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机构具有确定运动的条件;
自由度计算的向个特殊问题
•教学进程机构组成及运动副(2学时)机构运动简图(2学时)机构自由度计算(6学时)•小结
课后习题1-8图1.27,图1.28,1-9
1.1-1.2机构组成及运动副
2)
1、掌握机构的组成
2、掌握运动副的分类及特点
3、掌握运动副的表示方法
重点:
运动副的分类及特点
难点:
高副、低副及约束的关系
(复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计)
一、机构的组成与分类
(动画演示)
二、自由度
(一)低副
1.转动副
2.移动副
(二).高副
作平而运动自由构竹的口由度
1-2常用构件的表示方法常用运动副的表示方法•小结
1、机构组成
2、运动副的表示方法•作业(无作业)课堂练习
1.2平面机构运动简图
1、掌握平面机构运动简图的表示
运动简图的表示方法难点:
正确表示机构动动简图
复习动动副的表示方法
导入新课模型演示,画出该模型的简图教学方式
辅助手段(ppt)
1、机构运动简图:
简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形
(按比例,用特定的符号和线条)
和运动有关的:
运动副的类型、数目、相对位置、构件数目和运动无关的:
构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造
2、机构示意图:
只需表明机构运动传递情况和构造特征,不必按严格比例所画的图形
3、绘机构运动简图的步骤
1)分析机构,观察相对运动,数清所有构件的数目;
2)确定所有运动副的类型和数目;
3)选择合理的位置(即能充分反映机构的特性);
4)确定比例尺;
5)用规定的符号和线条绘制成简图。
(从原动件开始画))
(课堂练习:
看动画演示,画机构运动简图)
1.3平面机构自由度的计算
6)
1、掌握机构自由度的计算
2、掌握机构具有确定动动的条件•重点和难点重点:
机构自由度的计算难点:
虚约束•教学进程
1学时)
(复习机构动动简图表示导入新课模型演示机构自由度教学内容教学方式辅助手段(PPT,动画演示,模型操作)课时分配(自由度公式机构具有确定动动的条件(复合铰链,局部自由度2学时)(虚约束,练习,3学时)
•小结•作业
第二章平面连杆机构
8)
1、了解四杆机构的基本形式及其演化;
2、掌握四杆机构的工作特性;
3、掌握四杆机构设计的常用方法;
1、四杆机构的特性
2、四杆机构常用的设计方法
1、曲柄存在的条件;
2、压力角
3、死点
课时分配:
四杆机构基本形式与演化(2课时)四杆机构工作特性(4学时)四杆机构设计(2学时)教学内容:
1.熟练掌握并能应用四杆机构曲柄存在条件判断是否存在曲柄及机构类型;
2.理解四杆机构的行程速比系数K、急回特性、极位夹角、传动角、压力角、死点位置等概念,并能熟练通过作图确定和求出四杆机构的极限位置、极位夹角、最小传动角(或最大压力角)和死点位置。
3.能综合运用按给定的行程速比系数K和连杆的位置等运动条件来熟练设计四杆机构。
习题2-3(课堂练习),习题2-6,习题2-10
2-1概述
一、概念
1连杆机构:
构件全部用低副联接而成的平面机构(低副机构)
2平面连杆机构:
各构件的相对运动为平面运动的连杆机构
3铰链四杆机构:
由转动副联接起来的其中一个杆为机架的平面四杆机构
二、平面连杆机构的特点和应用
1、特点
2、应用
2-2铰链四杆机构的类型与应用基本型式及其演化
一、铰链四杆机构的基本型式
特点:
两连架杆
主动曲柄匀
(三)、、双摇杆机构
、铰链四杆机构的
化方法:
转动副选取不同构
)、转动副转化
二)、取不同构件为机架
连杆
柄(整周转);
一个是摇杆(摆动)
连架杆
D
都是曲柄(整周转)速转,从动曲柄变速转
都是摇杆(摆动)
黄化
移动副(滑块四杆机构);
为机架.:
.-
(一)、曲柄摇杆机构特点:
两连
(二)、双曲柄机
AO
2-3平面四杆机构的基本特性
一、铰链四杆机构存在曲柄的条件
类型的判别关键在于:
机构中有无曲柄,有几个曲柄结论:
1、铰链四杆机构存在曲柄的条件是:
(1)、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
(2)、机架或连架杆为最短杆。
2、铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是:
(2)、曲柄为最短杆。
3、铰链四杆机构不存在一个曲柄的条件是:
(2)
、连架杆为最短杆。
若将机架70变为技0?
三、压力角和传动角
压力角
从动件受力点(C点)的受力方向与受力点的速度方向之间所夹的锐角。
四、死点位置
1•死点的概念
2.死点的利用
3.死点的缺陷
2-4平面四杆机构的设计设计内容:
选择形式;
确定尺寸(运动简图)
两类问题:
实现给定的运动规律
实现给定的运动轨迹设计方法:
解析法;
实验法;
图解法
1、按给定的行程速比系数K设计四杆机构
2、按给定的连杆位置设计四杆机构
第三章凸轮机构
•教学目的和要求1、了解凸轮机构的应用及分类;
2、掌握凸轮机构从动件常用的运动规律;
3、掌握凸轮机构轮廓设计方法
1、凸轮机构从动件常用的运动规律;
2、掌握凸轮机构轮廓设计方法难点:
凸轮机构轮廓设计方法
(复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计)Ppt,
模型动画演示课时分配:
凸轮机构应用及分类:
2学时;
从动件常用运动规律2学时凸轮轮廓设计2学时
3-1凸轮机构应用和分类
一、凸轮机构的组成和应用
二、凸轮传动机构的类型
1、按凸轮的形状和运动分类
(1)、盘形回转凸轮
(2)、平板移动凸轮
(3)、圆柱回转凸轮
2、按从动件的形状分类
(1)、尖顶从动件
(2)、滚子从动件
(3)、平底从动件
3、按从动件的运动形式
4、按锁合方式分类
直动从动件凸轮机构
按从动件的运动分类二
凸轮机构的分类
L摆动从动件凹槽凸轮机构
按从动件的形状分类一
叢子从动件凸抢机构
平底从动件凸轮机构
按高副维持接筑的方
r|力封闭的凸轮机构
法分类
11彫封冈的凸轮机枸
3-2常用的从动件运动规律
、凸轮传动的工作过程
★基圆:
以凸轮最小半径G所作的圆,孔称为凸轮的基圆半径。
★椎程、推程运动角'
4
★远休、远休止角:
近
★回程、回程运动角:
$
★近休、近休止角’■
★行程:
h'
★位移:
s=r-r0
★推杆的运动规律:
是指椎杆在运动过程中,其位移、速度和加速度随时周变化(凸轮转角6变化)的规律》
2、等加速等减速运动规律
3、简谐运动规律(余弦加速度运动规律)
三、从动件运动规律的选择
1.选择推杆运动规律的基本要求
2.根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况
小结二
运动规律运动特性
适用场合
等速运动规律雲有刚性冲击
低速轻载
等加速等减速运动=柔性冲击
中速轻载
余弦加速度运动规律,柔性冲击
中低速重载
正弦加速度咼动规律二无冲击
中高速轻裁
3-3用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线设计方法:
图解法,解析法
一、图解法设计凸轮轮廓曲线
(一)、图解法的原理(反转法)
(二)、图解法的方法和步骤
1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构
2、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构
3-4凸轮机构基本尺寸的确定
凸轮机构设计;
实现预定运动规律
L受力良好』效率高,结构紧凑
-、滚子半径的选取理论廓线的曲率半径:
P实际廉线的曲率半径:
Pa
结论:
外凸的凸轮轮廓曲线,应使r0<
pmin,通常取
同时pa>
=1-5mm,另外滚子半径还受强度、结构等的限制,因而也不能做得太小,通常取滚子半径
rr=0.4r0。
凸轮压力角的校核
(1).凸轮机构的压力角定义
凸轮机构从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角,用a表
(2).压力角与作用力以及机构尺寸的关系
将凸轮对从动件的作用力F分解为町和巴eFl为有效分力,Fz为有害分力,当压力角住越大,有害分力严越大,如果压力角增大,有害分力所引起的摩擦阻力也将增大,摩擦功耗增大,效率降低门
如果压力角大到一走值时,有害分力所引起
的摩擦阻力将大于有效分力旳这时无论凸牝机的煜mi凸轮对从动件的作用力磅多大,都不能使
动件运幼,机构将发生自锁。
三、凸轮基圆半径的确定•小结
1、了解凸轮机构的应用及分类;
2、掌握凸轮机构从动件常用的运动规律;
3、掌握凸轮机构轮廓设计方法
按要求作出凸轮轮廓
第四章间歇运动机构简介
1、了解间歇运动机构的原理;
2、掌握常用间歇运动机构
棘轮和槽轮难点:
无
(复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计)
PPT演示
间歇运动机构:
机器工作时,当主动件作连续运动时,常需要从动件产生周期性的运动和停歇,实现这种运动的机构,称间歇运动机构。
类型:
1.主动件往复摆动,从动件间歇运动---棘轮机构
2.主动件连续转动,从动件间歇运动---槽轮机构、不完全齿轮机构应用:
自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位机构等步进运动机构:
机构的间歇运动是单方向的。
4—1棘轮机构
一、齿式棘轮机构
1、单动式棘轮机构
2、双动式棘轮机构
3、可变向棘轮机构
二、棘轮转角的调节
1.调节摇杆摆动角度的大小,控制棘轮的转角
2.用遮板调节棘轮转角
三、棘轮机构的特点及应用
4—1槽轮机构
一、槽轮机构的工作原理和特点
1槽轮机构的类型及应用
2、槽轮机构的运动特性
4-3不完全齿轮机构
(一)、不完全齿轮机构的工作原理和类型
•作业(自行车后轮运动思考)
第五章齿轮传动
14)
1、了解齿轮传动的特点、类型及应用;
2、掌握齿轮参数及结构;
3、掌握渐开线齿轮的啮合传动;
3、了解齿轮失效的原因应应对方法;
4、掌握齿轮受力分析;
强度计算及校核
1、齿轮参数及啮合传动,
2、齿轮的强度计算及校核;
1、齿轮强度计算及校核
PPT,模型,实验(参数测定,传动原理观察,展成法原理)课时分配:
5.
1-5.22
学时
3-5.43
5-5.73
8-5.103
11-133
习题:
5-2;
5-3;
5-6;
5.1-5.2齿轮传动及渐开线齿廓
1、了解齿轮传动特点,2、掌握渐开线形成的原理及性质
3、掌握齿廓啮合基本定律
渐开线形成原理,啮合基本定律
啮合基本定律
PPT,动画引入:
介绍日常生活中的齿轮一、齿轮传动特点及应用1、齿轮传动特点2、齿轮传动应用
3、齿轮应用
二、渐开线齿廓及啮合特性
1、渐开线的研成原理
2.渐开线的性质
(1)发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。
(2)渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。
因为当发生线在基圆上作纯滚动时,B点为渐开线上K点
的曲率中心,BK为其曲率半径和K点的法线。
(3)渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。
齿廓上各点压力角是变化的。
(4)渐开线的形状只取决于基圆大小。
(5)基圆内无渐开线。
_O2N2
=ONi
一对相互啮合的齿廓无论在任何位置啮合,其两轮的传动比恒等于连心线被齿廓接触点的公法线所分成的两段的反比。
这就是齿廓啮合基本定律。
5.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸
5.4渐开线齿轮的啮合传动
3)
1、掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数
2、掌握渐开线齿轮传动的啮合传动特点
模数,分度圆,正确啮合
正确啮合条件,连续传动条件
(复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计)复习:
上次课内容
PPT
渐开线齿廓的啮合特点
1、传动比恒定:
渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律。
2、四线合一:
啮合线、过啮合点的公法线、基圆的公切线和正压力作用线四线和一。
3、中心距可分性:
4、啮合角不变•作业
5-2;
5-3;
5.5渐开线标准直齿圆柱齿轮的加工方法
、成形法
圆盘铳刀加工齿数的范围
加工不连续,生产效率低,不宜用于批量生产。
可在普通铳床上加工,不需专用机床。
可在普通铳床上加工,不需专用机床。
二、范成法(展成法)
范成法是利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的原理加工齿轮的。
加工时刀具与齿坯的运
动就像一对互相啮合的齿轮,最后刀具将齿坯切出渐开线齿廓。
范成法切制齿轮常用的刀具有三种
(1)齿轮插刀是一个齿廓为刀刃的外齿轮;
(2)齿条插刀是一个齿廓为刀刃的齿条;
(3)齿轮滚刀像梯形螺纹的螺杆,轴向剖面齿廓为精确的直线齿廓,滚刀转动时相当于齿条在移动。
可以实现连续加工,生产率高。
加工方法有:
插齿和滚齿
思考题
现有4个标准齿轮:
1)m仁4mm,z1=25;
2)m2=4mm,z2=50;
3)m3=3mm,
z3=60;
4)m4=2.5mm,z4=40。
试问:
1)哪两个齿轮的渐开线形状相同?
2)哪两个齿轮能正确
啮合?
3)哪两个齿轮能用同一把滚刀制造?
这两个齿轮能否改成用同一把铳刀加工?
5.6渐开线齿轮的根切现象
1.根切现象
故NM=rsinaf)
ZAsinGC
^min^:
—5sina
a=20®
^*=1时,2^=17,
5.7变位齿轮
导入:
(1)受根切限制,齿数不得少于Zmin,使传动结构不够紧凑;
(2)不适合于安装中心距a‘不等于标准中心距a的场合。
当a'
<
a时无法安装,当a'
>
a时,虽然可以安装,但会产生过大的侧隙而引起冲击振动,影响传动的平稳性;
(3)一对标准齿轮传动时,小齿轮的齿根厚度小而啮合次数又较多,故小齿轮的强度较低,齿根部分磨损也较严重,因此小齿轮容易损坏,同时也限制了大齿轮的承载能力。
变位齿轮的概念
当Z<
Zmin时,Xmin>
0,此时必须采用正变位方可避免根切;
当Z>
Zmin时,Xmi*0,只要X>
=Xmin,齿轮就不会产生根切。
5.8斜齿圆柱齿轮传动
1.
齿廓的形成
2.啮合特点
斜齿轮传动的重合度要比直齿轮大,啮合性能好。
主要缺点是运转时会产生轴向力(可用人字齿克服)。
3.斜齿圆柱齿轮的主要参数
代号
计肖仝式
叭
七血齿閹牯齿轮旳*11眉*
惟耐知
P\~-^:
址◎珂21/
端面榄變
叫cosa
端面乐力舟
论医圆直径
H-叫-'
-COS/f
刊汕1宙血
P”-耐"
比■叫
齿根苟
hf=12Smri
*
血二札+妇
宙砂口较
■MUirn^
d,=d-2t],=*t.(—£
2.5|
标皿科陆闵tl血轮的儿刚2也I算宀tsy*爲)
4.正确啮合条件
1)两斜齿轮的法面模数相等;
2)两斜齿轮的法面压力角相等;
3)两斜齿轮的螺旋角大小相等,方向相反。
5.12圆锥齿轮传动
1.圆锥齿轮传动概述
圆柱齿轮中的有关圆柱均变成了圆锥。
为计算和测量方便,通常取大端参数为标准值。
2.直齿圆锥齿轮的基本参数模数:
参见国标,一般取m>
=2mm数:
一般取Zmin>
=20压力角:
国标规定为20。
齿顶高系数与顶隙系数:
正常齿制ha*=1,c*=0.2
3.直齿圆锥齿轮的正确啮合条件:
两齿轮大端的模数和压力角相等。
5.9齿轮传动的失效形式与设计准则
(2学时)
1、了解齿轮传动失效形式
2、掌握齿轮传动设计准则
齿轮传动设计准则
齿轮传动设计准则•教学进程
1.常见的失效形式
轮齿折断
塑性变形
齿面点蚀
齿面胶合
齿面磨损(开式传动)
2.设计准则
对于闭式齿轮传动:
1)软齿面(w350HBS)齿轮主要失效形式是齿面点蚀,故可按齿面接触疲劳强度进行设计计算,按齿根弯曲疲劳强度校核。
2)硬齿面(>350HBS)或铸铁齿轮,由于抗点蚀能力较
高,轮齿折断的可能性较大,故可按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算,按齿面接触疲劳强度校核。
对于开式齿轮传动中的齿轮,齿面磨损为其主要失效形式,故通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计
工忡条fT
算,确定齿轮的模数,考虑磨损因素,再将模数增大10%――20%,而无需校核接触强度。
_)设计准则
设论准绷
轮击的匹曲瘢劳忻断
筆底空曲瘫芮理度条IT%"
存
★睦舍、眶懺.墊H娈形害氏蝕迭用上逵淮附・弄作相应考恵
*具体工怦条件下・切冋运用上if淮测
设计濫则
跌出画肄髓嶷劳證嗖聚件设计
4S轮缶%曲矗活踵煙条性爱讦
擁齿面搁■鑫芳SB彦条件畅枝
•作业(无)
5.10-5.11受力分析及强度计算
4)
1、掌握直齿及斜齿圆柱齿轮的受力分析;
2、了解齿轮强度计算及校核方法
1、直齿及斜齿圆柱齿轮的受力分析
2、齿轮强度计算及校核方法难点:
3、直齿及斜齿圆柱齿轮的受力分析
(复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计)一、轮齿的受力分析和计算载荷
1.受力分析
T19.55106旦(Nmm)
2、计算载荷
名义载荷:
机器铭牌上给定的载荷或经受力分析得到的载荷。
计算载荷:
=紂——名义载荷理论载荷)伫载荷系数K
—计算载荷(考虑实际因素的载荷)
、齿轮传动的强度计算
E齿面接触疲劳强度计算
校核公式
设计公式
4乏2・3与•
U=Z2/Zj[<
7e1*许用接M宀宀亠J触应力bi轮齿宽度nm
=宽度系数
Z=材料的弹性系数
厶£
2・直齿轮的弯曲疲劳强度计算
计算模型.轮齿近似地看成一个悬臂
受力点:
蠶舞’肚中作
危险截面:
用30。
切线法确定。
€
A
B
■S
F
\
校核公式:
设计公式:
=^^<
[aT]
反映齿形和齿根处应力集中及压力、切应力等对齿根弯曲应力的彩响,标准齿轮仅与齿数有关
[-]=许用弯曲应力
三、齿轮主要参数対齿轮传动的影响
软齿面取较大值
硬齿面取偏小的值。
1-齿轮齿数二1
闭式齿轮传动通常勺=24〜40
开式齿轮传动,由于弯曲疲劳强度较弱,z期值不宜较大勺取仃〜20
2、模数m
在保证接触疲劳强度(4一定)的前提下,尽可能取较小的模数、较多的齿数。
w=(0.007,
-0.02)^
为防止断齿,传递动力的齿轮模数应不小于2mm
3、齿数比u
过大的u值,使两轮的强度相差大,且使传动装置的外壳尺寸过大,常取uW5
实际传动比与理论值允许的误差在土5%以内
但引起载荷沿齿宽分布不均
5、齿宽b计算时,以s作为工作齿
心二$+5〜10刃刃宽b代入公式计算
设计步骤:
1—确定齿轮的材料及精度
2.确定计算准则,进行强度计算
按齿面接触疲劳强度设计
按齿根弯曲疲劳强度设计
3.确定主要的几何参数
按齿根弯曲疲劳强度
4>强度校核校核
按齿面接触疲
劳强度设计
四、斜齿圆柱齿轮传动的强度条件
1、计算特点
一对斜齿轮啮合相当于它们的当量直齿轮啮合斜齿轮强度计算可转化为当量直齿轮的强度计算
2.受力分析
(1)力的分解(以小齿轮为对象)
法面内;
cos0cos%
(3)力的方
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