【正文】 桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計主要是根據(jù)給定的運動條件，確定機構(gòu)運動簡圖的尺寸參數(shù)。設(shè)計方法有作圖法、解析法和實驗法，其中作圖法是重點。 根據(jù)不同的設(shè)計要求，作圖法可以分為以下兩種： （1）按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計平面四桿機構(gòu) 對于曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)計，已知條件通常有：從動件搖桿長度l3，從動件擺角,機構(gòu)的行程速比系數(shù)K。作圖步驟的基本步驟如下（如圖24a）： ① 通過K求出極位夾角q； ② 確定一個固定鉸鏈中心，然后根據(jù)幾何條件作出搖桿的兩個極限位置；③ 作∠C2C1P=90176。 q， ∠C1C2P=90176。； ④ 作作△C2C1P 的外接圓，則另一個固定鉸鏈中心便在該外接圓上。最后由其他附加條件可以把這個固定鉸鏈中心位置定下來，從而四桿機構(gòu)設(shè)計完成。對于曲柄滑塊機構(gòu)或是導(dǎo)桿機構(gòu)，基本方法同上，只是在曲柄滑塊機構(gòu)中滑塊行程與曲柄搖桿機構(gòu)中搖桿的擺角作用是相對應(yīng)的（作圖見圖24b）；在導(dǎo)桿機構(gòu)中從動件導(dǎo)桿的擺角與機構(gòu)的極位夾角大小相等（作圖見圖24c）。 a b c圖2－4 按行程速比系數(shù)設(shè)計平面四桿機構(gòu)（2）按給定的連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu) 這類設(shè)計通常是已知連桿長度，并知道連桿在運動過程中的三個位置，要求確定固定鉸鏈中心。兩個活動鉸鏈的運動軌跡是繞各自固定鉸鏈中心的圓的一部分，因此我們可用求圓心法來解決問題（見圖26）。 如果只給定連桿的兩個位置，則可根據(jù)其他附加條件得到確定解。圖25 按給定連桿位置設(shè)計平面四桿機構(gòu)第3章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計本章的基本要求和重點（1）了解凸輪機構(gòu)的分類及應(yīng)用；（2）了解從動件常用的運動規(guī)律及位移線圖的繪制方法；（3）掌握壓力角與自鎖的關(guān)系；（4）掌握凸輪機構(gòu)設(shè)計的反轉(zhuǎn)法原理，能按照給定的運動規(guī)律設(shè)計凸輪的輪廓曲線。盤形凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計。 凸輪機構(gòu)的壓力角和傳動角。主要知識點歸納167。 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類 組成：凸輪；從動件；機架 特點：優(yōu)點：可使從動件得到各種預(yù)期的運動規(guī)律；結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點：高副接觸，易于磨損，多用于傳遞力不太大的場合；加工比較困難；從動件行程不宜過大，否則會使凸輪變得笨重。 凸輪機構(gòu)的分類 按凸輪的形狀分：盤形凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪 按從動件的形狀分：尖端從動件、滾子從動件、平底從動件按從動件運動形式分：直動從動件、擺動從動件按從動件與凸輪保持接觸的方式分：力封閉（彈簧力或重力）、形封閉（形狀鎖合）167。 從動件的運動規(guī)律 基圓——以凸輪的最小曲率半徑為半徑所作的圓稱為基圓，基圓半徑用r0表示。 推程，推程運動角δt； 遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角δs； 回程，回程運動角δh； 近休止，近休止角δs?；行程——從動件在推程或回程中移動的距離，用h 表示。 從動件運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律，是指從動件在運動時，即在推程或回程時，其位移s、速度v、和加速度a 隨時間t變化的規(guī)律。凸輪一般為等速運動，即其轉(zhuǎn)角δ1與時間t成正比，所以從動件的運動規(guī)律更常表示為從動件的運動參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角δ1變化的規(guī)律。常用運動規(guī)律有：等速運動規(guī)律 有剛性沖擊。等加等減速運動規(guī)律 有柔性沖擊。簡諧運動規(guī)律 亦有柔性沖擊，只是沖擊的次數(shù)有所減少。167。 凸輪機構(gòu)的壓力角當(dāng)不計凸輪與從動件之間的摩擦?xí)r，凸輪給從動件的力F與從動件的運動方向之間所夾的銳角，稱為凸輪機構(gòu)的壓力角α。力F可分解為沿從動件運動方向的有效分力和垂直于從動件運動方向的有害分力。壓力角越大，有害分力越大，當(dāng)壓力角增大到一定程度時，將出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，即無論凸輪施加給從動件的力有多大，從動件都不能運動。為保證機構(gòu)有一定的傳動效率，防止自鎖，必須限制壓力角的大小。圖3－1 凸輪機構(gòu)的壓力角167。 凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計 凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理——反轉(zhuǎn)法 圖3－2 反轉(zhuǎn)法原理無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計凸輪輪廓曲線，所依據(jù)的基本原理都是反轉(zhuǎn)法原理。該原理可歸納如下：在凸輪機構(gòu)中，如果對整個凸輪機構(gòu)繞凸輪軸心O加上一個與凸輪轉(zhuǎn)動角速度ω1大小相等方向相反的公共角速度 (ω1)；這時凸輪與從動件之間的相對運動關(guān)系并不改變。但此時凸輪將固定不動，而移動從動件將一方面隨導(dǎo)路一起以等角速度(ω1)繞O點轉(zhuǎn)動，同時又按已知的運動規(guī)律在導(dǎo)路中作往復(fù)移動；擺動從動件將一方面隨其擺動中心一起以等角速度(ω1)繞O點轉(zhuǎn)動，同時又按已知的運動規(guī)律繞其擺動中心擺動。由于從動件尖端應(yīng)始終與凸輪廓線相接觸，故反轉(zhuǎn)后從動件尖端相對于凸輪的運動軌跡，就是凸輪的輪廓曲線。根據(jù)這一原理求作出從動件尖頂在從動件作這種復(fù)合運動中所占據(jù)的一系列位置點，并將它們連接成光滑曲線，即得所求的凸輪輪廓曲線。這種設(shè)計方法稱為反轉(zhuǎn)法。 用圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線 參閱教材中圖310，311，312，314第4章 齒輪機構(gòu)本章的基本要求和重點 (1)了解齒輪機構(gòu)的特點及主要類型； (2)理解齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件； (3)掌握漸開線的性質(zhì)； (4)掌握漸開線齒廓的特點； (5)掌握漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪及其嚙合傳動； (6)掌握漸開線齒輪的切齒原理、方法及根切現(xiàn)象； (7)理解變位齒輪的特點及幾何尺寸計算； (8)掌握斜齒圓柱齒輪及其嚙合傳動的特點； (9)掌握直齒圓錐齒輪及其嚙合傳動的特點。 2. 本章重點漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合的基本理論和幾何尺寸計算；斜齒圓柱齒輪、錐齒輪嚙合傳動的特性。 范成法加工漸開線齒輪發(fā)生根切的原因；漸開線齒廓的嚙合特性。主要知識點歸納167。 齒輪機構(gòu)的特點和應(yīng)用①適用速度和效率范圍廣；②效率高；③傳動比穩(wěn)定；④壽命長；⑤工作可靠；⑥可實現(xiàn)平行軸、相交軸、任意交錯軸之間的傳動。 ：①制造和安裝精度要求高、成本高；②不能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動。 齒輪傳動的分類按照一對齒輪軸線的相互位置，可分為：1. 兩軸平行的圓柱齒輪傳動，如直齒圓柱齒輪傳動（外嚙合、內(nèi)嚙合）、齒輪與齒條傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、人字齒輪傳動等；2. 兩軸相交的圓錐齒輪傳動（直齒、曲齒）；兩軸交錯的齒輪傳動，如交錯軸斜齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動。 167。 齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件要使兩齒輪作定傳動比傳動，則兩齒廓必須滿足的條件是：不論兩齒廓在何位置接觸，過接觸點所作的兩齒廓公法線必須與兩齒輪的連心線相交于一定點。稱此定點為節(jié)點。能實現(xiàn)預(yù)期運動要求的一對齒廓稱為共扼齒廓，在機械中，最常用的齒廓是漸開線齒廓。167。 漸開線齒廓1. 漸開線的形成直線在基圓上做純滾動，直線上任意一點的軌跡就是漸開線。2. 漸開線的性質(zhì)1）,如圖4－1a。2）漸開線上任一點的法線恒與基圓相切。切點B是點K的曲率中心，而線段是漸開線在點K的曲率半徑。3）4）漸開線的形狀取決于基圓大小,如圖4－1b。5）基圓內(nèi)沒有漸開線。 a b圖4－1 漸開線的性質(zhì)3. 漸開線齒廓嚙合特性1）漸開線齒廓能保證定傳動比傳動要求 i12=ω1/ω2= 常數(shù) 2）漸開線齒廓間的正壓力方向不變嚙合線——齒輪傳動時其齒廓嚙合點的軌跡稱為嚙合線 3）漸開線齒廓傳動具有可分性 當(dāng)漸開線齒輪的中心距稍有改變，其角速度比仍保持原值不變。167。 齒輪各部分的名稱及漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸 各部分的名稱和符號1. 齒頂圓：齒頂所在的圓，用da和ra表示。2. 齒根圓：齒根所在的圓，用df和rf表示。3. 齒厚：任意圓周上量得的齒輪兩側(cè)間的弧長，用sk表示。4. 齒槽寬：任意圓周上量得的相鄰兩齒齒廓間的弧長，用ek表示。5. 齒距：任意圓周上量得的相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長，用pk表示。i. pk=sk+ek 6. 分度圓：計算基準(zhǔn)圓，用d和r表示。7. 齒頂高：介于分度圓與齒頂圓之間的輪齒部分的徑向高度，用ha表示。8. 齒根高：介于分度圓與齒根圓之間的輪齒部分的徑向高度，用hf表示。9. 全齒高：齒頂圓與齒根圓之間的輪齒部分的徑向高度，用h表示。i. h=ha+hf 齒數(shù)：用z表示。模數(shù)：用m表示。單位：mm，d=zm m是決定齒輪尺寸的基本參數(shù)，已標(biāo)準(zhǔn)化。分度圓壓力角：用α表示。 壓力角也是決定齒輪尺寸的基本參數(shù),國標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值,α=20176。齒頂高系數(shù)h*a。頂隙系數(shù)c*。 各部分尺寸的計算公式1. 分度圓直徑 d=mz2. 齒頂高 ha=h*am 3. 齒根高 hf=(h*a+c*)m 4. 齒全高 h=ha+hf=(2h*a+c*)m 5. 齒頂圓直徑 da=d+2ha=(z+2 h*a)m 6. 齒根圓直徑 df=d2hf= mz 2(h*a+c*)m= (z 2 h*a 2c*)m 式中，h*a和c*的標(biāo)準(zhǔn)值為：h*a=c*=7. 基圓直徑 db= dcosα= mzcosα8. 齒距 p =πm9. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪——m、α、h*a、 c*均為標(biāo)準(zhǔn)值，且s = e的齒輪。167。 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合 正確嚙合條件漸開線齒輪正確嚙合的條件是：兩輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。 標(biāo)準(zhǔn)中心距1. 齒輪的正確安裝條件齒側(cè)間隙為零，要使齒側(cè)間隙為零，則必須使其分度圓與節(jié)圓重合。具有標(biāo)準(zhǔn)頂隙，c = c *m；2. 當(dāng)頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值時，設(shè)兩輪的中心距為a，則： a = ra1+c+rf2 = r1+h*am+c*m+r2 ( h*am+c*m) = r1+r2= m (z1+z2)/2 即兩輪的中心距a應(yīng)等于兩輪分度圓半徑之和，我們把這種中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距。由圖42開始嚙合點：從動輪齒頂與主動輪齒根接觸點B1終止嚙合點：從動輪齒根與主動輪齒頂接觸點B2實際嚙合線段：B1B2之間的線段理論嚙合線段：兩齒輪基圓內(nèi)公切線切點之間的線段N1N2。重合度：為了保證連續(xù)傳動，則 通常將用εα表示，稱為重合度。于是可得連續(xù)傳動條件為：實際 εα≥[εα]式中：[εα]——許用重合度。 嚙合角：兩輪傳動時其節(jié)點C的圓周速度方向與嚙合線N1N2之間所夾的銳角，其值等于節(jié)圓壓力角。故用α39。 表示。圖4－2 漸開線齒廓的嚙合167。 漸開線齒輪的切齒原理用漸開線齒形的成形銑刀直接切出齒形，常用盤形銑刀和指狀銑刀，加工方法簡單，但生產(chǎn)率低，精度差。 盤形銑刀 指狀銑刀圖 4－3成形法加工輪齒利用一對齒輪（或齒輪與齒條）互相嚙合時其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來切齒，把其中一個齒輪（或齒條）做成刀具。常用刀具：（1） 齒輪插刀（2） 齒條插刀（3） 齒輪滾刀167。 根切、最少齒數(shù)及變位齒輪用范成法加工齒輪時若加刀具的齒頂線超出齒輪理論嚙合線的極限點時，齒輪根部的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。在用范成法切齒時，如果刀具的齒頂線超過了嚙合線與輪坯基圓的切點（即嚙合極限點）N1，則被切齒輪的輪齒必將發(fā)生根切現(xiàn)象。根切使齒根削弱，減小重合度，應(yīng)避免。不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)是h*a和α的函數(shù)。當(dāng)h*a=α=20176。時，zmin=17。圖 4－4根切現(xiàn)象167。 平行軸斜齒輪優(yōu)點①傳動平穩(wěn)。齒廓接觸線與齒輪軸線不平行，是斜線。其嚙合過程是從輪齒的一端開始進(jìn)入嚙合，逐漸達(dá)到全齒寬，接觸線由短變長，再由長變短，直到另一端完全退出嚙合為止，因而斜齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲低。②重合度大。并且隨著齒輪寬度和螺旋角的增大而增大，故傳動平穩(wěn)、承載能力強。③不發(fā)生根切的最少齒數(shù)更少。缺點：產(chǎn)生軸向力，且隨著螺旋角的增大而增大，使軸系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 斜齒輪的主要參數(shù)斜齒圓柱齒輪的模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)有端面參數(shù)和法面參數(shù)之分，端面是指垂直于齒輪回轉(zhuǎn)軸線的平面；法面是指垂直于輪齒方向的截面。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，斜齒輪的法面參數(shù)mn、an ，法向齒頂高系數(shù)、法向頂隙系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。斜齒圓柱齒輪的齒面是螺旋形，基本參數(shù)共六個，與直齒輪相比多引入了一個螺旋角b，分度圓柱上輪齒的旋向有左旋和右旋兩種。螺旋角的大小對斜齒輪傳動性能影響很大，若b= 0，斜齒輪就退化為直齒輪； b越大，則斜齒輪的特點越明顯如傳動平穩(wěn)、重合度大、承載能力強等；但若b太大，則會產(chǎn)生很大的軸向力，因此設(shè)計中一般取b＝8186?！?0 186。 。 斜齒輪的當(dāng)量齒輪斜齒輪的當(dāng)量齒輪是一個虛擬的直齒輪，其齒形與斜齒輪的法面齒形相當(dāng)。過斜齒輪分度圓柱上齒廓的任一點 C作輪齒螺旋線的法向平面，該法面與分度圓柱的交線為一橢圓。以橢圓在C點處的曲率半徑為分度圓半徑，以斜齒輪法面模數(shù)為模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)壓力角作一直齒圓柱齒輪。這一假想的直齒圓柱齒輪稱為該斜齒輪的當(dāng)量齒