《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》高職配套教學(xué)課件

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第1章緒論

1.1機(jī)器及其組成1、機(jī)器、機(jī)構(gòu)、機(jī)械：機(jī)器（三個(gè)特征）：①是人為的實(shí)物組合（不是天然形成的）；②各部分形成運(yùn)動(dòng)單元，各運(yùn)動(dòng)單元具有確定的相對運(yùn)動(dòng)；機(jī)構(gòu)：有①②兩特征。機(jī)械：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱③能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。機(jī)器的組成1.原動(dòng)機(jī)：機(jī)械動(dòng)力的來源2.工作機(jī)：能完成機(jī)械預(yù)期的動(dòng)作3.傳動(dòng)部分：把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和功率傳遞給工作機(jī)的中間環(huán)節(jié)4.自動(dòng)控制部分機(jī)器和機(jī)構(gòu)最明顯的區(qū)別：

機(jī)器能作有用功，而機(jī)構(gòu)不能，機(jī)構(gòu)僅能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

兩者之間也有聯(lián)系，機(jī)器是由幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)，最簡單的機(jī)器只有一個(gè)機(jī)構(gòu)。2、構(gòu)件和零件構(gòu)件：運(yùn)動(dòng)單元體

零件：制造單元體構(gòu)件可由一個(gè)或幾個(gè)零件組成。1、研究對象機(jī)械中的常見機(jī)構(gòu)工作原理，通用零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本設(shè)計(jì)計(jì)算方法。2、性質(zhì)

專業(yè)基礎(chǔ)課3、任務(wù)

了解常用機(jī)構(gòu)及通用零部件的工作原理、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用；

1.2本課程內(nèi)容性質(zhì)任務(wù)掌握常用機(jī)構(gòu)的基本理論和設(shè)計(jì)方法，掌握通用零部件的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與設(shè)計(jì)方法。具備機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)簡單機(jī)械及傳動(dòng)裝置的基本技能。

a)對機(jī)器使用功能方面的要求

b)對機(jī)器經(jīng)濟(jì)性的要求

c)對可靠性的要求

d)操作方便，工作安全

e)造型美觀、減少污染

f)其他特殊要求1.3機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求1.3.1、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求1.3.2、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序

1、機(jī)器設(shè)計(jì)的一般程序

市場調(diào)研可行性研究原理方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)試制試驗(yàn)小批生產(chǎn)試銷投產(chǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)書定出最佳方案裝配圖、零件圖、技術(shù)文件樣機(jī)評價(jià)改進(jìn)考核工藝性收集用戶意見產(chǎn)品銷售1.4機(jī)械零件的主要失效形式和設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則

失效——零件喪失正常工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能失效形式：斷裂失效、過大變形、表面失效（膠合、點(diǎn)蝕、磨損失效、塑性變形、壓潰、腐蝕失效等）、振動(dòng)、噪聲失效、精度失效、可靠性失效工作能力——零件不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度

計(jì)算準(zhǔn)則——以防止產(chǎn)生各種可能失效為目的而擬定的零件工作能力計(jì)算依據(jù)的基本原則1.4.1、機(jī)械零件的失效形式

1.4.2、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則

1、強(qiáng)度準(zhǔn)則

2、剛度準(zhǔn)則

零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力

零件在載荷作用下抵抗破壞的能力

3、耐磨性準(zhǔn)則

作相對運(yùn)動(dòng)的零件其工作表面抵抗磨損的能力

4、振動(dòng)和噪聲準(zhǔn)則

5、熱平衡準(zhǔn)則

6、可靠性準(zhǔn)則

系統(tǒng)、機(jī)器或零件在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。

機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要優(yōu)點(diǎn)：1、專門化工廠生產(chǎn)，保質(zhì)、節(jié)省、降低成本

2、簡化設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期

3、零件制造過程中減少刀具規(guī)格

4、簡化機(jī)器的安裝和維修國標(biāo)GB向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO靠近1.5機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化

第2章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖及自由度平面機(jī)構(gòu)：

空間機(jī)構(gòu)：

各構(gòu)件的相對運(yùn)動(dòng)平面互相平行（常用的機(jī)構(gòu)大多數(shù)為平面機(jī)構(gòu)）。至少有兩個(gè)構(gòu)件能在三維空間中相對運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)副——兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定形式的

相對運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。

軸承中的滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的滾道：點(diǎn)接觸

2.1平面機(jī)構(gòu)的組成

2.1.1、運(yùn)動(dòng)副：嚙合中的一對尺廓：線接觸

滑塊與導(dǎo)槽：面接觸

構(gòu)件上參與接觸的點(diǎn)、線、面，稱為運(yùn)動(dòng)副元素。

兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副。如齒輪副、凸輪副。運(yùn)動(dòng)副的分類根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的接觸形式，運(yùn)動(dòng)副分為兩類：1）低副：2）高副：兩構(gòu)件通過面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副。如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副。除平面副之外，機(jī)構(gòu)中還存在空間運(yùn)動(dòng)副。如球面副、螺旋副。1.轉(zhuǎn)動(dòng)副（面接觸）：2個(gè)約束2.移動(dòng)副移動(dòng)副（面接觸）：2個(gè)約束轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副都是面接觸，統(tǒng)稱為低副。移動(dòng)副——兩構(gòu)件間只能產(chǎn)生相對移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。

3.平面高副兩構(gòu)件通過點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。

1個(gè)約束球面副螺旋副2.1.2、自由度和約束自由度——構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。約束——限制構(gòu)件間相對運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)自由度。OxySASASA自由度

一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有幾個(gè)自由度:三個(gè)2.1.3、運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)構(gòu)1、運(yùn)動(dòng)鏈：兩個(gè)以上構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的系統(tǒng)閉鏈開鏈①平面運(yùn)動(dòng)鏈；②空間運(yùn)動(dòng)鏈2、機(jī)構(gòu)（滿足下列條件的運(yùn)動(dòng)鏈）（1）選一構(gòu)件為機(jī)架（2）確定原動(dòng)件（一個(gè)或數(shù)個(gè)）（3）原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件有確定的運(yùn)動(dòng)。2.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖2.2.1、運(yùn)動(dòng)副及構(gòu)件的表示方法1、運(yùn)動(dòng)副的符號轉(zhuǎn)動(dòng)副：移動(dòng)副：

用規(guī)定的符號和線條按一定的比例表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的相對位置，并能完全反映機(jī)構(gòu)特征的簡圖。轉(zhuǎn)動(dòng)副：

一般用小圓圈“”表示，其圓心表示兩構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動(dòng)的中心。1211221122移動(dòng)副：

一般用“”和“”表示，矩形框的長邊和直線表示移動(dòng)導(dǎo)路或其中心線的位置。齒輪副：凸輪副：齒輪副

沿接觸處切線tt方向的相對運(yùn)動(dòng)和在平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪副桿、軸類構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件2、構(gòu)件的表示

兩運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件三運(yùn)動(dòng)副構(gòu)件思考題：機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分三類：

1）固定構(gòu)件（機(jī)架）：

用來支承其他活動(dòng)構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件。2）原動(dòng)件（主動(dòng)件）（或輸入構(gòu)件）：

是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。3）從動(dòng)件：

是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。其中輸出預(yù)期運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件稱為輸出構(gòu)件，其他從動(dòng)件則起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。原動(dòng)件（主動(dòng)件）機(jī)架

任何一個(gè)機(jī)構(gòu)中，必有一個(gè)構(gòu)件被相對地看作固定構(gòu)件從動(dòng)件ABCD輸出構(gòu)件輸入構(gòu)件從動(dòng)件2.2.2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制步驟

1、分析機(jī)構(gòu)（1）找出構(gòu)件總數(shù)，定出原動(dòng)件,判斷各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

(移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng))（2）定出運(yùn)動(dòng)副的個(gè)數(shù)，各運(yùn)動(dòng)副的類型（移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副、高副）2、適當(dāng)選擇投影面

一般選擇與多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面相平行的面作為投影面。3、選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，根?jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸定出各運(yùn)動(dòng)副之間的相對位置，用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。4、標(biāo)出原動(dòng)件，給各構(gòu)件標(biāo)上代號一般原動(dòng)件標(biāo)號為1，機(jī)架為最后標(biāo)號?！⒁庖韵潞唸D的區(qū)別：

2.2.2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制例：繪制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖例：繪制如圖所示抽水唧筒的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。2.3

平面機(jī)構(gòu)自由度2.3.2、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件

（原動(dòng)件數(shù)>F，機(jī)構(gòu)破壞）

原動(dòng)件數(shù)=機(jī)構(gòu)自由度

機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對于機(jī)架所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。

2.3.1、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度（設(shè)n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，PL個(gè)低副，PH個(gè)高副）平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式轉(zhuǎn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副和約束運(yùn)動(dòng)副低副高副移動(dòng)副約束兩個(gè)移動(dòng)自由度約束一個(gè)移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)自由度每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，失去兩個(gè)自由度。只約束沿接觸處法線方向移動(dòng)自由度每個(gè)高副引入1個(gè)約束，失去1個(gè)自由度。鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)：原動(dòng)件數(shù)<機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定（任意亂動(dòng)）

構(gòu)件間沒有相對運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)→剛性桁架

（多一個(gè)約束）超靜定桁架F=3n–2PL–PH=F=n=PL=n=PL=343×3–2×4=145–2×53×4=2F≤0，構(gòu)件間無相對運(yùn)動(dòng)，不成為機(jī)構(gòu)。F>0,原動(dòng)件數(shù)=F，運(yùn)動(dòng)確定原動(dòng)件數(shù)<F，運(yùn)動(dòng)不確定原動(dòng)件數(shù)>F，機(jī)構(gòu)破壞

原動(dòng)件數(shù)>機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，將桿2拉斷。1234ABCD104233=--X=FX

機(jī)構(gòu)自由度等于零時(shí)，各構(gòu)件間不可能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)。12345機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：（1）機(jī)構(gòu)自由度F>0，（2）機(jī)構(gòu)自由度F等于原動(dòng)件數(shù)。2.3.3、計(jì)算F時(shí)注意問題

1、復(fù)合鉸鏈mm-1復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件同時(shí)在一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)結(jié)就構(gòu)成復(fù)合鉸鏈。

由K個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)含有(K-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。例題1計(jì)算原盤鋸主體機(jī)構(gòu)的自由度12345678解機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件有n＝7低副有PL＝②④⑥⑧⑨1⑩10F=3n–2PL–PH=3×–2×=7101動(dòng)畫2、局部自由度

在機(jī)構(gòu)中常會(huì)出現(xiàn)一種與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度，稱局部自由度（或多余自由度）。計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)予排除。錯(cuò)誤正確例：計(jì)算滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的自由度ABC321F=3n–2PL–PH=3×–2×=221n＝2PL＝2①②PH＝1①–

1ABC42133、虛約束

在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副作用重復(fù)，而對構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束。AMBN1O3OAMB2314NO3O1平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況：（1）不同構(gòu)件上兩點(diǎn)間的距離保持恒定……（2）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副且導(dǎo)路互相平行（3）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副且軸線互相重合……（4）在輸入件與輸出件之間用多組完全相同的運(yùn)動(dòng)鏈來傳遞運(yùn)動(dòng)（1）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副且導(dǎo)路互相平行平面機(jī)構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況：（2）兩構(gòu)件組成若干個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副,

只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用。如：兩個(gè)軸承支持一根軸只能看作一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。（3）機(jī)構(gòu)中傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對稱部分存在虛約束。例：計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度1234F=3n–2PL–PH=3×–2×=331②③①②–2例題例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。12345678910F=3n–2PL–PH3×–2×=9121–2=②③④⑤⑥⑦⑧⑩?①②例：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。1345678②④⑤⑥⑦⑧⑩?①29F=3n–2PL–PH3×–2×=8111–1=①⑨?

第三章

平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)：

用低副連接而成的平面機(jī)構(gòu)。3.1概述1、能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。如：轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)，移動(dòng)，平面運(yùn)動(dòng)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：③只用于速度較低的場合。3、缺點(diǎn)：①只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；②設(shè)計(jì)復(fù)雜；2、運(yùn)動(dòng)副為低副：面接觸：①承載能力大；②便于潤滑。壽命長幾何形狀簡單——便于加工，成本低。3.2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化3.2.1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：

全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其它型式的四桿機(jī)構(gòu)可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的。1、機(jī)架：機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件，如桿4

。2、連桿：不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件，如桿2。3、連架桿：與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接的構(gòu)件，如桿1、3。連架桿可分為：曲柄：能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿，如桿1；搖桿：只能繞機(jī)架作小于360°的某一角度擺動(dòng)的連架桿，如3。1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2）雙曲柄機(jī)構(gòu)3）雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式：3.2.2、滑塊四桿機(jī)構(gòu)：搖桿長轉(zhuǎn)動(dòng)副Dββ→∞→直線→滑塊搖桿3→移動(dòng)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e—稱為偏距偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)桿4稱為導(dǎo)桿4滑塊3沿導(dǎo)桿移動(dòng)并繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在曲柄滑塊中取曲柄為機(jī)架3、搖塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)自卸卡車車箱的舉升機(jī)構(gòu)選用不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB4321ACB4321手搖唧筒4、定塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)1、取不同的構(gòu)件為機(jī)架

和可達(dá)360°和均小于360°構(gòu)件4為機(jī)架，——曲柄搖桿構(gòu)件1為機(jī)架，——雙曲柄構(gòu)件2為機(jī)架，——曲柄搖桿構(gòu)件3為機(jī)架，——雙搖桿3.2.3、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化

偏心輪，偏心距，偏心輪機(jī)構(gòu)2、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副3、轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（偏距e）e≠0，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e=0，對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3.3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性3.3.1、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件

（若1和4能繞A整周相對轉(zhuǎn)動(dòng)，則存在兩個(gè)特殊位置）

a+d≤b+c(1)b<c+d-a即a+b≤c+d(2)c<b+d-a即a+c≤b+d(3)a+d≤b+c(1)b<c+d-a即a+b≤c+d(2)c<b+d-a即a+c≤b+d(3)(1)+(2)得2a+b+d≤2c+b+d即a≤c(1)+(3)得a≤b(2)+(3)得a≤d（1）此兩構(gòu)件中必有一構(gòu)件為運(yùn)動(dòng)鏈中的最短構(gòu)件。（2）最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和小于等于其它兩構(gòu)件長度之和。（桿長之和的條件）曲柄存在的條件：①鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，則取最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；取最短桿為機(jī)架時(shí)，得雙曲柄機(jī)構(gòu)；

取與最短桿相對的桿為機(jī)架時(shí)，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。

②鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論取何桿為機(jī)架時(shí)均無曲柄存在，而只能得雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)上述曲柄存在條件可得以下推論：原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程和反行程的平均速度不相等。3.3.2、急回特性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：

擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：

3.3.3、壓力角和傳動(dòng)角1、壓力角α從動(dòng)件上某點(diǎn)的受力方向與從動(dòng)件上該點(diǎn)速度方向的所夾的銳角。2、傳動(dòng)角γ，F(xiàn)與F2夾角（經(jīng)常用γ衡量機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)質(zhì)量）γ越大，傳動(dòng)性能越好。γmin≥[γ]；[γ]為許用傳動(dòng)角。

機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)角γ是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)的正常工作，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角作出如下規(guī)定3.3.4、死點(diǎn)位置：

四桿機(jī)構(gòu)中是否存在死點(diǎn)，取決于從動(dòng)件是否與連桿共線利用死點(diǎn)實(shí)例3.4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

例如給定的行程速度變化系數(shù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的急回特性、實(shí)現(xiàn)連桿的幾組給定位置等。實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡

例如要求連桿上某點(diǎn)能沿著給定軌跡運(yùn)動(dòng)等。3.4.1、按給定連桿的兩個(gè)或三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定連桿的兩個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)步驟

按給定連桿的三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)步驟

3.4.2、按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

3.4.3、按給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

第四章

凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)4.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和分類

凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三部分組成，結(jié)構(gòu)簡單，只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任何預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但另一方面，由于凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，易于磨損，因此只適用于傳遞動(dòng)力不大的場合。

4.1.1、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

1)優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且機(jī)構(gòu)簡單緊湊。2)缺點(diǎn)：凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損，所以凸輪機(jī)構(gòu)多用在傳力不大的場合。應(yīng)用：(工程應(yīng)用案例）自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)4.1.2、凸輪機(jī)構(gòu)的類型1、按凸輪的形狀和運(yùn)動(dòng)分類(1)、盤形回轉(zhuǎn)凸輪(2)、移動(dòng)凸輪(3)、圓柱凸輪2、按從動(dòng)件的形狀分類它可以看成是將移動(dòng)凸輪卷繞在圓柱體的外表面上而形成的,屬于空間凸輪機(jī)構(gòu).盤形凸輪是最基本的形式,應(yīng)用較為廣泛,故本章只研究盤形凸輪機(jī)構(gòu).(1)、尖頂從動(dòng)件(2)、滾子從動(dòng)件(3)、平底從動(dòng)件3、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式

直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件從動(dòng)件可相對機(jī)架作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng),可分為移動(dòng)從動(dòng)件和擺動(dòng)從動(dòng)件

4、按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸（鎖合）的方式為溝槽凸輪

力鎖合凸輪，如靠重力、彈簧力鎖合的凸輪等；形鎖合凸輪，如溝槽凸輪、等徑及等寬凸輪、共軛凸輪等。凸輪產(chǎn)品實(shí)物4.2常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律

凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)，是根據(jù)工作要求選定合適的凸輪機(jī)構(gòu)的型式、從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和有關(guān)的基本尺寸，然后根據(jù)選定的從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪應(yīng)有的輪廓曲線。所以根據(jù)工作要求選定從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，乃是凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的前提。4.2.1、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語以一對心移動(dòng)尖頂從動(dòng)桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例加以說明

基圓：以凸輪最小半徑r0所作的圓，r0稱為凸輪的基圓半徑。推程、推程運(yùn)動(dòng)角：遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角：回程、回程運(yùn)動(dòng)角：近休、近休止角：行程：h推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指推桿在運(yùn)動(dòng)過程中，其位移、速度和加速度隨時(shí)間變化（凸輪轉(zhuǎn)角δ變化）的規(guī)律。4.2.2、常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律剛性沖擊：由于加速度發(fā)生無窮大突度而引起的沖擊稱為剛性沖擊。1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（推程段）2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律柔性沖擊：加速度發(fā)生有限值的突變

（適用于中速場合）

運(yùn)動(dòng)特性：當(dāng)采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)，加速度有突變，因而推桿的慣性力也將有突變，不過這一突變?yōu)橛邢拗?，所以，凸輪機(jī)構(gòu)中由此而引起的沖擊稱為柔性沖擊。

適用場合：中速、輕載。3、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特征：若為零，無沖擊，若不為零，有沖擊

運(yùn)動(dòng)特性：這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度在起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)有有限數(shù)值的突變，故也有柔性沖擊。適用場合：中速、中載。4.3盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)法

在設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí)，可假設(shè)凸輪靜止不動(dòng)，而使推桿相對于凸輪作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期運(yùn)動(dòng)，作出推桿在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓線。這就是凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的反轉(zhuǎn)法原理。圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線

1.尖頂對心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：已知凸輪的基圓半徑為r0,凸輪沿逆時(shí)針方向等速回轉(zhuǎn)。而推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)該對心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。已知條件:凸輪的基圓半徑為r0,滾子半徑rr,凸輪沿逆時(shí)針方向等速回轉(zhuǎn)。推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)對心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。2、對心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)已知凸輪基圓半徑r，凸輪軸心與從動(dòng)件擺動(dòng)中心的中心距為a，擺動(dòng)從動(dòng)件長度L，從動(dòng)件最大擺角ψmax，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖(b)所示,設(shè)計(jì)該凸輪的輪廓曲線。4.4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題4.4.1、壓力角與傳力性能

從動(dòng)桿所受正壓力的方向(沿凸輪廓線在接觸點(diǎn)的法線方向)與從動(dòng)桿上作用點(diǎn)的速度方向之間所夾之銳角，稱為凸輪機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角，用α表示。在凸輪機(jī)構(gòu)中，壓力角α是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個(gè)重要參數(shù)?；鶊A半徑小的凸輪輪廓較陡，壓力角α較大，而基圓半徑大的凸輪輪廓較平緩，壓力角α較小2、基圓半徑ro的確定3、滾子半徑的確定

工作廓線的曲率半徑等于理論廓線的曲率半徑ρ與滾子半徑rT之差。

此時(shí)若ρ＝rT，工作廓線的曲率半徑為零，則工作廓線將出現(xiàn)尖點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為變尖現(xiàn)象；若ρ<rT，則工作廓線的曲率半徑為負(fù)值，這時(shí)，工作廓線出現(xiàn)交叉，致使從動(dòng)桿不能按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為失真現(xiàn)象。應(yīng)使?jié)L子半徑小于理論廓線的最小曲率半徑ρmin。4、凸輪機(jī)構(gòu)的材料和結(jié)構(gòu)

凸輪和從動(dòng)件上與凸輪相接觸端部材料應(yīng)具有足夠的抗疲勞強(qiáng)度和耐磨性。

凸輪的結(jié)構(gòu)主要確定凸輪軸向厚度和與軸的連接方式,凸輪尺寸較小，與軸的尺寸相近時(shí)，可在軸上直接加工出凸輪；凸輪尺寸較大時(shí)，則凸輪與軸應(yīng)分開制造而后裝配在一起使用。

第五章

其他常用機(jī)構(gòu)5.1棘輪機(jī)構(gòu)

組成：棘輪、棘爪及機(jī)架5.1、棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型分類：輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

1.輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)1搖桿2棘輪3，5棘爪4棘輪軸6片簧(1)單向式棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：搖桿向一個(gè)方向擺動(dòng)時(shí)，棘輪沿同方向轉(zhuǎn)過某一角度；而搖桿反向擺動(dòng)時(shí)，棘輪靜止不動(dòng)單向式棘輪采用的是不對稱齒形

(2)雙向式棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)是當(dāng)棘爪圖示位置時(shí)，棘輪沿逆時(shí)針方向間歇運(yùn)動(dòng)；若將棘爪提起，并繞本身軸線轉(zhuǎn)180°后放下，則可順時(shí)針方向間歇運(yùn)動(dòng)。

2.摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)工作原理與輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)相同，只不過用偏心扇形塊代替棘爪，用摩擦輪代替棘輪特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便；但在工作過程中有噪聲和沖擊，棘齒易磨損，在高速時(shí)尤其嚴(yán)重，所以常用在低速、輕載下實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。5.1.2、棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用5.2槽輪機(jī)構(gòu)

組成：有徑向槽的槽輪2和具有圓銷的構(gòu)件1以及機(jī)架5.2.1、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ：在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪2運(yùn)動(dòng)的時(shí)間td，與構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t之比稱為。5.2.2、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)徑向槽的數(shù)目z應(yīng)大于2特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，效率高，在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。但槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的始、末位置加速度變化較大，有沖擊。5.2.3、槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中。1撥盤2槽輪電影卷片槽輪機(jī)構(gòu)5.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)

輪齒不布滿整個(gè)圓周

5.3.1、不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：不完全齒輪機(jī)構(gòu)與槽輪機(jī)構(gòu)相比，其從動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周的停歇時(shí)間、運(yùn)動(dòng)時(shí)間及每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度變化范圍都較大，設(shè)計(jì)較靈活。但其加工工藝較復(fù)雜，而且從動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)的開始與終止時(shí)沖擊較大，故一般用于低速、輕載的場合。5.3.2、不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用插秧機(jī)的秧箱移行機(jī)構(gòu)5.4凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

第六章

連接在直徑為的圓柱體上，繞以底邊為的直角三角形，則直角三角形的斜邊在圓柱體表面上形成一螺旋線。若取一平面圖形如矩形、三角形或梯形等沿著螺旋線移動(dòng)，令其一邊與圓柱體的母線重合，并使該平面圖形始終通過圓柱體的軸線，則平面圖形所掃出的軌跡便形成了相應(yīng)的螺紋。1、螺紋的形成和類型6.1.1、螺紋的類型與參數(shù)

6.1螺紋連接螺紋可以分為外螺紋和內(nèi)螺紋

螺紋軸面剖面的形狀分：普通螺紋（即三角形螺紋）、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋

（a）普通螺紋（b）矩形螺紋（c）梯形螺紋（d）鋸齒形螺紋根據(jù)螺旋線繞行方向，可以分為右旋螺紋和左旋螺紋

右旋左旋根據(jù)螺旋線頭數(shù)：單頭螺紋（n=1）——用于聯(lián)接雙頭螺紋（n=2）——如圖多線螺紋（n≥2）——用于傳動(dòng)1）外徑（大徑）d（D）——與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，亦稱公稱直徑2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1)——與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑3）中徑d2——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓面的直徑2、螺紋的主要參數(shù)4）螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離5）導(dǎo)程（S）——同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離6）線數(shù)n——螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4

螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S=nP

7）螺旋升角ψ——中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角8）牙型角α——螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角9）牙型斜角β——螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂直平面的夾角1)、螺栓聯(lián)接a)普通螺栓聯(lián)接——被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。6.1.2、普通螺紋連接1、普通螺紋連接的基本類型b)鉸制孔用螺栓聯(lián)接——采用基孔制配合螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。折裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。2)、雙頭螺栓聯(lián)接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況3)、螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。4)、緊定螺釘聯(lián)接2、螺紋聯(lián)接件

1）螺栓普通螺栓——六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭,內(nèi)六角鉸制孔螺栓——螺紋部分直徑較小螺母

2）雙頭螺柱——兩端帶螺紋3）螺釘與螺栓區(qū)別——要求螺紋部分直徑較粗;要求全螺紋4）緊定螺釘錐端——適于零件表面硬度較低不常拆卸常合平端——接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸圓柱端——壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板5）六角螺母、圓螺母、墊圈6.2.1、螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊目的——保持正常工作。如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求，防漏氣，接觸面積要大，靠摩擦力工作，增大剛性等。螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接——在裝配時(shí)不擰緊，只存受外載時(shí)才受到力的作用緊聯(lián)接——在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)先受力，預(yù)緊力6.2螺紋連接的預(yù)緊與防松1、防松目的實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故2、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對運(yùn)動(dòng)，或增大相對運(yùn)動(dòng)的難度。6.2.2、螺紋連接的防松

3、防松辦法及措施1）摩擦防松

雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等

2）機(jī)械防松：開槽螺母與開口銷圓螺母與止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動(dòng)墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊6.３螺紋連接強(qiáng)度計(jì)算針對不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算方法，則失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。6.3.1、松螺栓聯(lián)接松螺栓連接在裝配時(shí)不需要把螺母擰緊，在承受工作載荷前不受力,在工作時(shí)只承受軸向力F強(qiáng)度條件為：d1——螺桿危險(xiǎn)截面直徑（mm）[σ]——許用拉應(yīng)力(MPa)

工作前有預(yù)緊力6.3.2、緊螺栓聯(lián)接1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接普通螺栓連接式中：

——預(yù)緊力（N）——可靠性系數(shù)

——為接合面數(shù)

——為結(jié)合面間的摩擦系數(shù)

2.鉸制孔用螺栓連接

剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度計(jì)算

2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接殘余預(yù)緊力

軸向工作載荷螺栓所受總拉力設(shè)計(jì)公式為：

6.3.3、螺紋連接的常用材料及許用應(yīng)力螺紋連接件的適用材料很多，常用的材料是低碳鋼和中碳鋼，如Q215、Q235、10、35、45號鋼等。

6.４螺紋連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1．連接接合面的形狀應(yīng)設(shè)計(jì)成軸對稱的簡單幾何形狀

2．螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理

若螺栓組在受到軸向力載荷的同時(shí)，還承受較大的橫向載荷，可采用銷、鍵等零件來承受橫向載荷，以減少螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸和預(yù)緊力

減載裝置

6.5連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1．連接接合面的形狀應(yīng)設(shè)計(jì)成軸對稱的簡單幾何形狀

2．螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理

6.5鍵連接1、平鍵連接

平鍵連接結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，對中較好，故應(yīng)用極為廣泛。6.5.1、鍵連接的類型

普通平鍵聯(lián)接的畫法2、導(dǎo)向平鍵和滑鍵

導(dǎo)向鍵連接滑鍵連接2、半圓鍵半圓鍵連接的畫法

半圓鍵的加工工藝好，安裝方便，尤其適用于錐形軸與輪轂的安裝。但鍵槽較深，對軸的強(qiáng)度削弱較大，一般用于輕載場合的連接。3、鉤頭楔鍵6.5.2、平鍵連接的尺寸選擇和強(qiáng)度計(jì)算

平鍵連接尺寸

普通平鍵的擠壓強(qiáng)度條件：

導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接的強(qiáng)度條件

6.6

花鍵和銷連接

6.6.1、花鍵連接

花鍵連接由具有多個(gè)沿周向均勻分布凸齒的外花鍵和有對應(yīng)凹槽的內(nèi)花鍵組成

6.6.2、銷連接

銷主要用來固定零件之間的相對位置，起定位作用也可用于軸和輪轂或其他零件的連接但只能傳遞不大的載荷，還可以用作安全裝置中的過載剪斷零件銷按其形狀可以分為圓柱銷、圓錐銷、開口銷及特殊形式的銷等

開尾圓錐銷內(nèi)螺紋圓錐銷開口銷

第七章

帶傳動(dòng)

帶傳動(dòng)由主動(dòng)帶輪1、從動(dòng)帶輪2和傳動(dòng)帶3組成，工作時(shí)依靠帶與帶輪之間的摩擦或嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

7.1概述7.1.1、帶傳動(dòng)類型

1.按傳動(dòng)原理分

（1）摩擦帶傳動(dòng)

靠傳動(dòng)帶與帶輪間的摩擦力實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，如V帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)等；（2）嚙合帶傳動(dòng)靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，如同步帶傳動(dòng)。2.

按傳動(dòng)帶的截面形狀分

（1）平帶

平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。應(yīng)用：大理石切割機(jī)（2）V帶：截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作表面。（3）多楔帶：它是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動(dòng)帶?？蓚鬟f很大的功率。應(yīng)用：發(fā)動(dòng)機(jī)（4）圓形帶：橫截面為圓形。只用于小功率傳動(dòng)。應(yīng)用：家用縫紉機(jī)（5）齒形帶（同步帶）應(yīng)用：發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用：機(jī)器人關(guān)節(jié)

應(yīng)用：一般情況下，帶傳動(dòng)傳動(dòng)的功率P≤100KW，帶速v=5-25m/s，平均傳動(dòng)比i≤5，傳動(dòng)效率為94%-97%。7.1.2帶傳動(dòng)特點(diǎn)和應(yīng)用7.2V型帶和帶輪結(jié)構(gòu)V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶、大楔角V帶等。其中以普通V帶和窄V帶應(yīng)用較廣，本章主要討論普通V帶傳動(dòng)。1、V帶的結(jié)構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)V帶都制成無接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖所示。強(qiáng)力層的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu)和線繩結(jié)構(gòu)。

7.2.1V帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)V帶橫截面呈梯形狀，按截面尺寸的不同分為Y、Z、A、B、C、D、E共7種型號，其截面尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。V帶繞在帶輪上產(chǎn)生彎曲，外層受拉伸變長，內(nèi)層受壓縮變短，兩層之間存在一長度不變的中性層。中性層面稱為節(jié)面，節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬bp2、V帶的標(biāo)準(zhǔn)

V帶裝在帶輪上，與節(jié)寬bp相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑，用dd表示。每種型號的V帶都有若干標(biāo)準(zhǔn)長度。通過節(jié)寬處量得的帶長稱為基準(zhǔn)長度Ld

。根據(jù)V帶高與節(jié)寬之比的不同，分為普通V帶和窄V帶兩種。普通V帶高與節(jié)寬之比為0.7，而窄V帶高與節(jié)寬之比為0.9。7.2.2、V帶輪材料和結(jié)構(gòu)

帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。輪緣是帶輪的工作部分，制有梯形輪槽。輪槽尺寸見表。輪轂是帶輪與軸的聯(lián)接部分，輪緣與輪轂則用輪輻（腹板）聯(lián)接成一整體。

V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式：（1）實(shí)心帶輪

（2）P型—

腹板帶輪

（2）H型—

孔板帶輪

（4）E型—

輪輻帶輪

工作前:兩邊初拉力Fo=Fo

工作時(shí):兩邊拉力變化：①緊力Fo→F1；②松邊Fo→F2

F1—Fo=Fo—F2F1—F2=

摩擦力總和Ff=

有效圓周力Fe所以:緊邊拉力F1=Fo+Fe/2

松邊拉力F2=Fo—Fe/2

7.3帶傳動(dòng)的工作能力分析

7.3.1、帶傳動(dòng)的受力分析7.3.2、帶的應(yīng)力分析3.彎曲應(yīng)力2.拉應(yīng)力1.離心應(yīng)力

彈性滑動(dòng)后果彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別

理論傳動(dòng)比：實(shí)際傳動(dòng)比：稱滑差率（滑動(dòng)系數(shù)）滑差率7.3.3帶的彈性滑動(dòng)和打滑7.4.1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

7.4V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)失效形式：打滑和疲勞斷裂。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在保證不打滑的條件下，應(yīng)具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。

7.4.2、單根V帶傳遞功率

在包角α=180、特定帶長、工作平穩(wěn)的條件下，單根普通V帶的基本額定功率Po。當(dāng)實(shí)際工作條件與確定Po值的特定條件不同時(shí)，應(yīng)對查得的Po值進(jìn)行修正。修正后得實(shí)際工作條件下單根V帶所能傳遞的功率[Po],△P0——功率增量，由上式計(jì)算；Kα——包角系數(shù)；KL——帶長修正系數(shù)；Kb——彎曲影響系數(shù)；Ki——床動(dòng)比系數(shù)。7.4.3、

V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟和方法

原始條件及設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容原始條件：P、n1、n2（i)、用途、載荷性質(zhì)及工作條件等。設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定帶型號、帶長及根數(shù)、選擇帶輪的材料及結(jié)構(gòu)尺寸、設(shè)計(jì)張緊裝置等。1.確定計(jì)算功率Pc，選擇V帶型號

Pc=KAP

KA為工作情況系數(shù)2.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd應(yīng)取大于等于3.驗(yàn)算V帶的速度帶速一般限制在5—25m/s之間。

4.確定中心距及基準(zhǔn)長度Ld≥

=i

L0——帶的基準(zhǔn)長度計(jì)算值，選定帶的基準(zhǔn)長

度Ld。

設(shè)計(jì)時(shí)如無特殊要求，可按下式初步確定中心距a0

由帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系可得帶的基準(zhǔn)長度計(jì)算公式：考慮到安裝、張緊的調(diào)整，將中心距設(shè)計(jì)成可調(diào)式，=a-0.015Ld=a+0.03Ld實(shí)際中心距

5.驗(yàn)算小帶輪包角一般應(yīng)使小帶輪包角≥1206.確定V帶根數(shù)z一般應(yīng)滿足z<8。7.計(jì)算V帶的初拉力8.計(jì)算作用在軸上的壓力FQ7.5帶傳動(dòng)的張緊、安裝與維護(hù)7.5.1、帶傳動(dòng)的張緊調(diào)整中心距方式

（1）定期張緊

（2）自動(dòng)張緊

2.張緊輪方式

7.5.2、V帶的安裝與維護(hù)初拉力的控制

安裝V帶時(shí)，應(yīng)按規(guī)定的初拉力張緊。對于中等中心距的帶傳動(dòng)，也可憑經(jīng)驗(yàn)安裝，帶的張緊程度以大拇指能將帶按下15mm為宜。新帶使用前，最好預(yù)先拉緊一段時(shí)間后再使用。

1.帶的安裝2.帶的維護(hù)

①安裝時(shí)不能硬撬（應(yīng)先縮小a或順勢盤上）②帶禁止與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免腐蝕帶，不能曝曬③不能新舊帶混用（多根帶時(shí)），以免載荷分布不勻④防護(hù)罩⑤定期張緊⑥安裝時(shí)兩輪槽應(yīng)對準(zhǔn)，處于同一平面

第八章

鏈傳動(dòng)8.1 鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用組成：鏈輪和環(huán)形鏈條

8.1.1鏈傳動(dòng)的類型分類：傳動(dòng)鏈、起重鏈和曳引鏈8.1.2鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，耐用、維護(hù)容易，適用于中心距較大的低速傳動(dòng)場合。與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比；沒有彈性滑動(dòng)和打滑；需要的張緊力??；能在溫度較高，有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造和安裝精度要求較低；成本低廉；能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)8.1.3套筒滾子鏈和鏈輪1鏈條的結(jié)構(gòu)滾子鏈相鄰兩滾子中心的距離稱為鏈節(jié)距，用p表示，它是鏈條的主要參數(shù)。節(jié)距p越大，鏈條各零件的尺寸越大，所能承受的載荷越大。

根據(jù)鏈條使用場合和破壞載荷的不同，套筒滾子鏈可分為A、B兩種系列；A系列用于重載、高速和重要的傳動(dòng)；B系列用于一般傳動(dòng)。套筒滾子鏈的標(biāo)志為：鏈號—列數(shù)X節(jié)數(shù)國標(biāo)號例如：24A—2×70GB1243.1—1983表示：A級、雙排、70節(jié)、節(jié)距為38.1mm的標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈。

2鏈輪的結(jié)構(gòu)及材料鏈輪的結(jié)構(gòu)

滾子鏈鏈輪的齒形已標(biāo)準(zhǔn)化（GB1244—1985），齒形由aa、ab、cd三段圓弧與bc一段直線組成。8.2鏈傳動(dòng)工作特性8.2.1鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析鏈條線速度為鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比為8.2.2鏈傳動(dòng)的受力分析F1=F+Fc+Fy

緊邊所受的拉力F1

松邊拉力為

工作拉力為：F2=Fc+FyF=1000P/v

軸上的壓力FQ可近似取為FQ=(1.2~1.3)F

8.3鏈傳動(dòng)的選擇與計(jì)算8.3.1鏈傳動(dòng)的失效形式1．鏈板疲勞破壞2．滾子、套筒的沖擊疲勞破壞3．銷軸與套筒的膠合4．鏈條鉸鏈磨損5．過載拉斷8.3.2額定功率曲線圖及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則特定條件下制定的，即：（1）兩輪共面；（2）小輪齒數(shù)z1=19；（3）鏈長Lp=100節(jié)；（4）載荷平穩(wěn)；（5）按推薦的方式潤滑；（6）工作壽命為15000h；（7）鏈條因磨損而引起的相對伸長量不超過3%。根據(jù)原則，從圖中選擇鏈條的型號

8.3.3鏈傳動(dòng)主要參數(shù)的選擇1.傳動(dòng)比一般傳動(dòng)比

2．鏈輪齒數(shù)z1、z2小鏈輪齒數(shù)z1應(yīng)根據(jù)鏈速v和傳動(dòng)比i，由表進(jìn)行選取鏈速v/(m/s)0.6~33~8>8z1>15~17>19~21>23~25z2=iz1，選取大鏈輪的齒數(shù)；并控制z2≤120。3．鏈的節(jié)距在滿足傳遞功率的情況下，應(yīng)盡可能選用較小的節(jié)距，高速重載時(shí)可選用小節(jié)距多排鏈。4.中心距a和鏈節(jié)數(shù)Lp一般可取中心距a=（30~50）p，最大中心距amax≤80p

8.4鏈傳動(dòng)的安裝與潤滑8.4.1鏈傳動(dòng)的安裝與布置兩鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)平面應(yīng)在同一平面內(nèi)，兩軸線必須平行。鏈傳動(dòng)應(yīng)使緊邊（即主動(dòng)邊）在上，松邊在下。如果兩鏈輪中心的連線不能布置在水平面上，其與水平面的夾角應(yīng)小于450。應(yīng)盡量避免中心線垂直布置，以防止鏈輪嚙合不良。8.4.2鏈傳動(dòng)的張緊一般情況下鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)成中心距可調(diào)整的形式，通過調(diào)整中心距來張緊鏈輪。也可采用張緊輪張緊，張緊輪應(yīng)設(shè)置在松邊，靠近小鏈輪處。8.4.3鏈傳動(dòng)的潤滑潤滑油推薦采用20、30、和40號機(jī)械油第9章

齒輪傳動(dòng)

9.1.1齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)

齒輪傳動(dòng)用來傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其圓周速度可達(dá)到300m/s，傳遞功率可達(dá)，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。9.1齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型優(yōu)點(diǎn)：1）傳動(dòng)效率高

2）傳動(dòng)比恒定

3）結(jié)構(gòu)緊湊

4）工作可靠、壽命長缺點(diǎn)：1）制造、安裝精度要求較高

2）不適于中心距a較大兩軸間傳動(dòng)

3）使用維護(hù)費(fèi)用較高

9.1.2、齒輪傳動(dòng)的類型

9．2．1齒廓嚙合基本定律9.2漸開線齒廓與嚙合特性

無論兩齒廓在何處接觸，過接觸點(diǎn)作兩齒廓的公法線必須通過固定節(jié)點(diǎn)P,這一關(guān)系稱為齒廓嚙合基本定律9.2.2漸開線形成與性質(zhì)一、漸開線的形成N發(fā)生線漸開線k0k的展角K0KO基圓漸開線rk曲率中心ρk

曲率半徑漸開線性質(zhì)如下：(1)NK=NK0）發(fā)生線沿基圓滾過的線段長度等于基圓上被滾過的相應(yīng)弧長。N發(fā)生線漸開線k0k的展角K0KO基圓漸開線rk曲率中心ρk

曲率半徑(2)漸開線上任意一點(diǎn)的法線必切于基圓，與基圓的切點(diǎn)Ｎ為漸開線在K點(diǎn)的曲率中心，而線段NK是漸開線在點(diǎn)K處的曲率半徑ρk

。PkVkrbN發(fā)生線漸開線k0k的展角K0KO基圓漸開線rk曲率中心ρk

曲率半徑(３)漸開線齒廓上各點(diǎn)的壓力角不同。點(diǎn)Ｋ離基圓中心Ｏ愈遠(yuǎn)，壓力角愈大。NOK=KO1Σ2rb1o1α1α2rb2o2Σ3KN2N1KO1Σ1(5)基圓內(nèi)無漸開線。(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓越大，漸開線越平直，當(dāng)基圓半徑趨于無窮大時(shí)，漸開線成為斜直線，它就是齒條的齒廓。三、漸開線方程

9.2.3漸開線齒廓嚙合特性1.四線合一（嚙合線、過嚙合點(diǎn)的公法線、基圓的內(nèi)公切線和正壓力作用線）2.滿足定傳動(dòng)比的要求3.中心距可分性若一對漸開線齒輪傳動(dòng)由于制造、安裝、軸的變形及軸承磨損等原因，使實(shí)際中心距比理論中心距稍有增大時(shí)，兩輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比能保持不變，稱為中心距可分性。9.3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算9.3.1、齒輪各部分名稱及符號1.模數(shù)

齒輪圓周上輪齒的數(shù)目稱為齒數(shù)，用z表示。根據(jù)齒距的定義知2.壓力角3.齒數(shù)4.齒頂高系數(shù)5.頂隙系數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值，且分度圓上的齒厚等于齒槽寬的齒輪。9.3.4漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的公法線長度和分度圓弦齒厚1.公法線長度2.分度圓弦齒厚和弦齒高9.4漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)9.4.1、正確嚙合條件線段K1K2的長度稱為齒輪的法向齒距。兩輪的正確嚙合條件是：m1=m2=m==9.4.2.連續(xù)傳動(dòng)條件9.4.3標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝1.齒側(cè)間隙在漸開線齒輪加工和齒輪傳動(dòng)中均要求無側(cè)隙嚙合，即

2.標(biāo)準(zhǔn)安裝齒輪分度圓與節(jié)圓重合，這種安裝稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝3.非標(biāo)準(zhǔn)安裝當(dāng)實(shí)際中心距（安裝中心距）不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，節(jié)圓半徑會(huì)發(fā)生變化，分度圓與節(jié)圓分離，這種安裝稱為非標(biāo)準(zhǔn)安裝9.5漸開線齒廓的切削加工及根切現(xiàn)象9.5.1、漸開線齒輪的切削加工1.仿形法

仿形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。銑完一個(gè)齒槽后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過360/z，再銑下一個(gè)齒槽，直到銑出所有的齒槽。

仿形法加工方便易行，但精度難以保證。由于漸開線齒廓形狀取決于基圓的大小，而基圓半徑rb=(mzcosα)/2，故齒廓形狀與m、z、α有關(guān)。欲加工精確齒廓，對模數(shù)和壓力角相同的、齒數(shù)不同的齒輪，應(yīng)采用不同的刀具，而這在實(shí)際中是不可能的。生產(chǎn)中通常用同一號銑刀切制同模數(shù)、不同齒數(shù)的齒輪，故齒形通常是近似的。表中列出了1-8號圓盤銑刀加工齒輪的齒數(shù)范圍。2.展成法（范成法）

展成法是利用一對齒輪無側(cè)隙嚙合時(shí)兩輪的齒廓互為包絡(luò)線的原理加工齒輪的。加工時(shí)刀具與齒坯的運(yùn)動(dòng)就像一對互相嚙合的齒輪，最后刀具將齒坯切出漸開線齒廓。范成法切制齒輪常用的刀具有三種：

（1）齒輪插刀

是一個(gè)齒廓為刀刃的外齒輪；

（2）齒條插刀

是一個(gè)齒廓為刀刃的齒條；9.5.2、根切現(xiàn)象

用展成法加工齒輪時(shí)，若刀具的齒頂線（或齒頂圓）超過理論嚙合線極限點(diǎn)N時(shí)，被加工齒輪齒根附近的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切危害：（1）削弱了齒輪的彎曲強(qiáng)度（2）降低齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性和重合度。不根切的最少齒數(shù)為當(dāng)時(shí)，正常齒制,；對于短齒制,9.6變位齒輪傳動(dòng)9.6.1標(biāo)準(zhǔn)齒輪的局限性(1)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)受到根切的限制，齒數(shù)不能太少；(2)標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)不適用中心距有變化的場合；(3)標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，小齒輪齒根薄，不利于實(shí)現(xiàn)等壽命傳動(dòng)，這些局限可采用變位齒輪來彌補(bǔ)。9.6.2變位齒輪及最小變位系數(shù)齒條刀具中線不與輪坯分度圓相切稱為變位系數(shù)

2.變位齒輪的特點(diǎn)（1）能使一對齒輪達(dá)到等強(qiáng)度傳動(dòng)，小齒輪采用正變位，可使齒根厚加大，抗彎強(qiáng)度提高。大齒輪采用負(fù)變位，使抗彎強(qiáng)度有所降低。的齒輪時(shí)，采用適當(dāng)?shù)恼兾豢杀苊飧?。?）加工（3）湊配中心距。3.最小變位系數(shù)9.6.3變位齒輪幾何尺寸計(jì)算1.齒厚

2.齒槽

3.齒根高和齒根圓

9.7齒輪傳動(dòng)的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

9.7.1、失效形式

1、輪齒折斷

2、齒面疲勞點(diǎn)蝕

3、齒面磨損

4、齒面膠合

5、齒面塑性變形9.7.2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1）軟齒面（≤350HBS）齒輪主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，故可按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。

2）硬齒面（>350HBS）或鑄鐵齒輪，由于抗點(diǎn)蝕能力較高，輪齒折斷的可能性較大，故可按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。

對于閉式齒輪傳動(dòng)：對于開式齒輪傳動(dòng)

齒面磨損為其主要失效形式，故通常按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的模數(shù)，考慮磨損因素，再將模數(shù)增大10%—20%。9.8齒輪常用材料及精度等級1、齒輪材料的基本要求：由輪齒的失效分析可知，對齒輪材料的基本要求為：(1)齒面應(yīng)有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合以及塑性變形等；(2)齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷；(3)應(yīng)有良好的加工工藝性能及熱處理性能，使之便于加工且便于提高其力學(xué)性能。最常用的齒輪材料是鋼,此外還有鑄鐵及一些非金屬材料等。9.8.1齒輪常用材料及熱處理2、齒輪常用材料及其熱處理：1．鍛鋼

鍛鋼因具有強(qiáng)度高、韌性好、便于制造、便于熱處理等優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)齒輪都用鍛鋼制造。軟齒面齒輪和硬齒面齒輪常用的材料。(1)軟齒面齒輪

軟齒面齒輪的齒面硬度<350HBS，常用中碳鋼和中碳合金鋼，如45鋼．40Cr，35SiMn等材料，進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。這種齒輪適用于強(qiáng)度。精度要求不高的場合，輪坯經(jīng)過熱處理后進(jìn)行插齒或滾齒加工，生產(chǎn)便利、成本較低。

在確定大．小齒輪硬度時(shí)應(yīng)注意使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高30一50HBS，這是因?yàn)樾↓X輪受載荷次敷比大齒輪多，且小齒輪齒根較?。疄槭箖升X輪的輪齒接近等強(qiáng)度，小齒輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。

(2)硬齒面齒輪

硬齒面齒輪的齒面硬度大于350HBS，常用的材料為中碳鋼或中碳合金鋼經(jīng)表面淬火處理。2．鑄鋼

當(dāng)齒輪的尺寸較大(大于400一600mm)而不便于鍛造時(shí)?？捎描T造方法制成鑄鋼齒坯，再進(jìn)行正火處理以細(xì)化晶粒。

3．鑄鐵

低速、輕載場合的齒輪可以制成鑄鐵齒坯。當(dāng)尺寸大于500mmm時(shí)可制咸大齒圈，或制成輪輻式齒輪。9.8.2許用應(yīng)力1.許用接觸應(yīng)力

2.許用彎曲應(yīng)力

9.8.3齒輪傳動(dòng)精度1.精度等級GB10095-88和GB11365-89規(guī)定漸開線圓柱齒輪和錐齒輪的精度分為12級，1級最高，12級最低，常用6～9級。2.精度等級的選擇9.9漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算

9.9.1、輪齒的受力分析力的方向

Ft主反從同F(xiàn)r指向軸線方向：圓周力在主動(dòng)輪上與嚙合點(diǎn)

的圓周速度相反；在從動(dòng)輪上

與嚙合點(diǎn)的圓周速度一致徑向力分別指向各自的輪心。9.9.2、輪齒的計(jì)算載荷Fnc=KFn

K為載荷系數(shù)，參考表選取。9.9.3、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面疲勞點(diǎn)蝕多發(fā)生在節(jié)線附近接觸強(qiáng)度條件校核公式：接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式

注意：(1)嚙合時(shí)。由于兩輪材料、熱處理不同，許用應(yīng)力，設(shè)計(jì)時(shí)將較小的代入公式(2）如材料組合不是鋼，式中常數(shù)671應(yīng)修正為，為材料系數(shù)，見表9.10，

齒寬系數(shù)、查表9.11。(3）式中正號用于外嚙合，負(fù)號用于內(nèi)嚙合。9.9.4齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式：

齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：

注意：

(1)兩齒輪的齒根彎曲應(yīng)力又由于兩輪材料或熱處理不同，兩輪的許用彎曲應(yīng)力也不同，故代公式時(shí)應(yīng)代入與

中較大在值。(2）計(jì)算出模數(shù)后應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。9.9.5齒輪參數(shù)選擇(1）齒數(shù)

軟齒面HBS≤350的閉式傳動(dòng)：一般推薦

開式傳動(dòng)及硬齒面HBS>350：應(yīng)適當(dāng)減少齒數(shù)為了避免發(fā)生根切，對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪一般不少于17齒。(2）齒寬

mm

（3）傳動(dòng)比

直齒圓柱齒輪≤5，≤8，＝8-12。斜齒圓柱齒輪開式齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比允許誤差Δ＝±5%左右9.10平行軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)9.10.1齒廓的形成及嚙合特點(diǎn)9.10.2斜齒圓柱齒輪基本參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算1.斜齒輪基本參數(shù)(1)螺旋角(2)模數(shù)和壓力角(3)齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)2.幾何尺寸計(jì)算3.正確嚙合條件

力的方向圓周力Ft—主反從同徑向力Fr—指向各自的輪心

軸向力Fa—主動(dòng)輪的左右手螺旋定則根據(jù)主動(dòng)輪輪齒的齒向（左旋或右旋）伸左手或右手，四指沿著主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向握住軸線，大拇指所指即為主動(dòng)輪所受的Fa1的方向，F(xiàn)a2與Fa1方向相反。

力的大小

圓周力軸向力

徑向力

9.10.3斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算（1）、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按過節(jié)點(diǎn)處法面內(nèi)當(dāng)量直齒圓柱齒輪（齒形與斜齒輪法面齒形）進(jìn)行計(jì)算模數(shù)為法面模數(shù)mn，齒數(shù)為當(dāng)量齒數(shù)ZV

（2）、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

按過節(jié)點(diǎn)的法平面內(nèi)當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行計(jì)算

2．強(qiáng)度計(jì)算9.11 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)9.11.1圓錐齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)軸交角

當(dāng)量齒輪齒數(shù)9.11.2直齒圓錐齒輪齒廓曲面的形成二、輪齒的受力分析

力的方向：

Ft——主反從同

Fr——指向各自的軸線

Fa——指向大端

力的大?。?/p>

9.11.4直齒圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算（1）、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

按齒寬中點(diǎn)背錐展開的當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算

（2）、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算按平均當(dāng)量齒輪來計(jì)算

2.強(qiáng)度計(jì)算9.12齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及潤滑1、齒輪軸

e<2mt（<1.6m—錐齒）

2、實(shí)心齒輪

e>2m，da≤160mm

3、腹板式齒輪da<500mm

4、輪輻式齒輪400mm<da<1000mm

5、組合式齒輪輪轂與齒圈采用不同材料

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、潤滑方式

1、V<12m/s——浸油潤滑2、V>12m/s——噴油潤滑9.13蝸桿傳動(dòng)

9.13.1蝸桿傳動(dòng)的類型及特點(diǎn)

蝸桿蝸輪傳動(dòng)是用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間運(yùn)動(dòng)的一種齒輪傳動(dòng)，其交錯(cuò)角∑=90°。

蝸桿蝸輪的形成：

蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)是由交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)(螺旋齒輪傳動(dòng))演變而來的，交錯(cuò)角∑=90°，螺旋角旋向相同，小齒輪螺旋角很大，分度圓柱直徑較小、軸向長度較長、齒數(shù)很少，外形像一根螺桿，稱為蝸桿。蝸輪實(shí)際上是一個(gè)斜齒輪。一、蝸桿傳動(dòng)的類型

1、按蝸桿形式分類圓柱蝸桿傳動(dòng)

環(huán)面蝸桿

錐蝸桿

2按刀具加工位置分

阿基米德蝸桿

法向直廓蝸桿

漸開線蝸桿

二、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)

1、傳動(dòng)比大。

i=8——80。若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。

2、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小

3、可制成具有自鎖性的蝸桿

4、效率較低。η=0.7——0.95、蝸輪造價(jià)較高

蝸桿傳動(dòng)的中間平面：通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間平面。

在該平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合傳動(dòng)相當(dāng)于齒條與齒輪的傳動(dòng)。9.13.2蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算1)模數(shù)和壓力角

蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算都是以中間平面內(nèi)的參數(shù)和幾何關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)。在中間平面上，蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。一、主要參數(shù)2)蝸桿分度圓直徑d1及蝸桿直徑系數(shù)q3)蝸桿螺旋線升角

z1、q已知時(shí)，升角即為定值。4)蝸桿的頭數(shù)z1和蝸輪的齒數(shù)z26)蝸桿傳動(dòng)的中心距a5)傳動(dòng)比i和齒數(shù)比u

二、蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸1、齒輪的失效形式

在蝸桿傳動(dòng)中，由于材料及結(jié)構(gòu)的原因，蝸桿齒輪的強(qiáng)度高于蝸輪齒輪的強(qiáng)度，所以失效常常發(fā)生在蝸輪的輪齒上。由于蝸桿、蝸輪的齒廓間相對滑動(dòng)速度較大，發(fā)熱量大而效率低，因此傳動(dòng)的主要失效形式為膠合、磨損和齒面點(diǎn)蝕等。當(dāng)潤滑條件及散熱不良時(shí)，閉式傳動(dòng)極易出現(xiàn)膠合。開式傳動(dòng)以及潤滑油不清潔的閉式傳動(dòng)中，輪齒磨損的速度很快。9.13.3蝸桿傳動(dòng)的失效、材料和結(jié)構(gòu)2.蝸桿、蝸輪常用材料由蝸桿傳動(dòng)的失效特點(diǎn)，選擇蝸桿和蝸輪材料組合時(shí)，不但要求有足夠的強(qiáng)度，而且要有良好的減摩、耐磨和抗膠合的能力。實(shí)踐表明，較理想的蝸桿副材料是青銅蝸輪齒圈匹配淬硬磨削的鋼制蝸桿。9.13.4蝸桿傳動(dòng)受力分析第十章

齒輪系

齒輪系：由兩個(gè)以上的齒輪所組成的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。 按輪系運(yùn)動(dòng)時(shí)齒輪軸線是否固定，分為兩類： 1、定軸輪系：所有齒輪軸線都固定的輪系。10.1齒輪系的分類

2、行星輪系：至少有一個(gè)齒輪軸線可以繞另一個(gè)齒輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪系。定軸輪系分類：1、平行軸定軸輪系（平面定軸輪系）：所有齒輪的軸線都相互平行的輪系。2、非平行軸定軸輪系（空間定軸輪系）：至少有一對齒輪軸線相交或交錯(cuò)的輪系。輪系傳動(dòng)比：輪系中輸入軸與輸出軸角速度（或轉(zhuǎn)速）之比。傳動(dòng)比（1）大小，（2）方向10.2定軸齒輪系的傳動(dòng)比一、平面定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算：其中:1.傳動(dòng)比大小2.傳動(dòng)比方向:惰輪：不影響傳動(dòng)比大小，只改變從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向結(jié)論:

Ａ為輸入軸上的齒輪，Ｋ為輸出軸上的齒輪。m:外嚙合對數(shù)(1).(2).(3)畫箭頭二、空間定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算：(1).(2).只能畫箭頭Ａ為輸入軸上的齒輪，Ｋ為輸出軸上的齒輪。例：圖示的輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)Z1=20,Z2=40,Z'2=15,Z3=60,Z'3=18,

Z4=18,Z7=20,齒輪7的模數(shù)m=3mm,蝸桿頭數(shù)為1（左旋），蝸輪齒數(shù)Z6=40。齒輪1為主動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向如圖所示，轉(zhuǎn)速n1=100r/min，試求齒條8的速度和移動(dòng)方向。

如圖所示的輪系中，齒輪2除繞自身軸線回轉(zhuǎn)，還隨同構(gòu)件H一起繞齒輪1的固定幾何軸線回轉(zhuǎn)，該輪系即為行星輪系。齒輪2稱為行星輪，H稱為行星架或系桿，齒輪1、3稱為太陽輪。10.3行星齒輪系的傳動(dòng)比通常將具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系；將具有兩個(gè)自由度的行星輪系稱為差動(dòng)輪系。10.3.2、行星齒輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

不能直接用定軸輪系傳動(dòng)比的公式計(jì)算行星輪系地傳動(dòng)比?？蓱?yīng)用轉(zhuǎn)化輪系法。

根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理，假想對整個(gè)行星輪系加上一個(gè)與nH大小相等而方向相反的公共轉(zhuǎn)速-nH，則行星架被固定，而原構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系保持不變。這樣，原來的行星輪系就變成了假想的定軸輪系。這個(gè)經(jīng)過一定條件轉(zhuǎn)化得到的假想定軸輪系，稱為原行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系。

利用定軸輪