机械传动（PPT125页)

1运动副及其分类2平面机构的自由度第一章平面机构的自由度1运动副及其分类一、运动副及其分类1.运动副的定义使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。a)两个构件、b)直接接触、c)有相对运动三个条件，缺一不可两构件组成运动副，其接触不外乎点、线、面。例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。§1-1运动副及其分类一、运动副及其分类2.运动副的分类平面运动副空间运动副低副高副转动副移动副固定铰链活动铰链按接触特性，通常平面运动副分为低副和高副两类。转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。a)固定铰链§1-1运动副及其分类低副：两构件以面接触而构成的运动副。移动副：只允许两构件作相对移动。§1-1运动副及其分类高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副§1-1运动副及其分类齿轮副§1-1运动副及其分类空间运动副若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。螺旋副球面副§1-1运动副及其分类自由度：构件相对于参考系的独立运动。一、自由度2平面机构的自由度二、平面运动副对构件的约束运动副类型示意图引入约束失去自由度保留自由度转动副2个约束两个移动的自由度2个1个转动的自由度移动副2个约束沿一轴方向的移动约束在平面内转动2个1个沿另一轴移动的自由度高副1个约束沿接触处公法线n-n方向的移动1个2个沿接触处公切线t-t方向移动的自由度绕接触处传动的自由度不同运动副对机构自由度的影响2平面机构的自由度三、平面机构的自由度HL23PPnF式中：n——活动件个数PL——低幅个数PH——高副个数2平面机构的自由度第二章平面四杆机构的基本类型及应用平面连杆机构－由若干个构件通过低副联接而成的平面机构，又称平面低副机构第一节平面四杆机构的基本类型及应用一、平面连杆机构的组成和特点曲柄滑块机构颚式破碎机颚式破碎机中的铰链四杆机构优点：易满足生产工艺中各种动作的要求；比压小、易润滑、磨损轻；形状简单、制造方便。缺点：准确设计难；惯性力难以平衡，不宜用于高速；效率较低。连杆机构的特点：二、平面连杆机构的基本形式二杆机构：平面四杆机构:曲柄滑块机构导杆机构第三章凸轮机构本章主要内容第一节凸轮机构的应用和类型第二节从动件的常用运动规律第一节凸轮机构的应用和类型一、凸轮机构的组成和应用组成：凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件从动件（推杆):运动规律由凸轮廓线决定的构件机架优点：只要恰当地设计凸轮的轮廓曲线，可使从动件实现任意预定的运动规律。结构简单紧凑，运动可靠。缺点：易于磨损,多用于传力不大的场合。第一节凸轮机构的类型和应用一、凸轮机构的组成和应用：内燃机配气凸轮机构自动进刀凸轮机构对心移动从动件盘形凸轮机构第一节凸轮机构的应用和类型二、凸轮机构的分类:1.按凸轮的类型分类（1）盘形凸轮凸轮的基本形式。这种凸轮是绕一个固定轴线转动并且具有变化半径的盘形零件。第一节凸轮机构的应用和类型二、凸轮机构的分类1.按凸轮的类型分类:（1）盘形凸轮（2）：偏置移动从动件盘形凸轮机构摆动从动件盘形凸轮机构第一节凸轮机构的应用和类型二、凸轮机构的分类1.按凸轮的类型分类:（2）移动凸轮：当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架做直线运动，这种凸轮称移动凸轮。移动凸轮机构1.按凸轮的类型分类:(3)圆柱凸轮：将移动凸轮卷成圆柱即成为圆柱凸轮圆柱凸轮机构第一节凸轮机构的类型和应用1、按凸轮的类型分类:(2)圆柱凸轮第一节凸轮机构的类型和应用圆锥凸轮机构弧面凸轮机构端面凸轮机构2.按从动件的的类型分类:尖端从动件滚子从动件平底从动件曲面从动件第一节凸轮机构的类型和应用第二节从动件的常用运动规律推程运动角回程运动角远休止角近休止角远休止近休止推程回程一．凸轮机构的基本名词术语第二节从动件的几种常用运动规律一．凸轮机构的基本名词术语（1）理论廓线（2）实际廓线（3）基圆（4）行程（5）推程推程运动角（6）回程回程运动角（7）远休止远休止角（8）近休止近休止角运动线图冲击特性：刚性冲击。0ahvhstt适用场合低速轻载二．从动件常用运动规律（一）等速运动规律推程运动方程t0第二节从动件的几种常用运动规律推程运动方程ttttthahvhscos2sin2cos12222(0φφt)(二)余弦加速度(简谐)运动规律运动线图冲击特性:柔性冲击（无冲击）适用场合:中速中载（高速）第二节从动件的几种常用运动规律三.正弦加速度（摆线）运动规律推程：s＝h[δ/δ0-sin(2πδ/δ0)/2π]v＝hω[1-cos(2πδ/δ0)]/δ0a＝2πhω2sin(2πδ/δ0)/δ02回程：s＝h[1-δ/δ0’+sin(2πδ/δ0’)/2π]v＝hω[cos(2πδ/δ0’)-1]/δ0’a＝-2πhω2sin(2πδ/δ0’)/δ’02无冲击sδδaδvhδ0第四章键、花键和销连接4.1键联接4.2花键联接4.3销联接1键连接1.1键的功能、分类、结构形式及应用用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，或实现零件的轴向固定或导向移动。主要类型：平键连接半圆键连接楔键连接切向键连接1.平键联接平键的下半部分装在轴上的键槽中，上半部分装在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间隙，键靠侧面传递扭矩。普通平键―静连接导向平键―动连接滑键―动连接薄型平键―静连接1）普通平键半圆头(C型)---常用于轴端圆头(A型)方头(B型)盘形铣刀端铣刀轴向固定好A型键(圆头)与B型键(方头)的差异②加工方式差异④对轴强度影响的差异③轴向固定性差异①外形差异⑤工作长度差异Lb轴向固定差应力集中大应力集中小lLlLb2）薄型平键A型键B型键C型键,常用于轴端其高度约为普通平键的60%、70%，传递能力较低，常用于薄壁结构、空心轴等。3）导向平键外形特点―键用螺钉固定在轴上，零件可以在轴上移动，构成动联接。为便于装拆，制有起键螺孔。适用场所―轴上零件滑移距离不大的场所。外形特点―鞍状，包在零件上适用场所―轴上零件滑移距离较大的场所相对运动方式―键与零件一同沿轴槽滑移4）滑键―动连接☆普通平键、薄型平键、导向平键和滑键的工作面均为键的侧面双平键☆当同一轴段需装两个平键时，两键须相隔180°平键1平键2工作面工作面2.半圆键连接―静连接优点：键能绕其几何中心摆动以适应毂槽底面的斜度；工艺性好，装配方便。缺点：轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大适用场所―轻载，锥形轴端与轮毂的连接。工作面半圆键勾头楔键连接3.楔键（斜键）连接楔键的形状：键的上表面具有1：100的斜度楔键的类型普通楔键勾头楔键∠1：100∠1：100圆头楔键连接平头楔键连接勾头楔键的勾头供拆卸用12楔键的工作面工作面工作面工作面工作面楔键的传力方式―靠键的楔紧传力，同时能承受轴向力，起单向轴向固定的作用。楔键连接的最大缺点：楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心。楔键连接不宜的场所：高速、定心精度高o2o14.切向键连接切向键的组成：由一对1:100的楔键组成切向键的工作面：由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。工作面工作面☆轴单向转动时，可安一个切向键；切向键的缺点：键槽对轴的强度削弱较大☆双向转动时，相隔120°-130°安装两个切向键。切向键的适用的场所：大型传动（重载）。如大型带轮、矿山设备等。1.2键的选择和键连接的强度计算已知：被联接件的材料、构造和尺寸；联接的载荷等。键联接的设计：选择键的类型、截面尺寸、键长等，作相应的计算。1.键的选择（1）键的类型：据联接的结构特点、使用要求和工作条件来选。（2）键的尺寸：据轴径d从键的标准中选截面尺寸b、h，键长L参考轮毂长B定，键长应略小于轮毂长B。bhLLbhdB2.键连接的强度计算（1）平键连接强度计算平键连接的主要失效形式静连接（普通平键连接）―挤压破坏动连接（导向键、滑键）―磨损当平键联接用于传递扭矩时，键的侧面受挤压，截面a-a受剪切键的剪断（很少，严重过载，沿a－a面剪断）TokyFFklFP静连接强度条件动连接强度条件K—键与轮毂接触高度0.5hT―扭矩T=F×y≈F×d/2P―键、轴、毂三者中最弱材料的许用挤压应力P―键、轴、毂三者中最弱材料的许用压强kldT3102PP挤压强度压强klFPkldT3102LlL=l（2）半圆键连接强度计算l―键的工作长度A型键―bLlB型键―Ll只需作挤压强度计算3210PTkld☆K从标准中查；Ll☆LP（3）楔键连接强度计算楔键连接的主要失效形式相互楔紧的工作面被压溃楔键连接的压力分布o未传递扭矩时y力平衡方程传递扭矩后oT0oMTFxx/2TFxfyfd挤压强度条件为2pFblFFFFfFfFfFy/2fFd/2d66Tbfd31210(6)Tblbfdpσp—键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa，见表12.2。式中：T—传递的转矩，N.m；D—轴的直径，mm；b—键的宽度，mm；l—键的工作长度，mm；f—摩擦系数，一般取0.12~0.17（4）切向键连接简化强度计算当键连接传递转矩时，其受力情况如图所示取键和轴为受力研究对象，则受力平衡条件为：2.dfyTF切向键连接的挤压强度条件为：lctFp)(式中：T—传递的转矩，N.m；D—轴的直径，mm；)45.05.0(fdT][p)45.05.0()(103fdlctTσp—键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa。l—键的工作长度，mm；f—摩擦系数，一般取0.12~0.17t—键槽的深度，mm；c—键的倒角，mm；2花键连接2.1花键连接的类型、特点及应用花键连接的组成内花键外花键花键联接由内花键和外花键组成。沿周向均布多个键齿。花键联接是平键联接在数目上的发展。花键连接的优点a）受力均匀；b）应力集中小；c）承载能力强；d）轴上零件的对中性好；e）导向性好；f）可用磨削的方法提高加工和连接质量。花键连接的缺点a）需用专门设备加工；b）制造成本高。应用：定心精度要求高、传递转矩大或经常滑移的联接。如变速箱滑移齿轮。矩形花键连接按新标准为小径定心，定心精度高，制造容易，在工程中应用最广泛矩形花键花键类型：矩形花键、渐开线花键、三角形花键用于高强度连接渐开线花键3045承载能力强，适用于大扭矩、大直径场所也称三角形花键，适用于轻载小直径连接齿形定心4530也称三角形花键用于薄壁零件连接0.5ahm0.4ahm渐开线花键的制造方法：同齿轮加工一样需采用专用机床★加工工艺性好★制造精度较高★制造成本较高2.2花键连接的强度计算花键连接的失效形式静连接―挤压破坏动连接―磨损强度计算的合理假设①每齿受力均匀②力F作用在平均直径dm上Ψ—各齿间载荷分配不均匀系数，其值视加工精度而定，一般Ψ取0.7～0.8；z—花键齿数；h—花键齿侧面的工作高度，对矩形花键h＝0.5(D-d)，D和d分别为花键轴的外径和内径；对渐开线花键为h=m，m为模数。dm—花键平均直径(mm)，对矩形花键，dm＝(D+d)/2；对渐开线花键，dm＝d，(d为分度圆直径)；l—齿的工作长度(mm)；PmPzhldT3102静连接pzhldTpm3102动连接强度条件为：3销连接销的分类按结构形式分固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。圆柱销多次拆卸会降低其定位精度和可靠性。圆锥销有1:50的锥度，它安装方便，定位精度高，可反复多次拆装。圆柱销圆锥销销的失效（破坏）形式连接销―挤压或剪切失效安全销―剪断（工作需要）定位销―受力很小，一般不破坏强度计算请参考《机械设计手册》有关内容第五章带传动和链传动第一节带传动的类型和应用一、带传动的组成及原理主动轮1、带传动的组成:带从动轮主动轮从动轮带1n2n摩擦型带传动靠摩擦力啮合型带传动靠啮合传递运动和