機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)案

...wd......wd......wd...機(jī)械設(shè)計(jì)根基教案課程名稱(chēng)機(jī)械設(shè)計(jì)根基授課班級(jí)班任課教師：授課內(nèi)容：緒論目的要求:了解機(jī)械設(shè)計(jì)根基課程研究對(duì)象及學(xué)習(xí)要求重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：課程學(xué)習(xí)要求難點(diǎn)：課程學(xué)習(xí)要求方案學(xué)時(shí)：2緒論第一節(jié)本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)：研究機(jī)器、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理：研究組成機(jī)器、機(jī)構(gòu)的機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)：研究機(jī)器、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理：研究組成機(jī)器、機(jī)構(gòu)的零件設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)根基機(jī)械機(jī)器的定義：執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置6565438712910機(jī)器的功能組成動(dòng)力局部機(jī)器的功能組成動(dòng)力局部傳動(dòng)局部控制局部執(zhí)行局部機(jī)器工作機(jī)原動(dòng)機(jī)將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器利用機(jī)械能去變換或傳遞能量、物料、信息的機(jī)器機(jī)器主體局部由機(jī)構(gòu)組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu):活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu):凸輪和頂桿用來(lái)啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；齒輪機(jī)構(gòu):兩個(gè)齒輪保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動(dòng)作；機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)機(jī)構(gòu)的分類(lèi)機(jī)構(gòu)的分類(lèi)通用機(jī)構(gòu)專(zhuān)用機(jī)構(gòu)用途廣泛，如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等只能用于特定場(chǎng)合，如鐘表的發(fā)條機(jī)構(gòu)第二節(jié)本課程在教學(xué)中的地位一、本課程的特點(diǎn)是工程制圖、工程材料及機(jī)械制造根基、理論力學(xué)，材料力學(xué)、金工實(shí)習(xí)等理論知識(shí)和實(shí)踐技能的綜合運(yùn)用，同時(shí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下根基通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)大家初步具備運(yùn)用手冊(cè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備的能力，為今后操作、維護(hù)、管理、革新工程機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造條件三、怎樣學(xué)好本課程1.重思考，常想幾個(gè)問(wèn)題：A.什么樣子B.怎么運(yùn)動(dòng)C.工作原理、方式D.現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際例子2.會(huì)查表、會(huì)用工具書(shū)3.不注重公式的記憶——哪些公式要記憶，會(huì)在課堂上和考試前提醒4.多看一些設(shè)計(jì)方面的書(shū)，如工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)等5.一定要會(huì)幾個(gè)設(shè)計(jì)軟件二維的：AUTOCAD三維的：Pro/E、UG等授課內(nèi)容：第1章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析〔§1.1—§1.2〕目的要求:熟悉運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)方案學(xué)時(shí)：2第一節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成基本概念1、平面機(jī)構(gòu)的定義：所有構(gòu)件都在互相平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)2、自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)個(gè)數(shù)一個(gè)平面構(gòu)件有三個(gè)自由度，在空間內(nèi)，一個(gè)構(gòu)件有幾個(gè)自由度3、運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)低低副高副1、低副：兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副低副低副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)組成運(yùn)動(dòng)副組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一直線相對(duì)移動(dòng)組成的運(yùn)動(dòng)副齒輪副球鉸鏈螺旋齒輪副球鉸鏈螺旋凸輪副D:\\機(jī)械設(shè)計(jì)根基\\轉(zhuǎn)動(dòng)副.exe"轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副高副授課內(nèi)容：第1章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析〔§1.3—§1.4〕目的要求:理解平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制原理、熟悉機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制自由度計(jì)算難點(diǎn)：自由度計(jì)算方案學(xué)時(shí)：2第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平時(shí)觀察機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)形式時(shí)，不可能將復(fù)雜的機(jī)構(gòu)全部繪制下來(lái)觀看，應(yīng)該將不必要的零件去掉，用簡(jiǎn)單的線條表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖步驟1、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；2、測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面〔運(yùn)動(dòng)平面〕；3、按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；簡(jiǎn)圖比例尺：μl=實(shí)際尺寸m/圖上長(zhǎng)度mm4、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。舉例：繪制圖示顎式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖DCBDCBA1432第三節(jié)平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式機(jī)構(gòu)的自由度保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為自由度=原動(dòng)件的個(gè)數(shù)平面機(jī)構(gòu)的每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，都有三個(gè)自由度經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：活動(dòng)構(gòu)件活動(dòng)構(gòu)件構(gòu)件總自由度3×n低副約束數(shù)2×PL高副約束數(shù)1×PhnF=3n－(2PL+Ph)二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的本卷須知1、復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)例如：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=10F=3n－2PL－PH=3×7－2×10－0=12、局部自由度：與輸出件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp例如:計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度本例中局部自由度FP=1F=3n－2PL－PH－FP=3×32×3－1－1=1或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈：F=3×2－2×2－1=13、虛約束：對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束例如：：AB＝CD＝EF，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度n=3,PL=4,PH=0F=3n－2PL=3×3－2×4=1授課內(nèi)容：第2章平面四桿機(jī)構(gòu)〔§2.1—§2.2〕目的要求:了解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性難點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性方案學(xué)時(shí)：2連架桿連桿連架桿連桿連架桿機(jī)架1〕曲柄搖桿機(jī)構(gòu):兩連架桿中，一個(gè)為曲柄，而另一個(gè)為搖桿。2〕雙曲柄機(jī)構(gòu)兩連架桿均為曲柄。3〕雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿均為搖桿。擺角θ擺角θψC1C2DAB1B2B1C2極位夾角v1=C1C2/t1v2=C1C2/t21=180°+θ,2=180°∵1>2,∴t1>t2,v1<v2行程速比系數(shù)K=輸出件空回行程的平均速度輸出件工作行程的平均速度θ=180°〔K-1〕/〔K+1〕機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線時(shí)，有:γ＝0此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)此位置為：“死點(diǎn)〞防止措施：兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如火車(chē)輪機(jī)構(gòu);靠飛輪的慣性F’F’’’’’B’C’ABEFDCG第二節(jié)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副可能存在曲柄整轉(zhuǎn)副存在的條件最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)≤其他兩桿長(zhǎng)度之和整轉(zhuǎn)副是由最短桿〔曲柄〕與其鄰邊組成的AABCDl1l2l3l4當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說(shuō)明存在整轉(zhuǎn)副，中選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如曲柄搖桿1、曲柄搖桿2、雙曲柄、雙搖桿機(jī)構(gòu)授課內(nèi)容：第2章平面四桿機(jī)構(gòu)〔§2.3—§2.4〕目的要求:了解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性難點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性方案學(xué)時(shí)：22.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，可根據(jù)兩連架桿是曲柄還是搖桿，把鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本形式——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)，而后兩種可視為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取不同構(gòu)件作為機(jī)架的演變。通過(guò)用移動(dòng)副取代回轉(zhuǎn)副、變更桿件長(zhǎng)度、變更機(jī)架和擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副等途徑，還可以得到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其他演化形式。下面我們分別用幾幅圖來(lái)說(shuō)明。2.3.1請(qǐng)看以以下列圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2.3.21．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)見(jiàn)以以下列圖的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化2．搖塊機(jī)構(gòu)見(jiàn)下所示的卡車(chē)車(chē)廂自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)。自卸貨車(chē)3．定塊機(jī)構(gòu)見(jiàn)以以下列圖所示的抽水唧筒。抽水唧筒2.3.3雙滑塊機(jī)構(gòu)：是具有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)。我們可以認(rèn)為是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)兩桿長(zhǎng)度趨于無(wú)窮大演化而成。以以下列圖所示的這種機(jī)構(gòu)中的兩種，一種是從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正切成正比，稱(chēng)為正切機(jī)構(gòu)。另外一種是從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正弦成正比，稱(chēng)為正弦機(jī)構(gòu)。正切機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)2.3.4再來(lái)看以以下列圖所示的為偏心輪機(jī)構(gòu)。桿1為圓盤(pán)，其幾何中心為。因運(yùn)動(dòng)時(shí)該圓盤(pán)繞偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，故稱(chēng)偏心輪。，之間的距離稱(chēng)為偏心距。按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，可畫(huà)出該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。偏心輪是回轉(zhuǎn)副擴(kuò)大到包括回轉(zhuǎn)副而形成的，偏心距即是曲柄的長(zhǎng)度。偏心輪機(jī)構(gòu)2.4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)歸納起來(lái)主要有兩類(lèi)問(wèn)題:1．按照給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律〔位置、速度、加速度〕設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；2．按照給定軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法：1.圖解法：直觀清晰2.解析法：結(jié)果準(zhǔn)確3.實(shí)驗(yàn)法：簡(jiǎn)便易行2.4.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在下所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，行程速度變化系數(shù)、搖桿的長(zhǎng)度和擺動(dòng)的角度，要求設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟如下:1．計(jì)算極位夾角，。2．任意選定轉(zhuǎn)動(dòng)副的位置，并按的長(zhǎng)度和角大小畫(huà)出搖桿的兩個(gè)極限位置和。3．連接，過(guò)作，過(guò)作直線垂直于，與相交于點(diǎn)。作三點(diǎn)的外接圓，那么圓弧上任意一點(diǎn)與連線的夾角。故曲柄的回轉(zhuǎn)中心應(yīng)在圓弧上。假設(shè)再給定其他輔助條件，如機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)副間的距離，或處的傳動(dòng)角，那么點(diǎn)的位置便可完全確定。按行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)4．點(diǎn)位置確定后，按曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極限位置，曲柄與連桿共線的原理可得，由此可求出曲柄長(zhǎng)度連桿長(zhǎng)度2.4.2如下所示，是連桿要通過(guò)的三個(gè)位置，該四桿機(jī)構(gòu)可如下求得:按給定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．連接。2．分別作的中垂線，兩條中垂線相交于點(diǎn)。3．分別作的中垂線，兩條中垂線相交于點(diǎn)。那么交點(diǎn)，就是所求鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的固定鉸鏈中心，即為所求的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在第一個(gè)位置時(shí)的機(jī)構(gòu)圖。通過(guò)上面分析可以知道，假設(shè)知連桿兩個(gè)位置，那么點(diǎn),可分別在中垂線,上任意選擇，因此有無(wú)窮多解。假設(shè)再給定輔助條件，那么可得一個(gè)確定的解。授課內(nèi)容：第3章凸輪機(jī)構(gòu)〔§3.1—§3.2〕目的要求:了解凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律難點(diǎn)：從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律方案學(xué)時(shí)：23.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)3.1.1凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，主要由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成。凸輪通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件那么按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律作間歇〔或連續(xù)〕直線往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。請(qǐng)看以以下列圖所示的內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1以等角速度回轉(zhuǎn)，它的輪廓驅(qū)使從動(dòng)件〔閥桿〕按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律啟閉閥門(mén)。內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)上圖所示那么是自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。當(dāng)有凹槽的凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)槽中的滾子3，驅(qū)使從動(dòng)件2作往復(fù)移動(dòng)。凸輪每轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)件即從儲(chǔ)料器中推出一個(gè)毛坯送到加工位置。3.1.2接下來(lái)學(xué)習(xí)凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)。如果按凸輪的形狀分，可以分為：①盤(pán)形凸輪：如以以下列圖(a)所示。②移動(dòng)凸輪：如以以下列圖(b)所示。凸輪的類(lèi)型如果按從動(dòng)件的形狀分，可以分為：①尖頂從動(dòng)件：如以以下列圖(a)所示。②滾子從動(dòng)件：如以以下列圖(b)所示。③平底從動(dòng)件：如以以下列圖(c)所示。從動(dòng)件的類(lèi)型3.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律有下面三種：1.

2.

3.

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律3.3圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓3.3.1凸輪輪廓的設(shè)計(jì)原理按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律繪制凸輪輪廓的基本原理是反轉(zhuǎn)法。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，假設(shè)將上圖所示的整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)〔凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架〕加上一個(gè)與凸輪角速度大小相等、方向相反的公共角速度〔〕，此時(shí)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變。這樣，凸輪靜止不動(dòng)，而從動(dòng)件一方面隨機(jī)架和導(dǎo)路一起以等角速度“〞繞凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又按運(yùn)動(dòng)規(guī)律在導(dǎo)路中作往復(fù)移動(dòng)〔或擺動(dòng)〕。由于從動(dòng)件的尖頂始終與凸輪輪廓保持接觸，所以反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪輪廓。凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型雖然有多種，但繪制凸輪輪廓的基本原理及方法是一樣的，凸輪輪廓都按反轉(zhuǎn)法原理繪出。下面以常見(jiàn)的盤(pán)形凸輪為例，說(shuō)明凸輪輪廓曲線的繪制方法。3.3.2我們來(lái)看一個(gè)例題設(shè)凸輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，其基圓半徑=30mm，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為凸輪轉(zhuǎn)角0°～180°180°～300°300°～360°從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速上升30mm等加速等減速下降回到原處停頓不動(dòng)試設(shè)計(jì)此凸輪輪廓曲線。解:設(shè)計(jì)步驟如下:1．按一定比例尺=0.002m/mm繪制從動(dòng)件的位移線圖〔見(jiàn)以以下列圖(a)〕。2．按同一比例尺=，以為半徑作基圓，基圓與導(dǎo)路的交點(diǎn)即為從動(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?．等分位移線圖的橫坐標(biāo)和基圓。根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，按位移線圖中橫坐標(biāo)的等分?jǐn)?shù)，從開(kāi)場(chǎng)，沿的方向?qū)⒒鶊A圓周分成相應(yīng)的等分?jǐn)?shù)，以射線，，，…代表機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)時(shí)各個(gè)相應(yīng)位置的導(dǎo)路，各射線與基圓的交點(diǎn)為，，，…。4．從位移線圖量取，，，…，得，，，…。5．以光滑曲線連接，，，…，即得凸輪的輪廓曲線〔見(jiàn)以以下列圖(b)〕。如果采用滾子從動(dòng)件，由于滾子中心是從動(dòng)件上的一個(gè)固定點(diǎn)，它的運(yùn)動(dòng)就是從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)。因此，首先把滾子中心看成是尖頂從動(dòng)件的尖點(diǎn)，此時(shí)按尖頂從動(dòng)件設(shè)計(jì)得到的輪廓線稱(chēng)為理論輪廓曲線。再以理論輪廓線上各點(diǎn)為圓心畫(huà)一系列滾子圓，然后繪出此滾子圓的包絡(luò)線，它就是滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際輪廓線。但須注意，此時(shí)凸輪的基圓半徑是指理論輪廓線上的最小半徑〔見(jiàn)以以下列圖(c)〕。對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)授課內(nèi)容：第3章凸輪機(jī)構(gòu)〔§3.3—§3.5〕目的要求:了解凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確實(shí)定重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確實(shí)定難點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確實(shí)定方案學(xué)時(shí)：23.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確實(shí)定3.4.1壓力角是決定凸輪機(jī)構(gòu)能否正常工作的重要參數(shù)，確定凸輪機(jī)構(gòu)尺寸時(shí)必須考慮對(duì)壓力角的影響。凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角上圖所示的為滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)一樣，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向和接觸輪廓法線方向之間所夾的銳角稱(chēng)為壓力角。當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，凸輪給于從動(dòng)件的作用力是沿法線方向的，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向與作用力之間的夾角即壓力角。作用力可分解為沿從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向的有用分力和使從動(dòng)件緊壓導(dǎo)路的有害分力。壓力角越大，那么有害分力越大，由引起的摩擦阻力也越大。當(dāng)增大到一定程度，由引起的摩擦阻力大于有用分力時(shí)，無(wú)論凸輪給于從動(dòng)件的作用力多大，從動(dòng)件都不能運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自鎖。由以上分析可以看出，為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作并具有一定的傳動(dòng)效率，必須對(duì)壓力角加以限制。凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的壓力角是變化的，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使最大壓力角不超過(guò)許用值［］。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)歷，推程許用壓力角推薦取以下數(shù)值:直動(dòng)從動(dòng)件，許用壓力角［］=30°擺動(dòng)從動(dòng)件，許用壓力角［］=45°常見(jiàn)的依靠外力維持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)，其從動(dòng)件是在彈簧或重力作用下返回的，回程不會(huì)出現(xiàn)自鎖。因此，對(duì)于這類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)，通常只須對(duì)其推程的壓力角進(jìn)展校核。3.4.2請(qǐng)看以以下列圖，凸輪基圓半徑和凸輪機(jī)構(gòu)壓力角有關(guān)。式中——從動(dòng)件的線速度；——從動(dòng)件在處的位移。壓力角與基圓半徑的關(guān)系由上式可知，基圓半徑越小，壓力角越大。假設(shè)基圓半徑過(guò)小，壓力角就會(huì)超過(guò)許用值。反之，基圓半徑越大，壓力角就越小，但整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸也就越大，這將使構(gòu)造不緊湊。故實(shí)際設(shè)計(jì)中，在保證凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角不超過(guò)許取大一些，以減小基圓半徑的值。假設(shè)對(duì)機(jī)構(gòu)尺寸沒(méi)有嚴(yán)格限制，那么基圓半徑可取大些，以使減小，改善凸輪受力情況?；鶊A半徑通常可根據(jù)構(gòu)造條件，由下面的經(jīng)歷公式確定:≥(0.8～1)〔mm〕式中——凸輪安裝處的軸頸直徑。在根據(jù)所選的基圓半徑設(shè)計(jì)出凸輪輪廓曲線后，必要時(shí)可對(duì)其實(shí)際壓力角進(jìn)展檢查。假設(shè)發(fā)現(xiàn)壓力角的最大值超過(guò)許用壓力角，那么應(yīng)適當(dāng)增大，重新設(shè)計(jì)凸輪輪廓。3.4.3滾子半徑的選擇要考慮滾子的構(gòu)造、強(qiáng)度和凸輪輪廓曲線的形狀。從減小凸輪與滾子間的接觸應(yīng)力來(lái)看，滾子半徑越大越好，但滾子半徑增大后對(duì)凸輪實(shí)際輪廓曲線有很大影響，從而使?jié)L子半徑的增大受到限制。請(qǐng)看以以下列圖，對(duì)于外凸的理論輪廓曲線，由于實(shí)際輪廓曲線的曲率半徑等于理論輪廓曲線的曲率半徑與滾子半徑之差，設(shè)理論輪廓外凸局部的最小曲率半徑以表示，滾子半徑用表示，那么相應(yīng)位置實(shí)際輪廓的曲率半徑。當(dāng)＞時(shí)，如以以下列圖(a)所示，這時(shí)，＞0，實(shí)際輪廓為一平滑曲線。當(dāng)=時(shí)，如以以下列圖(b)所示，這時(shí)，=0，在凸輪實(shí)際輪廓曲線上產(chǎn)生了尖點(diǎn)，這種尖點(diǎn)極易磨損，磨損后就會(huì)改變?cè)ǖ倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)＜時(shí)，如以以下列圖(c)所示，這時(shí)，＜0，產(chǎn)生穿插的輪廓曲線，穿插局部在實(shí)際加工時(shí)將被切削掉，使這一局部運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)將會(huì)失真。經(jīng)過(guò)上述分析可以得到結(jié)論，為了使凸輪輪廓在任何位置既不變尖也不相交，滾子半徑必須小于外凸理論輪廓曲線的最小曲率半徑。另外，滾子半徑必須小于基圓半徑。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使?jié)M足以下經(jīng)歷公式和滾子半徑的選擇第4章齒輪機(jī)構(gòu)一、教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，到達(dá)了解齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與分類(lèi)、齒廓嚙合基本原理、齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)及切齒原理與根切現(xiàn)象問(wèn)題的目的。二、教學(xué)方法：黑板教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合三、教學(xué)手段：課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)相結(jié)合四、學(xué)時(shí)分配：講課學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)五、重點(diǎn)、難點(diǎn)：4.2節(jié)、4.3節(jié)、4.4節(jié)、4.5節(jié)、4.6節(jié)重點(diǎn)講解難點(diǎn)：齒廓嚙合基本原理、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算與嚙合傳動(dòng)六、作業(yè)布置：習(xí)題4-10至4-16七、輔導(dǎo)安排：課后安排輔導(dǎo)八、教學(xué)內(nèi)容4.1齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和分類(lèi)齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中應(yīng)用最廣的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一，它的主要優(yōu)點(diǎn)主要有下面幾個(gè)方面：1．適用的圓周速度和功率范圍廣；2．傳動(dòng)效率高；3．傳動(dòng)比穩(wěn)定；4．壽命長(zhǎng)；5．工作可靠；6．可實(shí)現(xiàn)任意兩軸之間的傳動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下方面：1．要求較高的制造和安裝精度，成本較高；2．不適宜遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。齒輪按齒廓曲線分類(lèi)，可以分為：1.漸開(kāi)線齒輪2.擺線齒輪請(qǐng)看以以下列圖所示的齒輪機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型。圓弧齒輪按照兩軸的相對(duì)位置和齒向，齒輪機(jī)構(gòu)可分為：1．平行軸齒輪機(jī)構(gòu)包括直齒輪圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)和人字齒輪機(jī)構(gòu)。直齒、斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)又分為外嚙合齒輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)和齒輪與齒條機(jī)構(gòu)〔以以下列圖(a)，(b)，(c)，(d)，(i)〕。2．相交軸齒輪機(jī)構(gòu)〔圓錐齒輪機(jī)構(gòu)〕包括直齒和曲齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)〔以以下列圖(e)，(f)〕。3．交織軸齒輪機(jī)構(gòu)包括交織軸斜齒輪機(jī)構(gòu)和蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)〔以以下列圖(g)，(h)〕。齒輪機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型4.2齒廓嚙合基本定理齒輪傳動(dòng)的基本要求之一是其瞬時(shí)傳動(dòng)比必須保持恒定，否那么當(dāng)主動(dòng)輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪的角速度為變量，從而產(chǎn)生慣性力，引起齒輪裝置的沖擊、振動(dòng)和噪聲，它不僅影響齒輪的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，甚至影響輪齒的強(qiáng)度，使其過(guò)早損壞而失效。要保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定不變，齒輪的齒廓必須符合一定的條件。以以下列圖是為一對(duì)相互嚙合的齒輪的齒廓，在點(diǎn)接觸。設(shè)主動(dòng)輪1以角速度繞軸順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，從動(dòng)輪2受輪1的推動(dòng)以角速度繞軸逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。它們?cè)邳c(diǎn)處的線速度分別為，。過(guò)點(diǎn)作兩齒廓，的公法線，它與連心線交于點(diǎn)。要使這一對(duì)齒廓能連續(xù)地接觸傳動(dòng)，那么，在公法線方向上的分速度應(yīng)相等，否那么兩齒廓將會(huì)壓壞或別離，即齒廓嚙合基本定律又因，過(guò)，分別作公法線的垂線，得交點(diǎn)，由圖可知，又因，于是由此可得為定長(zhǎng)，故欲滿足為常數(shù)，必須使點(diǎn)為連心線上的定點(diǎn)。因此，為使齒輪瞬時(shí)傳動(dòng)比保持恒定，那么其齒廓曲線必須符合下述條件，即不管兩齒廓在任何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)〔嚙合點(diǎn)〕的公法線必須與兩齒輪的連心線交于一定點(diǎn)。這就是齒廓嚙合的基本定律。定點(diǎn)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)。以，為圓心，過(guò)節(jié)點(diǎn)所作的圓稱(chēng)為節(jié)圓，，為兩齒輪的節(jié)圓半徑，分別用和表示。節(jié)點(diǎn)就是兩節(jié)圓的切點(diǎn)。從圖6-2可以看出，一對(duì)外嚙合齒輪的中心距，恒等于兩節(jié)圓半徑之和，即。4.3漸開(kāi)線齒廓4.3.1請(qǐng)大家看以以下列圖，當(dāng)直線沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)K的軌跡，就是該圓的漸開(kāi)線。漸開(kāi)線的形成我們由漸開(kāi)線的形成過(guò)程，可以知道漸開(kāi)線具有以下性質(zhì)：1．因?yàn)榘l(fā)生線在基圓上作純滾動(dòng)，所以它在基圓上滾過(guò)的一段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的一段弧長(zhǎng)，即。3．漸開(kāi)線上各點(diǎn)的壓力角不相等。4．漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。5．基圓以?xún)?nèi)無(wú)漸開(kāi)線。4.3.2漸開(kāi)線齒廓的嚙合傳動(dòng)在上圖中假設(shè)漸開(kāi)線齒廓和在任意點(diǎn)K接觸，過(guò)點(diǎn)作兩齒廓的公法線與兩輪連心線交于點(diǎn)。根據(jù)漸開(kāi)線的特性，必同時(shí)與兩基圓相切。由于基圓的大小和位置都是不變的，所以同一方向的內(nèi)公切線只有一條，它與連心線交點(diǎn)的位置是不變的。即無(wú)論兩齒廓在何處接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作齒廓公法線均通過(guò)連心線上同一點(diǎn)，故漸開(kāi)線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律，其瞬時(shí)傳動(dòng)比常數(shù)又在圖6-5中，，故兩輪的傳動(dòng)比還可以寫(xiě)成也就是說(shuō)兩輪的傳動(dòng)比不僅與兩節(jié)圓半徑成反比，同時(shí)也與兩基圓半徑成反比。因≥1，故在討論一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，下標(biāo)1表示小輪，下標(biāo)2表示大輪。4.3.3漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)除滿足齒廓嚙合基本定律外，還有下面幾個(gè)特點(diǎn)：1．嚙合線為一直線2．嚙合角為常數(shù)3．漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的可分性4.4齒輪各局部名稱(chēng)及漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的尺寸計(jì)算4.4.1以以下列圖表示直齒圓柱齒輪的一局部，它的各局部的名稱(chēng)和符號(hào)如下：齒輪各局部名稱(chēng)、代號(hào)齒頂圓：齒頂所確定的圓稱(chēng)為齒頂圓，其半徑用表示，直徑用表示。齒根圓：齒槽底部所確定的圓稱(chēng)為齒根圓，其半徑用表示，直徑用表示。齒槽寬：相鄰兩齒之間的空間稱(chēng)為齒槽。齒厚：在任意直徑的圓周上，輪齒兩側(cè)齒廓之間的弧長(zhǎng)稱(chēng)為該圓的齒厚，用表示。齒距：在任意直徑的圓周上，相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的弧長(zhǎng)稱(chēng)為該圓的齒距，用表示。在同一圓周上，齒距等于齒厚與齒槽寬之和，即設(shè)為齒數(shù)，那么根據(jù)齒距的定義可得故分度圓上的齒距對(duì)的比值稱(chēng)為模數(shù)，用(mm)表示，即分度圓直徑分度圓上的齒距、齒厚及齒槽寬分別用和表示，而且。齒頂高：輪齒在齒頂圓和分度圓之間的徑向高度稱(chēng)為齒頂高，用表示。齒根高：輪齒在齒根圓和分度圓之間的徑向高度稱(chēng)為齒根高，用表示。式中——齒頂高系數(shù)〔表6-2〕；——頂隙系數(shù)〔表6-2〕。全齒高：輪齒在齒頂圓和齒根圓之間的徑向高度稱(chēng)為全齒高，用表示，故spanstyle='mso-ignore:vglayout;;z-index:1;left:0px;margin-left:221px;margin-top:16px;width:12px;height:23px'由此可以推出齒頂圓直徑和齒根圓直徑的計(jì)算式為分度圓上齒厚與齒槽寬相等，且齒頂高和齒根高為標(biāo)準(zhǔn)值的齒輪稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。因此，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓壓力角用表示，由式〔6-2〕可知，有基圓直徑的計(jì)算式為分度圓：齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓稱(chēng)為分度圓。齒寬：輪齒在齒輪軸向的寬度，用表示。4.4.21．齒輪請(qǐng)看下表，介紹的是外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算。外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式模數(shù)根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算或構(gòu)造需要而定壓力角分度圓直徑1,齒頂圓直徑,齒根圓直徑,基圓直徑,全齒高齒頂高齒根高頂隙齒厚齒槽寬齒距基圓節(jié)距中心距2．齒條以以下列圖所示的為一齒條，可以看做是齒輪的一種特殊形式，即齒數(shù)為無(wú)窮多的齒輪。由于其基圓半徑無(wú)窮大，故齒條的漸開(kāi)線齒廓變成直線齒廓。其主要特點(diǎn)是：①由于齒條的齒廓是直線，所以齒廓上各點(diǎn)的法線是平行的。又由于齒條是作直線移動(dòng)的，齒廓上各點(diǎn)的速度大小和方向一致，故齒廓上各點(diǎn)的壓力角一樣，其大小等于齒廓的齒形角〔取標(biāo)準(zhǔn)值20或1〕②由于齒條上各齒同側(cè)齒廓是平行的，所以，不管在分度線上、齒頂線上或與其平行的其他直線上的齒距均相等，即。齒條齒條的基本尺寸，可參照標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式進(jìn)展計(jì)算。例如：齒條的齒頂高齒條的齒根高齒條的齒厚齒條的齒槽寬4.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)4.5.1如以以下列圖所示的正確嚙合條件，一對(duì)齒輪要實(shí)現(xiàn)正確嚙合傳動(dòng)，那么應(yīng)使兩齒輪的相鄰兩齒同側(cè)齒廓在嚙合線上的距離相等，即兩齒輪的法向齒距應(yīng)相等。而故由于齒輪的模數(shù)和壓力角均已標(biāo)準(zhǔn)化，為滿足上式必須使上式說(shuō)明，漸開(kāi)線齒輪正確嚙合條件是兩輪分度圓上的模數(shù)和壓力角必須分別相等。于是，一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比可寫(xiě)成：正確嚙合條件4.5.2齒側(cè)間隙：一齒輪節(jié)圓上的齒槽寬與另一齒輪節(jié)圓上的齒厚之差。安裝要求：齒側(cè)間隙=0，即，。一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓相切時(shí)的中心距稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)中心距，以表示。此時(shí)，嚙合角等于分度圓上的壓力角，正確安裝時(shí)無(wú)齒側(cè)間隙。因兩輪分度圓相切，故頂隙在生產(chǎn)實(shí)際中，由于齒輪制造和安裝的誤差，使齒輪實(shí)際中心距與標(biāo)準(zhǔn)中心距往往不同。兩輪的分度圓不再相切，這時(shí)節(jié)圓與分度圓不重合，如以以下列圖(b)所示實(shí)際中心距與標(biāo)準(zhǔn)中心距的關(guān)系為。由于兩齒輪制成后，基圓半徑不變，所以中心距改變后傳動(dòng)比并不改變。漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的這一特性稱(chēng)為傳動(dòng)的可分性。這種傳動(dòng)的可分性，對(duì)于漸開(kāi)線齒輪的加工和裝配都是十分有利的。漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的可分性4.5.3請(qǐng)看以以下列圖。如果設(shè)齒輪1為主動(dòng)輪，齒輪2為從動(dòng)輪。連續(xù)傳動(dòng)條件：一對(duì)互相嚙合的齒輪，當(dāng)前面一對(duì)輪齒開(kāi)場(chǎng)別離時(shí)，其后面的一對(duì)輪齒必須進(jìn)入嚙合。為了保證連續(xù)傳動(dòng)，應(yīng)使。齒輪的重合度，由漸開(kāi)線性質(zhì)可知。令嚙合弧與齒距之比稱(chēng)為重合度，用表示。式〔6-19〕為齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件。根據(jù)齒輪傳動(dòng)的幾何關(guān)系，可求出重合度的計(jì)算公式。對(duì)于正確安裝的標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)上式中——齒輪1齒頂圓壓力角，；——齒輪2齒頂圓壓力角，。4.6漸開(kāi)線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象4.6.1生產(chǎn)中，可以用以下方法制造漸開(kāi)線齒輪：1．成形法：用漸開(kāi)線齒形的成形銑刀直接切出齒形。2．范成法：利用一對(duì)齒輪〔或齒輪與齒條〕互相嚙合時(shí)其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來(lái)切齒的。如果把其中一個(gè)齒輪〔或齒條〕做成刀具，就可以切出與其共軛的漸開(kāi)線齒廓。①齒輪插刀②齒條插刀③齒輪滾刀4.6.2請(qǐng)看以以下列圖(a)，先來(lái)看看什么叫根切現(xiàn)象它是指用范成法加工時(shí)，如果齒輪的齒數(shù)太少，那么刀具的齒頂將會(huì)把根部已加工好的漸開(kāi)線齒廓切去一局部的現(xiàn)象。如以以下列圖(b)所示，標(biāo)準(zhǔn)齒輪產(chǎn)生根切的原因是刀具的齒頂線超過(guò)了極限嚙合點(diǎn)。為防止根切，必須使刀具的齒頂線位于嚙合極限點(diǎn)的下方。但加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，刀具的中線與齒輪的分度圓切于點(diǎn)。當(dāng)模數(shù)一定時(shí)，刀具的齒頂高為一定值，故刀具齒頂線的位置也就確定了。因此，只要設(shè)法使嚙合極限點(diǎn)沿嚙合線移至刀具齒頂線上方的位置才不會(huì)產(chǎn)生根切。而嚙合極限點(diǎn)的位置與被切齒輪的基圓半徑有關(guān)，基圓半徑愈小，那么極限嚙合點(diǎn)愈接近于節(jié)點(diǎn)，齒條刀具的齒頂線愈易超過(guò)點(diǎn)，此時(shí)愈易產(chǎn)生根切現(xiàn)象。又因?yàn)榛鶊A半徑，而皆為定值〔與刀具的一樣〕，所以被切齒輪的齒數(shù)愈少，愈易發(fā)生根切現(xiàn)象。由此可知，為了防止發(fā)生根切現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)應(yīng)有一個(gè)最少的限度。用齒條插刀或滾刀加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪，假設(shè)使被切齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，那么刀具的齒頂線不得超過(guò)點(diǎn)，即根切現(xiàn)象和不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)而因此所以當(dāng)時(shí)，。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪當(dāng)用齒條插刀或滾刀加工時(shí)，不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)為，因此為了防止根切，應(yīng)使小齒輪的齒數(shù)。4.6.3。如前所述，當(dāng)采用范成法加工齒輪時(shí)，假設(shè)被切齒輪的齒數(shù)＜，那么必將產(chǎn)生根切。2標(biāo)準(zhǔn)齒輪不適用于實(shí)際中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距的場(chǎng)合。假設(shè)＜，那么無(wú)法安裝；反之，假設(shè)＞，雖可安裝，但齒側(cè)間隙增大，重合度減小，傳動(dòng)不平穩(wěn)。3一對(duì)材料一樣的標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，由于小齒輪的齒根厚度較薄，而且嚙合次數(shù)又較多，因而小齒輪輪齒的強(qiáng)度較弱，磨損較嚴(yán)重，也就容易損壞。變位齒輪指的是用改變刀具與輪坯的相對(duì)位置來(lái)切制齒輪的方法稱(chēng)為變位，變位切制所得的齒輪。變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比具有如下特點(diǎn)1．切制變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪所用刀具和分度運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)比是一樣的，因而它們的模數(shù)和壓力角一樣，分度圓和基圓也一樣。齒廓曲線是同一個(gè)基圓展出的漸開(kāi)線，只是兩者所截取的區(qū)段不同而已，如以以下列圖所示。因?yàn)楦鲄^(qū)段漸開(kāi)線的曲率半徑不同，所以可用變位的方法來(lái)改善齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量。2．標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓齒厚與齒槽寬相等；正變位齒輪＞，而負(fù)變位齒輪＜。3．正變位齒輪的齒根高減小了，而齒頂高增大了；負(fù)變位齒輪與此正好相反。4．正變位齒輪的齒根變厚了，而負(fù)變位齒輪的齒根卻變薄了。因而，采用正變位齒輪可提高輪齒的強(qiáng)度。變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的比較變位系數(shù)選擇與齒數(shù)有關(guān)，對(duì)于的齒輪，最小變位系數(shù)可用下式計(jì)算4.7斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4.7.1請(qǐng)看以以下列圖，直齒圓柱齒輪的齒廓曲面是發(fā)生基圓柱上作純滾動(dòng)時(shí)，由其上任一與基圓柱母線平行的直線所展出的漸開(kāi)線曲面。當(dāng)一對(duì)直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，輪齒的接觸線是與軸線平行的直線，如以以下列圖(b)所示，輪齒沿整個(gè)齒寬突然同時(shí)進(jìn)入嚙合和退出嚙合，所以容易引起沖擊、振動(dòng)和噪聲，傳動(dòng)平穩(wěn)性差。直齒輪齒面形成及接觸線斜齒圓柱齒輪齒廓曲面形成的原理和直齒輪類(lèi)似，所不同的是形成漸開(kāi)線齒面的直線不平行于而與它成一個(gè)角度。請(qǐng)看以以下列圖(a)所示，當(dāng)發(fā)生面沿基圓柱滾動(dòng)時(shí)，斜直線的軌跡為一漸開(kāi)線螺旋面，即斜齒輪的齒廓曲面。直線與基圓柱母線的夾角稱(chēng)為基圓柱上的螺旋角。由斜齒輪齒廓曲面的形成可見(jiàn)，其端面〔垂直于其軸線的截面〕的齒廓曲線為漸開(kāi)線。從端面看，一對(duì)漸開(kāi)線斜齒輪傳動(dòng)就相當(dāng)于一對(duì)漸開(kāi)線直齒輪傳動(dòng)，所以，它也滿足定角速比的要求。如以以下列圖(b)所示，斜齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，齒廓曲面的接觸線是與軸線傾斜的直線，接觸線的長(zhǎng)度是變化的，開(kāi)場(chǎng)時(shí)接觸線長(zhǎng)度由短變長(zhǎng)，然后由長(zhǎng)變短，直至脫離嚙合。這說(shuō)明斜齒輪的嚙合情況是沿著整個(gè)齒寬逐漸進(jìn)入和退出嚙合的，故與直齒圓柱齒輪相比，傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊和噪聲小。斜齒輪齒面形成及接觸線4.7.2這一節(jié)給大家介紹斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算。1．螺旋角螺旋角的大小表示斜齒圓柱齒輪輪齒的傾斜程度，它是反映斜齒輪特征的一個(gè)重要參數(shù)。2．法面參數(shù)與端面參數(shù)間的關(guān)系由于斜齒圓柱齒輪的齒向傾斜，故有端面和法面之分。垂直于軸線的平面稱(chēng)為端面，與分度圓柱螺旋線垂直的平面那么稱(chēng)為法面。下面左圖所示的為斜齒圓柱齒輪分度圓柱面的展開(kāi)圖。從圖上可知端面齒距與法面齒距的關(guān)系為假設(shè)以，分別表示端面模數(shù)和法面模數(shù)，因?yàn)?，故有法面壓力角和端面壓力角的關(guān)系由下面右圖可知，而，所以斜齒輪的展開(kāi)圖端面壓力角和法面壓力角端面齒頂高系數(shù)和端面頂隙系數(shù)因?yàn)闊o(wú)論是從法面來(lái)看還是從端面來(lái)看，輪齒的齒頂高是一樣的，頂隙也是一樣的，可以得到用銑刀切制斜齒輪時(shí)，銑刀的齒形應(yīng)等于齒輪的法面齒形；在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，也需要研究法面齒形，因此，國(guó)標(biāo)規(guī)定斜齒輪的法面參數(shù)〔〕取為標(biāo)準(zhǔn)值，而端面參數(shù)為非標(biāo)準(zhǔn)值。3．斜齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的幾何尺寸可參看下面表格進(jìn)展計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式螺旋角一般取端面模數(shù)〔為標(biāo)準(zhǔn)值〕端面壓力角〔〕端面齒頂高系數(shù),端面頂隙系數(shù)齒頂高〔為標(biāo)準(zhǔn)值〕齒根高〔為標(biāo)準(zhǔn)值〕全齒高續(xù)表名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式頂隙分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑中心距4.7.31．正確嚙合條件一對(duì)斜齒輪的正確嚙合，除兩輪的模數(shù)和壓力角必須相等以外，外嚙合時(shí)兩輪分度圓柱螺旋角〔以下簡(jiǎn)稱(chēng)螺旋角〕也必須大小相等，方向相反，即一個(gè)為左旋，另一個(gè)為右旋。正確嚙合條件為上式說(shuō)明，平行軸斜齒輪傳動(dòng)螺旋角大小相等，外嚙合時(shí)旋向相反，取“〞號(hào)，內(nèi)嚙合時(shí)旋向一樣，取“+〞號(hào)。2．重合度由斜齒輪嚙合的特點(diǎn)，計(jì)算斜齒輪重合度時(shí)必須考慮螺旋角的影響。請(qǐng)看以以下列圖所示的為兩個(gè)端面參數(shù)〔齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)〕完全一樣的標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的分度圓柱面〔即節(jié)圓柱面〕展開(kāi)圖。直線和之間的區(qū)域表示嚙合區(qū)。直齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪在線處沿整個(gè)齒寬同時(shí)開(kāi)場(chǎng)嚙合，而在處沿整個(gè)齒寬同時(shí)脫離。斜齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪也是在線處，但僅是從一端進(jìn)入嚙合，當(dāng)轉(zhuǎn)到位置時(shí)，輪齒從一端開(kāi)場(chǎng)脫離，直到繼續(xù)轉(zhuǎn)到位置時(shí)，才全部脫離嚙合。顯然，斜齒輪比直齒輪多轉(zhuǎn)過(guò)一段弧長(zhǎng)，因此，斜齒輪傳動(dòng)重合度的增量為式中——端面基節(jié)。由上式可見(jiàn)，斜齒輪的重合度隨螺旋角和齒寬的增大而增大，其值可以到達(dá)很大。這是斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力較高的主要原因之一。斜齒輪傳動(dòng)的重合度4.7.4用成形法加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，銑刀是沿螺旋齒槽方向進(jìn)刀的。而進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，也必須知道斜齒輪的法面齒形。因此，刀具需按斜齒輪的法面齒形來(lái)選擇。但要準(zhǔn)確計(jì)算法面齒形較困難，通常用近似齒形代替。斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)請(qǐng)看上圖，過(guò)斜齒輪分度圓柱面上的任一點(diǎn)作輪齒螺旋線的法面，該法面與分度圓柱的交線為一橢圓。在此剖面上，點(diǎn)附近的齒形可近似地看成斜齒圓柱齒輪的法面齒廓。其長(zhǎng)半軸，短半軸。橢圓在點(diǎn)處的曲率半徑為假設(shè)以曲率半徑為分度圓半徑，以斜齒輪法面模數(shù)為模數(shù)，取法面壓力角作一直齒圓柱齒輪，此直齒圓柱齒輪的齒形與斜齒圓柱齒輪的法面齒廓十分相近。該直齒圓柱齒輪稱(chēng)為斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱(chēng)為斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)，用表示。用成形法加工時(shí)，應(yīng)按當(dāng)量齒數(shù)選擇銑刀刀號(hào)；強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可按一對(duì)當(dāng)量直齒輪傳動(dòng)近似計(jì)算一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)。正常標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪不發(fā)生根切的齒數(shù)，可按下式求得4.7.5與直齒輪相比，斜齒輪具有以下優(yōu)點(diǎn)1．齒廓接觸線是斜線，輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合和逐漸脫離嚙合的，故運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊和噪聲小。2．重合度較大，并隨齒寬和螺旋角的增大而增大。故承載能力較高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適于高速傳動(dòng)。3．最少齒數(shù)小于直齒輪的最小齒數(shù)。4.8圓錐齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒輪用于相交兩軸之間的傳動(dòng)，其輪齒有直齒、曲齒等類(lèi)型，直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)、制造和安裝均較簡(jiǎn)便，故應(yīng)用最為廣泛。圓錐齒輪的輪齒分布在圓錐面上，所以齒形從大端到小端逐漸縮小。和圓柱齒輪傳動(dòng)相似，一對(duì)圓錐齒輪的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)節(jié)圓錐的純滾動(dòng)。除了節(jié)圓錐以外，圓錐齒輪還有分度圓錐、齒頂圓錐和基圓錐。請(qǐng)看以以下列圖，它表示一對(duì)正確安裝的標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪。正確安裝的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪4.8.1為兩輪分度圓錐角，兩輪大端分度圓直徑分別為、，齒數(shù)分別為、。當(dāng)時(shí)，傳動(dòng)比為4.8.2如以以下列圖所示，平面〔發(fā)生面〕與基圓錐相切，并在其上作純滾動(dòng)時(shí)，該平面上任意點(diǎn)描繪出的軌跡為球面漸開(kāi)線，所以圓錐齒輪的理論齒廓曲線就是以錐頂為球心的球面漸開(kāi)線。圓錐齒輪齒廓曲線的形成1．背錐圓錐齒輪的齒廓曲線在理論上是球面曲線。但是，球面不能展成平面，這給圓錐齒輪的設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)很多困難，因此通常采用近似曲線代替。圓錐齒輪的背錐上圖為一具有球面漸開(kāi)線齒廓的直齒圓錐齒輪，表示分度圓錐，和為球面上齒形的齒頂高和齒根高。過(guò)分度圓錐上的點(diǎn)作球面的切線，與分度圓錐的軸線交于點(diǎn)。以為軸，為母線作一圓錐體，該圓錐稱(chēng)為背錐。顯然，背錐與球面切于圓錐齒輪大端的分度圓上，如上圖右半部所示。將球面漸開(kāi)線齒形投影到背錐上，自點(diǎn)和點(diǎn)取齒頂高和齒根高得點(diǎn)和點(diǎn)。由圖可見(jiàn)，在點(diǎn)和點(diǎn)附近，背錐面與球面非常接近。因此，可近似地用背錐上的齒形來(lái)代替球面齒形，同時(shí)背錐面可以展成平面，這樣將給圓錐齒輪的設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)極大的方便。2．當(dāng)量齒數(shù)請(qǐng)看以以下列圖，將背錐面展成一扇形平面，故圓錐齒輪傳動(dòng)可以轉(zhuǎn)化為平面扇形齒輪傳動(dòng)。將扇形齒輪補(bǔ)足成完整的直齒圓柱齒輪，那么該齒輪即為直齒圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱(chēng)為當(dāng)量齒數(shù)，用表示。圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪由圖可知，當(dāng)量齒輪的分度圓半徑為式中——錐齒輪大端模數(shù)。又故得上式中——兩直齒圓錐齒輪的實(shí)際齒數(shù)；——兩齒輪的分度圓錐角。在選擇齒輪銑刀的刀號(hào)、為依據(jù)的。直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件由當(dāng)量圓柱齒輪的正確嚙合條件得到，即兩齒輪的大端模數(shù)和壓力角分別相等，即有。除此以外，二輪的錐距還必須相等。4.8.3為了便于計(jì)算和測(cè)量，圓錐齒輪的參數(shù)和幾何尺寸均以大端為準(zhǔn)，取大端模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，大端壓力角為=20°，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪各局部名稱(chēng)和。第5章輪系一、教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，到達(dá)了解了解輪系的類(lèi)型、定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系與復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算、幾種特殊行星齒輪傳動(dòng)等等問(wèn)題的目的。二、教學(xué)方法：黑板教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合三、教學(xué)手段：課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)相結(jié)合四、學(xué)時(shí)分配：講課學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)五、重點(diǎn)、難點(diǎn)：5.2節(jié)、53節(jié)與5.4節(jié)重點(diǎn)講解難點(diǎn)：定軸、周轉(zhuǎn)與復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算問(wèn)題六、作業(yè)布置：習(xí)題5-6至5-10七、輔導(dǎo)安排：課后安排輔導(dǎo)八、教學(xué)內(nèi)容5.1輪系的類(lèi)型由一對(duì)齒輪組成的機(jī)構(gòu)是齒輪傳動(dòng)的最簡(jiǎn)單形式。在精細(xì)機(jī)械中，為了將輸入軸的一種轉(zhuǎn)速變換為輸出軸的多種轉(zhuǎn)速，或者為了獲得很大的傳動(dòng)比，常采用一系列互相嚙合的齒輪〔包括圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿蝸輪等各種類(lèi)型的齒輪〕將輸入軸和輸出軸連接起來(lái)。這種由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)稱(chēng)為輪系。輪系可以分為：1定軸輪系；2周轉(zhuǎn)輪系。5.1.1定軸輪系：輪系在傳動(dòng)時(shí)，所有齒輪軸線的位置都是固定的。如以以下列圖所示定軸輪系5.1.2周轉(zhuǎn)輪系：至少有一個(gè)齒輪的軸線可以繞另一齒輪的固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪系。如以以下列圖所示。周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合輪系：既包含有定軸輪系局部，又包含有周轉(zhuǎn)輪系局部的輪系。5.2定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算在輪系中，輸入軸與輸出軸的角速度〔或轉(zhuǎn)速〕之比稱(chēng)為輪系的傳動(dòng)比，用表示。下標(biāo)a，b為輸入軸和輸出軸的代號(hào)。即表示齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向關(guān)系有用正負(fù)號(hào)表示或用畫(huà)箭頭表示兩種方式。對(duì)于平行軸定軸輪系，其轉(zhuǎn)向關(guān)系用正負(fù)號(hào)表示:轉(zhuǎn)向一樣，傳動(dòng)比取正號(hào)；轉(zhuǎn)向相反，傳動(dòng)比那么取負(fù)號(hào)。對(duì)于非平行軸定軸輪系，各輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向用畫(huà)箭頭表示?；剡^(guò)去再看前面的定軸輪系圖，定軸輪系由圓柱齒輪組成，各輪的軸線互相平行。輸入軸與主動(dòng)輪1固聯(lián)，輸出軸與齒輪5固聯(lián)，該輪系傳動(dòng)比就是輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速比。假設(shè)輪系中各輪的齒數(shù)，那么為了計(jì)算輪系的傳動(dòng)比，可先計(jì)算各級(jí)齒輪的傳動(dòng)比，分別為其中，式中“〞表示外嚙合時(shí)主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相反；“+〞表示內(nèi)嚙合時(shí)主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向一樣。將上述各式相乘后得故輪系的傳動(dòng)比為輪系傳動(dòng)比的正負(fù)號(hào)〔首、末兩輪的轉(zhuǎn)向〕，還可在圖上根據(jù)內(nèi)嚙合〔轉(zhuǎn)向一樣〕、外嚙合〔轉(zhuǎn)向相反〕的關(guān)系，依次畫(huà)上箭頭來(lái)確定。由圖7-1所示可以看出，齒輪1和齒輪5的轉(zhuǎn)向相反，所以為負(fù)。在前面定軸輪系圖中所示的輪系中，齒輪4同時(shí)和兩個(gè)齒輪嚙合，它既是前一級(jí)的從動(dòng)輪，又是后一級(jí)的主動(dòng)輪。齒輪4的齒數(shù)不影響輪系傳動(dòng)比的大小，但它卻使外嚙合次數(shù)改變，從而改變了傳動(dòng)比的符號(hào)，即改變了輪系的從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向。這種齒輪稱(chēng)為惰輪。來(lái)學(xué)習(xí)下面的例題。例在前面定軸輪系圖中所示的輪系中，=20，=40，=30，=60，=25，=30，=50，均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。假設(shè)輪1的轉(zhuǎn)速=1440r/min，試求輪5的轉(zhuǎn)速。解:此定軸輪系各輪軸線相互平行，且齒輪4為惰輪，齒輪系中有三對(duì)外嚙合齒輪，由前面得出的式子得再來(lái)學(xué)習(xí)下面的另外一個(gè)例題。例在以以下列圖所示的含有空間齒輪的定軸輪系中，設(shè)=16，=32，=20，=40，=2，=40，均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)。輪1的轉(zhuǎn)速=1000r/min，試求輪4的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。解:右圖所示的定軸輪系中含有空間齒輪機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)比的大小仍可用定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算公式計(jì)算。但因各輪軸線并不全部相互平行，故不能用來(lái)確定主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，必須用畫(huà)箭頭的方式在圖上標(biāo)注出各輪的轉(zhuǎn)向。一對(duì)互相嚙合的圓錐齒輪傳動(dòng)時(shí)，在其節(jié)點(diǎn)處的圓周速度是一樣的，所以表示兩輪轉(zhuǎn)向的箭頭要么同時(shí)指向嚙合點(diǎn)，要么同時(shí)背離嚙合點(diǎn)。于是利用前面式子得輪4的轉(zhuǎn)向如以下列圖，為逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。5.3周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算5.3.1請(qǐng)見(jiàn)以以下列圖周轉(zhuǎn)輪系的組成。周轉(zhuǎn)輪系的類(lèi)型齒輪1和3以及構(gòu)件H各繞固定的且互相重合的幾何軸線，及轉(zhuǎn)動(dòng)，而齒輪2那么空套在構(gòu)件H的小軸上。當(dāng)構(gòu)件H轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪2一方面繞自身的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)〔自轉(zhuǎn)〕，同時(shí)又隨構(gòu)件H繞固定的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)〔公轉(zhuǎn)〕。從輪系的定義可知，這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中，既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn)的齒輪2稱(chēng)為行星輪；支持行星輪作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的構(gòu)件H稱(chēng)為轉(zhuǎn)臂或行星架；而軸線位置固定的齒輪1和3那么稱(chēng)為中心輪或太陽(yáng)輪。每個(gè)單一的周轉(zhuǎn)輪系具有一個(gè)轉(zhuǎn)臂，中心輪的數(shù)目不超過(guò)兩個(gè)。這種周轉(zhuǎn)輪系稱(chēng)為差動(dòng)輪系。假設(shè)固定住其中一個(gè)中心輪，上圖(b)所示，只有一個(gè)中心輪能轉(zhuǎn)動(dòng)，那么輪系的自由度為1，即只需要一個(gè)原動(dòng)件。這種周轉(zhuǎn)輪系稱(chēng)為行星輪系。5.3.2圖5-5周轉(zhuǎn)輪系和轉(zhuǎn)化輪系構(gòu)件原來(lái)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)速123H既然周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系是一個(gè)定軸輪系，就可應(yīng)用求解定軸輪系傳動(dòng)比的方法，求出其中任意兩個(gè)齒輪的傳動(dòng)比來(lái)。齒輪1和齒輪3間的傳動(dòng)比可表達(dá)為:等式右邊的“〞號(hào)表示齒輪1與齒輪3在轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)向相反。當(dāng)然，我們的目的并非是求轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。由上式可見(jiàn)，在各齒輪的齒數(shù)已知的條件下，對(duì)于三個(gè)活動(dòng)構(gòu)件1，3及H，只要給定，及中任意兩個(gè)，就可求出另外一個(gè)。于是，原周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比〔或，〕也可隨之求出。在前面所示的行星輪系中，假設(shè)齒輪3固定不動(dòng)，那么輪系的傳動(dòng)比為所以上式說(shuō)明，只要1和H中任一構(gòu)件的速度，那么另一構(gòu)件的速度便可求出。先來(lái)看看一個(gè)例子。例在以以下列圖所示的周轉(zhuǎn)輪系中，各輪的齒數(shù)為=15，=25，=20，=60，=200r/min，=50r/min，且齒輪1和齒輪4的轉(zhuǎn)向相反。試求的大小和方向。周轉(zhuǎn)輪系解:由前面式子得為正，那么為負(fù)。解得為負(fù)，說(shuō)明轉(zhuǎn)臂H與齒輪1轉(zhuǎn)向相反，與齒輪4轉(zhuǎn)向一樣。再看另外一個(gè)例子。例在以以下列圖(a)所示的由錐齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系中，:=48，=48，，=24，=250r/min，=100r/min，齒輪1和齒輪3的轉(zhuǎn)向如圖。試求的大小和方向。解:如以以下列圖(b)所示，畫(huà)出轉(zhuǎn)化輪系中各輪的轉(zhuǎn)向，如圖中虛線箭頭所示。錐齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系由前式得上式等號(hào)右邊的“〞號(hào)是由轉(zhuǎn)化輪系中齒輪1和齒輪3虛線箭頭反向而確定的，與實(shí)線箭頭無(wú)關(guān)。設(shè)為正，那么為負(fù)。代入上式得解得正號(hào)表示的轉(zhuǎn)向與一樣。5.4復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算在實(shí)際的機(jī)械傳動(dòng)中，除了單一的定軸輪系或單一的周轉(zhuǎn)輪系外，有時(shí)還經(jīng)常將定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或幾個(gè)單一的周轉(zhuǎn)輪系組合在一起使用，這種復(fù)雜的輪系稱(chēng)為復(fù)合輪系。復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算可以按照下面幾個(gè)步驟：1.將各個(gè)單一的周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系正確區(qū)分開(kāi)來(lái)；2.分別按周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系列出傳動(dòng)比計(jì)算式，并根據(jù)它們的組合關(guān)系找出其運(yùn)動(dòng)聯(lián)系；3.聯(lián)立解出復(fù)合輪系傳動(dòng)比。4.查找定軸輪系的方法是:如果一系列互相嚙合的齒輪的幾何軸線是固定不動(dòng)的，那么這些齒輪便組成一個(gè)定軸輪系；5.查找周轉(zhuǎn)輪系的方法是:先找行星輪，即找出那些幾何軸線是繞另一幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪。當(dāng)找到行星輪后，支持行星輪的構(gòu)件就是轉(zhuǎn)臂H，和行星輪相嚙合且?guī)缀屋S線固定的齒輪就是中心輪。這些行星輪、中心輪和轉(zhuǎn)臂H便組成了一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。例5-5在右圖所示的復(fù)合輪系中，各輪齒數(shù)=20，=40，=20，=30，=60。試求。解:1．分解輪系在右圖5-8所示的復(fù)合輪系中，齒輪3在繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，又隨轉(zhuǎn)臂H的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，故齒輪3為行星輪，與行星輪3相嚙合的齒輪2′和4為中心輪。它們一起組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。剩下的齒輪1和2為定軸輪系。即周轉(zhuǎn)輪系:2′34H定軸輪系:122．分析輪系中各輪之間的內(nèi)在關(guān)系，由圖中可知，3．分別計(jì)算各輪系的傳動(dòng)比對(duì)定軸輪系〔a〕對(duì)周轉(zhuǎn)輪系 〔b〕聯(lián)立式〔a〕和式〔b〕，代入，得又最后求得5.5輪系的功能輪系主要功能主要有以下幾個(gè)方面：1．相距較遠(yuǎn)兩軸之間的傳動(dòng)2．可獲得大的傳動(dòng)比3．實(shí)現(xiàn)變速、換向傳動(dòng)4．實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)5．實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解5.6幾種特殊的行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介5.6.1少齒差行星齒輪傳動(dòng)見(jiàn)上面少齒行星齒輪傳動(dòng)圖。該機(jī)構(gòu)由固定中心輪1、行星輪2、行星架〔輸入軸〕、輸出軸X、機(jī)架，以及等速比機(jī)構(gòu)M〔雙萬(wàn)向聯(lián)軸器〕組成。其傳動(dòng)比為故5.6.2圖5-17諧波齒輪傳動(dòng)上圖是諧波齒輪傳動(dòng)的示意圖。它的基本構(gòu)件組成是:諧波發(fā)生器H〔相當(dāng)于行星架H〕、剛輪1〔相當(dāng)于中心輪〕和柔輪2〔相當(dāng)于行星輪〕組成。諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)：1.傳動(dòng)比大、體積小、重量輕和效率高；2.零件數(shù)少，構(gòu)造更為簡(jiǎn)單；3.承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)平疲勞強(qiáng)度高、高彈性和熱處理性能好的材料；4.加工和熱處理工藝復(fù)雜。第9章機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論教學(xué)目的與要求：1.了解機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟2.了解機(jī)械零件常見(jiàn)失效形式3.掌握有關(guān)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算的基本概念4.掌握機(jī)械零件的強(qiáng)度判定準(zhǔn)那么，了解除強(qiáng)度之外其它設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)那么5.了解機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：機(jī)械零件的強(qiáng)度判定原那么§9.1

機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求一、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求1.機(jī)械設(shè)計(jì)包括以下兩種設(shè)計(jì):

(1)應(yīng)用新技術(shù)、新方法開(kāi)發(fā)創(chuàng)造新機(jī)械；

(2)在原有機(jī)械的根基上重新設(shè)計(jì)或進(jìn)展局部改造。2.機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求：

(1)實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能；

(2)滿足可靠性要求；

(3)滿足經(jīng)濟(jì)性要求；

(4)操作方便、工作安全；

(5)造型美觀、減少污染。二、機(jī)械設(shè)計(jì)、制造的一般程序

1.

機(jī)械設(shè)計(jì)方法大致可分為以下兩類(lèi):

(1)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法；

(2)常規(guī)設(shè)計(jì)方法。

2.機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程通?？煞譃橐韵聨讉€(gè)階段：

(1)可行性研究；

(2)方案設(shè)計(jì)；

(3)技術(shù)設(shè)計(jì)；

(4)施工設(shè)計(jì)；

(5)樣機(jī)試制；

(6)投產(chǎn)銷(xiāo)售?！?.2

機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本知識(shí)一.設(shè)計(jì)機(jī)械零件的基本要求工作可靠并且成本低廉。設(shè)計(jì)機(jī)械零件要注意以下幾點(diǎn)：

(1)合理選擇材料，降低材料費(fèi)用；

(2)保證良好的工藝性，減少制造費(fèi)用；

(3)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程從而降低成本二、機(jī)械零件工作能力和設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么1.失效：在規(guī)定的工作條件下機(jī)械零件失去了正常工作能力。

2.失效形式：

(1)斷裂

有：過(guò)載斷裂、疲勞斷裂。

(2)過(guò)量變形

有：塑性變形〔強(qiáng)度失效〕、彈性變形〔剛度失效〕。(3)外表失效

有：疲勞點(diǎn)蝕、磨損、壓潰和腐蝕等

(4)破壞正常工作條件引起的失效

如：帶傳動(dòng)因過(guò)載發(fā)生打滑。3、

設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)那么

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)的基本原那么。

(1)強(qiáng)度:

應(yīng)力法σ≤［σ］或τ≤［τ］,安全系數(shù)法

(2)剛度：

y≤［y］

(3)耐磨性：條件性計(jì)算p≤［p］

(4)散熱性：t≤［t］

(5)可靠性：R=NS/NT三、機(jī)械零件設(shè)計(jì)一般步驟

〔1〕根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類(lèi)型或構(gòu)造；

(2).根據(jù)零件的工作條件及對(duì)零件的特殊要求，選擇適宜的材料和熱處理方法；

(3).根據(jù)零件的工作情況，確定作用于零件上的載荷(包括建設(shè)力學(xué)模型、進(jìn)展載荷分析和計(jì)算、考慮各種因素對(duì)載荷的影響及確定零件的計(jì)算載荷)；

(4).根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，確定計(jì)算準(zhǔn)那么，并計(jì)算和確定出零件的基本尺寸；

(5).根據(jù)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化等要求進(jìn)展零件的構(gòu)造設(shè)計(jì)；

(6.)必要時(shí)應(yīng)對(duì)零件進(jìn)展校核計(jì)算；

(7).繪出零件的工作圖。四.

機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化

1.三化：

按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的零件稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)件。將標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)化。

同一產(chǎn)品，為符合不同的使用條件，在同一基本構(gòu)造或基本尺寸條件下，

規(guī)定出假設(shè)干個(gè)輔助尺寸不同的產(chǎn)品稱(chēng)為產(chǎn)品的系列化。

在不同規(guī)格的同類(lèi)產(chǎn)品或不同類(lèi)產(chǎn)品中采用同一構(gòu)造和尺寸的零件、部件

稱(chēng)通用化。2.機(jī)械設(shè)計(jì)中要遵循的“三化〞的好處：

〔1〕由專(zhuān)門(mén)化工廠大量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，能保證質(zhì)量、節(jié)約材料、降低成本；〔2〕選用標(biāo)準(zhǔn)件可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期；

〔3〕選用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的零件，在機(jī)械制造過(guò)程中可以減少刀具和量具的規(guī)格；

〔4〕具有互換性，從而簡(jiǎn)化機(jī)器的安裝和維修。3.我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)有：

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)

部頒標(biāo)準(zhǔn)(如機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)JB、冶金部

標(biāo)準(zhǔn)YB等)

企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出口產(chǎn)品應(yīng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)§9.3

機(jī)械工程常用材料一、機(jī)械零件的常用材料1、黑色金屬鋼：碳素構(gòu)造鋼、碳素工具鋼、合金鋼鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵鑄鋼——鑄造性比鑄鐵差，但比鍛鋼和軋制鋼好。強(qiáng)度性比鑄鐵好，但比鍛鋼和軋制鋼差2、有色金屬a)鋁合金——重量輕、導(dǎo)熱導(dǎo)電性較好、塑性好、抗氧化性好，高強(qiáng)度鋁合金強(qiáng)度可與碳素鋼相近

銅合金——黃銅：Cu與Zn合金

青銅：Cu與Sn的合金

無(wú)錫青銅：Cu與鋁、硅、錳、鎳的合金。3、非金屬材料塑料——輕、易加工成形、減摩性好，強(qiáng)度低，可作為普通機(jī)械零件、絕緣體

陶瓷——電熱性好，硬度高

橡膠——彈性、絕緣性好，常用作彈性元件和密封元件、減震元件4、復(fù)合材料二、機(jī)械零件材料選用的原那么1、使用要求2、工藝要求3、經(jīng)濟(jì)性要求§9.4

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介

近二三十年來(lái)，科學(xué)技術(shù)飛速開(kāi)展。新技術(shù)、新工藝、新材料的不斷涌現(xiàn)，微電子技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的開(kāi)展及其與機(jī)械技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，有關(guān)根基理論研究的深化，使得機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)生了巨大的變化。

機(jī)械設(shè)計(jì)從依賴(lài)于經(jīng)歷和實(shí)物類(lèi)比，走向科學(xué)、理性、系統(tǒng)分析和創(chuàng)新；從單機(jī)走向系統(tǒng)；從靜態(tài)設(shè)計(jì)走向動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)；從單一目標(biāo)走向多目標(biāo)；從尋求較佳方案到走向最優(yōu)化。

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，已廣泛采用一系列現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、反求工程設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)等等，使設(shè)計(jì)水平有了質(zhì)的飛躍。機(jī)械產(chǎn)品也從單純機(jī)械走向機(jī)—電一體化，向著高效能、自動(dòng)化、綜合化和智能化等方向開(kāi)展。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign)，簡(jiǎn)稱(chēng)CAD簡(jiǎn)介。第10章聯(lián)接一、教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，到達(dá)了解螺紋聯(lián)接件的主要類(lèi)型與應(yīng)用、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和銷(xiāo)聯(lián)接基本知識(shí)的目的。二、教學(xué)方法：黑板教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合三、教學(xué)手段：課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)相結(jié)合四、學(xué)時(shí)分配：講課學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)五、重點(diǎn)、難點(diǎn)：10.3節(jié)與10.4節(jié)重點(diǎn)講解難點(diǎn)：螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松六、作業(yè)布置：習(xí)題10-1至10-4七、輔導(dǎo)安排：課后安排輔導(dǎo)八、教學(xué)內(nèi)容10.1概述本章簡(jiǎn)要介紹可拆性聯(lián)接中的螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和銷(xiāo)聯(lián)接。10.2螺紋的基本知識(shí)10常用螺紋的牙型請(qǐng)看上圖所示的常用螺紋的類(lèi)型。其中，前兩種主要用于聯(lián)接，后三種主要用于傳動(dòng)。除矩形螺紋外，其他螺紋都已標(biāo)準(zhǔn)化。螺紋按螺旋線的繞行方向，可分為右旋螺紋和左旋螺紋，一般多用右旋，特殊需要時(shí)用左旋。螺紋按螺旋線的數(shù)目，可分為單線螺紋和多線螺紋，聯(lián)接螺紋一般用單線。為了制造方便，螺紋螺旋線的數(shù)目一般不超過(guò)四線。下面對(duì)常用螺紋的類(lèi)型作分別介紹。1．普通螺紋普通螺紋即三角形螺紋，牙型角=60°。同一直徑按螺距的大小分為粗牙和細(xì)牙兩種，螺距最大的一種是粗牙，其余的均為細(xì)牙。一般聯(lián)接多用粗牙螺紋。細(xì)牙螺紋的牙淺、升角小、自鎖性能好，多用于薄壁或細(xì)小零件，以及受沖擊、振動(dòng)和變載荷的聯(lián)接中，也可用做微調(diào)機(jī)的調(diào)整螺紋。2．管螺紋常用的管螺紋是英制細(xì)牙三角形螺紋，牙型角=55°，牙頂有較大的圓角，內(nèi)外螺紋旋合后牙型間無(wú)徑向間隙，公稱(chēng)直徑近似為管子內(nèi)徑。管螺紋其螺距以每英寸的螺紋牙數(shù)表示，它多用于有嚴(yán)密性要求的管件聯(lián)接。3．矩形螺紋牙型為正方形，牙型角=0。牙根強(qiáng)度弱，精加工困難，對(duì)中精度低，工程上已逐漸被梯形螺紋所替代。它常用做傳力螺紋。4．梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角=30。其傳動(dòng)效率略低于矩形螺紋，但牙根強(qiáng)度高，工藝性好，螺紋副對(duì)中性好。它常用做傳動(dòng)螺紋。5．鋸齒形螺紋牙型角=33，牙的工作面傾斜3，牙的非工作面傾斜30。傳動(dòng)效率及強(qiáng)度都高于梯形螺紋，對(duì)中性良好。它多用做單向受力的傳動(dòng)螺紋。10請(qǐng)大家看以以下列圖，我們以普通螺紋為例說(shuō)明螺紋的主要