機械設計基礎總結

2021-10-21 20:07:38 字數 2926 閱讀 6972

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(原動件數》f,機構破壞)

在此機構中,ad固定不動,稱為機架;ab、cd兩構件與機架組成轉動副,稱為連架桿;bc稱為連桿。在連架桿中,能作整週迴轉的構件稱為曲柄,而只能在一定角度範圍內擺動的構件稱為搖桿。

1)連架桿和機架中必有一桿是最短桿;

2)最短杆與最長杆長度之和小於或等於其它兩桿長度之和。(稱為桿長條件)

當主動件曲柄等速轉動時,從動件搖桿擺回的平均速度大於擺出的平均速度,搖桿的這種運動特性稱為急回特性

極位夾角θ:曲柄整週運動時,連桿的兩個極限位置的夾角

當機構存在極位夾角θ時,機構便具有急回運動特性。且θ角越大,k值越大,機構的急回性質也越顯著

連桿bc與從動件cd之間所夾的銳角γ稱為四桿機構在此位置的傳動角。顯然γ越大,有效分力pt越大,pn越小,對機構的傳動就越有利。所以,在連桿機構中也常用傳動角的大小及變化情況來描述機構傳動效能的優劣。

為了保證機構傳力效能良好,應使γmin≥40 ~50°

最小傳動角的確定:對於曲柄搖桿機構,γmin出現在主動件曲柄與機架共線的兩位置之一。

(傳動角為0)

當以搖桿cd為主動件,則當連桿與從動件曲柄共線時,

機構的傳動角γ=0°,這時主動件cd通過連桿作用於從動件ab上的力恰好通過其迴轉中心,出現了不能使構件ab轉動的「頂死」現象,機構的這種位置稱為「死點」

.對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構

(1)選取適當的比例尺,取為半徑作圓;

(2)先作相應於推程的一段凸輪廓線。為此,根據反轉法原理,將凸輪機構按進行反轉此時凸輪靜止不動,而推桿繞凸輪順時針轉動。按順時針方向先量出推程運動角,再按一定的分度值(凸輪精度要求高時,分度值取小些,反之可以取小些)將此運動角分成若干等份,並依據推桿的運動規律算出各分點時推桿的位移值s。

(3)確定推桿在反轉運動中所佔據的每個位置。為此,根據反轉法原理,從a點開始,將運動角按順時針方向按乙個分點進行等份,則各等份徑向線01,02,……08即為推桿在反轉運動中所依次佔據的位置。

(4)確定出推桿在復合運動中其尖頂所佔據的一系列位置。根據表中所示數值s,沿徑向等分線由基圓向外量取,得到點,即為推桿在復合運動中其尖頂所佔據的一系列位置。

(5)用光滑曲線連線,即得推桿公升程時凸輪的一段廓線。

(6)凸輪再轉過時,由於推桿停在最高位置不動,故該段廓線為一圓弧。以o為圓心,以為半徑畫一段圓弧。

齒輪機構的應用和分類

傳遞功率大、效率高、傳動比準確、使用壽命長、工作安全可靠等特點。但是要求有較高的製造和安裝精度,成本較高;不宜在兩軸中心距很大的場合使用

齒廓嚙合的基本定律(basic law of tooth profile meshing)

左圖所示為一對互相嚙合的齒輪,設主動輪1以角速度繞順時針方向迴轉,從動輪2受輪1的推動以角速度繞逆時針方向迴轉。兩輪輪齒的齒廓在某一點k接觸,它們在點k處的線速度為,。

方法:⒈ 過點k作兩齒廓的公法線 nn

顯然,要使這一對齒廓能連續的接觸傳動,它們沿接觸點的公法線方向是不能相對運動的。否則,兩齒廓將不是彼此分離就是互相嵌入,因而不能達到正常傳動的目的。這就是說,要使兩齒廓能夠連續接觸傳動,則和在公法線 nn 方向的分速度應該相等。

所以兩齒廓接觸點間的相對速度只能沿兩齒廓接觸點的公切線方向。由三心定理,p點為齒輪1、2的速度瞬心

則兩輪的傳動比為

(*)式(*)表明:

互相嚙合傳動的一對齒輪在任一位置時的傳動比,都與其連心線被其嚙合齒廓在接觸點處的公法線所分成的兩段成反比。這一規律稱為齒廓嚙合的基本定律。

⒉ 要使兩齒輪做定傳動比傳動,則其齒廓必須滿足的條件是:

不論兩齒廓在何位置接觸,過接觸點所做的兩齒廓公法線必須與兩齒輪的連心線相交於一定點。

證明:由式(*)可知,如果要求兩齒輪的傳動比為常數,則應使為常數。由於在兩齒輪的傳動過程中,其軸心、均為定點(即為定長),所以,欲使為常數,則必須使點p在連心線上為一定點。

⒊兩齒輪的嚙合傳動可以視為兩輪的節圓作純滾動

證明:由於兩輪作定傳動比傳動時,節點p為連心線上的一定點,故點p在輪1的運動平面上的軌跡是一以為圓心,為半徑的圓。同理,點p在輪2的運動平面上的軌跡是一以為圓心,為半徑的圓。

這兩個圓分別稱為輪1與輪2的節圓。而由上述可知,輪1與輪2的節圓相切於p點,而且在點p處兩輪的線速度相等,即,故兩齒輪的嚙合傳動可以視為兩輪的節圓作純滾動。

直線bc沿一圓周作純滾動時,直線上任意點i的軌跡ai,稱為該圓的漸開線。這個圓稱為漸開線的基圓,其半徑用表示。直線ni稱為漸開線的發生線

法向齒距相等

即:(b1,b2分別為兩齒輪齒頂圓與嚙合線的交點

為了保證傳動的連續性,要求前一對齒在 b1 點脫離嚙合時,後一對齒應進入嚙合,為此要求兩齒輪的實際嚙合線 b 1 b 2 應大於或等於齒輪的法節 pb 。通常把 b1 b2 與 pb 的

比值稱為齒輪傳動的重合度,用εα 來表示於是得齒輪連續傳動的條件是:

ε α = ( b 1 b 2 / p b ) ≥ 1

在齒輪傳動中,為避免或減小輪齒的衝擊,應使兩輪齒側間隙為零;而為防止輪齒受力變形、發熱膨脹以及其它因素引起輪齒間的擠軋現象,兩輪非工作齒廓間又要留有一定的齒側間隙。這個齒側間隙一般很小,通常由製造公差來保證。所以在我們的實際設計中,齒輪的公稱尺寸是按無側隙計算的。

近代齒輪的加工方法很多,有鑄造法、熱軋法、沖壓法、模鍛法和切齒法等。其中最常用的是切削方法,就其原理可以概括分為仿形法和范成法兩大類。

顧名思義,仿形法就是刀具的軸剖面刀刃形狀和被切齒槽的形狀相同。其刀具有盤狀銑刀和指狀銑刀等,如圖所示。

這種方法是加工齒輪中最常用的一種方法。利用一對齒輪互相嚙合傳動時,兩輪的齒廓互為包絡線的原理來加工的。將一對互相嚙合傳動的齒輪之一變為刀具,而另乙個作為輪坯,並使二者仍按原傳動比進行傳動,則在傳動過程中,刀具的齒廓便將在輪坯上包絡出與其共軛的齒廓。

用範成法加工齒輪時,有時會發現刀具的頂部切入了輪齒的根部,而把齒根切去了一部分,破壞了漸開線齒廓,如圖所示。這種現象稱為根切

用範成法加工齒輪,若刀具的齒頂超過嚙合極限點n1則被切齒輪必定發生輪齒根切。

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