【正文】 有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)及工作性能和設(shè)計(jì)新機(jī)械的知識(shí)基礎(chǔ)。第二章 (3)pair)。兩齒輪輪齒的嚙合 (圖 23,a)，球面與平面的接觸 (圖 23,b)，圓柱與平面的接觸 (圖 23,c)按兩構(gòu)件的接觸情況進(jìn)行分：點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副統(tǒng)稱為高副；面接觸 (surfacepair)、移動(dòng)副 (slidingchin)。167。 (2)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 F=33(23+1)1=1F 錯(cuò)== 錯(cuò)F對 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法和解析法。 三、機(jī)構(gòu)中瞬心位置的確定 如上所述，機(jī)構(gòu)中每兩個(gè)構(gòu)件之間就有一個(gè)瞬心，如果兩個(gè)構(gòu)件是通過運(yùn)動(dòng)副直接聯(lián)接在一起的，那末其瞬心的位置，根據(jù)瞬心的定義可以很容易地加以確定。 用三心定理確定兩構(gòu)件的瞬心三心定理 (Kennedy’s速度瞬心 (instantaneous2)求構(gòu)件上某點(diǎn)的速度如圖 35所示的凸輪機(jī)構(gòu)。由運(yùn)動(dòng)合成原理可知，此構(gòu)件上任一點(diǎn) (如點(diǎn) c)的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是由其隨同該構(gòu)件上另一任意點(diǎn) (如點(diǎn) B)的平動(dòng) (牽連運(yùn)動(dòng) )與繞該點(diǎn) (點(diǎn) B)的轉(zhuǎn)動(dòng) (相對運(yùn)動(dòng) )所合成。2)相對速度是聯(lián)接兩絕對速度矢端的矢量，下標(biāo)字母相反； p39。兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度、加速度的關(guān)系 如圖 37所示的平面四桿機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件 1與構(gòu)件 2組成移動(dòng)副，點(diǎn) c為此兩構(gòu)件上的一個(gè)重合點(diǎn)。根據(jù)各力對機(jī)械運(yùn)動(dòng)的影響的不同，可將它們概分為兩大類：(1)凡是阻止機(jī)械產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力統(tǒng)稱為阻抗力。 機(jī)械為了克服這類阻力所做的功是一種純粹的浪費(fèi)。確定為了使機(jī)構(gòu)原動(dòng)件按給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)需加于機(jī)械上的平衡力 (或平衡力偶 )。只是當(dāng)構(gòu)件為變速移動(dòng)時(shí)，持有一個(gè)加在其質(zhì)心 S上的慣性力 P1＝ mα s 。2) 52運(yùn)動(dòng)副中的摩擦 角 φ稱為 摩擦角 。時(shí)所需的水平驅(qū)動(dòng)力P。pair)，通常在研究螺旋副的摩擦?xí)r，都假定螺母與螺桿間的作用力系集中作用在其中徑的圓柱面上。1.=以軸頸中心 O為圓心，以 ρ為半徑作圓，則稱其為摩擦圓， ρ稱為摩擦圓半徑。 53當(dāng)機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸入功將等于輸出功和損失功之和。Wd 綜合式 (c)與 (d)可得： 對于由許多機(jī)器組成的機(jī)組而言，只要知道了各臺(tái)機(jī)器的機(jī)械效率，則該機(jī)組的總效率也可以由計(jì)算求得。 將 η η2… ηK連乘起來，得 此即表明，串聯(lián)機(jī)組的總效率等于組成該機(jī)組的各個(gè)機(jī)器的效率的連乘積。 如圖 510所示為兼有串聯(lián)和并聯(lián)的混聯(lián)機(jī)組。機(jī)械的自鎖有些機(jī)械，由于其結(jié)構(gòu)的形式以及摩擦影響，導(dǎo)致當(dāng)沿某一方向施加無論多大的驅(qū)動(dòng)力 (矩 )時(shí)，都無法使它運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就叫作機(jī)械的 自鎖 。 平面移動(dòng)副自鎖條件 ： 作用于滑塊上的合外力作用線落在移動(dòng)副摩擦角以內(nèi)，即 β 如圖 512所示，軸頸和軸承組成轉(zhuǎn)動(dòng)副。 1)3)2)62曲柄搖桿機(jī)構(gòu) mechanism)。2.如果導(dǎo)桿僅能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，則稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件 如圖 614所示，設(shè)分別以 a、 b、 c、 d表示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿的長度， AD桿為機(jī)架，討論能作整周回轉(zhuǎn) (即轉(zhuǎn)動(dòng)副 A為周轉(zhuǎn)副 )的條件。由圖可見，為了使 AB桿能轉(zhuǎn)至位置 AB39。各桿的長度應(yīng)滿足 a+b 顯然 ： α1α2四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)傳動(dòng)角 (γ)：壓力角的余角 。Pcosα圖 =00時(shí)，有 ∠ BCDmin故機(jī)構(gòu)的最小轉(zhuǎn)動(dòng)角是 死點(diǎn)(1)機(jī)構(gòu)之所以出現(xiàn)死點(diǎn)，是因?yàn)樵瓌?dòng)件是作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)一定出現(xiàn)連桿與從動(dòng)件共線。連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選定機(jī)構(gòu)的型式，并確定其各構(gòu)件的尺度參數(shù)。(2)用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)620 圖 (2)分別作 B1B B2B3的垂直平分線 b b2，其兩線交點(diǎn)即為固定鉸鏈點(diǎn) A； inversion)的理論，我們能把按連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的問題轉(zhuǎn)化為按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的問題。A39。選比例尺，作出兩連架桿及機(jī)架的已知位置，根據(jù)結(jié)構(gòu)條件適當(dāng)選取 AB的長度，并選定新 “機(jī)架 ”；剛化轉(zhuǎn)動(dòng)。并 將已知條件圖形化，如： 任取一點(diǎn) D并以此點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰三角形 Δ C1DC2(如圖 626)，使兩腰之長等于 lCD，∠ C1DC2＝ φ。2) 圖 設(shè)已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架長度 d，行程速比系數(shù) K，要求設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。 圖 缺點(diǎn) ： 點(diǎn)、線接觸， 故易于磨損。 如圖 71， c所示。如圖 c、 d所示，這種推桿由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動(dòng)力，因而應(yīng)用較廣。直動(dòng)推桿 ：推桿作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) (心直動(dòng)推桿、偏置直動(dòng)推桿 )。0稱為 回程 運(yùn)動(dòng) 角 。因?yàn)橥馆喴话銥榈人龠\(yùn)動(dòng)，即其轉(zhuǎn)角 δ與時(shí)間 t成正比，所以推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律更常表示為推桿的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律。(等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 )圖 2. 73圖 作出推桿在反轉(zhuǎn)中占據(jù)的位置?！?；2.對心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)作圖步驟如下：如圖 711所示，將平底 (falt711circle)， 則推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置必然都是偏距圓的切線，推桿的位移也應(yīng)沿這些切線，從基圓開始向外量取，這是與對心直動(dòng)推桿不同的地方。圖 …… ；(5)所不同的是推桿的預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律要用推桿的角位移 φ來表示。2)由基圓外量取擺動(dòng)推桿的角位移 φ φ2…… ， 得 B139。分析 ：(1)故 vp＝ v＝ωOP。715(72)(73)若 ρrr， 則實(shí)際廊線的曲率半徑為負(fù)值，實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉 (如圖 d所示 )，陰影部分在實(shí)際制造中將被切去，致使推桿不能按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為失真。717(74)定傳動(dòng)比 helical82齒輪的齒廓曲線 circle)。1)這個(gè)圓稱為漸開線的 基圓 ， 它的半徑用 rb表示，直線 BK叫做漸開線的 發(fā)生線 ，角 θK叫做漸開線 AK段的展角； rk稱為任一點(diǎn)向經(jīng)。 故由此得出 結(jié)論 ，要使兩齒輪作定傳動(dòng)比傳動(dòng)，則其 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(diǎn)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(diǎn) 。 這一規(guī)律，稱為齒廓嚙合的基本定律。空間齒輪機(jī)構(gòu) (用來傳遞空間兩相交軸或相錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 ) 錐齒輪 (bevel(即 i12按一定的規(guī)律變化 )傳動(dòng)的齒輪機(jī)構(gòu) (非圓形齒輪機(jī)構(gòu))。81齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類 通過上述分析，對于外凸的凸輪輪廓曲線，為避免尖點(diǎn)和失真，應(yīng)使?jié)L子半徑 rr小于理論廓線的最小曲率半徑 ρmin。即不論滾子半徑大小如何，凸輪的實(shí)際廓線總是可以平滑地作出。 圖中： a— 實(shí)際廓線； b— 理論廓線； ρ a— 實(shí)際廓線的曲率半徑； ρ —理論廓線的曲率半徑； rr— 滾子半徑。 由此可見，基圓半徑隨壓力角的增加而減少。但這時(shí)機(jī)構(gòu)的尺寸將會(huì)增大?；爻蹋?[α ]但臨界壓力角不能太大，否則將影響機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能。 根據(jù)力的平衡條件，可得：光滑連接 B1‘、 B2’…… 4)713curve)。由基圓外量取位移 1l39。如圖 712所示，在這類凸輪機(jī)構(gòu)中，推桿的軸線不通過凸輪的回轉(zhuǎn)軸心 O， 而是有一偏距 e。作直線族的包絡(luò)線，即為凸輪的實(shí)際輪廓曲線線。(7)以點(diǎn) A、 1‘、 2’、 3’、 … 為圓心，以滾于半徑 rr為半徑，作一系列的圓；pitch由基圓外量取位移 1l39。按一定比例尺繪制從動(dòng)件的位移線圖 (圖 79b)；對心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 現(xiàn)設(shè)想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度 ω，使其繞軸心 O轉(zhuǎn)動(dòng)。由推桿運(yùn)動(dòng)線圖 (推程 )—— 如圖 76所示，在首、末兩點(diǎn)推桿的加速度有突變，故也有 柔性沖擊 。/2)中作等加速運(yùn)動(dòng)，后半推程或回程： (δt/2~δt多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律用多項(xiàng)代數(shù)式表達(dá)時(shí)，多項(xiàng)式的一般表達(dá)式： 常用的有以下幾種多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 圖 稱為 推程運(yùn)動(dòng)角 。167。如圖 e、 f所示，這種推桿的優(yōu)點(diǎn)是凸輪對推桿的作用力始終垂直于推桿的底邊 (不計(jì)摩擦?xí)r )，故受力比較平穩(wěn)。72圖 1)2)按凸輪的形狀分凸輪 (cam)： 具有曲線輪廓或凹槽 (notch)的構(gòu)件。71凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類過點(diǎn) A作導(dǎo)桿的垂直線 AC1(或 AC2)，則該線段長即為曲柄的長度。 由公式求曲柄、連桿長度。作 ∠ C2C1O=900θ， ∠ C1C2O=900θ，此兩線相交于點(diǎn) O。(2) 借助于其它附加條件，可以求出 A點(diǎn)的具體位置。626圖 (4) 連接 A、 B C D即為所求四桿機(jī)構(gòu)。此時(shí)將有無窮多解。上述這種方法稱為 剛化反轉(zhuǎn)法 或 轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法 。623圖 按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四扦機(jī)構(gòu)(4)連接 A、 B、 C、 D即為所求。設(shè)計(jì)步驟 ：按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)(3)根據(jù)機(jī)械的用途和性能要求等的不同，對連扦機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求是多種多樣的，但設(shè)計(jì)要求，一般可歸納為以下三類問題： (1)618死點(diǎn)的利用 在工程實(shí)際中，常常利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)特定的工作要求 。這時(shí)主動(dòng)件 CD通過連桿作用于從動(dòng)件 AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，所以不能使構(gòu)件 AB轉(zhuǎn)動(dòng)而出現(xiàn) “頂死 ”現(xiàn)象。[γ1min， γ2min=1800— ∠ BCDmax=∠ BCD，則 γmin=最小傳動(dòng)角 γnPsinα=(1) returntimeangle1)law)：c≤c為了使 AB桿能夠轉(zhuǎn)至位置 AB614當(dāng) AB桿能繞 A點(diǎn)作整周回轉(zhuǎn)時(shí)， AB桿應(yīng)能占據(jù) AB39。167。圖 其中圖 c所示為具有一偏距 e的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) (offset雙搖桿機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)在實(shí)際中多有應(yīng)用，如圖 63和 64。 AD為機(jī)架， AB、 CD為連架桿， BC為連桿。連桿機(jī)構(gòu)在實(shí)際中用處較多，如圖 62,2)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)167。 P*cosβ 圖 要提高并聯(lián)機(jī)組的效率，應(yīng)著重提高傳遞功率大的傳動(dòng)路線的效率。 該機(jī)組的機(jī)械效率為： 。 Wf總反力 R=則摩擦力矩 Mr為： 如圖 54,a所式。圖 (c)摩擦力 F21的大小為：式中 fv稱為 當(dāng)量摩擦系數(shù) 。圖 51圖 (b)摩擦力 F21的大小為：圖 (a)摩擦力 F21的大小為：移動(dòng)副中摩擦力的確定4)機(jī)械效率的計(jì)算；而另一方面在某些情況下機(jī)械中的摩擦又是有用的，在不少機(jī)械中，就正是利用摩擦來工作的。 (2) 繞不通過質(zhì)心的定抽轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件 (如曲柄、凸輪等構(gòu)件 ) 如果構(gòu)件是變速轉(zhuǎn)動(dòng) (如圖 42所示 )，則將產(chǎn)生慣性力 P1＝ mα s 及慣性力偶矩 M1＝ Jsα s 。由理論力學(xué)可知，對于作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)而且具有平行于運(yùn)動(dòng)平面的對稱面的構(gòu)件 (例如圖 4— 1所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的連桿 BC)，其慣性力系可簡化為一個(gè)加在質(zhì)心上的慣性力和一個(gè)慣性力偶矩。作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件1.機(jī)構(gòu)力分析的任務(wù)，主要有以下兩部分內(nèi)容： 它是機(jī)械在生產(chǎn)過程中為了改變工作物的外形、位置或狀態(tài)等所受到的阻力，克服了這些阻力就完成了有效的工作。所作的功為正功，稱為驅(qū)動(dòng)功，或輸入功。第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析167。 由圖可見，因 △ b‘c’e‘與 △ BCE相似，且其角標(biāo)字母符號(hào)的順序也是一致的。所以，我們把圖形 bce稱為構(gòu)件圖形 BCE的速度影像。 圖 b所示的由各速度矢量構(gòu)成的圖形稱為 速度多邊形 。 (從已知到未