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绪论:机械:机器与机构的总称。机器:机 器是执行机械运动的装置,用来变换或传递 能量、物料、信息。机构:是具有确定相对 运动的构件的组合。用来传递运动和力的有 一个构件为机架的用构件能够相对运动的连 接方式组成的构件系统统称为机构。构件: 机构中的(最小)运动单元一个或若干个零 件刚性联接而成。是运动的单元,它可以是 单一的整体,也可以是由几个零件组成的刚 性结构。零件:制造的单元。分为:1、通用 零件,2、专用零件。 一:自由度:构件所具有的独立运动的数目 称为构件的自由度。 约束:对构件独立运动 所施加的限制称为约束。运动副:使两构件 直接接触并能产生一定相对运动的可动联 接。高副:两构件通过点或线接触组成的运 动副称为高副。低副:两构件通过面接触而 构成的运动副。根据两构件间的相对运动形 式,可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件(主动件)数目必须等于机构 的自由度。复合铰链:三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由 m 个构 件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为(m-1)个。虚约束:重复而不起独立限制 作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度 时,虚约束应除去不计。局部自由度: 与输 出件运动无关的自由度,计算机构自由度时 可删除。 二:连杆机构:由若干构件通过低副(转动 副和移动副)联接而成的平面机构,用以实 现运动的传递、变换和传送动力。优点:(1) 面接触低副,压强小,便于润滑,磨损轻, 寿命长,传力大。(2)低副易于加工,可获得 较高精度,成本低。(3)杆可较长,可用作实 现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较 复杂的运动规律和运动轨迹。缺点:(1)低副 中存在间隙,精度低。(2)不容易实现精确复 杂的运动规律。铰链四杆机构:具有转换运 动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整 转副:存在条件:最短杆与最长杆长度之和 小于或等于其余两杆长度之和。构成:整转 副是由最短杆及其邻边构成。类型判定:(1) 如果:lmin+lmax≤其它两杆长度之和,曲柄 为最短杆;曲柄摇杆机构:以最短杆的相邻 构件为机架。双曲柄机构:以最短杆为机架。 双摇杆机构:以最短杆的对边为机架。(2)如 果: lmin+lmax>其它两杆长度之和;不满足 曲柄存在的条件,则不论选哪个构件为机架, 都为双摇杆机构。急回运动:有不少的平面 机构,当主动曲柄做等速转动时,做往复运 动的从动件摇杆,在前进行程运行速度较慢, 而回程运动速度要快,机构的这种性质就是 所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角:作用于 C 点的力 P 与 C 点绝对速度 方向所夹的锐角α。传动 Pn 角:压力角的余角γ,死点: 无论我们在 C P B Pt A D 原动 件上施加多 大的力都不能使机构运动, 这种位置我们称为死点γ=0。解决办法:(1) 在机构中安装大质量的飞轮,利用其惯性闯 过转折点;(2)利用多组机构来消除运动不 确定现象。即连杆 BC 与摇杆 CD 所夹锐角。 三:凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。 从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固 定不动的构件(导路)。凸轮类型:(1)盘形回转 凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类 型:(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动 件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1 基圆:以凸轮最小向径为半径作的圆,用 rmin 表示。2 推程:从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt;3 远休止:从动件在远 离中心位置停留不动。远休止角δs;4 回程: 从动件由远离中心位置向中心位置运动的过 程。回程运动角δh;5 近休止:从动件靠近中 心位置停留不动。近休止角δsˊ;6 行程:从 动件在推程或回程中移动的距离,用 h 表 示。7 从动件位移线 h t 线、特点:设计简单、匀速进给。始点、末点 有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量 不大,以及要求匀速的情况。 2、 s2 等 2h 2 t 12 v2 4h1 2 t 1 a2 4h12 2 t 加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程: 推程等减速段运动方程: 柔发速svv222场生合h)24hht2t12th2s1i(n((ttt有限11s))值2a212)的ah2突2性[变122冲h(t2击c1适2o:c4加用so(h速于s(tt中度2t 112)1]) 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四:根切根念:用范成法加工齿轮时,有时 会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部,而把 齿根切去了一部分,破坏了渐开线齿廓,如 图这种现象称为根切。 根切形成的原因:标准齿轮:刀具的齿顶线 超过了极限啮合点 N。 不根切的条件可以表示为: PB1 PN1 ha* m s in mz sin 2 不根切的最少齿数为: z min 2ha* sin 2 标准齿轮:指 m、α、ha*、c* 均取标准值, 具有标准的齿顶高和齿根高,且分度圆齿厚 s 等于齿槽宽 e 的齿轮。 成型法:加工原理:成形法是用渐开线齿形 的成形铣刀直接切出齿形。加工:(a) 盘形 铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点: 加工精度低;加工不连续,生产率低;加工 成本高。优点:可以用普通铣床加工。 范成法:加工原理:根据共轭曲线原理,利 用一对齿轮互相啮合传动时,两轮的齿廓互 为包络线的原理来加工。加工:(a)齿轮插刀: 是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀 (梳齿刀):是一个齿廓为刀刃的齿条。原理 与用齿轮插刀加工相同,仅是范成运动变为 齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理 与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时,刀 刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和 切削运动。 九:失效:机械零件由于某种原因不能正常 工作时,称为失效。类型:(1)断裂。在机 械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐 蚀等因素作用),使物体分成几个部分的现 象,通常定义为固体完全断裂,简称断裂。 静力拉断、疲劳断裂。(2)变形。由于作用 零件上的应力超过了材料的屈服极限,使零 件本身发生的变形。弹性变形、塑性变形(3) 零件的表面破坏。腐蚀、磨损、接触疲劳(点 蚀)。(4)破化正常工作条件而引起的失效。 强度:零件的应力不超过允许的限度 1、名 义载荷:在理想的平稳工作条件下作用在零 件上的载荷。2、载荷系数 K:综合考虑零件 在实际工作中承受的各种附加载荷所引入的 系数。3、计算载荷:载荷系数与名义载荷的 乘积。4、名义应力与计算应力:按照名义载 荷用力学公式求得的应力称为名义应力;按 照计算载荷求得的应力称为计算应力。5、强 度条件:σ≤[σ] ;σ-计算正应力, [σ] -零件材料的许用正应力:τ≤[τ]; τ- 计算切应力, [τ] -零件材料的许用切应 力 刚度:在载荷作用下,零件产生的弹性变形 量,小于或等于机器工作性能所允许的极限 值。设计要求:具有预定功能的要求、具有 经济性要求采用先进设计理论和方法,运用 先进工具。合理选用零件材料、降低材料费 用。设计中,尽量使重量系数下降。用最少 零件组成部件或机械,尽量采用价廉的标准 件。提高机器效率,降低能耗。尽量降低包 装、运输费用。安装、拆卸方便。 、安全性要求机器中,必须配备各种防护装 置和措施,如防护罩,安全联轴器等。可靠 性要求可靠度R。零件可靠度R的计算公式。 机器的可靠度。提高机器可靠度的措施 。 标准:标准化就是要通过对零件的尺寸、结 构要素、材料性能、设计方法、制图要求等, 制定出大家共同遵守的标准。标准化的益处: 标准化有利于保证产品质量,减轻设计工作 量,便于零部件的互换和组织专业化的大生 产,以降低生产成本。 与设计有关的标准: 国 际 标 准 ISO 国 家标 准 GB 行 业 标 准 JB 地方标准 DB 企业标准等 QB。国标分为:强制 标准和推荐标准。强制性国家标准:代号为 GB ××××(为标准序号) -××××(为 批准年代)强制性国标必须严格遵照执行,否 则就是违法。推荐性国家标准:代号为 GB/T ××××-××××,这类标准占整个国标 中的绝大多数。如无特殊理由和特殊需要, 必须遵守这些国标,以期取得事半功倍的效 果。 十一:失效形式:轮齿折断:一般发生在轮 齿根部,指齿的大部分或整个齿的断落,是 轮齿中最危险的失效形式。 齿面失效:齿面疲劳点蚀和表层剥落 齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。 传动过程中,主要失效形式:通常对润滑良 好的闭式齿轮传动主要发生齿面点蚀,齿根 弯曲疲劳折断。特殊情况,如严重的冲击或 有相当大的短期过载时,须注意轮齿发生过 载折断和齿面塑性变形的可能性。高速重载 而润滑条件受限制情况下,齿面胶合又可能 成为主要失效原因。开式齿轮传动的主要失 效形式是磨粒磨损。设计准则:对于闭式软 齿面齿轮(HBS≤350):齿轮的失效形式以疲 劳点蚀为主。先按齿面接触疲劳强度公式进 行计算,再用齿根弯曲疲劳强度公式进行校 核。2 对于闭式硬齿面齿轮:齿轮的失效形式 为轮齿折断;先按齿根弯曲疲劳强度作为设 计公式,再用齿面接触疲劳强度进行校核。3 开式齿轮传动:齿轮的失效形式主要是齿面 磨损;采用弯曲疲劳强度进行设计,并适当 加大齿厚(加大模数)以延长其使用寿命。 开式齿轮不进行齿面接触疲劳强度计算。
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