【正文】 4b所示的對心曲柄滑塊機構(gòu)，重新選用不同構(gòu)件為機架，又可演化成以下具有不同運動特性和不同用途的機構(gòu)。 圖 3－ 22 37 總結(jié)：平面連桿機構(gòu)的演化 38 39 ? 一、 鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件 圖 3－ 24 167。 41 二、 基本概念 ：壓力角與傳動角 ? 壓力角 從動件的速度方向與力方向所夾的銳角稱為壓力角 ? 在圖 3— 26所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，如果不考慮構(gòu)件的慣性力和鉸鏈中的摩擦力， ? 則原動件 AB通過連桿 BC作用到從動件 CD上的力 F將沿 BC方向，該力的作用線與力作用點 C點絕對速度 vc所夾的銳角α 稱為 壓力角 。 由上面分析可知 ，傳動角 γ愈大 (α愈小 )對傳動愈有利 。 ? 在具體設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)時 ， 一定要校驗最小傳動角 γmin是否滿足要求 。 圖 3－ 27 44 2．急回運動 ? 如圖所示 ， 當(dāng)曲柄以 ω 1等速 逆 時 針 轉(zhuǎn) 過 φ 1 角（ AB1→AB 2） 時 ， 搖桿則逆時針擺過 φ 角 （ C1D→C 2D） ，設(shè)所用時間為 t1。 ? 常稱 φ 1為推程運動角 ， φ 2為回程運動角 。 21 tt ?39。39。39。3 tt???? ???在曲柄等速回轉(zhuǎn)情況下，通常把搖桿往復(fù)擺動速度快慢不同的運動稱為急回運動。 ? 因此瞬心是該兩剛體上瞬時相對速度為零的重合點，也是瞬時絕對速度相同的重合點（或簡稱同速點） 48 ? 絕對速度為零的瞬心稱為 絕對瞬心 。 ? 用符號 Pij表示構(gòu)件 i與構(gòu)件 j的瞬心 。 2)1( ?? mmK（ 3－ 12） 機構(gòu)中瞬心的數(shù)目 50 2．機構(gòu)中瞬心位置的確定 （ 1）當(dāng)兩構(gòu)件直接相連構(gòu)成轉(zhuǎn)動副時 （圖 3－ 35a）， 轉(zhuǎn)動中心即為該兩構(gòu)件瞬心 P12 （ 2）當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成移動副時 （圖 3－ 35b）， 構(gòu)件 1上各點相對于構(gòu)件 2的速度均平行于移動副導(dǎo)路，故 瞬心 P12必在垂直導(dǎo)路方向上的無窮遠處 圖 3－ 35 51 ? （ 3） 當(dāng)兩構(gòu)件以高副相聯(lián)時 ， ? 當(dāng)兩構(gòu)件作 純滾動 （ 圖 3一 35C） ， 接觸點相對速度為零 ， 該 接觸點 M即為瞬心 P12； ? 若兩構(gòu)件在接觸的高副處 既作相對滑動又作滾動（ 圖 3－ 35d） ， 由于相對速度 V12存在 ， 并且其方向沿切線方向 ， 則 瞬心 P12必位于過接觸點的公法線（ 切線的垂線 ） n－ n上 ， 具體在法線上哪一點 ， 尚需根據(jù)其他條件再作具體分析確定 。 12P32 ),(21 KKK3Kv2Kv2? 3?113P證明：反證法 53 (1) 平面四桿機構(gòu) ? 如圖所示的曲柄搖桿機構(gòu)中，若已知四桿件長度和原動件（曲柄） 1以角速度 ω 1順時針方向回轉(zhuǎn)。 13P12P23P14P4 1 2 V3 P34→∞ n 3 V3=VP13=ω 1*P14P13 55 167。 圖 3—49 57 自鎖 條件： ?? ?當(dāng) β ＜ φ 時 ， 無論驅(qū)動力 F增加到多大 （ 甚至無窮大 ）都不會使滑塊運動的現(xiàn)象稱之為 自鎖 。 由以上分析可得出結(jié)論： 1） 只要驅(qū)動力作用在摩擦角之外 （ β ＞ φ ） 時 ， 滑塊不能被推動的唯一原因是驅(qū)動力不夠大 ， 不能克服工作阻力 ， 而不是自鎖； 2）而當(dāng)驅(qū)動力 F作用在摩擦角之內(nèi)（ β ＜ φ ）時，無論驅(qū)動力 F有多么大，都不能推動滑塊運動，產(chǎn)生自鎖， β ＜ φ 稱為移動副的自鎖條件。 ? 當(dāng)軸頸在軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動時，由于受到徑向載荷的作用，所以接觸面必產(chǎn)生摩擦力阻止回轉(zhuǎn)。 ? 轉(zhuǎn)動副的自鎖條件為 ： 驅(qū)動力作用線在摩擦圓以內(nèi) ， 即 e＜ ρ 。 ， 軸頸 A的半徑 rA=15mm，偏心距 e=40mm， 軸頸的當(dāng)量摩擦系數(shù) fv=， 圓盤 1與工件 2之間的摩擦系數(shù) f=， ? 求不加 F力時機構(gòu) 自鎖的最大楔緊角 α 61 ? 解 軸頸 A的摩擦圓半徑為： mmrf Av ?????39。587s i n60)39。242439。 此時 ， 為了克服同樣的生產(chǎn)阻力 G， 其所需的驅(qū)動力 F0（ 稱為理想的驅(qū)動力 ） 不再需要像 F那樣大了 。如果在理想機械中， 同樣大小的驅(qū)動力 F（或驅(qū)動力矩 Mf） 所能克服的工作阻力為 G0（或阻力矩 MG0），對理想機械效率 η 0仍等于 1，由 (a)式得 即 代入公式（ b），得到用工作阻力表示的效率為 則用工作阻力矩表示的效率為 （ 364） 綜合以上兩式，可寫成： （ d） 68 ? 機械效率除了用以上計算公式進行理論計算外，還可以通過實驗方法測定具體機械效率。這樣，就可以利用已知機構(gòu)和運動副的效率計算機器效率。 ? 由于實際機械中總會存在一定的摩擦，則有害阻力所做的功 Wf（或功率 Nf）總不能等于零，機器的效率總是小于 1的， ? 若驅(qū)動功率等于有害功率（ Nd＝ Nf），則效率 η=0 ，此種情況下，機器可能出現(xiàn)以下兩種工作狀態(tài)：一是原來運動的機器仍能運動，但輸出功率 Nr＝ 0，機器處于空轉(zhuǎn)運動；二是原來就不動的機器，由于輸入功率只夠克服有害功率，所以該機器仍然不能運動，稱之為自鎖。 綜合以上分析 ， 可以得出機械發(fā)生自鎖的條件為： η ≤ 0 71 第 4章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計 72 一、凸輪機構(gòu)的運動循環(huán)及基本名詞術(shù)語 167。； ? 近休止角 ：與從動件近休程相對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角， φs39。 75 二、從動件運動規(guī)律 ? 從動件的位移 s、速度 v和加速度 a隨凸輪轉(zhuǎn)角 φ（或時間 t）的變化規(guī)律稱為 從動件運動規(guī)律 。 ? 凸輪輪廓設(shè)計的方法有 圖解法 和 解析法 ，其基本原理都是相同的。 43 按預(yù)定運動規(guī)律 設(shè)計盤形凸輪輪廓 77 一、凸輪輪廓設(shè)計基本原理 — 反轉(zhuǎn)法 ? 如圖所示當(dāng)凸輪以角速度 ω 1等速轉(zhuǎn)動時，從動件將按預(yù)定的運動規(guī)律運動。 ? 這樣一來，凸輪靜止不動，而從動件一方面隨其導(dǎo)路以角速度 “ － ω 1”繞 O轉(zhuǎn)動，另一方面還在其導(dǎo)路內(nèi)按預(yù)定的運動規(guī)律移動。 78 一、凸輪機構(gòu)的 壓力角 及其許用值 ?F12為凸輪對從動件的作用力； ?G為從動件所受的載荷（包括生產(chǎn)阻力、從動件自重以及彈簧壓力等）； ?FR FR2分別為導(dǎo)軌兩側(cè)作用于從動件上的總反力； ?φ φ 2為摩擦角。 4－ 4 盤形凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定 ? 為保證凸輪機構(gòu)能正常運轉(zhuǎn) ， 應(yīng)使最大壓力角α max小于臨界壓力角 α c。 ? 根據(jù)實踐經(jīng)驗 ， 推薦的許用壓力角取值為 ? 推程 （ 工作行程 ） ：直動從動件取 [α ]=300—400；擺動從動件取 [α ]=350—450； ? 回程（空回行程） ：考慮到此時從動件靠其他外力（如彈簧力）推動返回，故不會自鎖，許用壓力角的取值可以適當(dāng)放寬。 即 2121 vOP ??? ?? ddsvOP /1212 ???dds /sereddssseddssseOP??????????2200012 //tan ???從圖可得出 凸輪機構(gòu)的壓力角 稱為 類速度 81 第 5章 齒輪機構(gòu)及其設(shè)計 Gears and its Design 82 一對相互嚙合的輪齒之間的傳動 齒輪 1以角速度 ω 1轉(zhuǎn)動并以齒廓 K1推動齒輪 2的齒廓 K2以 ω 2角速度轉(zhuǎn)動 。 83 ? 按 三心定理 ，公法線 n— n與二齒輪連心線的交點 C為二齒輪的相對速度瞬心，即二齒輪在 C點上的線速度應(yīng)相等： COCO 2211 ??? ???由此得 瞬時傳動比 i12： COCOi122112 ?? ??上式說明：任意齒廓的二齒輪嚙合時，其瞬時角速度的比值等于齒廓接觸點公法線將其中心距分成兩段長度的反比。 84 齒廓嚙合基本定律 ? 齒廓嚙合基本定律既適用于定傳動比齒輪機構(gòu)，也適用于變傳動比齒輪機構(gòu)。 85 在齒輪機構(gòu)中，相對速度瞬心 C稱為嚙合節(jié)點，簡稱節(jié)點 ? 根據(jù)式 （ 51） ， 為實現(xiàn)定傳動比傳動 ，要求兩齒廓在任何位置嚙合時 ， 其節(jié)點 C都為中心線上的一個 固定點 。 ? 故 節(jié)圓就是齒輪的相對瞬心線 ， 齒輪的嚙合傳動相當(dāng)于其兩節(jié)圓作 無滑動的純滾動 。 5－ 3 漸開線和 漸開線齒廓嚙合傳動的特點 87 ? 1． 漸開線及其性質(zhì) ? 在圖 5－ 5中，當(dāng)直線 x－ x沿半徑為rb的圓作純滾動時，該直線上任一點 K的軌跡稱為該圓的漸開線 ? 該圓稱為漸開線的 基圓 ? 直線 x－ x稱為漸開線的 發(fā)生線 ? 角 θ k稱為漸開線 AK段的 展角 ? 由漸開線的形成過程，可得出漸開線的下列性質(zhì)。 ? 3） 基圓以內(nèi)沒有漸開線 。 NAKN ??89 2．漸開線方程 ? 如圖 5－ 5所示 ， 以 OA為極坐標(biāo)軸 ， 漸開線上的任一點 K可用向徑rK和展角 θ K來確定 。 ? 展角 θ K稱為壓力角 α K的 漸開 線 函 數(shù) ， 工 程 上 常 用invα K表示 。 ? 二齒輪基圓的大小和位置已定 ， 其在一個方向上的內(nèi)公切線只有一條 ， 它與中心線的交點也只有一個 ， 即為節(jié)點 C， ? 所以 一對漸開線齒廓嚙合能滿足齒廓嚙合基本定律并能實現(xiàn)定傳動比傳動 ，即 : 1212122112 39。bbrrrrCOCOi ??????92 2．中心距變動不影響傳動比 這種性質(zhì)稱為漸開線齒輪的可分性 ? 在圖中 ， 不論這對齒輪安裝的中心距如何 ， 總存在 : 故有： 1212122112 39。bbrrrrCOCOi ??????2211 ~ CNOCNO ??式中： rb rb2分別為兩齒輪的基圓半徑。 ? 在圖 5－ 7中，一對漸開線齒廓不論在何處嚙合，其嚙合點的公法線 恒為兩基圓的內(nèi)公切線，輪齒只能在 線上嚙合，即 為嚙合點的軌跡，稱為漸開線齒輪的 理論嚙合線 。 21NN21NN21NN圖 5－ 7 94 嚙合角 ? 嚙合線 與中心連線 的垂線間的夾角稱為 嚙合角 ，用 α ’表示。 21NN 21OO95 2．模數(shù) m ? 齒輪的 分度圓 是計算各部分尺寸的基準(zhǔn) ， 其周長為 ， ? 分度圓直徑為： ? ? 式中有無理數(shù) π ， 對設(shè)計 、 制造和測量均不方便 ， 為此 ， 取 p/π 為一個有理數(shù)列 ， 稱為模數(shù) ，并用 m表示 ， 即 ? (57) zpd ??zpd???/pm ?96 ? 模數(shù) m是齒輪的一個重要基本參數(shù) ， ? 其單位為 mm。 ?模數(shù)越大，其齒距、齒厚、齒高和分度圓直徑（當(dāng)齒數(shù) z不變時）都相應(yīng)增大。 (58) 97 3．分度圓壓力角（齒形角） α ? 漸開線齒廓上任一點 K處的壓力角： )/a r c c o s ( KbK rr??可見對于同一漸開線齒廓 ，rK不同 ， α K也不同 ， rK越接近于基圓 ， α K就越小 ，基圓上的壓力角為 0， 若用 α 表示 分度圓 上的壓力角 ， 則有： )/a r c c o s ( rr b?? ?? c os21c os mzrrb ??98 分度圓壓力角是 齒廓形狀的基本參數(shù) ? 當(dāng)齒輪的齒數(shù) z和模數(shù) m一定時 ， 分度圓大小一定； ? 若分度圓壓力角 α 不同 ，其基圓大小就不同 ， 漸開線齒廓的形狀也就不同； ? 因此 ， 分度圓壓力角 α 就成為決定漸開線齒廓形狀的基本參數(shù) 。 5－ 5 漸開線齒廓的加工原理 101 一、齒厚計算與測量 二、根切現(xiàn)象及其避免方法 167。 ? 從而得： iii rCCs ????B O CrsB O Ci ?????? 22?????? i n vi n vB O C ii ?????)/a r c c o s ( ibi rr??)(2 ?? i nvi nvrrrssiii