇的齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)。內(nèi)齒輪1固定，當(dāng)行星架2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，行星齒輪3上A點(diǎn)的軌跡為內(nèi)擺線，其每一支近似為圓弧。若取連桿4的長(zhǎng)度等于該圓弧的半徑r，則當(dāng)A點(diǎn)在ab段上運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊5將作長(zhǎng)時(shí)間的近似停歇?！?3.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用圖13-34所示為在小包香煙包裝機(jī)的送紙機(jī)構(gòu)中采用的齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)。曲柄1與齒輪2固連，齒輪2、3、4及5的齒數(shù)相同，所以當(dāng)曲柄1轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)齒輪5也轉(zhuǎn)一周。但是從動(dòng)齒輪5的轉(zhuǎn)動(dòng)是非勻速的，其中還有一段是片刻停歇的時(shí)間。因此，通過(guò)送紙輥6送進(jìn)的紙張7也有片刻的停歇，以配合切紙刀的切紙動(dòng)作。在軟糖包裝機(jī)的送糖機(jī)構(gòu)中也采用了這種機(jī)構(gòu)。圖13-35所示為鋼板傳送機(jī)構(gòu)中采用的齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)。齒輪1與曲柄固連，齒輪2、3、4及構(gòu)件DE組成差動(dòng)輪系。該輪系的太陽(yáng)輪2由齒輪1帶動(dòng)，而行星架DE由四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)作變速運(yùn)動(dòng)。因此，從動(dòng)輪4可實(shí)現(xiàn)變速運(yùn)動(dòng)，以滿足鋼板傳送的需要。§13.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用應(yīng)用齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)的連桿曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡，多采用圖13-36所示的齒輪-五桿機(jī)構(gòu)。改變1和4的相對(duì)相位角、傳動(dòng)比以及各桿的相對(duì)尺寸等，就可以得到不同的連桿曲線。圖13-37所示為枕擺式軋鋼機(jī)上采用的齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)。主動(dòng)輪1同時(shí)帶動(dòng)齒輪2和3轉(zhuǎn)動(dòng)。連桿上的點(diǎn)F描繪出圖示的軌跡，對(duì)此軌跡的要求是：軋輥與鋼坯開(kāi)始接觸點(diǎn)的咬入角α宜小，以減輕送料輥的載荷；直線段L宜長(zhǎng)，以提高軋鋼的質(zhì)量。組合機(jī)構(gòu)還可以有其他一些形式，如連桿-槽輪、齒輪-槽輪、連桿-棘輪、槽輪組合機(jī)構(gòu)等。§13.3組合機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用§13.4機(jī)器的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)13.4.1機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)根據(jù)生產(chǎn)工藝的差別，機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)分為兩大類(lèi)。1.可變運(yùn)動(dòng)循環(huán)機(jī)器各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是非周期性的，它因工作條件的改變而改變，如起重機(jī)等。2.固定運(yùn)動(dòng)循環(huán)機(jī)器中各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是周期性變化的，即每經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔，機(jī)器完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，各執(zhí)行構(gòu)件的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)周期性重復(fù)一次。大部分機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)屬此類(lèi)型。對(duì)于作固定運(yùn)動(dòng)循環(huán)的機(jī)器，可采用集中式或分散式控制方式控制其各執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定生產(chǎn)工藝有序地動(dòng)作。在集中式控制條件下，機(jī)器只用一臺(tái)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件則固連在主軸上，或者用分配軸上的幾個(gè)凸輪來(lái)控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件與主軸固連的方位，或各執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)凸輪在分配軸上的安裝方位，由機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖決定。因此，為使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的動(dòng)作協(xié)調(diào)，必須在分析機(jī)器工藝過(guò)程的基礎(chǔ)上制定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，然后用循環(huán)圖來(lái)指導(dǎo)機(jī)器各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)及機(jī)器的裝配調(diào)式?！?3.4機(jī)器的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)13.4.2機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖所謂機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，是指反映機(jī)器各執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對(duì)其中某一主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)起始位置的運(yùn)動(dòng)循環(huán)的圖形。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖應(yīng)能反映各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的先后次序，為此其時(shí)間坐標(biāo)應(yīng)采用同一比例尺。常用的機(jī)器運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖有下列三種。1.直線式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖它是將運(yùn)動(dòng)循環(huán)各運(yùn)動(dòng)區(qū)段的時(shí)間和順序按比例繪制在直線坐標(biāo)上。其優(yōu)點(diǎn)是圖形簡(jiǎn)單，能清楚地表示各執(zhí)行機(jī)構(gòu)各行程的起訖時(shí)間。2.圓環(huán)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖它是將運(yùn)動(dòng)循環(huán)各運(yùn)動(dòng)區(qū)段的時(shí)間和順序按比例繪制在圓形坐標(biāo)上。其優(yōu)點(diǎn)是在具有分配軸的機(jī)器中，能比較直觀地反映各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件在分配軸上的相位，便于各原動(dòng)凸輪的安裝和調(diào)整?！?3.4機(jī)器的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)3.直角坐標(biāo)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖它是將運(yùn)動(dòng)循環(huán)各運(yùn)動(dòng)區(qū)段的時(shí)間和順序按比例繪制在橫坐標(biāo)軸上，并用縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征。其特點(diǎn)是能清楚地表示各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)指導(dǎo)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)非常便利。機(jī)器運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的作用可概括為以下五點(diǎn)：①保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作能緊密配合，互相協(xié)調(diào)；②為計(jì)算生產(chǎn)率提供依據(jù)；③為下一步具體設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供依據(jù)；④為機(jī)器的裝配、調(diào)試提供依據(jù)；⑤可作為分析研究提高機(jī)器生產(chǎn)率的一個(gè)基本文件?！?3.4機(jī)器的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)13.4.3機(jī)器運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì)合計(jì)設(shè)計(jì)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，可使機(jī)器具有較高的生產(chǎn)率和較低的能耗。具體設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)給定的生產(chǎn)率進(jìn)行計(jì)算或通過(guò)實(shí)驗(yàn)、類(lèi)比等方法，確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中各運(yùn)動(dòng)區(qū)段的時(shí)間及相應(yīng)轉(zhuǎn)角，然后根據(jù)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)互不干涉、且機(jī)器完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所需時(shí)間最短的原則，合理得設(shè)計(jì)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)并繪制機(jī)器的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。下面以臥式多工位冷鐓機(jī)（圖13-40）為例，介紹其運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)要過(guò)程?！?3.4機(jī)器的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)臥式冷鐓機(jī)用于冷鐓帶孔螺帽，其工藝過(guò)程包括：盤(pán)料送入，然后完成截料、整形、壓角和沖孔四道工序，如圖13-41所示。圖13-40中，滑塊3為冷鐓沖頭，冷鐓機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Ⅰ，一次冷鐓可完成整形、壓角和沖孔三道工序；機(jī)構(gòu)Ⅱ?yàn)檫M(jìn)料機(jī)構(gòu)，它由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)組成，可實(shí)現(xiàn)間歇送料；機(jī)構(gòu)Ⅲ為斷料機(jī)構(gòu)，由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和直動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)組成，要求斷料刀在行程始末有停歇及斷料時(shí)作等速運(yùn)動(dòng)；機(jī)構(gòu)Ⅳ為送料機(jī)構(gòu)，由兩對(duì)圓錐齒輪、等寬凸輪機(jī)構(gòu)及鉗架組成。其鉗架一次擺動(dòng)可把第一工位的整形坯料和第二工位的壓角坯料同時(shí)送到下一工位壓角和沖孔；機(jī)構(gòu)Ⅴ為頂料機(jī)構(gòu)。上述工序動(dòng)作應(yīng)有嚴(yán)格的協(xié)調(diào)配合關(guān)系。以沖頭往復(fù)一次為一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)來(lái)設(shè)計(jì)其運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。圖13-42（a）、圖13-42（b）分別為該冷鐓機(jī)的圓環(huán)式循環(huán)圖和直線式循環(huán)圖?！?3.4機(jī)器的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)§13.5機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)1、合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線，簡(jiǎn)化傳動(dòng)環(huán)節(jié)在保證機(jī)械實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的條件下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化和縮短傳動(dòng)路線，即簡(jiǎn)化傳動(dòng)環(huán)節(jié)（運(yùn)動(dòng)鏈）。這不僅是結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題，而且更是設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)方案時(shí)必須考慮的問(wèn)題。因?yàn)閭鲃?dòng)環(huán)節(jié)愈簡(jiǎn)短，組成機(jī)器的結(jié)構(gòu)和零件的數(shù)目越少，制造和裝配費(fèi)用就越低，降低了機(jī)械成本；痛失，減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)，將降低能量耗損，減少運(yùn)動(dòng)鏈累積誤差，從而有利于提高機(jī)器的機(jī)械效率和傳動(dòng)精度。減少原動(dòng)機(jī)軸與機(jī)器末端輸出軸之間的轉(zhuǎn)速差，采用幾個(gè)原動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行構(gòu)建運(yùn)動(dòng)鏈均能使傳動(dòng)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)化。2、合理安排傳動(dòng)系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)的排列順序機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)構(gòu)排列的順序應(yīng)遵循一定規(guī)律，以便簡(jiǎn)化傳動(dòng)環(huán)節(jié)，減小傳動(dòng)系統(tǒng)外輪廓尺寸和質(zhì)量，提高機(jī)械傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度。首先，從總體上講，執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的末端，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則應(yīng)布置與原動(dòng)機(jī)軸相連的運(yùn)動(dòng)鏈前端。通常一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈中只有一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卻可能有幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各機(jī)構(gòu)的排列順序同樣應(yīng)遵循一定的規(guī)律，一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）帶傳動(dòng)及其他摩擦傳動(dòng)應(yīng)布置在運(yùn)動(dòng)鏈的最前端（高速級(jí)），以求減小外輪廓尺寸和質(zhì)量。鏈傳動(dòng)、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)則宜布置在運(yùn)動(dòng)鏈中緊靠執(zhí)行機(jī)構(gòu)一端（低速級(jí)），以求運(yùn)動(dòng)盡可能平穩(wěn)和延長(zhǎng)使用壽命?！?3.5機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)（2）斜齒輪傳動(dòng)與直齒輪傳動(dòng)相比，斜齒輪傳動(dòng)應(yīng)布置在直齒輪傳動(dòng)前端。（3）圓錐齒輪傳動(dòng)應(yīng)布置在運(yùn)動(dòng)鏈前端并限制其傳動(dòng)比，以減小圓錐齒輪的模數(shù)和直徑。（4）對(duì)采用鋁青銅或鑄鐵做蝸輪材料的蝸桿傳動(dòng)，應(yīng)布置在運(yùn)動(dòng)鏈靠執(zhí)行機(jī)構(gòu)一端（低速級(jí)），以減少齒面相對(duì)滑面速度，防止膠合與磨損等；對(duì)采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動(dòng)，最好布置在傳動(dòng)鏈高速級(jí)，以利于形成潤(rùn)滑油膜，提高效率和延長(zhǎng)壽命，并可減小蝸輪尺寸，節(jié)省有色金屬。（5）整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布局應(yīng)外形協(xié)調(diào)、機(jī)構(gòu)合理，并便于制造、安裝、調(diào)試和維護(hù)等?！?3.5機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)3、注意區(qū)分主、輔運(yùn)動(dòng)鏈和合理安排功率傳動(dòng)順序當(dāng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中同時(shí)有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈時(shí)，應(yīng)分清主、輔運(yùn)動(dòng)鏈并優(yōu)先設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)方案，然后再設(shè)計(jì)各輔助運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)方案，以有利于理清審計(jì)思路、提高設(shè)計(jì)效率。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中功率傳遞順序，一般根據(jù)“前大后小”的原則，即原動(dòng)機(jī)先傳動(dòng)消耗功率較大的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，后傳動(dòng)消耗功率較小的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。以便于有利于減少傳遞功率的損失和減小傳動(dòng)件的尺寸。例如機(jī)床總是先傳動(dòng)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，再傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)?！?3.5機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)4、合理分配各級(jí)傳動(dòng)比依據(jù)原動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和執(zhí)行結(jié)構(gòu)的輸入轉(zhuǎn)速（該轉(zhuǎn)速根據(jù)執(zhí)行構(gòu)建的運(yùn)動(dòng)速度確定），可求出傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的總傳動(dòng)比。而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)通常包括若干個(gè)機(jī)構(gòu)（或稱(chēng)若干級(jí)傳動(dòng)），這就存在一個(gè)合理分配各級(jí)傳動(dòng)比的問(wèn)題。具體分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)考慮以下原則：①各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比應(yīng)在相應(yīng)機(jī)構(gòu)常用的傳動(dòng)比取值范圍內(nèi)選??；②各級(jí)傳動(dòng)件應(yīng)尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)均勻合理，傳動(dòng)件之間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞；③整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、外輪廓尺寸小、質(zhì)量輕，并應(yīng)利于采取合理的潤(rùn)滑、密封措施；④對(duì)多級(jí)同類(lèi)傳動(dòng)，如多級(jí)齒輪傳動(dòng)、多級(jí)蝸桿傳動(dòng)等，一般應(yīng)遵循“前大后小”的傳動(dòng)比分配原則?！?3.5機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)圖13-43給出了總傳動(dòng)比和總中心距不變條件下，兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的兩種傳動(dòng)比分配方案的設(shè)計(jì)結(jié)果。由圖可知，按高級(jí)傳動(dòng)比i1=5.51，低速級(jí)傳動(dòng)比i2=3.36（i2＜i1）進(jìn)行設(shè)計(jì)，該兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸明顯較小，而且兩個(gè)大齒輪尺寸相差較合適，浸油深度也合理（圖中雙點(diǎn)畫(huà)線b表示該方案潤(rùn)滑油油面）。圖中另一方案（i2'＞i1'）則顯然不合適。§13.5機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)5、注意提高機(jī)械傳動(dòng)效率機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率顯然與組成該系統(tǒng)的各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率有關(guān)。而且，對(duì)大多數(shù)機(jī)器來(lái)說(shuō)，其總效率通常等于機(jī)器中各級(jí)傳動(dòng)的分效率的連乘積。因此縮短運(yùn)動(dòng)傳遞路線及盡力提高各級(jí)傳動(dòng)的效率，都是不可忽略的工作。尤其是傳動(dòng)功率較大時(shí)，機(jī)構(gòu)效率應(yīng)作為選擇機(jī)構(gòu)類(lèi)型和設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案的主要依據(jù)。通常減速比很大的機(jī)構(gòu)，如螺旋機(jī)構(gòu)、蝸桿傳動(dòng)及某些行星輪系等，效率均很低。因此，如果在傳動(dòng)功率較大的運(yùn)動(dòng)鏈中必須選用以上大減速比機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意恰當(dāng)?shù)倪x擇這類(lèi)機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)，以保證較高的機(jī)械傳動(dòng)效率?！?3.5機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§13.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例本節(jié)以牛頭刨為例，介紹其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和主要結(jié)果。牛頭刨床是用于加工長(zhǎng)度較大的平面或成型表面的機(jī)床，其工作原理是：刨頭作往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)、工作臺(tái)帶動(dòng)工件作間歇直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件平面的切削加工。給定刨頭行程H（mm），刨刀每分鐘切削次數(shù)n'（次/min）及行程速度變化系數(shù)K，刨刀在切削前后的空刀距離各約0.05H，工作臺(tái)進(jìn)給量f2（mm/次）。要求進(jìn)給量f2、刨刀切削深度、刨刀行程長(zhǎng)度及每分鐘切削次數(shù)均可調(diào)整，工作臺(tái)上下位置和刨頭前后位置可手動(dòng)調(diào)整，刨頭刀架轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以及工作臺(tái)進(jìn)給方向可變等。1、擬定牛頭刨床的工作原理牛頭刨床的工作原理及工藝要求見(jiàn)前文所述，從中可知其執(zhí)行構(gòu)件為作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的刨頭和作間歇直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)。2、擬定原動(dòng)機(jī)方案選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。3、牛頭刨床執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型（1）實(shí)現(xiàn)刨頭往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)的選型?？蛇x為實(shí)現(xiàn)刨頭往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)有：螺旋機(jī)構(gòu)、直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)或蝸桿齒條機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的組合機(jī)構(gòu)（圖13-44）、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和擺桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的組合機(jī)構(gòu)（圖13-45）等?！?3.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例其中螺旋機(jī)構(gòu)雖具有面接觸、受力好及刨頭（螺母）工作行程為勻速移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，但驅(qū)使螺桿反轉(zhuǎn)和變速、實(shí)現(xiàn)刨頭快速返回，必須另有換向和變速機(jī)構(gòu)，此外行程開(kāi)始和終了時(shí)有沖擊，其安裝和潤(rùn)滑也有一定難度，故不是最好的刨頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)易實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)和工作行程的勻速移動(dòng)，但凸輪和整個(gè)機(jī)床的縱向尺寸過(guò)大，且高副受力較差，易磨損，以及難于平衡和制造，故不適于牛頭刨床。齒輪齒條或蝸桿齒條機(jī)構(gòu)能保證工作行程為勻速移動(dòng)，但行程兩端有沖擊，且不易實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)（必須另加換向和變速機(jī)構(gòu)），因此也不是最好的牛頭刨床的刨頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（但可用于大行程龍門(mén)刨床）。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是不易實(shí)現(xiàn)工作行程的勻速或近似勻速移動(dòng)，以及沿滑塊移動(dòng)方向機(jī)構(gòu)尺寸較大，所以不宜用作刨頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)?！?3.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例圖13-44所示組合機(jī)構(gòu)為全低副機(jī)構(gòu)，具有受力好、有急回特性、工作行程為近似勻速運(yùn)動(dòng)、無(wú)需反向機(jī)構(gòu)件及工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是使牛頭刨床沿刨頭移動(dòng)方向尺寸太大，且軸A必須設(shè)計(jì)成懸臂梁結(jié)構(gòu)，受力較差，因此也不是最好的刨頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖13-45所示擺動(dòng)導(dǎo)桿與擺桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的組合機(jī)構(gòu)，具有圖13-44所示結(jié)構(gòu)相同的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)后者缺點(diǎn)，因而是最佳的刨頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)還有一些稍微不同的形式，圖13-46便是牛頭刨床中應(yīng)用較多的一種?！?3.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例（2）牛頭刨黃工作臺(tái)寄給機(jī)構(gòu)選型。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是間歇的等量直線進(jìn)給。若僅僅為了能夠等量直線進(jìn)給，則螺旋機(jī)構(gòu)、蝸桿蝸齒條機(jī)構(gòu)和一般的齒輪齒條機(jī)構(gòu)都能做到。其中前兩種機(jī)構(gòu)具有自鎖性，不進(jìn)給時(shí)工作臺(tái)會(huì)自動(dòng)固定不動(dòng)，滿足其停歇要求。后一種機(jī)構(gòu)則無(wú)自鎖性，故一般不宜選用。又因螺旋機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單和易于制造，所以當(dāng)優(yōu)先選用。再考慮滿足間歇運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給量可調(diào)及正反向進(jìn)給三項(xiàng)要求，槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)均因從動(dòng)件轉(zhuǎn)角不易改變而不宜采用。最后采用一個(gè)曲柄長(zhǎng)度可變的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和一個(gè)可變向式棘輪機(jī)構(gòu)相串聯(lián)而得到的機(jī)構(gòu)，可很好的滿足上述三項(xiàng)要求。最后，在刨頭床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的曲柄軸和工作臺(tái)進(jìn)給幾個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的曲柄軸之間，還應(yīng)用一對(duì)等大的齒輪連接起來(lái)，以保證在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，兩曲柄軸均回轉(zhuǎn)一周?！?3.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例4、牛頭刨床運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與刨頭的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)必需協(xié)調(diào)配合，故工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)必須在每一運(yùn)動(dòng)循環(huán)的刨頭空回行程中完成。圖13-47（a）、圖13-47（b）分別為牛頭刨床的直角坐標(biāo)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和圓環(huán)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，圖中φ為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)角。由該圖可以看出其兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作行程、回程以及停歇、進(jìn)給的時(shí)間間隔機(jī)器開(kāi)始后和終了的時(shí)刻。5、牛頭刨床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)牛頭刨床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈：一是傳動(dòng)刨頭作往復(fù)直線的運(yùn)動(dòng)鏈，為主動(dòng)鏈；二是傳動(dòng)工作臺(tái)作間歇直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈，為輔助運(yùn)動(dòng)鏈。兩個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈共用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，各運(yùn)動(dòng)鏈中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類(lèi)型已在前文選定?！?3.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例圖13-48即為所設(shè)計(jì)的牛頭刨床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。由圖可知，主運(yùn)動(dòng)鏈的首末端件分別為電動(dòng)機(jī)和刨頭（又稱(chēng)滑塊枕）。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)經(jīng)V帶傳至軸I，當(dāng)軸I上的離合器M向右移動(dòng)使其內(nèi)、外上右端的大齒輪摩擦片壓緊時(shí)，運(yùn)動(dòng)由軸I上的三聯(lián)齒輪傳至位于Ⅱ上右端的三聯(lián)滑移齒輪，軸Ⅱ可得到三種不同的轉(zhuǎn)速。軸Ⅱ的運(yùn)動(dòng)經(jīng)其左端的三聯(lián)滑移齒輪傳至軸Ⅲ上右端的三聯(lián)齒輪，這樣當(dāng)軸Ⅰ有一種轉(zhuǎn)速時(shí)，軸Ⅲ可獲得9種不同的轉(zhuǎn)速。軸Ⅲ的運(yùn)動(dòng)經(jīng)其右端斜齒輪傳至軸Ⅳ，執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)曲柄與大齒輪等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刨頭的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（刨頭可獲得9種不同的刨削加工速度）?！?3.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例松開(kāi)軸Ⅰ上的離合器M，可斷開(kāi)軸Ⅰ與軸Ⅱ間的傳動(dòng)；使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下刨頭能停止切削。轉(zhuǎn)動(dòng)軸Ⅳ左端的方頭可驅(qū)動(dòng)軸Ⅳ右端錐齒輪機(jī)構(gòu)和螺旋副運(yùn)動(dòng)，從而可調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的曲柄長(zhǎng)度以改變刨頭往復(fù)行程長(zhǎng)度。轉(zhuǎn)動(dòng)刨頭上方的方頭則能通過(guò)其錐齒輪機(jī)構(gòu)和螺旋副調(diào)節(jié)刨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)的前后倒置。刨刀切削審讀可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)刀架上方的手柄來(lái)調(diào)節(jié)。刀架可垂直固定也可轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后固定，以滿足切削加工水平平面或垂直平面的不同需要?！?3.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例輔助運(yùn)動(dòng)鏈的首末端件分別是軸Ⅳ上左端的斜齒輪和工作臺(tái)（工件）。軸Ⅳ的運(yùn)動(dòng)經(jīng)其左端的斜齒輪傳至Ⅴ上的斜齒輪（兩斜齒輪數(shù)相等），從而使曲柄搖桿機(jī)構(gòu)原動(dòng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)可變向棘輪結(jié)構(gòu)，使工作臺(tái)作間歇直線寄給運(yùn)動(dòng)，并具有換向及與刨頭的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合的功能。工作臺(tái)的升降可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)下的螺旋機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)。改變棘輪上遮板的位置或改變曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（圖13-48（c））中曲柄的長(zhǎng)度（圖中未表示），均可調(diào)節(jié)工作臺(tái)的進(jìn)給量f2?！?3.6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例傳動(dòng)系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)比分配如下：Ⅴ帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i1=dd2/dd1≈3.811；軸Ⅰ上三聯(lián)齒輪與軸Ⅱ上右端三聯(lián)滑移齒輪間傳動(dòng)比i2=2.21，0.625，0.5；軸Ⅱ上左端三聯(lián)滑移齒輪與軸Ⅲ上左端三聯(lián)齒輪間傳動(dòng)比i3=2.478，1.01.581；軸Ⅲ上右端斜齒輪與軸Ⅳ上右端斜齒輪間傳動(dòng)比i4=5；軸Ⅳ與軸Ⅴ間傳動(dòng)比i6=1.0。給定