機械設計常用機構(gòu)概述和組成結(jié)構(gòu)

1、機械設計常用機構(gòu)概述和組成結(jié)構(gòu) 一.機構(gòu)組成1-1.機構(gòu)的概述 機器的主體是有一個或若干個機構(gòu)組成，通過不同機構(gòu)的組合來實現(xiàn)特定的機械運動。 機構(gòu)是機器不可缺少的部分。 機構(gòu)：用來傳遞運動和力且有一個構(gòu)件為機架的用運動副聯(lián)接而成的構(gòu)件系統(tǒng)。機構(gòu)構(gòu)件：運動單元體運動副：構(gòu)件間的可動聯(lián)接常用的構(gòu)件常用運動副 常用運動副有：球面副、圓柱副、球銷副、移動副、轉(zhuǎn)動副、螺旋副。轉(zhuǎn)動副移動副螺旋副球面副級副級副級副級副運動鏈：用運動副連接而成的相對可動的構(gòu)件系統(tǒng)。 閉式鏈: 運動鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。 開式鏈: 運動鏈的各構(gòu)件未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)。運動副中構(gòu)件間的接觸形式有三種：點、線、面。 自由度

2、：一個構(gòu)件相對另一個構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。一個自由構(gòu)件在空間具有6個自由度。 約束：指通過運動副聯(lián)接的兩構(gòu)件之間的某些相對獨立運動所受到的限制。 根據(jù)運動副對被聯(lián)接的兩構(gòu)件相對運動約束的不同，可將運動副分為至級，如：引入一個約束的稱為級副。球面副為級副，圓柱副、球銷副為級副，移動副、轉(zhuǎn)動副、螺旋副為級副。 運動副的自由度=6-運動副所有的約束個數(shù) 機構(gòu)可動的運動學條件：輸入的獨立運動數(shù)目等于機構(gòu)的自由度數(shù)。 機構(gòu)的自由度的計算： F=6n-(5*P5+4*P4+3*P3+2*P2+P1) 但做平面運動的自由構(gòu)件只有3個自由度，故平面機構(gòu)自由度計算也可用以下公式： F=3n-2P5-P4（n為

3、機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)） P1,P2,P3,P4,P5為 級副的個數(shù) 在自由度的計算中，要注意公共約束和虛約束對機構(gòu)自由度的影響，去除多余的約束和局部自由度才能確定機構(gòu)的自由度數(shù)目。曲柄滑塊機構(gòu)示意圖 機構(gòu)運動簡圖：根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸, 按一定的比例定出各運動副的位置, 并用國標規(guī)定的簡單線條和符號代表構(gòu)件和運動副，繪制出表示機構(gòu)運動關系的簡明圖形。 機構(gòu)的示意圖：指為了表明機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況, 不要求嚴格地按比例而繪制的簡圖。常用機構(gòu)運動簡圖常用機構(gòu)運動簡圖常用傳動機構(gòu)簡圖 1-2.機構(gòu)設計的原則 原則：利用機構(gòu)組成原理進行機構(gòu)設計時，在滿足相同工作要求的條件下，機構(gòu)的結(jié)構(gòu)越簡單、桿組的級別越低、構(gòu)件數(shù)

4、和運動副數(shù)越少越好。 合理的機構(gòu)設計是機器平穩(wěn)實用的基礎。機器特定運動的實現(xiàn)，都是通過機構(gòu)的協(xié)調(diào)運動來完成的。一部較復雜的機器一般是由很多常用機構(gòu)組成的，如：連桿機構(gòu)、輪系機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、間隙機構(gòu)和其它機構(gòu)，它們之間的相互組合，為實現(xiàn)不同的運動方案提供了基礎 ，而這使機械設計更加豐富與更富有挑戰(zhàn)性，使設計更加趨向合理實用。二.機械設計常用機構(gòu)2-1.連桿機構(gòu)2-2.齒輪機構(gòu)2-3.齒輪系機構(gòu)2-4.凸輪機構(gòu)2-5.其它機構(gòu) 2-1.連桿機構(gòu)分類:平面連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)2-1-1.概述 連桿機構(gòu)：由低副（轉(zhuǎn)動副、移動副、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副等）將若干構(gòu)件連接而成的，故又稱為低副機構(gòu)。

5、 常見應用：折疊傘、公共汽車開關門、折疊椅、開窗戶支撐、內(nèi)燃機、牛頭刨床、機械手爪等。連桿機構(gòu)的優(yōu)點： （1）采用低副，面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度； （2）改變桿的相對長度，從動件運動規(guī)律不同； （3）連桿曲線豐富，可滿足不同要求。連桿機構(gòu)的缺點： （1） 構(gòu)件和運動副多，累積誤差大，運動精度和效率較低； （2）產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速； （3） 設計較復雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。 平面連桿機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動軌跡和運動規(guī)律，廣泛應用于各種機械于儀表中。 主要有：四桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)、多桿機構(gòu)等。平面連桿機構(gòu)的組成： 機架固定不動的構(gòu)件； 連

6、架桿與機架相聯(lián)的構(gòu)件； 連桿連接兩連架桿且作 平面運動的構(gòu)件； 曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件； 搖桿作定軸擺動的構(gòu)件。平面四連桿機構(gòu)的類型：曲柄搖桿機構(gòu)特征：曲柄搖桿作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復擺動。雷達天線俯仰機構(gòu)攪拌機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)特征：兩個曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。機車車輪聯(lián)動機構(gòu)慣性篩雙搖桿機構(gòu)特征：無曲柄，有兩個搖桿作用：一桿擺動可以影響另一桿的擺動幅度，實現(xiàn)特定運動軌跡。起重機汽車換向機構(gòu)其它平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu) 移動導桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)有曲柄的條件： 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，如果最短桿與最長桿之和小于或等于其它兩桿長度之和

7、，且（1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機架，則最短桿為曲柄；（2）以最短桿為機架，則兩連桿均為曲柄，該機構(gòu)為 雙曲柄機構(gòu)；（3）以最短桿對邊構(gòu)件為機架，則無曲柄存在，該機 構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。 若四桿機構(gòu)中，最短桿與最長桿之和大于其它兩桿長度之和，則無論選哪一構(gòu)件為機架，均無曲柄存在，該機構(gòu)只能雙搖桿機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)的壓力角與傳動角 壓力角：作用在從動件上的驅(qū)動力F與力作用點絕對速度之間所夾銳角。傳動角（ ）：壓力角的余角 切向分力 Ft= Fcos = Fsin 法向分力 Fn=Fcos Ft 對傳動有利，常用的大小來表示機構(gòu)傳力性能的好壞（越大越好）平面連桿機構(gòu)的急回特性 從動件作往復運動的平面連桿

8、機構(gòu)中，若從動件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，則稱該機構(gòu)具有急回特性。(極位夾角):是搖桿處于兩極限位置線所夾的銳角K為行程速度變化系數(shù),即空回行程和工作行程平均速度的比值:或只要極位夾角 0 ， 就有 K1 ；越大，K值越大，機構(gòu)的急回性質(zhì)越明顯。平面機構(gòu)具有急回特性的條件: (1)原動件等角速整周轉(zhuǎn)動； (2)輸出件具有正、反行程的往復運動； (3)極位夾角0。應用：節(jié)省回程時間，提高生產(chǎn)率 平面連桿機構(gòu)的死點 對于曲柄搖桿機構(gòu)，當搖桿為主動件時，在連桿與曲柄兩次共線的位置，機構(gòu)均不能運動。 機構(gòu)的這種位置稱為“死點”（機構(gòu)的死點位置）在“死點”位置，機構(gòu)的傳動角 0?！八傈c”位置

9、應用： 飛機起落架、鉆夾具等“死點”位置的過渡： 依靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機、 縫紉機等）、兩組機構(gòu)錯開 排列，如火車輪聯(lián)動機構(gòu)?！八傈c”位置的過渡“死點”位置的應用其它常用連桿機構(gòu)應用更多動畫 2-1-3.連桿機構(gòu)設計連桿機構(gòu)設計的基本問題: (1) 實現(xiàn)預定的運動規(guī)律； (2) 實現(xiàn)預定的連桿位置（剛體導引問題） ； (3)實現(xiàn)預定的軌跡。連桿機構(gòu)設計的基本方法： (1) 圖解法，直觀、概念清楚、簡單易行，精度低； (2) 解析法，精度高、計算量大； (3) 實驗法，用于運動要求較復雜的設計或初步 設計。用圖解法設計四連桿機構(gòu) 圖解法設計時,可將連桿機構(gòu)分為三類分別為:剛體引導機構(gòu)設計、函數(shù)

10、生成機構(gòu)的設計和急回機構(gòu)的設計。下面以急回機構(gòu)為例，列出其詳細步驟：(1) 曲柄搖桿機構(gòu)已知：CD桿長，擺角及K，綜合此機構(gòu)。步驟如下：計算180(K-1)/(K+1);任取一點D，作腰長為CD的等腰三角形，夾角為;作C1FC1C2，作C2F使C1C2F=90,兩線交于P;作F C1C2的外接圓， A點必在此圓上。 選定A，連接AC1和AC2有a（曲柄），b(連桿）：(2) 曲柄滑塊機構(gòu)已知 K，滑塊行程 H，偏距e，設計此機構(gòu) 。ab計算 180(K-1)/(K+1)；作C1 C2 H ；作射線C2M， 使C1C2M=90， 作射線C1N垂直于C1C2 兩條射線交于P點 ；以C2P為直徑作圓

11、；作與C1 C2平行且偏距為e的直線，交圓于A或A，即為所求。ab解析法平面連桿設計解析法連桿機構(gòu)設計可分為四類問題:1、按預定的兩連架桿對應位置設計2、按期望函數(shù)設計3、按預定的連桿位置設計四連桿機構(gòu)4、軌跡生成機構(gòu)的設計但解析法平面連桿機構(gòu)設計的步驟一般如下：（1）選定精確點，或者由設計問題本身給定 精確點;（2）根據(jù)設計的問題對每一個精確點列出一個方程，使得對于每一個精確點上的自變量x,設計機構(gòu)實際實現(xiàn)的函數(shù)值都等于預期給定的函數(shù)值,f(x)=F(x), F(x)中包含了所以的待求的設計參數(shù);（3）在計算機上解方程,求出變量值實驗法連桿機構(gòu)設計 當原動件AB繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動時，連桿平面上

12、的點各自描繪出不同形狀的軌跡，稱之為連桿曲線。連桿曲線的形狀和大小由各構(gòu)件的絕對尺寸和軌跡點在連桿平面上的位置這兩個條件來決定。 用實驗法綜合給定軌跡的連桿機構(gòu)時，所要實現(xiàn)的軌跡（如圖中M點的軌跡）是已知的，要求設計出的連桿機構(gòu)（如鉸鏈四桿機構(gòu)）能使連桿上的某點（如M點）沿著給定的軌跡運動，即能復演軌跡。 一般可先初選曲柄長度和曲柄固定鉸鏈與已知軌跡的相對位置，然后在連桿平面上選取若干點（如圖中M、C、C、C”等）。當令M點 沿已知軌跡運動時，連桿平面上的其余各點便畫出不同軌跡。找出軌跡最接近圓弧的點（如圖中C點）作為連桿上的另一個活動鉸鏈，則可得到能滿足要求的鉸鏈四桿機構(gòu)。 若在連桿平面上找

13、不出軌跡最接近圓弧的點，應改變初選參數(shù)重新演試，直到得出滿意的解為止。二、齒輪機構(gòu) 2-1.概述 齒輪機構(gòu)傳遞的運動平穩(wěn)可靠，且承載能力大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的一種傳動機構(gòu)。應用：（1）傳遞任意兩軸之間的運動和動力（2）變換運動方式（3）變速優(yōu)點：（1）瞬時傳動比恒定（2）適用的載荷和速度范圍廣（3）結(jié)構(gòu)緊湊（4）傳動效率高，（5）工作可靠和壽命長缺點：（1）對制造和安裝精度要求較高，成本高（2）精度時 噪聲和振動（3）不宜用于中心距較大的傳動齒輪機構(gòu)的分類1.平面齒輪機構(gòu) 用于傳遞兩平行軸之間的運 動和動力。* 根據(jù)輪齒的排列位置可分為：內(nèi)齒輪、外齒輪和齒條；

14、* 根據(jù)輪齒的方向可分為：直齒輪、斜齒輪和人字齒 輪。 人字齒輪2.空間齒輪機構(gòu) 用于傳遞空間兩相交軸或兩交錯軸間的運動和動力。 * 傳遞兩相交軸間的運動 錐齒輪傳動； 按照輪齒在圓錐體上的排列方向有直齒和曲線齒兩種。* 傳遞兩交錯軸間的運動： 蝸桿機構(gòu)，交錯軸斜齒輪機構(gòu)。* 常用的齒輪機構(gòu)是定傳動比機構(gòu)，但也有傳動比 非定值的齒輪機構(gòu)，常稱之為非圓齒輪機構(gòu)。齒輪各部分名稱與符號（1）齒數(shù) z（2）齒頂圓 da (ra)（3） 齒根圓 df (rf)（4）基圓 db (rb)（5）齒厚 s（6）齒槽寬 e（7）齒距 p（8）分度圓 d (r) 度量基準圓（9）齒頂高 ha（10）齒根高 hf

15、df=d-2hf da=d+2ha 基本參數(shù)（1）. 模數(shù) m 分度圓周長 d = zp 模數(shù) 標準化 d = mz 顯然 ：m 尺寸 強度 （2）. 壓力角基圓：國標規(guī)定 = 20（也有用45、15）分度圓 （ r） 具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓 基本參數(shù)（3）. 齒數(shù) z d = m z db=d cos =mz cos m、 一定，z rb 漸開線形狀，z 齒條 （4）. 齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù) ha= ha*m hf= (ha*+c*)m h= (2ha*+c*)m ha* 、c* 標準化 正常齒： ha* =1 、 短 齒： ha* =0.8 、c*=0.25 幾何尺寸（1）、標準齒輪

16、 m、ha* 、c*均為標準值，且s = e = p/2 的齒輪2）、標準齒輪正確安裝兩分度圓相切，與節(jié)圓重合 r = r ， = （3）、標準中心距:r1=r1r2=r2a齒輪的安裝 當一對標準齒輪按標準中心距（兩輪分度圓相切 ）安裝 時，稱為標準安裝。 非標準安裝時，兩齒輪分度圓不再相切，節(jié)圓大于分度 圓；兩基圓相對分離，嚙合角因此不再等于分度圓壓力角而加大；同時，頂隙大于標準值，而且出現(xiàn)側(cè)隙。使用場合一般機械汽車、拖拉機金屬切削機床 1.4 1.11.2 1.3常用機械重合度取值齒輪連續(xù)傳動的條件： 為保證齒輪能連續(xù)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)重合度 =(B1B2 / Pb) 1。 =1，表示齒輪在嚙合過程

17、中，始終只有一對齒輪參與嚙合； 1，表示齒輪嚙合過程中，始終大于一對齒輪參與嚙合。 1，齒輪不能連續(xù)運轉(zhuǎn)。 由于刀具的限制，這種加工方法在理論上即存在誤差。盤狀銑刀指狀銑刀齒輪的加工方法（1）仿形法 （2）展成法 1）.切制原理 在一對齒輪作無側(cè)隙嚙合傳動時有四個基本要素：一對齒廓（幾何要素）和兩輪的角速度 已知兩個運動要素和一個幾何要素，求出（產(chǎn)生）另一個幾何要素的方法即為展成法，也叫范成法或包絡法。是利用“一對輪齒作無側(cè)隙嚙合傳動時齒廓互為包絡線”的道理來工作的。 2）.用展成法加工齒輪常用刀具有齒輪型刀具和齒條型刀具，包括： * 齒輪插刀刀具和輪坯間有展成、切削、進給 和讓刀四種相對運動

18、。 * 齒條插刀刀具沿輪坯切向移動，且要增加沿該方向的往復運動；否則，刀具的齒數(shù)要無窮多。刀具和輪坯間的其他相對運動與使用齒輪插刀相同。* 齒輪滾刀屬于齒條型刀具。 加工時，滾刀的軸線與輪坯的端面應有一個等于滾刀螺旋升角的夾角，以便切制出直齒輪。* 齒輪滾刀 滾刀在輪坯端面內(nèi)的投影相當于一個齒條，即在輪坯端面內(nèi)，滾刀和輪坯的運動相當于一對齒輪齒條的嚙合。 由于切削運動連續(xù)，因此生產(chǎn)率高 。而且，只要m、相同，無論被加工齒輪的齒數(shù)是多少，都可用同一把刀具加工。 齒輪的根切用展成法加工齒輪時，有可能發(fā)齒根部分已加工好的漸開線齒廓又被切掉一塊的情況，稱為“根切”。根切的后果： 削弱輪齒的抗彎強度；

19、使重合度下降。 原因：加工的齒輪齒數(shù)過少時， 刀具的齒頂線超過了理論嚙合極限點N。避免根切：直齒齒數(shù)最少為17、斜齒齒數(shù)最少為14 根切現(xiàn)象是在展成法加工齒輪時發(fā)生的，使用齒條型刀具比用齒輪型刀具更易產(chǎn)生根切。變位齒輪* 通過改變刀具和輪坯的相對位置切制齒輪的方法 稱為變位修正法，切制出的齒輪稱為變位齒輪。 * 刀具遠離輪坯中心為正變位， 刀具趨近輪坯中心為負變位。* 刀具的移動量用x m來表示， 稱x為變位系數(shù)。* 規(guī)定：正變位時，x 為正值； 負變位時，x 為負值。 x=0時,無變位,加工的齒輪為標準齒輪。 變位齒輪 相對于標準齒輪而言，變位齒輪的分度圓沒變，分度圓上的模數(shù)和壓力角也保持不

20、變。 正變位齒輪，分度圓上齒厚增大，齒槽寬減小,齒根高減小，齒頂高增大;負變位齒輪則相反。 正變位齒輪，齒根齒廓的曲率半徑及齒厚均增大 強度提高；齒頂厚減小，齒頂變尖。負變位則相反 正確嚙合條件：兩變位齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。 連續(xù)傳動條件：重合度 。變位齒輪的特點1）正傳動的優(yōu)點較多，變位系數(shù)的選擇范圍較大， 其綜合傳動質(zhì)量較好。2）在標準中心距的情況下，也可以采用等移距變位 用變位齒輪替代標準齒輪傳動，以改善傳動質(zhì)量。3）負傳動的缺點較多，一般只用來配湊中心距4）對單個齒輪而言，其正變位使強度提高，負變位 相反。小齒輪一般多采用正變位。5）變位齒輪傳動的共同缺點：互換性差，必須成對 使

21、用。 蝸桿傳動的類型介紹 蝸桿圓柱蝸桿環(huán)面蝸桿圓錐蝸桿蝸桿阿基米德蝸桿漸開線蝸桿圓弧齒蝸桿圓柱蝸桿 設計、制造簡單 常用環(huán)面蝸桿、圓錐蝸桿 嚙合性能好，承載能力、效率高，但設計、制造復雜 少用 蝸桿傳動及其特點1. 傳動平穩(wěn)，沖擊、振動、噪聲（類似具有連續(xù) 齒的螺旋傳動）2. 結(jié)構(gòu)緊湊、獲得較大的單級傳動比 減速時： 5 i12 70，常用15 i12 50 分度機構(gòu) ：可達 i12= 1000 增速時： i12 =1/5 1/153. 1 V 時 自鎖4. vs 磨損 、發(fā)熱 、效率5. 傳遞的功率小 50 kW 6. 成本 蝸輪材料貴重直齒人字形齒輪非圓齒輪更多動畫2-2-3.齒輪機構(gòu)設計

22、設計任務： 根據(jù)齒輪傳動的工作條件和要求、輸入軸 的轉(zhuǎn)速和功率、齒數(shù)比、原動機和工作機的工作特性、齒輪工況、工作壽命、外形尺寸等要求，確定：齒輪材料和熱處理方式、主要參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式及尺寸、精度等級及其檢驗公差。設計過程：（）設計時，所以參量均為未知，要現(xiàn)假設預選，預選內(nèi)容：齒輪材料、熱處理方式、精度等級和主要參數(shù)（Z1、Z2、等)；（）根據(jù)強度條件初步算出齒輪的分度圓直徑或模數(shù)，并進一步計算出齒輪的主要幾何尺寸，以次為基礎，選出能滿足強度條件的可行方案；（）評測上述方案，從中選擇最優(yōu)方案作為設計參數(shù)的最終方案。設計步驟：（1）要求分析 使用條件分析主要對齒輪傳動條件：傳動功率、主動輪轉(zhuǎn)速、齒數(shù)

23、比、轉(zhuǎn)矩、圓周速度等基本參數(shù)進行計算。（2）設計任務 確定一種能滿足功能要求和設計約束的較好的設計方案包括： 一組基本參數(shù)：m、z1、z2等 主要幾何尺寸d1、d2、a1）選擇齒輪的材料和熱處理方式2）確定需用應力 a.確定極限應力 b.計算應力循環(huán)次數(shù)，確定壽命系數(shù) c.計算許用應力（）初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 1）選擇齒輪的類型 2）選擇齒輪的精度等級 3）初選參數(shù) 4）初步計算齒輪的尺寸 5）驗算齒輪的彎曲強度條件（4）確定可行方案和較優(yōu)方案（5）結(jié)構(gòu)設計和零件圖繪制 具體設計實例：機械設計，鐘毅芳，華中科技大學出版社，2001。 P602-3.輪系機構(gòu)輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系復合輪

24、系行星輪系，差動輪系2K-H型,3K型,K-H-V型 定軸輪系+周轉(zhuǎn)輪系 周轉(zhuǎn)輪系+周轉(zhuǎn)輪系2-3-1.概述 輪系：由一系列互相嚙合的齒輪組成的傳動機構(gòu)，用于原動機和執(zhí)行機構(gòu)之間的運動和動力傳遞。特點：1. 實現(xiàn)大傳動比傳動2. 實現(xiàn)相距較遠兩軸之間的傳動3. 實現(xiàn)變速與換向傳動4. 實現(xiàn)分路傳動5. 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊且重量較小的大功率傳動6. 實現(xiàn)運動的合成與分解7. 實現(xiàn)復雜的軌跡運動和剛體導引 定軸輪系：當輪系運轉(zhuǎn)時，所有齒輪的幾何軸線相對于機架的位置均固定不變 周轉(zhuǎn)輪系: 當輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪的幾何軸線相對于基架的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉(zhuǎn)2 行星輪H 系桿1 中心輪3 中

25、心輪基本構(gòu)件 根據(jù)輪系所具有的自由度不同，周轉(zhuǎn)輪系又可分為：差動輪系和行星輪系差動輪系：F=2 計算圖b)所示機構(gòu)自由度,圖中齒輪3固定行星輪系：F=1 計算圖a)所示輪系自由度：2K-H型根據(jù)基本構(gòu)件的特點，輪系可分為： 2KH 型，3K型， K-H-V型（K為中心輪、H為系桿、V為輸出軸)3K型 系桿H只起支撐行星輪使其與中心輪保持嚙合的作用，不作為輸出或輸入構(gòu)件。 復合輪系:由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系、或幾部分周轉(zhuǎn)輪系組成的復雜輪系各周轉(zhuǎn)輪系相互獨立不共用一個系桿。定軸輪系 +周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 + 周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)向： 1、所有齒輪軸線都平行的情況用 法（m為外嚙合齒輪的對數(shù)）2、輸入、輸出輪的軸線

26、相互平行畫箭頭方法確定，可在傳動比大小前加正或負號3、輸入、輸出齒輪的軸線不平行畫箭頭方法確定，且不能在傳動比大小前加正或負號大?。憾ㄝS輪系的傳動比計算 H 1 31 12 23 3H H 構(gòu)件 原角速度 轉(zhuǎn)化后的角速度H11H H22H H33H HHHH0 周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算周轉(zhuǎn)輪系 定軸輪系 系桿 機架反轉(zhuǎn)法：將整個輪系加一個公共角速度（ H） 轉(zhuǎn)化機構(gòu)（定軸）轉(zhuǎn)化前后各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速：周轉(zhuǎn)輪系傳動比=上式“”說明在轉(zhuǎn)化輪系中H1 與H3 方向相反。周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)動比的一般計算公式:式中m、n、H分別兩個太陽輪和行星架當架n = 0 時，上式可改寫為：注意:上述計算公式適用于行星輪系m、n平行的

27、構(gòu)件復合輪系傳動比計算 1) 首先將各個基本輪系正確地區(qū)分開來； 2) 分別列出計算各基本輪系傳動比的方程式； 3) 找出各基本輪系之間的聯(lián)系； 4) 將各基本輪系傳動比方程式聯(lián)立求解，即可求 得混合輪系的傳動比。2-3-2.實用示例行星輪機構(gòu)汽車差速器機構(gòu)諧波齒輪更多動畫2-3-3.輪系機構(gòu)設計 2K-H行星齒輪系是一種共軸式輪系, 這種輪系的各齒數(shù)應滿足以下兩個條件: (1).實現(xiàn)給定的轉(zhuǎn)動比(傳動比條件); (2).兩中心輪及轉(zhuǎn)臂的軸線重合(同心條件)。 在生產(chǎn)實際中，為了使行星輪系中的慣性力相互平衡，減輕輪齒上的載荷，減小中心輪的 軸承上的作用力，一般采用多個行星輪的對稱結(jié)構(gòu)，而這也需

28、要滿足以下條件： （1）轉(zhuǎn)臂上的所以行星輪能嚴格均勻的轉(zhuǎn)入兩個中心輪之間（裝配條件）：其中且以上即單排2K-H行星輪系應滿足的傳動條件。當（2）相鄰的兩行星輪的齒頂不能相碰（足鄰條件）。 設計步驟（2K-H行星輪系）： 1)傳動比條件有：由此可得： 上式即為單排2K-H行星輪系所要求滿足的同心條件。2）同心條件 行星輪系要求兩中心輪及轉(zhuǎn)臂重合所以由于中心輪3是固定不動的，若K為整數(shù)時 則在位置a必然又出現(xiàn)開始裝第一個行星輪時的狀態(tài)，于是可在位置a裝入第二個行星輪，余此類推，直至N個行星輪裝完。這就是單排2K-H行星輪系滿足的轉(zhuǎn)配條件。3）裝配條件 行星輪系中裝有多個均布的行星輪，并要求所以這些

29、行星輪均布于兩個中心輪之間。即由此可得單排2K-H行星輪系應當滿足的鄰接條件為：4）鄰接條件 行星輪的個數(shù)N越多，其承載越大，但時行星輪個數(shù)N又極值，其原則為相鄰的兩行星輪不能相碰。則不相碰的條件為：2-4.凸輪機構(gòu) 2-4-1.概述 凸輪機構(gòu)：是一種高副機構(gòu)。廣泛應用于各種機械，尤其是自動機械中。凸輪機構(gòu)組成: 凸輪、從動件、機架。凸輪：具有特定曲線輪廓或溝槽的構(gòu)件，通常 在機構(gòu)運動中作主動件。從動件：與凸輪接觸并被直接推動的構(gòu)件。機架：支撐凸輪和從動件的構(gòu)件。從動件形式凸輪機構(gòu)的分類1) 按凸輪的形狀 圓柱凸輪、盤形凸輪（移動凸輪）2) 按從動件的運動形式 擺動從動件、移動從動件3) 按從

30、動件的形式 尖底從動件、平底從動件、 滾子從動件盤形槽凸輪機構(gòu)4) 按凸輪與從動件的鎖合形式 力鎖合型、幾 何（形）鎖合型凸輪機構(gòu)的特點1）結(jié)構(gòu)簡單；2）運動可靠；3）只要有確定的適當?shù)耐馆嗇喞€，就可以使 從動件實現(xiàn)比較復雜的運動規(guī)律；4）凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，接觸應力大、磨損大， 多用來實現(xiàn)較小載荷的運動控制或運動補償。 這種自動送料凸輪機構(gòu)，能夠完成輸送毛坯到達預期位置的功能，但對毛坯在移動過程中的運動沒有特殊的要求。自動送料凸輪1-圓柱凸輪 2-直動從動件 3-毛坯凸輪機構(gòu)的應用1）實現(xiàn)預期的位置要求2）實現(xiàn)預期的運動規(guī)律要求 這種凸輪在運動中能推動擺動從動件2實現(xiàn)均勻纏繞線繩的運動學

31、要求。繞線機凸輪1-凸輪 2-擺動從動件 3-線軸3）實現(xiàn)運動和動力特性要求1-凸輪2-氣閥 3-內(nèi)燃機殼體 這種凸輪機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)氣閥的運動學要求，并且具有良好的動力學特性。h 基圓 ：以凸輪最小矢徑 r0 為半徑所作的圓r0 基圓半徑A點起始、 轉(zhuǎn)動接觸點：A B 推程、推程角 0 、行程 hB C 遠休程、遠休 止角 01C D 回程、 回程角 0D A 近休程、近休止角 02 0 + 01 + 0+ 02 = 2裝夾機構(gòu)其它凸輪機構(gòu)更多動畫2-4-3.凸輪機構(gòu)設計（1） 凸輪廓線設計的基本原理反轉(zhuǎn)法（2） 用作圖法設計凸輪廓線步驟：工作要求 運動規(guī)律位移曲線 + 其它條件 設計凸輪廓線

32、AAs11B32A1B1s反轉(zhuǎn)法： 假定凸輪不動，使推桿反轉(zhuǎn)并在道路中作預期的運動，則尖底的軌跡 凸輪廓線。1)設計原理： 起始位置，凸輪與從動件A點接觸， 凸輪以1逆時針轉(zhuǎn)過 B 接觸從動件上升 s A A 將整個機構(gòu)沿 - 1轉(zhuǎn)過 角 凸輪未動，從動、導路反轉(zhuǎn)， 運動規(guī)律不變。 2)用作圖法設計凸輪廓線（一）直動尖低推桿盤形凸輪 機構(gòu)1、對心凸輪機構(gòu)已知：s2 = s2 （ ）、r0 、 1（ 逆時針）設計凸輪廓線步驟：（1）作位移線圖s2 -，且等 分1 、 3(或列表計算) C1C9C2 C3 C4C5C6C7C8C101234B0 O-1 B1B2B3 B4 B5B6 B7B8 B9B10（2）作基圓，取起始點B0（3）沿 -1分基圓為1 、 2、3 、4且等分 1 、 3（4）量取相應位移量（5）光滑連接B0 、 B1 、B2 B0 凸輪廓線。