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一、齒輪傳動(dòng)的基本概念
漸開線齒輪的嚙合特點(diǎn):(1)漸開線齒廓能夠保證定傳動(dòng)比;(2)漸開線齒廓之間的正壓力方向不變;(3)漸開線齒廓傳動(dòng)具有可分性。
齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是:傳動(dòng)平穩(wěn)、適用范圍廣、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)。但制造和安裝精度高、制造費(fèi)用大,且不適合于距離較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)可以用來傳遞任意軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
齒輪傳動(dòng)按照一對(duì)齒輪傳遞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分為平面齒輪傳動(dòng)和空間齒輪傳動(dòng),平面齒輪傳動(dòng)又分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和人字齒輪傳動(dòng);按照工作條件可以分為開式傳動(dòng)、半開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)。
齒輪傳動(dòng)的基本要求是:傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn);承載能力強(qiáng)。
二、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
齒廓曲線與齒廓嚙合基本定律:在嚙合傳動(dòng)的任一瞬時(shí),兩輪齒廓曲線在相應(yīng)接觸點(diǎn)的功法線必須通過按給定傳動(dòng)比確定的該瞬時(shí)的節(jié)點(diǎn)。
漸開線齒輪嚙合的正確條件:嚙合輪齒的工作側(cè)齒廓的嚙合點(diǎn)必須總是在嚙合線上,即兩齒輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)該分別相等。
齒輪傳動(dòng)的無側(cè)隙嚙合及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝:一個(gè)齒輪節(jié)圓上的齒厚等于另一個(gè)齒輪節(jié)圓上的齒槽寬是無側(cè)隙嚙合的條件;外嚙合齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距為,內(nèi)嚙合是標(biāo)準(zhǔn)中心距為。
齒輪及其變位的相關(guān)計(jì)算:相關(guān)參數(shù)為齒數(shù)、模數(shù)、分度圓壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的幾何尺寸計(jì)算,包括分度圓直徑、齒頂高、齒根高、齒全高、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚、齒槽寬、中心距、頂隙以及變位齒輪的變位系數(shù)等。
漸開線齒輪的根切現(xiàn)象:用展成法加工齒輪式,若刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的焦點(diǎn)超過被切齒輪的極限點(diǎn),則刀具的齒頂會(huì)將被切齒輪的齒根的漸開線齒廓切去了一部分。避免根切的最小齒數(shù),用標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí),因?yàn)?SUB>,最少齒數(shù)為17。
三、機(jī)構(gòu)的組成
構(gòu)件指獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元,兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接叫運(yùn)動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)副按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)的范圍可以分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副;按運(yùn)動(dòng)副元素分為:低副-面接觸、應(yīng)力低;高副-點(diǎn)接觸或線接觸,應(yīng)力高。其中運(yùn)動(dòng)副元素是只形成運(yùn)動(dòng)副的組建之間直接接觸的部分。
四、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算
機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目,叫機(jī)構(gòu)的自由度。設(shè)一個(gè)平面機(jī)構(gòu)由N個(gè)構(gòu)件組成,其中必定有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架,其活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=N-1.設(shè)機(jī)構(gòu)共有個(gè)低副、個(gè)高副,因?yàn)樵谄矫鏅C(jī)構(gòu)中每個(gè)低副和高副分別限制兩個(gè)自由度和一個(gè)自由度,故平面機(jī)構(gòu)的自由度為。在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí),應(yīng)該注意三種特殊情況:(1)復(fù)合鉸鏈:三個(gè)或更多的構(gòu)件在同一處聯(lián)接成同軸線的兩個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副,就構(gòu)成了復(fù)合鉸鏈,計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)該按照兩個(gè)或更多個(gè)運(yùn)動(dòng)副計(jì)算。(2)局部自由度:在有些機(jī)構(gòu)中,為了其他一些非運(yùn)動(dòng)的原因,設(shè)置了附加機(jī)構(gòu),這種附加機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是完全獨(dú)立的,對(duì)整個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)毫無影響,這種獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)稱為局部自由度,計(jì)算總自由度時(shí)忽略該構(gòu)件。(3)虛約束:機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù),對(duì)機(jī)構(gòu)不產(chǎn)生新的約束作用的約束。虛約束經(jīng)常出現(xiàn)在:兩構(gòu)件之間形成多處具有相同作用的運(yùn)動(dòng)副;兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡重合。
五、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件
機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是:只有給定機(jī)構(gòu)輸入的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目與機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目相等,機(jī)構(gòu)才能有確定的運(yùn)動(dòng)。
六、平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析
高副低代法:用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)構(gòu)件來代替一個(gè)高副,這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別處于高副兩輪廓接觸點(diǎn)的曲率中心。
把構(gòu)件中不能再拆分的自由度為零的構(gòu)件組稱為機(jī)構(gòu)的基本桿組。分為II級(jí)桿組(2個(gè)活動(dòng)構(gòu)件,3個(gè)低副組成)和III級(jí)桿組(4個(gè)活動(dòng)構(gòu)件,6個(gè)低副組成),要能夠?qū)ζ矫鏅C(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化并拆分出相應(yīng)的桿組。與桿組相對(duì)應(yīng),平面機(jī)構(gòu)分為I級(jí)機(jī)構(gòu):僅僅由機(jī)架和原動(dòng)件組成的機(jī)構(gòu);II級(jí)機(jī)構(gòu):機(jī)構(gòu)中基本桿組的最高級(jí)別為II級(jí)桿組的機(jī)構(gòu);III級(jí)機(jī)構(gòu):機(jī)構(gòu)中基本桿組的最高級(jí)別為III級(jí)桿組的機(jī)構(gòu)。
能夠根據(jù)給定的機(jī)構(gòu)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。
七、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析
速度瞬心法:在任一瞬時(shí),兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都可以看做是繞某一重合點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)、該重合點(diǎn)稱為速度瞬心。如果一個(gè)機(jī)構(gòu)是由k個(gè)構(gòu)件組成,那么它的速度瞬心總數(shù)為。瞬心的求法包括:根據(jù)瞬心定義直接求兩構(gòu)件的瞬心;根據(jù)三心定理求兩構(gòu)件的瞬心:做平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心,它們位于同一直線上。
相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求機(jī)構(gòu)的速度和加速度:同一構(gòu)件上點(diǎn)間的速度和加速度的求法;組成移動(dòng)副兩構(gòu)件的重合點(diǎn)間的速度和加速度求法。要重點(diǎn)掌握以上兩種運(yùn)動(dòng)分析方法,并且能夠綜合運(yùn)用上述兩種方法對(duì)復(fù)雜的平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,尤其是要深入理解圖解法的具體操作過程。
八、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其基本問題
平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)通常包括選型和運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)是重點(diǎn),一般可以歸結(jié)為三類基本問題:實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置;實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律;實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡。
平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方法主要有圖解法和解析法。圖解法是利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中各運(yùn)動(dòng)副位置之間的幾何關(guān)系,通過作圖獲得有關(guān)運(yùn)動(dòng)尺寸;解析法是將運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)問題用數(shù)學(xué)方程加以描述,通過方程的求解獲得有關(guān)運(yùn)動(dòng)尺寸。
九、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式
平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。其演化方式主要有:取不同構(gòu)件作為機(jī)架,運(yùn)動(dòng)的可逆性,如曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu);含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)(轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副),如曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu),如正切機(jī)構(gòu)和正弦機(jī)構(gòu)。
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