機械設計基礎 課件全套 黃延軍 項目1-15 總論 -螺紋連接

項目1總論機械設計基礎目錄CONTENTS機器設計概述2機械零件工作能力和計算準則3機械設計常用材料4課程內容、性質和任務11課程內容、性質和任務Part嘗試列出已學課程中，曾經涉獵到的部分國際標準、國家標準或行業(yè)標準。任務引入學習目標：1．了解本課程的內容和性質；2.了解本課程的任務。本課程內容、性質本課程是一門重要的專業(yè)基礎課，綜合應用各先修課程的基礎理論和生產知識，解決常用機構及通用部件的分析和設計問題。本課程的任務（一）樹立正確的設計思想，培養(yǎng)嚴謹求實的工作作風，為后續(xù)課程學習及生產實踐打下基礎。（二）熟悉常用機構及零件的工作原理、特性和應用，初步掌握分析和設計常用機構的基本方法。（三）掌握通用機械零部件的設計原理、方法和一般規(guī)律，掌握通用零件選用和設計的基本方法。（四）掌握一定的設計技能（查閱資料，運用標準、規(guī)范，簡單的設計計算等）。（五）掌握典型機械零件的實驗方法，獲得基本的實驗操作技能。（六）了解機械設計的最新動態(tài)。2機械設計概述Part什么是機械？什么是機械設計？如何進行機械設計？任務引入任務目標：1.了解機械設計類型；2.理解機器和機構的區(qū)別；3.理解機械設計的程序；4.掌握零件與構件的區(qū)別。一、研究對象——機械1.機器的組成及特征1.汽缸體(機架)，2.曲軸，3.連桿，4.活塞，5.進氣閥，6.排氣閥，7.推桿，8.凸輪，9.齒輪，10.齒輪一、研究對象——機械動力部分傳動部分執(zhí)行部分控制部分機器一般由4部分組成：一、研究對象——機械機器具有的共同特征：（1）它們都是人為的實物組合體；（2）各實體之間具有確定的相對運動；（3）能夠用來變換或傳遞能量、物料與信息。機器定義：機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料與信息。一、研究對象——機械機構具有的特征：（1）它們都是人為的實物組合體；（2）各實體之間具有確定的相對運動；（3）能夠用來變換或傳遞能量、物料與信息。機構是機器的運動部分，僅起運動傳遞和運動形式轉換的作用。一、研究對象——機械從結構和運動觀點來看，機器與機構之間并無區(qū)別。因此習慣上把機器和機構統(tǒng)稱為機械。一、研究對象——機械2.零件與構件組成機械的相對運動單元稱為構件，機械中不可拆卸的制造單元稱為零件。兩者區(qū)別：構件是機器的運動單元，而零件則是機器的制造單元。一、研究對象——機械3.對機械的基本要求使用功能經濟性要求勞動保護環(huán)境保護二、研究過程——機械設計1.機械設計的概念機械設計：根據對機械產品提出的任務，結合生產的具體情況，應用當代各種先進的技術成果，求得一個技術完善，經濟性好，操作安全，減少污染，造型美觀，并能集中反映先進生產力的研制機械產品的方案和手段。作用：機械設計是機械產品生產的第一道工序，將對機械的工作原理、結構組成、運動形態(tài)、受力狀況、能量傳遞、裝配關系、潤滑密封以及各個零件的材料、形狀和尺寸等進行構思、分析和計算，并將結果轉化為工程圖樣和技術文件，作為機械制造和機械使用的依據?？尚行匝芯糠桨冈O計技術設計改進設計2.機械設計的程序二、研究過程——機械設計繼續(xù)設計新型設計變型設計3.機械設計的類型二、研究過程——機械設計3機械零件的工作能力和計算準則Part右圖為文件層板柜。按照機械零件的四大準則，分析在設計內部層板時，應主要考慮使用哪些準則。任務引入任務目標：1.理解機械零件計算的四大準則；2.理解極限應力和安全系數含義。一、機械零件的工作能力零件在一定的運動、載荷和環(huán)境情況下，在預定的使用期限內，不發(fā)生失效的安全工作限度。衡量零件工作能力的指標稱為零件的工作能力準則。主要準則有：強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性和耐熱性。二、機械零件的計算準則（一）強度準則強度是保證機械零件工作能力的最基本要求。若零件的強度不夠，不僅因為零件的失效使機械不能正常工作，而且還可能導致安全事故。強度計算準則為：σ≤[σ]，

τ≤[τ]

二、機械零件的計算準則1.極限應力極限應力的確定與應力的種類相關。極限應力靜應力塑性材料：屈服強度脆性材料：抗拉強度變應力：相應的疲勞極限斷裂或塑性變形疲勞斷裂二、機械零件的計算準則1.極限應力極限應力的確定與應力的種類相關。二、機械零件的計算準則2.安全系數可采用查表法或部分系數法確定。下為部分系數法：S1——載荷及應力相關，一般為1~1.5S2——材料均勻性相關，鍛鋼或軋鋼一般為1.2~1.5；鑄鐵一般為1.5~2.5S3——零件重要性相關，一般為1~1.5

二、機械零件的計算準則（二）

剛度準則剛度是指零件在載荷作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度設計準則為：

增大剛度措施：1.適當增大或改變截面尺寸以增大慣性矩；2.減小支撐跨距；3.合理增添加強筋等。二、機械零件的計算準則（三）

耐磨性準則耐磨性是指相對運動的零件工作表面抵抗磨損的能力。目前尚無可靠、定量的計算方法，常采用條件性計算：

二、機械零件的計算準則（四）

振動和噪聲準則當機械或零件的固有振動頻率等于或接近受激振源作用引起的強迫振動頻率時，將產生共振。而振動又是產生噪聲的主要原因。根據實際需求出發(fā)，應進行振動分析和計算。4機械設計常用材料Part老師帶學生參觀時，發(fā)現操作工正在把一批熱軋鋼筋進行冷拉處理。試說明其原因。任務引入任務目標：1.了解材料選用原則；2.了解硬度表達方法；3.掌握低碳鋼力學性能曲線。一、材料選用原則1、滿足使用要求是選用材料的最基本原則和出發(fā)點。2、符合工藝要求是選用材料的冷、熱加工性能好，熱處理工藝性好。3、綜合經濟效益好是一切產品追求的最終目標。不能只考慮材料價格，還應考慮加工成本及維修維護費用。二、機械常用材料材料分類部分常用牌號部分用途黑色金屬一般用鋼碳素結構鋼Q195,Q235,Q275等鐵絲、螺栓、軸等優(yōu)質碳素結構鋼20,45,40Mn齒輪、曲軸等低合金結構鋼Q295,Q345等油罐、建筑結構等合金結構鋼45MnB,20Cr,42CrMo等花鍵、齒輪等彈簧鋼65，65Mn，30W4Cr2VA等彈簧軸承鋼GCr15等滾動軸承不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、耐候鋼特定用途鑄鐵灰鑄鐵HT200,HT350等床身、帶輪、等球墨鑄鐵QT400,QT900等箱體、齒輪等其它鑄鐵

鑄鋼聯軸器等有色金屬銅、鋁、鋅、鉛、鈦等合金、滑動軸承等非金屬橡膠密封圈等工程塑料管、滑動軸承等陶瓷、石墨等軸承等二、機械常用材料低碳鋼力學拉伸性能實驗GB/T228.11）

彈性形變階段；2）屈服階段；3）強化階段；4）局部變形階段（一）金屬材料力學性能（二）硬度硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種力學性能指標。其含義是指金屬表面抵抗其他硬物壓入的能力，即材料對局部塑性變形的抵抗能力。根據載荷性質和測試方法不同可分為布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HRC）、維氏硬度（HV）等。二、機械常用材料實事求是，崇尚科學項目2平面機構運動簡圖繪制及自由度計算機械設計基礎目錄CONTENTS機構概述1平面機構的運動簡圖2平面機構的自由度計算31機構概述Part一個在平面上運動的物體，不論它以任何方式運動，都可用沿x軸的移動、沿y軸的移動和垂直于該平面軸的轉動共3個參數進行表達，如圖所示。試分析在三維空間中運動的物體，可以用那幾個參數表達？任務引入任務目標：1.掌握機構的組成；2.掌握自由度和約束的含義；3.掌握運動副的類型。相關知識平面機構：各構件在同一平面或相互平行的平面內運動?？臻g機構：各構件不完全在同一平面或相互平行的平面內運動。平面機構空間機構一、機構的組成與分類機構：具有確定相對運動的構件的組合；構件：機構中的（最?。┻\動單元，由一個或若干個零件剛性聯接而成。1.機構一、機構的組成與分類機架：固定不動的構件；原動件：輸入運動規(guī)律的構件；從動件：其它的活動構件2.機架二、自由度自由度：構件所具有的獨立運動的數目；約束：對構件獨立運動所施加的限制三個自由度：x,y,

yxO三、運動副及其分類運動副：兩構件直接接觸并能產生一定相對運動的連接。特點：（1）運動副是一種連接；（2）由兩個構件組成；（3）兩個構件之間有相對運動。運動副元素：組成運動副的兩構件上的接觸點、接觸線或接觸面。運動副元素1.運動副三、運動副及其分類低副：兩構件通過面與面接觸組成的運動副；高副：兩構件通過點或線接觸組成的運動副。2.類型運動副及其分類低副——轉動副固定鉸鏈活動鉸鏈運動副及其分類低副——移動副

兩構件只能沿某一方向線作相對移動的運動副稱為移動副。

約束：一個方向移動，一個轉動自由度：一個方向的移動與機架組成移動副兩活動構件組成的移動副運動副及其分類高副

兩構件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。

約束：一個方向移動自由度：一個方向移動，一個轉動2平面機構運動簡圖Part嘗試繪制右圖手動壓水機的機構運動示意圖。任務引入任務目標：1.理解結構示意圖的含義；2.掌握機構運動簡圖繪制方法。一、機構運動簡圖概念研究機構運動特性時，為了使得問題簡化，通常只考慮與運動有關的運動副的數目、類型及相對位置，不考慮構件和運動副的實際結構和材料等與運動無關的因素。機構運動簡圖：用簡單的線條和符號來代表構件和運動副，并按一定比例表示各運動副的相對位置，用以說明機構各構件間相對運動關系的簡單圖形。機構示意圖：只表示機構結構組成及運動原理，而不嚴格按照比例繪制的機構運動簡圖。二、平面機構運動簡圖的繪制機構運動簡圖符號（詳見GB/T4460）二、平面機構運動簡圖的繪制1.觀察機構運動情況，分析機構具體組成，確定機架、原動件和從動件（類型和數目）；2.由原動件開始，根據相連兩構件間的相對運動性質和運動副元素情況，確定運動副的類型和數目；3.根據實際機構尺寸和圖紙大小確定適當的比例；4.選擇一個恰當的原動件位置，用規(guī)定的符號和線條繪制成簡圖(從原動件開始畫)。注：一般會先在圖紙中確定各運動副的位置，再連接各運動副完成機構運動簡圖繪制。繪制機構運動簡圖步驟繪制機構運動簡圖步驟試繪制顎式破碎機機構運動簡圖：

43D52CFEA6G1B注：為圖示整潔，演示中先繪制構件，再繪制定位圓弧，實際繪制過程與此不同。別忘標注原動件3平面機構的自由度計算Part計算右圖仿生機構的自由度，并注明是否有局部自由度、虛約束或復合鉸鏈。任務引入任務目標：1．掌握平面機構自由度計算過程；2.理解平面機構自由度計算三種特殊情況。一、平面機構自由度計算公式平面機構自由度=構件總的自由度-構件總的約束數ABCD3214F=3n-2PL-PH二、機構具有確定運動的條件機構的自由度是指機構相對于機架所具有的獨立運動的數目。機構中從動件是不能獨立運動的，只有原動件才能獨立運動。而原動件的獨立運動都是外界給定的。機構具有確定運動的條件是：機構自由度必須大于零，且原動件數目必須等于自由度數。三、計算平面機構自由度注意事項F=3n-2pL-pH=3×7-2×6-0=9???318245671.復合鉸鏈：由兩個以上構件在同一處構成的重合轉動副，稱為復合鉸鏈。由m個構件(m≥3)構成的復合鉸鏈，應包含(m-1)個轉動副。312312312321三、計算平面機構自由度注意事項2.局部自由度：機構中某些構件所產生的不影響整個機構運動的局部運動常見的局部自由度是滾子繞自身軸線的轉動自由度。處理方式：在計算機構自由度時，局部自由度應當舍棄不計。設想將滾子與從動件焊成一體三、計算平面機構自由度注意事項3.虛約束：機構中有些約束所起的限制作用可能是重復的，這種對機構運動不起獨立限制作用的重復約束。處理方式：計算自由度時應去掉引入虛約束的構件（或運動鏈部分）和運動副。1）軌跡重合

對機構運動無關，但可以改善機構的受力情況，增加機構工作的穩(wěn)定性。虛約束2）

兩構件形成多個具有相同作用的運動副多個移動副多個轉動副X多個高副虛約束3）對運動不起獨立作用的對稱部分，產生虛約束

外齒輪為機架；行星架與機架之間為轉動副；太陽輪與機架之間為轉動副。觀察此行星輪系是否有虛約束？實事求是，崇尚科學項目3平面連桿機構機械設計基礎目錄CONTENTS平面連桿機構基本類型及應用1平面四桿機構基本特性2平面四桿機構的設計31平面連桿機構的基本類型及應用Part如圖所示為天線機構。其中桿1與機架形成轉動副A，桿1和桿2形成轉動副B，桿2和桿3形成轉動副C，桿3與機架形成轉動副D。試分析圖示天線擺角如何調節(jié)？以及該機構可能的類型。任務引入任務目標：1.了解平面連桿機構的特點；2.理解鉸鏈四桿機構的演化形式；3.掌握鉸鏈四桿機構的基本形式。一、基本概念平面連桿機構——若干構件通過低副連接而成的平面機構。平面四桿機構——由四個構件通過低副連接而成的平面機構。鉸鏈四桿機構——所有低副均為轉動副的平面四桿機構。二、平面連桿機構特點及應用優(yōu)點：1、由于組成運動副的兩構件之間為面接觸，因而承受的壓強小、便于潤滑、磨損較輕，可以承受較大的載荷；2、構件形狀簡單，加工方便，工作可靠；3、在主動件等速連續(xù)運動的條件下，當各構件的相對長度不同時,從動件實現多種形式的運動，滿足多種運動規(guī)律的要求。缺點：1、低副中存在間隙會引起運動誤差，設計計算比較復雜，不易實現精確的復雜運動規(guī)律；2、連桿機構運動時產生的慣性力也不適用于高速的場合。應用：機床、動力機械、工程機械、包裝機械、印刷機械等。三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化機架：固定不動的桿，如AD桿；連架桿：與機架用轉動副相連接的桿，如AB和CD桿；連桿：不與機架相連的桿，如BC桿。曲柄：能做整周回轉的連架桿；搖桿：僅能在某一角度內擺動的連架桿。曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構1.鉸鏈四桿機構的基本形式三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化曲柄搖桿機構：鉸鏈四桿機構中，若一個連架桿為曲柄，另一個為搖桿三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化縫紉機截切機械三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化雙曲柄機構：兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構。兩曲柄不等長：原動件曲柄勻速轉動；從動件曲柄做周期性變速轉動。三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化兩曲柄等長（平行四邊形機構）：兩曲柄會存在不同的運動狀況。三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化兩曲柄等長（平行四邊形機構）：兩曲柄會存在不同的運動狀況，具有不確定性。平行四邊形運動不確定性解決方法：1、利用從動曲柄本身（或附加質量）的慣性來導向。2、在主、從動曲柄上錯開移動角度再安裝一組平行四邊形機構。3、增加第三個平行曲柄。三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化及其演化分揀機構公交車門三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化雙搖桿機構：兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構。搬運機構起重機三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化轉動副

移動副（滑塊四桿機構）擴大轉動副（偏心輪機構）選取不同的構件作為機架。2.鉸鏈四桿機構的演化三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化1）鉸鏈四桿機構中一個轉動副轉化為移動副曲柄滑塊機構三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化1）鉸鏈四桿機構中一個轉動副轉化為移動副曲柄滑塊機構三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化1）鉸鏈四桿機構中兩個轉動副轉化為移動副三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化結構簡單強度、剛度高傳遞動力較大2）擴大轉動副（偏心輪機構）三、鉸鏈四桿機構基本形式及其演化3）取不同構件為機架2平面四桿機構基本特性Part圖示為工裝的壓緊機構。試繪制該鉸鏈四桿機構的示意圖，并分析其工作原理。任務引入任務目標：1.理解平面四桿機構運動特性；2.掌握鉸鏈四桿機構基本類型判定方法。。一、曲柄存在的條件圖示鉸鏈四桿機構，桿AB為曲柄。為保證曲柄整周回轉，曲柄必須順利通過與機架AD共線的兩個位置AB2和AB1。根據三角形兩邊之和必須大于第三邊定律可得：觀察三角形B1DC1:

觀察三角形B2DC2:

①②

③不等式①、②和③兩兩相加，可得：

一、曲柄存在的條件曲柄存在的必要條件：（1）在曲柄搖桿機構中，曲柄是最短桿；（2）最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿的長度之和。二、鉸鏈四桿機構基本類型判別方法1、當最長桿與最短桿長度之和大于其余兩桿的長度之和時，為雙搖桿機構（不滿足桿長和條件）；2、不滿足第1條時，查看最短桿條件：（1）最短桿為機架時，機構為雙曲柄機構；（2）最短桿為連架桿時，機構為曲柄搖桿機構；（3）最短桿為連桿時，機構為雙搖桿機構。三、平面四桿機構運動特性鉸鏈四桿機構的極限位置極位夾角θ：從動件處于兩個極限位置時，曲柄兩位置之間的夾角最大擺角ψ:搖桿往復擺過的最大角度三、平面四桿機構運動特性2.急回特性原動件做勻速轉動，從動件做往復運動，且從動件返回行程的平均速度大于工作行程的平均速度的特性，稱為急回特性。

行程速比系數K：空回行程的速度與工作行程速度的比值：

機構急回特性取決于極位夾角的大小。急回程度越明顯，機構傳動平穩(wěn)性下降。設計時，K=1.2~2.0。三、平面四桿機構運動特性2.急回特性原動件做勻速轉動，從動件做往復運動，且從動件返回行程的平均速度大于工作行程的平均速度的特性，稱為急回特性。三、平面四桿機構運動特性3.壓力角和傳動角曲柄搖桿機構中，作用在從動件上的驅動力F與其受力點速度Vc方向線之間所夾的銳角α稱為壓力角（不計摩擦力、慣性力和重力）。壓力角的余角γ稱為傳動角。三、平面四桿機構運動特性3.壓力角和傳動角壓力角和傳動角在機構運動過程中是變化的。力F在Vc方向的有效分力為Fcosα。說明壓力角越小，有效分力越大。為保證機構正常工作，必須規(guī)定最小傳動角γmin。一般情況，通常取γmin

≥40°；對于大功率機械，可取γmin

≥50°。三、平面四桿機構運動特性4.死點位置原動件：連架桿——搖桿CD連桿BC驅動搖桿AB的力F，在B點的壓力角為90°；Fv三、平面四桿機構運動特性4.死點位置為順利通過死點，采取措施：

1.結構設計：如兩組以上的同樣機構相互錯開排列組合使用；2.增大慣性：利用飛輪的慣性闖過死點。三、平面四桿機構運動特性4.死點位置死點在機械中的應用：3平面四桿機構的設計Part由于平面四桿機構可以實現復雜的路徑，因此在實際工程中應用非常廣泛。工程中常用的設計平面四桿機構方法有哪些？任務引入任務目標：1.理解按給定行程速度變化系數設計四桿機構；2.掌握按給定連桿位置設計四桿機構的方法。平面連桿機構設計基本要求實現構件給定位置：即要求連桿機構能引導構件按規(guī)定順序精確或近似地經過給定的若干位置。實現已知運動規(guī)律：即要求主、從動件滿足已知的若干組對應位置關系，包括滿足一定的急回特性要求，或者在主動件運動規(guī)律一定時，從動件能精確或近似地按給定規(guī)律運動。實現已知運動軌跡：即要求連桿機構中做平面運動的構件上某一點精確或近似地沿著給定的軌跡運動。一、按給定連桿位置設計四桿機構已知：連桿的兩個位置B1C1和B2C2。設計該連桿機構。

求解步驟：定比例，繪制B1C1和B2C2

;分別連接B1B2和C1C2，并做各自的垂直平分線b12和c12。在兩線上各自取固定鉸鏈位置A和D。連接A，B1，C1和D，完成鉸鏈四桿機構設計。注：由于A和D的位置可任意選擇，因此有無數解?？赏ㄟ^最小傳動角或其它條件限制解的數量。二、按行程速比系數設計四桿機構已知：搖桿CD的長度及搖桿擺角ψ和行程速比系數K，設計曲柄搖桿機構。求出極位夾角任選固定鉸鏈中心D的位置，由搖桿長度和擺角，作出搖桿的兩個極限位置3.連接C1和C2，并作C2M垂直于C1C2作∠C2C1N=90°－θ，得C2M與C1N相交于點P。5.作△C1PC2的外接圓，此圓上任取一點A作為曲柄的固定鉸鏈中心。連AC1和AC2，因同一圓弧的圓周角相等，故∠C1AC2＝∠C1PC2/2＝θ。6.以A為圓心和以L1為半徑作圓，交C1A的延線于B1，交C2A于B2，即得B1C1＝B2C2＝L2及AD＝L4。實事求是，崇尚科學項目4凸輪機構機械設計基礎目錄CONTENTS凸輪機構的類型及應用1從動件的常用運動規(guī)律2圖解法設計凸輪輪廓3凸輪機構的材料和結構41凸輪機構類型及應用Part凸輪機構是典型的常用機構之一，常被用于傳動控制系統(tǒng)中。觀察下面圖示三種類型推桿，試分析哪種推桿的傳動精度更高。任務引入任務目標：1.理解凸輪機構分類；2.掌握凸輪機構組成。簡介凸輪傳動是通過凸輪與從動件間的接觸來傳遞運動和動力，是一種常見的高副機構，結構簡單，只要設計出適當的凸輪輪廓曲線，就可以使從動件實現任何預定的復雜運動規(guī)律。一、凸輪機構組成及應用組成：凸輪機構一般由凸輪（1）、從動件（2）和機架（3）組成。傳動：將凸輪的轉動或移動轉變?yōu)閺膭蛹囊苿踊驍[動。應用：廣泛用于自動化和半自動化機械中作為控制機構。3一、凸輪機構組成及應用1、只需設計適當的凸輪輪廓，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律2、結構簡單、緊湊，工作可靠，容易設計；3、高副接觸，易磨損3一、凸輪機構組成及應用二、凸輪機構分類1.按凸輪的形狀和運動分類：盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪。二、凸輪機構分類2.按從動件的形狀分類：尖頂從動件、滾子從動件和平底從動件。

二、凸輪機構分類3.按從動件的運動形式分類：移動從動件和擺動從動件。

二、凸輪機構分類4.按按鎖合方式分類：力鎖合凸輪和形鎖合凸輪。二、凸輪機構分類4.按按鎖合方式分類：力鎖合凸輪和形鎖合凸輪。二、凸輪機構分類4.按按鎖合方式分類：力鎖合凸輪和形鎖合凸輪。2從動件的常用運動規(guī)律Part圖為某凸輪機構從動件的運動速度曲線。分析該機構中是否具有剛性沖擊或柔性沖擊，并說明理由。任務引入任務目標：1．理解凸輪傳動工作過程；2.理解凸輪常用從動件的三種運動規(guī)律。凸輪運動規(guī)律只需設計適當的凸輪輪廓，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律：一、凸輪傳動的工作過程基圓：以凸輪的最小向徑為半徑所作的圓。推程角：從動件被凸輪推動，以一定運動規(guī)

律，從最近位置到達最遠位置。遠休止角：當凸輪繼續(xù)回轉時，從動件在

最遠位置停留不動?；爻探牵簭膭蛹煌馆喭苿?，以一定運動規(guī)

律，從最遠位置回到最近位置。近休止角：當凸輪繼續(xù)回轉時，從動件在

最近位置停留不動。行程：從動桿在推程或回程中移動的距離。二、常用的從動件運動規(guī)律運動規(guī)律：是指推桿在運動過程中，其位移、速度和加速度隨時間變化（凸輪轉角δ變化）的規(guī)律。（一）等速運動規(guī)律凸輪角速度ω1為常數時，從動件速度υ不變。推桿在運動的起始點和終止點因速度有突變，在理論上加速度值為瞬時無窮大，使推桿產生非常大的慣性力，致使凸輪受到很大的沖擊，稱為剛性沖擊。適用場合：低速、輕載。二、常用的從動件運動規(guī)律（二）等加速等減速運動規(guī)律等加速、等減速運動規(guī)律，在前半程用等加速運動規(guī)律，后半程采用等減速運動規(guī)律，兩部分加速度絕對值相等。在起點、中點和終點時，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)橛邢拗担?，凸輪機構中由此而引起的沖擊稱為柔性沖擊。適用場合：中速、輕載。二、常用的從動件運動規(guī)律（三）簡諧運動規(guī)律（余弦加速度運動規(guī)律）余弦加速度運動規(guī)律的加速度曲線為1/2個周期的余弦曲線，位移曲線為簡諧運動曲線（又稱簡諧運動規(guī)律）。這種運動規(guī)律的加速度在起點和終點時有有限數值的突變，故也有柔性沖擊。。適用場合：中速、中載。svaδδδδ03圖解法設計凸輪輪廓Part已知基圓半徑為50mm，凸輪做勻速轉動，圖示推桿運動曲線完成了一個運動周期。試繪制對心移動尖頂從動件盤形凸輪輪廓。任務引入任務目標：1.理解凸輪機構設計應注意要點；2.掌握對心移動尖頂從動件盤形凸輪輪廓繪制。一、用圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線基本理論：相對運動原理。1.設凸輪以ω逆時針轉動2.假想把整個機構加一個-ω：結果：1.凸輪靜止不動。2.從動件及導路以-ω轉動，且從動件沿導路上下移動。

3.凸輪與從動件之間的相對運動關系不變。結論：反轉法把凸輪輪廓線的設計轉化成求從動件端部的

運動軌跡。（一）.圖解法原理（反轉法）盤形凸輪輪廓的繪制（二）

對心移動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制盤形凸輪輪廓的繪制（三）

對心移動滾子從動件盤形凸輪輪廓的繪制（四）

移動平底從動件盤形凸輪輪廓的繪制在每條向徑（反轉后的導路）上量取位移得理論廓線上的點，過這些點作向徑的垂線（平板），然后做這些垂線的包絡線（實際廓線）。盤形凸輪輪廓的繪制（五）

偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的繪制盤形凸輪輪廓的繪制（六）

擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制二、設計凸輪機構應注意的問題（一）滾子半徑的選擇ρ′＞0實際廓線光滑、正常。ρ′=0出現尖點，易磨損，運動規(guī)律易改變。ρ′＜0實際廓線相交，運動失真。內凹輪廓：由于其實際輪廓曲線的半徑等于滾子半徑與理論輪廓曲線半徑之和，因此無論滾子半徑大小如何，則總能作出實際輪廓曲線。二、設計凸輪機構應注意的問題（1）壓力角壓力角即凸輪機構從動件作用力的方向線與從動件上力作用點的速度方向之間所夾的銳角。（二）凸輪機構壓力角的選擇和校核（2）壓力角與作用力壓力角α越大，有害分力F1越大。當壓力角大到一定值時，機構將發(fā)生自鎖。（3）許用壓力角為了提高機構的效率、改善其受力情況，通常規(guī)定一許用壓力角[α]。（4）壓力角校核αmax一般出現在從動件的起點位置、從動件最大速度位置和凸輪輪廓向徑變化最大的位置F1二、設計凸輪機構應注意的問題在確定基圓半徑大小時，宜從實際需求出發(fā)進行考量：（三）凸輪基圓半徑的確定r0越小，凸輪機構緊湊，但α越大，會造成αmax>[α]，所以r0不能過小。r0越大，α越小，凸輪機構傳力性能越好，但機構不緊湊。通常：r0≥(1.6--2)d（d：安裝凸輪處軸徑）

4凸輪機構的材料和結構Part某凸輪基圓直徑為50mm，與其裝配的軸徑為45mm。試分析該凸輪采用哪種結構設計更合理。（圖片僅供參考）任務引入任務目標：1.了解凸輪的常用材料；2.了解凸輪常用結構；3.了解凸輪的主要失效形式。一、凸輪與從動件的材料（一）主要失效形式凸輪：磨損、疲勞點蝕從動件：磨損（二）常用材料凸輪：HT200、HT300（170-250HBS)；Q345、45、50(調質處理)；QT700-2(190-305HBS)；45（淬火40-45HRC)；40Cr(表面高頻淬火52-58HRC）從動件：材料與凸輪相同，但從動件磨損更嚴重更早。所以一般從動件硬度比凸輪要高一些。二、凸輪結構除尺寸較小的凸輪與軸制成一體的情況外，結構設計應考慮安裝時便于調整凸輪與軸相對位置的需要。凸輪軸組合式實事求是，崇尚科學項目5間歇運動機構機械設計基礎目錄CONTENTS棘輪機構1槽輪機構2不完全齒輪機構31棘輪機構Part如圖所示為滾子內摩擦式棘輪機構（超越離合器常常采用此種機構）。當星輪逆時針旋轉時，套筒不隨之旋轉；而當星輪順時針旋轉時，套筒會隨之順時針旋轉。試分析其工作原理？任務引入任務目標：1.理解棘輪機構的類型及特點；2.掌握棘輪機構工作原理。一、棘輪機構的工作原理棘輪機構由搖桿、驅動棘爪、棘輪、制動棘爪和機架組成?；善脕硎怪苿蛹εc棘輪保持接觸。當搖桿作連續(xù)的往復擺動時，棘輪將作單向間歇轉動。機架驅動棘爪搖桿片簧制動棘爪棘輪一、棘輪機構的工作原理搖桿如何擺動？機架驅動棘爪搖桿片簧制動棘爪棘輪二、棘輪機構的類型根據棘輪機構的結構特點，棘輪機構分為齒式棘輪機構和摩擦式棘輪機構。（一）齒式棘輪機構1.單動式棘輪機構：原動件連續(xù)往復擺動，棘輪只做單向的間歇運動。外嚙合式內嚙合式二、棘輪機構類型2.雙動式棘輪機構：主動搖桿往復擺動一次，棘輪沿同方向作二次間歇轉動。二、棘輪機構類型3.可變向棘輪機構：可使棘輪作雙向間歇運動。二、棘輪機構類型（二）摩擦式棘輪機構：噪音小、傳動平穩(wěn)；在接觸表面之間容易發(fā)生滑動現象，因而運動的可靠性和準確性較差，不宜用于運動精度要求高的場合。二、棘輪機構類型（二）摩擦式棘輪機構：可分為外嚙合摩擦式棘輪機構、內嚙合摩擦式棘輪機構和滾子內嚙合摩擦式棘輪機構。三、棘輪轉角的調節(jié)（一）調節(jié)搖桿擺動角度三、棘輪轉角的調節(jié)（二）用遮板調節(jié)棘輪轉角

四、棘輪機構特點與應用結構簡單，制造方便、運動可靠；棘輪的轉角在很大范圍內可調；工作時有較大沖擊和噪聲、運動精度不高，常用于低速輕載場合；常用防止機構逆轉的停止器。四、棘輪機構特點與應用四、棘輪機構特點與應用四、棘輪機構特點與應用2槽輪機構Part如圖所示為自動罐裝流水線，采用槽輪機構實現工作節(jié)拍的需求。1）試分析工件定位的運動傳遞路線；2）計算槽輪機構的傳動比。任務引入任務目標：1.理解槽輪機構的工作原理；2.理解槽輪機構的特點及應用。一、槽輪機構的工作原理槽輪機構又稱為馬爾他機構，它由主動撥盤、從動槽輪和機架等組成。撥盤以等角速度做連續(xù)回轉，槽輪做間歇運動。當圓柱銷沒有進入槽輪徑向槽時，槽輪的內凹鎖止弧面被撥盤上的外凸鎖止弧面卡住，槽輪靜止不動。二、槽輪機構類型、特點及應用平面槽輪機構

外嚙合槽輪機構：撥盤與槽輪轉向相反；

內嚙合槽輪機構：撥盤與槽輪轉向相同。二、槽輪機構類型、特點及應用平面槽輪機構二、槽輪機構類型、特點及應用2.空間槽輪機構

二、槽輪機構類型、特點及應用優(yōu)點：1.機構簡單、工作可靠、機械效率高，能較平穩(wěn)、間歇地進行轉位；2.能準確控制轉的角度；3.常用于要求恒定旋轉角分度機構中。缺點：1.已定的槽輪機構，其轉角不能調節(jié)；2.轉動始末，加速度變化較大，有沖擊。二、槽輪機構類型、特點及應用電影放映機構自動罐裝流水線二、槽輪機構類型、特點及應用蜂窩煤加工設備六角車床換刀機構三、槽輪機構的運動特性槽輪機構的主要參數是槽數z和撥盤圓柱銷數k。在一個運動循環(huán)內，槽輪的運動時間td對撥盤運動時間t之比值τ稱為運動特性系數。設一槽輪機構，槽輪上有z個槽，撥盤上均勻分布的圓柱銷數為K，則運動特性系數為：

3不完全齒輪機構Part簡述右圖不完全齒輪機構的運動原理，并嘗試分析其傳動比。任務引入學習目標：1．

理解不完全齒輪機構的工作原理。一、不完全齒輪的工作原理不完全齒輪機構的主動輪一般為只有一個或幾個不完全齒輪，從動齒輪可以是普通的完整齒輪，也可以是一個不完整齒輪。當主動輪的有齒部分作用時，從動輪隨主動輪轉動；當主動輪無齒部分作用時，從動輪靜止不動。從而主動輪連續(xù)回轉運動，從動輪做間歇運動。為防止從動輪在停止期間的運動，一般在齒輪上裝有鎖止弧。二、不完全齒輪機構類型外嚙合不完全齒輪機構內嚙合不完全齒輪機構三、不完全齒輪機構的工作特點結構簡單、制造方便，從動輪的運動時間和靜止時間的比例可不受機構結構的限制。速度有突變、沖擊較大，所以一般只用于低速或輕載的場合。四、不完全齒輪機構應用實事求是，崇尚科學項目6帶傳動機械設計基礎目錄CONTENTS認識帶傳動1帶和帶輪2V帶傳動能力分析3V帶傳動設計4帶傳動的安裝、張緊和維護51認識帶傳動Part民俗走訪時，在某面粉加工作坊有發(fā)現一老式面粉加工機，發(fā)現其帶傳動如圖所示。試分析哪種類型的帶可以適用于這種傳動形式？任務引入任務目標：1.了解帶傳動的工作原理；2.了解帶傳動形式。3.掌握帶傳動的類型和各自特點。一、摩擦性帶傳動帶傳動為撓性傳動，主動輪1、傳動帶2和從動輪3組成了帶傳動。工作時傳動帶借助帶和帶輪之間的摩擦（或嚙合）來傳遞運動和動力。一、摩擦性帶傳動根據工作原理，帶傳動分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動兩類。一、摩擦性帶傳動圓形帶截面為圓形，牽引力小，常用于低速、小功率、傳動比較小的儀器或家用器械中，如縫紉機、磁帶盤等一、摩擦性帶傳動平帶橫截面為扁平矩形，根據不同材料和結構，可分為帆布平帶、編織平帶、聚酰胺片基平帶和高速環(huán)形膠帶。平帶抗折彎性能好，可用于動力傳動或物品輸送，例如磨面機、輸送機等。一、摩擦性帶傳動V帶截面為梯形或近似梯形。相較于平帶和圓帶，在相同的預緊力情況下，V帶與帶輪之間產生的摩擦力更大，因此具有較大的牽引力，但抗折彎性能較差。廣泛用于機床、汽車、內燃機、紡織機械等。一、摩擦性帶傳動多楔帶以平帶為基體，內表面排布有等間距形如V帶的環(huán)形橡膠傳動帶，結合了平帶和V帶的各自優(yōu)點。其接觸面積和摩擦力比較大，牽引力大。適用于結構緊湊，傳動功率大的高速運轉設備，如電機、發(fā)動機等動力傳動設備。一、摩擦性帶傳動雙面V帶，截面為六邊形（非正六邊形），四個側面均為工作面。帶體較厚，抗折彎性能差，壽命和效率較低。一般使用在需要兩面都工作的場合。在農業(yè)機械中使用較廣泛。工作面工作面工作面工作面二、嚙合型帶傳動同步帶通過帶齒與帶輪之間的相互嚙合實現運動和動力傳遞，保障了輸出轉速和輸入轉速能夠形成比較嚴格的比例關系。同步帶傳動具有傳動比恒定、傳動比大，適合于結構緊湊的場合。廣泛用于辦公、紡織、汽車、線速加工等設備中。三帶傳動形式2帶和帶輪Part在某測繪制圖課上，學生對一V帶輪和V帶截面進行測繪，發(fā)現帶輪的槽角與其相配的V帶楔角大小不同。試說明兩者不同的原因。任務引入任務目標：1.了解V帶結構及其分類；2.了解同步帶結構及其分類；3.理解V帶輪結構及其類型；4.理解同步帶輪結構及其類型。一、V帶和V帶輪普通V帶與窄V帶根據其結構分為包邊V帶和切邊V帶兩種；切邊V帶又可分為普通切邊V帶、有齒切邊V帶和底膠夾布切邊V帶。（一）普通V帶和窄V帶一、V帶和V帶輪普通V帶高度與節(jié)寬比值近似為0.7，而窄V帶高度與節(jié)寬比值近似為0.9。普通V帶有Y、Z、A、B、C、D和E共七種型號，而窄V帶有SPZ、SPA、SPB和SPC共四種型號。節(jié)面（中性層）：當V帶彎曲時，外層受拉伸長，內層受壓而縮短，在兩者之間有一層其長度不發(fā)生變化，該層被稱為中性層。V帶的基準長度是從優(yōu)先數R20常用值中選取（Y型除外）優(yōu)先數系是由公比分別為10的5、10、20、40、80次方根，且項值中含有10的整數冪的理論等比數列導出的一組近似等比的數列。（一）普通V帶和窄V帶一、V帶和V帶輪V帶輪一般由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成，輪輻一般分為實心、輻板（或孔板）和輪輻三種。（二）V帶輪一、V帶和V帶輪對于線速度超過5m/s或者作為生產儲備的帶輪應做靜平衡；對于線速度超過25m/s的帶輪應做動平衡。帶輪材料常采用鑄鐵、鑄鋼、鋼、鋁合金或工程塑料等。灰鑄鐵應用最為廣泛，當v≤30m/s時，一般選用HT200；當v≥25~45m/s，宜采用HT300或鑄鋼，也可采用鋼板沖壓焊接帶輪。小功率傳動可用鑄鋁或工程塑料。（二）V帶輪二、同步帶傳動同步帶按照齒形分布情況分未單面齒和雙面齒，按齒形分為梯形齒、圓弧齒和曲線齒。每種不同的型號，根據其節(jié)距大小又分為不同的型號。同步帶一般由齒布、帶齒、芯繩和背帶4部分構成。芯繩采用高模量骨架材料，芯繩中心線應位于節(jié)平面上。齒布采用高耐磨織物，其經線和緯線的密度應均與，紗線不得由殘缺、歪斜等疵點。（一）同步帶二、同步帶傳動帶的標記由長度代號、型號代號組成，帶長以節(jié)線長表示。對于雙面同步帶，應在最前面標識出相應的型式代號DA或DB（一）同步帶二、同步帶傳動與梯形齒同步帶相配的帶輪齒形有兩種：漸開線形和直邊形，一般采用漸開線齒形。通常加工原理為范成法（展成法）。帶輪材料可采用鋼、鋁合金、鑄鐵、鑄鋼、銅或工程塑料等。同步帶輪結構類型與V帶輪相同，為實心、輻板（或孔板）和輪輻三種。根據是否有擋邊，帶輪又可分為雙邊擋圈帶輪、單邊擋圈帶輪和無擋圈帶輪三種。（二）同步帶輪3V帶傳動能力分析Part某設備采用V帶傳動，在使用過程中發(fā)現工作動力不足。機修工程師對兩輪間距做了調整后，動力滿足使用要求。試述對兩輪間距做了怎樣調整，以及這樣調整的原因？任務引入任務目標：1.掌握V帶傳動能力影響因素；2.理解V帶三種應力分布；3.理解摩擦性帶傳動比計算。一、V帶傳動受力分析靜止狀態(tài)工作狀態(tài)

松邊緊邊

當傳動能力需求超過總摩擦力上限值時，帶與帶輪會產生相對滑動，稱為打滑。一、V帶傳動受力分析由于帶為彈性體，緊邊和松邊的拉力可用歐拉公式表示：

帶傳動的最大有效拉力與預緊力、當量摩擦因數和小輪的包角有關。二、帶傳動應力分析帶工作時，由于預緊力和有效拉力的作用，帶內部產生拉應力；帶與輪貼合弧長部分被彎曲，存在彎曲應力；繞著帶輪轉動部分，產生離心應力。1.拉應力

2.離心應力

3.彎曲應力

三、帶傳動彈性滑動和傳動比由于帶是彈性體，因此在拉力作用下容易被拉長變形。這種由于帶的彈性變形引起的相對滑動稱為彈性滑動。三、帶傳動彈性滑動和傳動比由于彈性滑動的影響，引起從動輪圓周速度V2低于主動輪圓周速度V1的比率，稱為滑動率，用ε表示：由上式可推出兩輪的傳動比為：由于彈性滑動引起的滑動率ε較小，一般ε=0.01-0.02，設計時可略去不計。三、帶傳動彈性滑動和傳動比(1)現象：彈性滑動——發(fā)生在繞出帶輪前帶與輪的部分接觸長度上

打滑——發(fā)生在帶與輪的全部接觸長度(2)原因：彈性滑動——帶兩邊的拉力差，帶的彈性打滑——過載(3)結論：彈性滑動——是帶傳動中不可避免的現象打滑——可避免彈性滑動與打滑的區(qū)別4V帶傳動設計Part某抽水泵采用V帶傳動，已知電機額定功率為7.5KW，轉速為970r/min，水泵軸轉速為350r/min，兩輪間距約為900mm，每天工作24h。嘗試為該設備設計V帶傳動。任務引入任務目標：1.了解工況及其它因素對帶傳動設計的影響；2.掌握V帶傳動設計方法與步驟。一、確定設計功率設計功率與設備工作環(huán)境有很大關系，因此在設計時需要選擇相應的工況系數KA。

二、確定V帶型號根據設計功率和小帶輪轉速，從圖中確定普通V帶的型號。實線為相應型號的界限。設計功率為9kW，小帶輪轉速為970r/min，因此選擇B型普通V帶。三、確定帶輪基準直徑由于彎曲應力對V帶壽命影響較大，因此國標對不同型號的V帶規(guī)定了小輪的最小基準直徑。設計時，普通V帶的速度一般要求：暫取B槽型的最小帶輪基準直徑進行驗算：

大帶輪基準直徑為：

查表，取D2=355mm四、確定帶的基準長度若設計有要求，按照要求確定中心距；若沒有要求，一般建議按照以下范圍選取中心距：

本設計對中心距：

取帶的基準長度：

五、確定中心距根據帶的基準長度和大小帶輪的基準直徑可以確定兩輪傳動的實際中心距。常用如下公式計算：

計算得：

六、驗算小帶輪包角根據帶的基準長度和大小帶輪的基準直徑可以確定兩輪傳動的實際中心距。常用如下公式計算：計算得：

七、單根V帶的額定功率通過查表計算單根V帶的額定功率。計算公式為：計算得：

八、確定帶的根數通過如下公式確定帶的根數：計算得：

取Z=4根九、確定單根帶的初拉力單根V帶預緊力計算可采用下式進行計算：計算得：

十、計算作用于輪軸的壓力傳動帶作用于軸上的壓力可以近似按照初拉力F0的合力來計算，公式如下：計算得：

5帶傳動安裝、張緊和維護Part某廠房有一帶傳動設備，兩帶輪之間采用3根V帶傳動。由新招聘的設備維護員小李負責該臺設備的維護。庫管盤點時發(fā)現，最近該臺設備V帶出庫次數異常之多，試分析可能原因。任務引入任務目標：1.了解帶傳動安裝注意事項；2.了解帶傳動維護注意事項。3.理解帶傳動張緊方法。一、帶傳動的安裝1.兩輪軸線保持平行、兩輪槽應保持對齊，誤差不得超過20’；2.應通過調整一輪與另一輪的中心距，使得V帶被輕松安裝到兩輪輪槽后，再把兩輪中心距調整到合適位置；3.按照不同帶的類型，測定帶的預緊力是否達到要求；4.多根V帶傳動時，為避免載荷不均，要保證V帶配組代號相同。新舊帶不能混用、不同廠家的V帶也不要混用。正確的安裝，是保證帶傳動正常工作的首要條件，對帶的使用壽命有很大的影響。安裝時要注意下面幾點：一、帶傳動的安裝初拉力的測定，通常是在V帶與兩帶輪切點的跨度中點處，施加一規(guī)定的垂直帶邊的力G，使跨度每100m產生撓度1.6mm。初拉力計算公式：二、帶傳動的張緊帶傳動不是完全的彈性體，所以在工作一段時間后，會由于塑性變形而變長、松弛，使得預緊力變小，影響系統(tǒng)的正常運行。因此必須對帶傳動進行重新張緊，以保持傳動的正常運行。帶傳動張緊的方法有兩種：調節(jié)中心距和使用張緊輪，而調節(jié)中心距又可分為定期調整和自動調整兩種方式。三、帶傳動的張緊張緊輪張緊，主要用于中心距不可調整的場合。由于受折彎應力和包角的大小，一般張緊輪安裝在松邊內側靠近大帶輪位置處。對于有接頭的平帶，常采用定期截去帶長使帶張緊的方法，一般截去長度?L=0.01L（L為帶的長度）。四、帶傳動的維護良好的維護對帶傳動和帶的壽命都有很大的影響。主要關注如下幾點：1) 安裝防護裝置，如裝設防護罩。不僅可以有效減少砂礫等雜物的進入，而且起到了安全防護作用。2) 避免接觸酸、堿、油等腐蝕性物質。帶傳動不需要潤滑油，禁止往帶上涂抹潤滑油；3) 避免日光曝曬，降低帶的老化。4) 若發(fā)現一根帶松弛或損壞，應成組全部更換。不應新舊帶混用、不同廠家?guī)Щ煊谩?) 帶傳動裝置若要閑置一段時間，應把帶放松。6) 應按照要求定期點檢，發(fā)生問題及時處理。實事求是，崇尚科學項目7鏈傳動機械設計基礎目錄CONTENTS認識鏈傳動1滾子鏈和鏈輪2鏈傳動工作能力3鏈傳動的布置和張緊41認識鏈傳動Part一老式自行車騎行一段時間后，發(fā)現在上坡用力騎行時容易發(fā)生跳齒現象。該鏈條用的是哪種類型的鏈，并分析發(fā)生條齒的原因？任務引入任務目標：1.了解傳動鏈的分類；2.理解鏈傳動與其它傳動的區(qū)別。簡介鏈傳動由主動輪1、從動輪2和鏈條3構成。它是靠中間鏈條和鏈輪輪齒的嚙合來傳遞平行軸之間的運動和動力，屬于撓性傳動。一、鏈傳動類型根據用途不同，鏈條可分為傳動鏈、輸送鏈和拽引鏈。按照結構不同，傳動鏈條可分為滾子鏈、雙節(jié)距滾子鏈、套筒鏈、彎板鏈、齒形傳動鏈和成型鏈。一、傳動用短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）二、傳動用短節(jié)距精密套筒鏈（簡稱套筒鏈）一、鏈傳動類型三、雙節(jié)距滾子鏈雙節(jié)距滾子鏈與短節(jié)距滾子鏈相比，是一種輕型鏈條，適用于傳遞功率小，速度較低，傳動中心距離更長的場合。一、鏈傳動類型四、重載傳動用彎板滾子傳動鏈（簡稱彎板鏈）一、鏈傳動類型五、齒形傳動鏈（又名無聲鏈）齒形鏈是一種應用廣泛的重要機械基礎件，主要用在高速、重載、低噪音、大中心距的工況下。一、鏈傳動類型拖鏈鏈板拽引鏈二、鏈傳動特點和應用優(yōu)點：鏈傳動適用范圍很廣。例如中心距較大、對平均傳動比有要求、環(huán)境相對惡劣、低速重載、潤滑良好的高速運動等都可以采用鏈傳動。缺點：瞬時傳動比不恒定；工作有噪聲；磨損后易跳齒；只適用于平行軸傳動；不適用于中心距小以及急速反向傳動的場合。在鏈條的應用中，滾子鏈占比很大。滾子鏈傳動功率一般在100kW以下、速度在15m/s以下。而對于先進的優(yōu)質滾子鏈傳動功率達5000kW，速度可達35m/s；高速齒形鏈速度可達40m/s。鏈傳動效率一般在0.94-0.96之間，對于循環(huán)壓力供油潤滑的高精度傳動，其值約為0.98。2滾子鏈和鏈輪Part采購部收到某部門的采購需求信息：采購鏈條10米。試代表采購部與該部門進行溝通，完善所采購鏈條的詳細信息，以便有效采購。任務引入任務目標：1.了解鏈輪齒形設計規(guī)則；2.掌握鏈輪結構；3.掌握滾子鏈結構。一、滾子鏈結構傳動用短節(jié)距精密滾子鏈簡稱滾子鏈。銷軸與外鏈板過盈配合，銷軸與套筒間隙配合，套筒與內鏈板過盈配合，滾子與套筒為間隙配合。當與鏈輪嚙合傳動時，滾子的自由轉動降低了鏈輪齒廓磨損。一、滾子鏈結構滾子鏈的結構和幾何參數應符合GB/T1243-2006規(guī)定。相鄰兩銷軸之間的距離稱為節(jié)距p，鏈的長度一般用鏈的節(jié)數表示。一、滾子鏈結構過渡鏈節(jié)的鏈板受到附加彎矩作用，降低了鏈條的承載能力，因此一般采用偶數鏈節(jié)。當傳遞功率較大時，可以采用雙排鏈或者多排鏈，但考慮到均勻承載，排數不宜過多。二、鏈輪國家標準沒有規(guī)定具體的鏈輪齒形，只是對最大齒槽形狀和最小齒槽形狀做了限制。常用的鏈輪齒形為“三圓弧一直線齒形”，這種齒形與滾子鏈嚙合時的接觸應力較小，作用角隨齒數增大而增加，性能較好，但切齒滾刀制造較為麻煩。（一）鏈輪齒形鏈輪結構鏈輪根據尺寸大小可選用不同形式。小直徑的鏈輪可設計為整體式結構；中等直徑的鏈輪可以設計為孔板式結構；大直徑鏈輪，可設計為裝配式結構。整體式結構孔板式結構裝配式結構（二）鏈輪結構和材料鏈輪材料在鏈輪尺寸和工況一定的情況下，材料應能保證鏈輪輪齒具有足夠的強度、耐磨性和沖擊性能。由于小鏈輪輪齒比大鏈輪輪齒嚙合次數多，所受沖擊嚴重，因此小鏈輪的材料性能要優(yōu)于大鏈輪。鋼鏈輪尼龍鏈輪鑄鐵鏈輪（二）鏈輪結構和材料3鏈傳動的工作能力Part某設備動力源為電機，小鏈輪輸入功率為5kW，轉速為260r/min，鏈傳動比為2.5，中心距可調，兩輪中線連線水平布置。工作載荷不平穩(wěn)。試設計該鏈傳動（鏈輪結構除外）。任務引入任務目標：1.理解鏈傳動運動特性；2.理解鏈傳動失效形式；3.掌握選取滾子鏈條和鏈輪的方法。一、鏈傳動的運動特性雖然鏈傳動為撓性傳動，但是每一鏈節(jié)都是剛形體。因此鏈與鏈輪嚙合時，鏈條呈一正多邊形分布在鏈輪上。

鏈傳動的瞬時傳動比為：

二、鏈傳動的失效形式鏈輪的壽命高于鏈條，因此鏈傳動承載能力以鏈條的強度和壽命為依據。膠合磨損疲勞拉斷三、滾子鏈條和鏈輪的選擇與計算（一）鏈輪齒數的確定為了使鏈條和鏈輪均勻磨損，兩鏈輪的齒數盡量與鏈節(jié)數互為質數。鏈輪齒數優(yōu)選17、19、21、23、25、38、57、71、95和114。

根據實際齒數，計算實際傳動比。三、滾子鏈條和鏈輪的選擇與計算（二）計算修正功率

三、滾子鏈條和鏈輪的選擇與計算（三）選擇鏈條根據修正功率和主動輪轉速，從圖中選擇鏈號。一定條件下，鏈節(jié)距越大，承載能力越大，但沖擊、噪聲等不利于傳動的因素也會增大。為使傳動平穩(wěn)，在高速下宜選用節(jié)距較小的雙排或者多排鏈，但多排鏈傳動對誤差和臟污比較敏感。若無特殊要求，一般選擇節(jié)距較小的單排鏈傳動。三、滾子鏈條和鏈輪的選擇與計算（四）計算中心距和鏈節(jié)數1.初定中心距2.確定鏈長節(jié)數三、滾子鏈條和鏈輪的選擇與計算（四）計算中心距和鏈節(jié)數3.最大鏈輪中心距當傳動比為1時，鏈輪最大中心距為：當傳動比不為1時，鏈輪最大中心距為：三、滾子鏈條和鏈輪的選擇與計算（五）確定鏈速與潤滑一般的鏈傳動速度不宜過高，否則會增加動載荷和噪聲。一般限制在15m/s之下，若超過允許范圍，應重新調整相關參數進行核算。三、滾子鏈條和鏈輪的選擇與計算（六）有效圓周力及鏈輪軸上壓力根據功率計算有效圓周力F和鏈對鏈輪軸的壓力：對水平傳動和傾斜傳動：對接近垂直布置的傳動：4鏈傳動的布置和張緊Part某技術人員設計的鏈傳動布置如圖所示，該布局是否正確？如果不正確，試分析存在的隱患，以及處理的方法。任務引入任務目標：1.理解鏈傳動布局注意事項；2.掌握鏈傳動張緊方法。一、鏈傳動布置鏈傳動布置，應保證兩鏈輪的軸線相互平行。一般使兩鏈輪旋轉平面位于鉛錘面內。如果布置在水平面或者傾斜平面內，則需要加裝托板或張緊輪裝置，并且兩輪中心距務必緊湊。一、鏈傳動布置一、鏈傳動布置一、鏈傳動布置鏈傳動安裝一般應保證兩輪輪寬的中心平面軸向位移誤差：兩鏈輪旋轉平面間夾角誤差：

二、鏈傳動的張緊張緊目的：防止鏈條垂度過大，引起鏈條與鏈輪掛齒、跳齒等影響正常傳動。張緊方法：1）調節(jié)中心距距離；2）去掉部分鏈節(jié)；3）采用張緊裝置。實事求是，崇尚科學項目8齒輪傳動機械設計基礎目錄CONTENTS認識齒輪1漸開線齒廓與嚙合特性2主要參數及幾何尺寸計算3漸開線標準直齒圓柱齒輪嚙合4目錄CONTENTS漸開線齒輪加工5齒輪輪齒失效形式及設計準則6直齒圓柱齒輪強度計算7斜齒圓柱齒輪傳動8直齒錐齒輪傳動91認識齒輪Part減速器是把輸入軸的高轉速、小力矩轉換成輸出軸的低轉速、大力矩的機構，在機械傳動中用途很廣。如圖所示為某種類型的減速器（為觀察內部機構，打開了上部箱體），試分析該減速器中所用的齒輪為什么類型？按工作條件分類，該傳動屬于哪種傳動方式？任務引入任務目標：1.了解齒輪傳動類型；2.了解齒輪傳動特點。簡介齒輪傳動是機械傳動中非常重要的傳動形式，廣泛應用于機床、汽車、推土機、飛機等設備。一、分類齒輪傳動的分類方式比較多，主要分類方式如表所示：一、分類兩平行軸嚙合齒輪傳動，根據輪齒形狀分為：直齒輪、斜齒輪和人字齒輪傳動。外嚙合傳動一、分類內嚙合傳動齒輪齒條傳動一、分類兩相交軸嚙合齒輪傳動，根據輪齒形狀分為：直齒輪、斜齒輪和曲線齒輪傳動。錐齒輪傳動一、分類一、分類一、分類開式傳動——齒輪傳動機構暴露在外，灰塵等雜物易于侵入，不能保證良好潤滑，齒輪易于磨損，常用于低速傳動。球磨機教學儀器一、分類閉式傳動——齒輪機構密封于箱體內，外部雜物不易侵入，潤滑良好，使用壽命長，傳動精度高。多適用于機床、汽車等機械設備。一、分類半開式傳動——介于開式齒輪傳動和閉式齒輪傳動之間，通常在齒輪機構的外部安裝簡易的罩蓋，如車床交換架齒輪等。一、分類硬度根據載荷性質和測試方法不同可分為布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HRC）、維氏硬度（HV）等。齒面硬度分類：軟齒面（硬度≤350HBW）、硬齒面。F二、齒輪傳動特點優(yōu)點：傳動效率高；傳遞速度和功率高，圓周速度可達150m/s，功率可達數萬千瓦，隨著科技發(fā)展，最大速度和功率一直被刷新；傳動比準確；使用壽命長；結構緊湊；適用范圍廣。缺點：制造和安裝精度要求高；精度低時振動和噪聲大；不宜于軸間距離較遠的傳動，成本較高。2漸開線齒廓與嚙合特性Part如圖為兩漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動。1）試描述其嚙合特性；2）鏈傳動與漸開線直齒圓柱齒輪傳動在傳動比上有何區(qū)別。任務引入任務目標：1.了解漸開線的形成；2.理解漸開線方程；3.掌握漸開線的性質；4.掌握漸開線齒廓嚙合特性。一、漸開線的形成及其性質（一）漸開線的形成平面上一直線沿著一圓周做純滾動時，直線上任意一點形成的軌跡即稱為該圓的漸開線。一、漸開線的形成及其性質

（一）漸開線的形成一、漸開線的形成及其性質

（二）漸開線的性質一、漸開線的形成及其性質

二、漸開線方程在漸開線所在的平面內以基圓的圓心O為極點，以過圓心O和漸開線起始點A的射線為極軸建立極坐標系。漸開線上任一點K的坐標為：令三、漸開線齒廓嚙合特性齒輪1和齒輪2的一對漸開線齒廓在點K處嚙合：（1）由漸開線性質2可知過點K的公法線N1N2同時與兩齒輪的基圓相切，該公法線也是兩基圓的一條內公切線。（2）隨著兩齒廓繼續(xù)嚙合，嚙合點K必然在公法線上從N1向N2移動，即該條線又是嚙合點的軌跡，稱為嚙合線。三線合一：公法線、內公切線和嚙合線三、漸開線齒廓嚙合特性

傳動比的恒定性主動輪1在K點的線速度為

，從動輪2在K點的線速度為

，兩輪K點在公法線方向上的分速度大小應相同。

因此一對漸開線齒輪嚙合傳動的瞬時傳動比為兩基圓半徑之反比。三、漸開線齒廓嚙合特性2.漸開線齒廓之間正壓力方向恒定一對漸開線齒輪在嚙合時，其嚙合點處的正壓力方向為公法線方向，根據“三線合一”可知，在齒輪嚙合傳動過程中，嚙合點處的正壓力方向保持不變。三、漸開線齒廓嚙合特性3.中心距可分性由于制造、安裝和磨損等原因，會造成兩輪實際中心距與理論中心距有偏差，但對兩輪的傳動比不會產生任何影響。漸開線齒廓傳動的這一特性被稱為中心距可分性。中心距可分性對漸開線齒輪的加工和裝配都十分有利，所以機械工程中廣泛采用了漸開線作為齒輪的齒廓曲線。3主要參數及幾何尺寸計算Part某一標準直齒圓柱外齒輪齒數z=18，模數m=5。1） 試計算該齒輪的齒頂高和基圓直徑；2） 敘述m的含義。任務引入任務目標：1.理解基本參數對齒輪幾何尺寸的影響；2.掌握漸開線齒輪各部分名稱；3.掌握標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算方法。一、漸開線齒輪各部分名稱和符號任意給定或設計完成的齒輪，都具有4個基本圓：齒頂圓、齒根圓、基圓和分度圓。齒頂圓da齒根圓df分度圓d基圓db

一、漸開線齒輪各部分名稱和符號齒距：沿任意圓周所量得的相鄰兩齒同側齒廓之間的弧長稱為該圓周上的齒距。若無特殊說明，齒距一般指分度圓上的齒距，用p表示，且分度圓上的e=s。齒寬齒頂高全齒高齒根高齒厚齒槽寬齒距二、漸開線直齒圓柱齒輪基本參數齒數：齒輪整個圓周上輪齒的數量，用z表示。二、漸開線直齒圓柱齒輪基本參數2.壓力角漸開線上任一點K所受的法向力與K點的線速度方向所夾之銳角，稱為漸開線在該點的壓力角。

由于分度圓是計算齒輪各部分尺寸的基準，因此默認分度圓上的壓力角為齒輪的壓力角，以α表示。為便于設計、制造、檢驗和使用，我國國家標準規(guī)定：分度圓上的壓力角α=20°。二、漸開線直齒圓柱齒輪基本參數3.模數為計算、設計、制造和檢驗等方便。人為把分度圓上的齒距p/π規(guī)定為一些標準的數值，并把這個比值叫做模數，以m表示。

分度圓周長：

無理數有理數三、漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分尺寸計算1.各部分尺寸計算公式分度圓直徑：

齒頂高：

齒頂高系數：

齒根高：

頂隙：

頂隙系數：三、漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分尺寸計算1.各部分尺寸計算公式齒頂圓直徑：

齒根圓直徑：

基圓直徑：

全齒高：

齒距：

齒厚：

齒槽寬：

三、漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分尺寸計算三個基本參數z、m和α的作用：基本參數分度圓直徑基圓直徑齒厚全齒高齒數正比正比模數正比正比正比正比壓力角反比三、漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分尺寸計算2.齒條齒條可以看作基圓半徑無窮大、齒數無數多的齒輪一部分。齒廓為直線：齒廓上法線都相互平行，齒廓上法向力方向一致；齒條為平動，各點運動速度的大小和方向完全相同；齒廓上各點的壓力角相同，其大小與齒廓的傾斜角相同。齒條同側齒廓都為平行的，所以不論在分度線上或與其平行的任何位置上的齒距都相等。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分尺寸計算3.內齒輪與外齒輪的主要區(qū)別為：內齒輪的輪齒相當于外齒輪的齒槽，而齒槽卻相當于外齒輪的輪齒。內齒輪的齒頂圓更靠近齒輪旋轉圓心，而齒根圓遠離圓心。分度圓介于齒頂圓和齒根圓之間。齒頂圓直徑公式為：；而齒根圓直徑計算公式為：

為保證齒廓都為漸開線，因此齒頂圓必須大于基圓。4漸開線標準直齒圓柱齒輪嚙合Part從倉庫中任取兩外形相近的標準直齒圓柱齒輪，發(fā)現兩齒輪不能正確嚙合。試述其原因。任務引入任務目標：1.理解標準中心距和安裝中心距的區(qū)別；2.掌握齒輪正確嚙合條件；3.掌握齒輪連續(xù)傳動條件。一、正確嚙合條件兩嚙合齒輪的相鄰同側齒廓在嚙合線上的距離相等，即齒輪1的K1K2與齒輪2的K1K2相等。任意取兩個齒輪能否正確嚙合？

二、連續(xù)傳動條件一對輪齒在嚙合完成前，下一對輪齒已經開始相互嚙合，保證了連續(xù)傳動。實際嚙合點的起始位置是從動輪的齒頂圓與嚙合線的交點B2；終止點位于主動輪齒頂圓與嚙合線的交點B1。連續(xù)傳動條件：

根據不同設備，會選取不同的許用重合度。通常一般?。?/p>

三、標準中心距和安裝中心距當實際安裝中心距為標準中心距時，稱為標準安裝，節(jié)圓與分度圓重合。當實際安裝中心距不等于標準中心距時，稱為非標準安裝，節(jié)圓與分度圓不重合。兩輪連心線與嚙合線的交點P稱為嚙合節(jié)點，簡稱為節(jié)點。分別以O1和O2為圓心，過節(jié)點P做兩個相切的圓，稱為節(jié)圓（第5個圓）。標準中心距：

三、標準中心距和安裝中心距1.標準安裝，齒輪運轉生熱，是否會卡死？2.非標準安裝，傳動比是否會發(fā)生變化？5漸開線齒輪加工Part圖示兩嚙合的標準直齒圓柱齒輪，哪一個在切制時會發(fā)生根切？為什么？任務引入任務目標：1.理解根切產生的原因；2.掌握齒輪齒廓切制的兩種原理；3.掌握變位齒輪的特點。一、漸開線齒廓切制原理齒輪的加工制造方法各種各樣，例如鑄造法、切削法、3D打印法等等。但工程中最成熟、也最常使用的是切削方法。在切削法中，按照齒廓加工成形原理可分為仿形法和范成法（展成法）兩種。一、漸開線齒廓切制原理仿形法利用與被切齒輪齒槽形狀相同或相近的刀具切削加工。這種切削方法有銑削法和拉削法等。工作中銑削法被廣泛采用，刀具一般為盤形銑刀和指狀銑刀兩種。一、漸開線齒廓切制原理特點：仿形法加工齒輪效率低、精度較低，不適宜于大批量生產。一般在修配和小量生產中被采用。仿形法一、漸開線齒廓切制原理2.范成法（展成法）范成法是根據一對齒輪嚙合傳動時，兩輪齒廓互為共軛曲線原理進行加工。這種方法又被稱為展成法、共軛法或包絡法，是目前廣泛采用的加工齒輪方法。插齒加工一、漸開線齒廓切制原理滾齒法為連續(xù)性切削，生產效率高，大批量生產時常采用這種方法。滾齒加工用范成法加工齒輪，只要刀具和被加工齒輪的模數m和壓力角α相同，則不管被加工齒輪的齒數多少，都可以用同一把刀具來加工。但不能加工內齒輪。2.范成法（展成法）二、輪齒切制位置關系齒條插刀和齒輪滾刀統(tǒng)稱為齒條形刀具。刀具的齒頂高比標準齒輪齒頂高多出了，這樣刀具的分度線成了刀具齒全高的中線。

二、輪齒切制位置關系在輪齒加工中，根據刀具與被切制齒輪最終的相對位置關系分為負變位齒輪、標準齒輪和正變位齒輪。三、根切與最少齒數根切：按照標準齒輪加工后，發(fā)現齒根部齒廓的形狀不再是漸開線，而被切除了一塊。原因：刀具的齒頂線超過了極限嚙合點N方法：在保證刀具分度線與被切齒輪分度圓相切條件下，只能使得極限嚙合點上移，使得改變后的極限嚙合點N'超過刀具的齒頂線，即

6齒輪輪齒失效形式及設計準則Part減速器在長期使用后，內部逐漸產生異響