资源简介

(共31张PPT)
第7章 机构的组成及汽车常用机构
7.1 机构的组成与运动简图
7.2 平面连杆机构
7.3 凸轮机构
7.4 间歇运动机构与螺旋机构
7.5 轮系
通常所说的机械，是人类在生产中用以减轻或代替人的体力（或脑力）劳动和提高生产率的主要工具。随着科学技术的发展，使用机械进行生产的水平已经成为衡量一个国家技术水平和现代化程度的重要标志之一。
机器的种类繁多，形式多样。但从其组成来看，一部完整的机器主要有以下四大部分：
原动机部分
传动部分
执行部分
控制部分
机器的构造、用途和性能有所不同，都具有共同的特征：
（1）机器是人为的多个实体的组合。
（2）各实体之间具有确定的相对运动。
（3）能够变换或传递能量、物料和信息。
凸轮机构由凸轮、从动杆、机架三个部分组成，凸轮为主动件。其特点是：
（1）凸轮机构结构简单紧凑，只需改变凸轮的外廓形状，就可改变推杆的运动规律，容易实现复杂运动的要求，应用较广泛；
（2）凸轮外廓与推杆是点接触或线接触，易于磨损，多用在传递动力不大的场合；凸轮机构可以高速起动；动作准确可靠。
7.3 凸轮机构
凸轮机构是利用凸轮的曲线或凹槽轮廓与推杆接触而得到预定运动规律的一种机构。
7.3.1 凸轮机构的组成与特点
7.3.2 凸轮机构的分类
1.按凸轮形状分
（1）盘形凸轮；（2）圆柱凸轮；（3）移动凸轮。
（1）
（2）
（3）
2.从动件形式分类
（1）尖顶式从动件；（2）滚子式从动件；（3）平底式从动件。
（2）
（1）
（3）
7.3.3 凸轮机构从动件的运动规律
凸轮机构能否按预期的运动规律正常工作，主要取决于凸轮的轮廓曲线，加工凸轮的依据就是确定凸轮的轮廓曲线。
1. 凸轮轮廓曲线与从动杆运动的关系
通常，主动凸轮等速转动，从动杆作往复移动或摆动。从动杆的运动直接与凸轮轮廓曲线上各点向径的变化有关，而轮廓曲线上各点向径大小又是随凸轮的转角而变化，这种关系称为从动杆的运动规律。
2.等速运动规律（直线运动规律）
当凸轮以等角速度ω回转时，从动杆在升程或回程的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。
等速运动规律
3.等加速等减速运动规律(抛物线运动规律)
这种运动规律是从动杆在一个升程或回程中，前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，通常加速度和减速度的绝对值相等。
等加速等减速运动规律
4.余弦加速度运动规律(简谐运动规律)
这种运动规律的加速度是按余弦曲线变化的。加速度曲线是余弦曲线，速度曲线是正弦曲线，而位移曲线是简谐运动曲线，故这种运动规律又称为简谐运动规律 。
余弦加速运动规律
5.凸轮轮廓曲线的几个参数
（1）凸轮的与压力角
作用力Fn与从动杆速度v所夹的锐角称为凸轮机构在图示位置的压力角。显然，压力角a越大，推动从动杆运动的有效分力Fy=Fncosa越小，分力Fx=Fnsina越大，由此引起导路中的摩擦力阻力越大。
（2）基圆半径凸轮轮廓上一点与回转中心最小向径，为凸轮的基圆半径，rb。
凸轮机构的压力角
7.4 间歇运动机构与螺旋机构
机构的主动件连续转动，而从动件作周期性地间隙运动，即时动时停，完成间歇运动的机构称为间歇运动机构。
螺旋机构是将旋转运动转变为直线的往复运动。
7.4.1 棘轮机构
齿式棘轮机构结构简单，制造方便，运动可靠，容易实现小角度的间歇转动，转角大小调节方便。但是棘齿进入啮合和退出啮合的瞬间会发生刚性冲击，故传动的平稳性较差。此外，在摇杆回程时，棘爪在棘轮齿背上滑行时会产生噪声和磨损。因此，齿式棘轮机构常用于低速、转角不太大或转角需要改变的场合，如一般机械和自动机械的进给、送料机构以及自动计数器等。
齿式棘轮机构
7.4.2 螺旋机构
1.螺纹的种类
螺纹的种类很多，按螺纹的牙型截面分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯型螺纹和锯齿形螺纹。
2.普通螺纹的主要参数
（1）大径(d、D）：螺纹的最大直径，标准中定为公称直径。外螺纹记为d，内螺纹记为D。
（2）小径(d1、D1)：螺纹的最小直径，常作为强度校核的直径。外螺纹记为dl，内螺纹记为D1。
（3）中径(d2、D2)：螺纹轴向剖面内，牙型上沟槽宽与牙间宽相等处的假想圆柱面直径。外螺纹记为d2，内螺纹记为D2。
（4）牙型角a：在轴剖面内螺纹牙形两侧边的夹角。
（5）牙型斜角β：牙形侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角，β=a/2
（6）螺距P ：在中径线上，相邻两螺纹牙对应点间的轴向距离。
（7）导程S ：在同一条螺旋线上，相邻两螺纹牙在中径线上对应点间的轴向距离。
导程S与螺距P及线数n的关系是：S = nP
（8）升角λ：在中径圆柱上，螺旋线切线与端面的夹角。
螺纹的升角
3.螺旋传动
螺旋机构在各种机械设备和仪器中得到广泛的应用，主要是用于将旋转运动转变为直线移动。
螺旋机构的主要优点是结构简单，制造方便，能将较小的回转力矩转变成较大的轴向
滚珠丝杠螺母副
力，能达到较高的传动精度，并且工作平稳，易于自锁。它的主要缺点是摩擦损失大，传动效率低，因此一般不用来传递大的功率。
7.5 轮系
在许多机械中，为了获得大的传动比，或变换转速、转向，通常需要采用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系（或齿轮系）。
轮系的分类
混合轮系
周转轮系
定轴轮系
7.5.1 轮系的分类
1.定轴轮系
每个齿轮的几何轴线都是固定的，这种轮系称为定轴轮系或普通轮系。
2.周转轮系
轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线绕位置固定的另一齿轮的几何轴线转动的轮系称为周转轮系。
3.混合轮系
轮系中，齿轮1与2组成定轴轮系，齿轮3、4、5与构件H组成周转轮系。这种由定轴轮系和周转轮系或由几个单一的周转轮系组成的轮系称为混合轮系。
7.5.2 定轴轮系传动比的计算
计算定轴轮系的传动比，不仅要确定传动比数值的大小，而且要确定首末齿轮转向的异同（即它的正负号）。
i12= = =
外啮合传动，主动轮与从动轮转向相反，规定i取负号；内啮合时，两轮转向相同，i取正号；或在图上用反方向箭头来表示。
如图所示：
定轴轮系传动比分析
（a）
（b）
轮系传动比为轮系中首末两齿轮的角速度比。若以1与k分别代表首末两轮的标号，则轮系的传动比为：
i1k= = = (-1)m
式中，m—齿轮外啮合次数。
对于有圆锥齿轮、交错轴斜齿轮或蜗杆蜗轮等空间齿轮机构的定轴轮系，其传动比大小仍按上式计算。但传动比的正负号，各轮的转向不能根据(-1)m确定，而必须用画箭头的办法确定各轮的转向
7.5.3 周转轮系的组成和分类
1.周转轮系的组成
在周转轮系中，外齿轮1和内齿轮3的固定几何轴线均为O1，行星齿轮系中几何轴线固定的齿轮称为中心齿轮或太阳轮K。行星齿轮2空套在构件H上，构件H可以绕固定轴线Ol转动，此构件称为行星架（或为转臂）。行星齿轮2既可绕自身几何轴线O2转动，又能绕中心内齿轮的固定几何轴线O1转动，就象行星一样，兼作自转和公转，习惯上称这种齿轮为行星齿轮。
2.周转轮系的分类
周转轮系可以按自由度或基本构件分类。为便于机构分析，仅介绍按自由度的分类方法。
（1） 行星轮系
如图所示的周转轮系中，中心齿轮3固定在机架上，所以轮系的活动件数n=3。该行星轮系的自由度为: F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-2=1
凡具有一个自由度的周转轮系，称为行星轮系。对于行星轮系，只需一个活动件的运动确定，则整个行星轮系的运动就确定了。
（2）差动轮系
如图所示的周转轮系中，若中心齿轮1与3都不固定，则周转轮系的活动件数n=4，转动低副数PL=4，高副数PH=2，周转轮系的自由度为：
F=3n-2PL-PH=3×4-2×4-2=2
7.5.4 周转轮系传动比的计算
当给整个轮系加上一个大小为nH，方向与nH相反的公共转速(-nH)后，各构件间的相对运动并不改变，而行星架H却静止不动了。这样，齿轮的几何轴线的位置全部固定，原来的周转轮系便转化为定轴轮系了。称为周转轮系的转化轮系。计算公式为：
= = = ±
= -
上述结论可以推广到一般情形，可以求得周转轮系传动比的普遍计算公式。设n1和，nk为周转轮系中任意两个齿轮1和k的转速，则两齿轮与行星架H的转速间的关系为：
=（-1）m
应用时须注意以下几点：
（2）将已知转速代入式中求解未知转速时，要特别注意转速的正负号，当假定某一方向的转动为正时，则相反的转动方向为负。必须将转速大小连同正负号一并代人公式计算。
（1）设齿轮1为轮系的主动齿轮(首轮)，齿轮k为轮系的从动齿轮(末轮)，中间各齿轮的主、从动地位必须从齿轮1起按传动顺序判定。
（3）在推导式时，对各构件所加的公共转速(-nH) 与各构件原来的转速是代数相加的，所以全部齿轮和行星架的轴线必须互相平行。
但不能用来求下图所示的由圆锥齿轮组成的周转轮系中行星齿轮与其它构件的传动比，因为其行星齿轮3与其它构件的轴线不平行，所以其转速不能作代数相加，即
≠n2-nH
≠
只能用来求中心齿轮与中心齿轮之间和行星架与中心齿轮之间的传动比。
7.5. 5 混合轮系传动比的计算
计算混合轮系的传动比时，既不能按单一的定轴轮系来计算传动比，也不能采用转化轮系的方法计算整个轮系的传动比。因为转化后，原来的单个周转轮系虽可转化为定轴轮系，但同时却将原来的定轴轮系转化成周转轮系。即使是由几个单一的周转轮系组成的混合轮系，也因各周转轮系的行星架的转速不同，也无法转化成一个定轴轮系。因此，混合轮系传动比的计算，首先必将其各基本轮系区分开来，然后分别列出各基本轮系计算传动比的方程式，最后联立方程式求解要求的传动比。
在下图所示的轮系中，首先将轮系划分为两个基本轮系，即：
（1）齿轮1和齿轮2组成定轴轮系；
（2）齿轮3、4、5和行星架H组成周转轮系，然后计算各基本轮系的传动比。
7.5. 6轮系的应用
轮系广泛应用于各种机械中，它主要用于以下几方面：
(1)实现相距较远的两轴间运动和动力的传递；
(2)实现分路传动；
(3)实现变速传动；
(4)获得大的传动比；
(5)用作运动的合成或用作运动的分解

展开更多......

收起↑