机械设计基础全套ppt课件.ppt

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1、机械设计基础,1,研究对象和内容课程特点和学习要求,一、研究对象和内容,1.实物组合 2.各实物间有确定的运动 3.做有用功或转换能量,机器:,机构:,金属切削机床 内燃机 汽车 拖拉机 起重机,机器种类:,具备1、2特征,利用机器来减轻劳动和提高生产率,零件,制造单元,第一章 绪 论,2,运动单元：1.箱体 2.活塞 3.连杆 4.曲轴 5、6.齿轮 7.凸轮 8.推杆,机构和机器的总称,构件由零件（制造单元）组成。(齿轮5由许多零件组成),轴、轴承、套筒等 轴系零件,齿轮 传动件,键 联接件,(齿轮机构由三个构件组成1、5、6),机构由构件（运动单元）组成，,机器由机构(连杆机构、凸轮机构

2、、齿轮机构)组成,3,机器具有确定的相对运动、完成机械功或转换机械能的组合体机构具有确定的相对运动组合体，是机器所共有的组成部分构件运动的单元零件制造的单元,二、学习内容,1.常用机构(组成原理、运动学和动力学)机械原理 连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构 2.通用零件（设计与计算）机械设计 联接：螺纹联接、键联接、销联接 传动:带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动 轴与轴系零部件:轴、轴承、联轴器 其它:弹簧,4,传动零件,轴系零件,联接零件,附件,机架,5,基础：制图、力学、金属工艺学.,机械设计基础是技术基础课,专业课,三、课程的地位,四、学习方法（机械原理）,培养运动想象力培养各

3、学科知识综合应用能力步步为营,1.基本概念:机器、机构、构件、零件2.机器、机构的基本特征,6,第二章 平面连杆机构,主要内容:1.平面四杆机构的基本型式及演变 2.平面四杆机构主要特性 3.平面四杆机构的设计,本章重点:平面四杆机构主要特性和设计,本章难点:平面四杆机构的设计,7,本章主要内容,铰链四杆机构的基本型式,铰链四杆机构有整转副的条件,铰链四杆机构的演变,平面四杆机构的设计,第二章 平面连杆机构,8,平面机构+低副联接(转动、移动副)最常用平面四杆机构（四个构件四根杆),平面连杆机构,铰链四杆机构（全由转动副相联）,基本类型,(二)曲柄摇杆机构的主要特性,()铰链四杆机构,2-1铰

4、链四杆机构的基本型式 p.20,9,连杆,连架杆,连架杆,机架,曲柄,摇杆(摆杆),(整转),(摆转),机架、连杆、连架杆,()铰链四杆机构 p.20,机架参考系（固定件）连架杆与机架相联连杆不与机架相联,曲柄：可回转360的连架杆摇杆：摆角小于360的连架杆滑块：作往复移动的连架杆,全由转动副相联的平面四杆机构,10,一.铰链四杆机构基本类型（按连架杆类型）,二.(铰链四杆机构)演变类型,11,(天线摇杆)调整天线 俯仰角的大小,放映机,1.曲柄摇杆机构：连架杆 曲柄(一般)原动件匀速转动 摇杆(一般)从动件变速往复摆动,12,2.双曲柄机构：连架杆均为曲柄 主动曲柄:匀速转动 从动曲柄:变

5、速转动,例:惯性筛中的铰链四杆机构从动曲柄3变速转动 使筛子6产生加速度 使不同材料因惯性不同而筛分,13,3.双摇杆机构连架杆均为摇杆,例:门式起重机的变速机构:CD(杆3)为原动件,悬挂重物的E 点在连杆上保持E点运动轨迹在近似水平线上。（平移货物平稳、减小能量消耗）,14,偏心轮机构,铰链四杆机构（全由转动副相联）,二.(铰链四杆机构)演变类型,曲柄滑块机构,导杆机构,15,二.死点位置 三.压力角和传动角,（二）曲柄摇杆机构的主要特性 P.21,一.急回运动:,工作行程:空回行程:,B2B1(2)C2C1()1 2,而不变,B1B2(1)摇杆C1C2(),工作行程时间空回行程时间,曲柄

6、(主)匀速转动(顺)摇杆(从)变速往复摆动,极位:,曲柄与连杆共线(B1、B2)摇杆极位C1、C2,缩短非生产时间,提高生产率,例：牛头刨床、往复式输送机,16,其运动特性行程速度变化系数(行程速比系数)K,极位夹角(摇杆处于两极位时，对应曲柄所夹锐角),K 急回运动性质,(2-2),曲柄摇杆机构曲柄主动 急回,17,二.死点位置 p.22第6,从动件与连杆共线卡死,当摇杆为主动件,而曲柄AB与连杆BC共线时(摇杆CD处于极位)CD(主)通过连杆加于曲柄的驱动力F正好通过曲柄的转动中心A 不能产生使曲柄转动的力矩。,图2-4曲柄摇杆机构,图2-5,存在死点条件：,有极限位置（从动件与连杆共线）

7、,措施,曲柄摇杆机构摇杆主动死点,死点,18,三、压力角和传动角 p.22倒6,图2-7,1.压力角,2.传动角,：BC是二力杆,驱动 力F 沿BC方向,作用在从动件上的驱动力F与该力作用 点绝对速度VC之间所夹的锐角。,连杆与从动杆所夹锐角 有效力Fsin 40,有效力Fcos（方便）传动角=90(的余角),作业：2-3,2-4 p.35,VC沿导轨(CD),分析,19,压力角（）：从动件受力作用点的速度方位线与力 的作用线所 夹的锐角。,死点：=90,传动角：=90 压力角越小(即传动角越大)，有用的分力越大。所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数。,20,二.曲柄存在条件：,2-2

8、铰链四杆机构有整转副的条件 P.25,取决于机构各杆的相对长度和机架的选择,A,D,B,B,B”,C,C,C”,例:AB22,BC50,CD38,AD45,三式相加 l1l2 l1l3 l1l4,当杆1处于AB”位置 AC”D,l1l2l3l4(2-6),(l2l1)l3 l4 l1l4l2l3(2-3)(l2l1)l4 l3 l1l3l2l4(2-4),当杆1处于AB 位置 AC D,(曲柄l1,连杆l2,摇杆l3,机架l4)当AB能摆至与连杆共线的极位AB及AB”时 能顺利通过整转副。,曲摇机构,L1最短,一.分析:,21,二.曲柄存在条件：（转动副为整转副）,1.曲柄存在条件:,2.推论

9、:,实例分析:AB70,BC90,CD110,AD40,(1)最短与最长杆之和小于其 它两杆之和(2)最短的构件在连架杆或机架上,(满足条件1)(1)最短杆在机架上(2)最短杆在机架邻边(3)最短杆在机架对边,双曲柄机构,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,ADCD40110150ABBC160,当：AD为机架 AB或DC为机架 BC为机架,双曲柄,曲柄摇杆,双摇杆,作业2-1 p.35,22,铰链四杆机构的演变.26,铰链四杆机构 图2-14(全)转动副连接各杆长不变,铰链四杆机构 曲柄滑块机构 图2-23 p.29,导杆机构(曲柄AB 机架)图2-15.b,摇块机构(连杆BC 机架)图2-15.C,

10、扩大回转副偏心轮机构,杆长(固定杆)可变,移动副(一个),定块机构(滑块C 机架)图2-15.d,23,一.曲柄滑块机构：.27 图214c、d,压力角、传动角:,偏置曲柄滑块机构,摇杆3的运动轨迹为圆弧(半径l3),对心曲柄滑块机构,将l3无穷大,滑块C(直线)曲柄滑块机构,24,二、导杆机构.26,曲柄滑块机构(曲柄机架)导杆机构,当 机架曲柄 机架曲柄,最短最长杆其它两杆之和,转动导杆机构,摆动导杆机构,机架邻边,机架,双曲柄转动导杆机构,一个曲柄摆动导杆机构,=0,25,摇块机构,滑块摆动 图215,217,滑块为固定件 图215,218,滑块移动摆动 图216,215,滑块移动 图2

11、15,三、摇块、定块机构.27,曲柄滑块机构,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构,导杆机构,定块机构,26,摇块机构,定块机构,27,(铰链四杆、曲柄滑块),(曲柄很短时偏心轮机构)偏心距=曲柄长,铰链四杆、曲柄滑块机构(扩大回转副)偏心轮机构,四、偏心轮机构 图223图C p.29,偏心轮机构,回转副B(半径)曲柄长AB,曲柄,A,B,C,28,五.平面四杆机构的特点及应用,1)低副，成本低，精度高；2)面接触,利于润滑及减少磨损,传载大,可靠性高。,1.特点:,1）实现已知运动规律2）实现给定点的运动轨迹,不能精确实现任意运动规律。,缺点:,2.应用:,优点,29,1.手动冲床：两

12、个四杆机构组成（双摇杆+摇杆滑块机构）,2.筛料机构：六杆机构两个四杆机构组成（双曲柄+曲柄滑块）,应用:,30,2-4 平面四杆机构的设计 P.30,根据给定的运动条件运动简图的尺寸参数,一.按照给定的行程速比系数设计四杆机构(作图法),二.按给定连杆位置设计四杆机构(作图法),三.按给定两连架杆对应位置设计四杆机构(解析法),四.按给定点的运动轨迹设计四杆机构(实验法),31,一.按照给定的行程速比 系数设计四杆机构:,1.曲柄摇杆机构:,2.导杆机构,C1PC2=,(1)可求出极位夹角,分析:,(2)C1AC2=,如果三点位于 同一圆上,是C1C2弧上 的圆周角,如何作此圆(未知A点),

13、连OC2交圆 于P点,C2C1P=90 C1C2P=90,P点可作,P,已知:摇杆长度L3,行程速比系数K,摆角,32,解:(1)任选D点,作摇杆两极位C1D和C2D,(2)过C1作C1C2垂线C1M,(3)过C1、C2、P 作圆,(4)AC1=L2L1,AC2=L2+L1 L1=1/2(AC2AC1),无数解,以L1为半径作圆,交B1,B2点 曲柄两位置,M,N,在圆上任选一点A,C1M与C2N交于P点,作C1C2N=90,33,2.导杆机构:P.31,已知:机架长L4,K解:,(1)任选固定铰链中心C 作导杆两极位Cm和Cn=,(2)作摆角的平分线AC,取AC=L4 固定铰中心A,(3)过

14、A作导杆极位垂线 AB1(AB2)L1=AB1,唯一解,m,n,A,B1,B2,34,D,B1,C1,B2,C2,无穷多个解,A,步骤：1、连接B1B2,C1C2 2、作B1B2,C1C2中垂线 3、在中垂线上取一点作A,D 4、连AB1C1D,二.按给定连杆位置设计四杆机构,1.已知:连杆BC长L2 及连杆两个位置B1C1,B2C2,固定铰A必在B1B2垂直平分线上同定铰D必在C1C2.,分析,(1)连接B1B2,C1C2并作其垂直平分线b12,c12,(2)在b12线上任取一点A,在C12.任取一点D,解:,35,连杆给定的三个位置,铰点已给定,B1,C1,B2,C2,B3,C3,A,D,

15、步骤：1.连接 B1B2,B2B3,C1C2,C2C3 2.作各连线中垂线 3.B1B2,B2B3中垂线 之交点即为点A 4.C1C2,C2C3中垂线 之交点即为点D 5.连接AB1C1D即为 所求,2.已知:连杆BC长L2及连杆三个位置B1C1,B2C2,B3C3,(选作)作业2-6(1)P.36,唯一解,36,图2-33步进式传送机构,图2-35连杆曲线 图谱,图2-34描绘连杆曲线工具,四.按给定点的运动轨迹设计四杆机构 P.34,37,小结:1.基本概念：连架杆，连杆，曲柄，摇杆、压力 角、传动角，死点，急回运动（会作图）.基本内容：平面四杆机构的基本型式及其演化方法、演 变型式（作图

16、）曲柄存在条件判别机构类型 平面四杆机构的设计(作图法),38,第三章 凸轮机构,主要内容:1.凸轮机构的类型、特点 2.常用从动件运动规律及运动线图的绘制 3.凸轮轮廓曲线的设计,本章重点:从动件运动线图的绘制 凸轮轮廓曲线的设计,本章难点:从动件运动线图的绘制,39,第三章 凸轮机构 p.38,3-1 凸轮机构的应用和分类型3-2 从动件的常用运动规律3-4 图解法设计凸轮轮廓,40,凸轮：外型按一定运动规则 建立起来的构件，对从动件运动起着决定性作用。优点:可实现各种复杂的运动要求,结构简单、紧凑。缺点：点、线接触，易磨损，不适合高速重载。适传递运动，不宜传递动力。,(一)特点和应用,(

17、二)分类,3-1 凸轮机构的应用和类型,41,(二)分类,滚子摆动从动杆圆柱凸轮机构,盘形、圆柱,1)按照凸轮形状分类:,注意:设法使凸轮与从动件始终保持接触,重力、弹簧力、凸轮上的凹槽。,2)按照凸轮的运动方式分类:,3)按照从动件形状分类:,4)按照从动件运动方式分类:,旋转、移动,尖顶、平底、滚子,移动、摆动,42,注意：设法使凸轮与从动件始终保持接触,重力、弹簧力、凸轮上的凹槽。,凸轮的轮廓线是按照从动件的运动规律来设计的 介绍常用的,43,(二)从动件的运动规律,32从动件的常用运动规律 p.39,(一)凸轮运动常用术语：图3-5 p.40,基圆：推程：升程：推程运动角t：回程；回程

18、运动角h远休止角S:近休止角S:位移2:,以轮廓的最小向径所作的圆rmin基圆半径,推程所移动的距离。,与推程对应的凸轮转角。,从动件移动的距离2 是时间的函数,从动件从离回转中心最近最远的这一过程。,44,重点：如何根据从动件的运动规律（2 与1 函数 关系）作运动线图有几种？特点？,等速运动、等加速等减速、简谐运动,等速运动 1.分析:图3-6,凸轮作等速运动从动件也作等速运动V2=C,启动瞬间:终止瞬间:,刚性冲击,a 由0,速度由V20,a 由0,速度由0 V2,(二)从动件的运动规律,45,10mm,2.作运动线图:推程运动时间,在启动与终止段用其它运动规律过渡 适于低速、轻载、从动

19、杆质量不大，有匀速要求。,h,例：已知从动件作等速运动,20mm，t120,S40,h120,s80,作运动线图。,取作图比例l,46,二、等加速等减速 p.41 图3-7,每一行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动,a有有限值的突变无速度突变，无刚性冲击,柔性冲击中低速凸轮机构,推程:前半行程等加速 后半行程等减速,回程:前半行程等加速 后半行程等减速,从动件位移函数关系：(V0=0,等加速等减速),47,位移1:4:9,推程前半行程取=3,1,4,9,推程后半段等减速(取=3)对应的2X为9:4:1,当时间为 1:2:3:4位移为 1:4:9:16,V0=0,等加速

20、等减速,作图:(推程)前半行程(h/2)等加速后半行程(h/2)等减速,将每半行程时 间分为(4)份,位 1:4:9:16 移 16:9:4:1,48,三.简谐运动 p.42 图3-8,注意:实际上,从动件在推、回程的运动规律并非相同。,分析:,作图:图3-8,点在圆周上作匀速运动,它在这个圆的直径上的投影所构成的运动。凸轮作匀速运动,S2按余弦规律变化余弦加 速度运动始点与终点有柔性冲击。,49,二.直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制三.摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制四.设计凸轮注意事项,3-4 图解法设计凸轮轮廓 p.44,相对运动原理（解析法、作图法）,反转法：给整个机构加-运动凸轮不动，机架反

21、转，推杆作复合运动,一.设计方法的原理,按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓,50,一.直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制:,1.尖顶对心直动从动件杆盘形凸轮:,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,2.滚子(对心直动)从动件3.平底(对心直动)从动件,51,1.尖顶对心直动从动件杆盘形凸轮:,已知:rmin、h、w1、从动杆运动规律,凸轮转角,从动杆运动,0 180 等速上升 h180 210 上停程210 300 等速下降 300 360 下停程,解:1.作位移曲线(取比例l),S2,1,0,3600,1800,2100,3000,h,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

22、12,2.等份S2-1图,w1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3.作基圆(注意比例一致),4.-等份基圆得导轨,5.量取相应位移,6.作轮廓线,注意比例一致,11,52,2.滚子(对心直动)从动件:,按尖顶从动件作凸轮轮廓线0(理论轮廓),n,n,理论廓线0,实际廓线,以0各点为圆心作圆(滚子半径为径),作这些圆的包络线(实际轮廓),53,3.平底(对心直动)从动件 图3-14 p.46,按尖顶从动件作理论轮廓线一系列点A0,A1,A2,.,过各点作作各位置的平底A0B0,A1B1,A2B2.,作这些平底的包络线 实际轮廓,w1,54,三.摆动从动件盘形凸轮 轮廓的绘制:图3-

23、15,w1,rmin,LoA,A0,A1,A2,A3,O,A,O,55,已知:rmin、LOA、w1、从动件长LAB、从动杆运动规律,A0,A1,A2,A3,A4,A5,w1,21,22,23,LAB,解:1.作位移曲线,2.等份S-图,3.作基圆,4.-等份基圆得从动杆的回转中心,5.量取相应转角,6.作轮廓线,2,1,0,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,B0,B1,B2,O,B3,56,四.设计凸轮注意事项P.47第12,r 0,要求 r 0,r：滚子半径;0：理论轮廓的曲率半径；：实际轮廓的曲率半径。=0-r,r=r0-r,变尖,失真,r 过小滚子及滚子销的强度会不够,一般:r

24、=0.10.5rmin,且 r 0.8 r0min并使rmin 15 mm,r 过大凸轮工作廓线变尖或失真,1.合理选择滚子的半径,57,基圆半径,2.合理选用基圆半径,消除运动失真,消除运动失真：减小滚子半径或加大基圆半径,58,作业:设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓。已知凸轮作顺时针等速转动,从动件推程作匀加速匀减速运动,回程作简谐运动。已知:rmin=35mm,h=40mm,t=120,h=120,s=120小结:1.基本概念:术语:推程,回程,推程(回程)运动角,远(近)休止角,升程,基圆,向径 运动线图2.基本内容:凸轮,从动件的分类 三种运动规律线图的绘制 对心直动从动件盘形凸

25、轮轮廓的图解法,59,第四章 齿 轮 机 构,主要内容:1.齿轮机构类型、特点、啮合 的基本定律 2.渐开线齿轮的形成、特点、尺寸计算 3.一对渐开线齿轮的啮合 4.齿轮的加工及变位,本章重点:渐开线齿轮的尺寸计算、一对渐开线齿轮的啮合,本章难点:一对渐开线齿轮的啮合,60,第四章 齿 轮 机 构,4-1 齿轮机构的特点和类型4-3 渐开线齿廓(常用齿廓)4-4 渐开线标准齿轮各部分名称及基本尺寸4-5 渐开线标准齿轮的啮合4-6 渐开线齿轮的切齿原理4-7 根切现象,最少齿数及变位齿轮4-8 平行轴斜齿齿轮机构4-9 圆锥齿轮机构,61,4-1 齿轮机构的特点和类型 p.52,（一）特点,（

26、二）分类,优点：传动比恒定、适用圆周速度和功率范围广、效率高、结构紧凑、工作可靠且寿命长。,缺点：制造安装精度高、成本高、不适宜传递远距离的运动。,应用最广的传动机构之一，用来传递空间任意两轴的运动和动力。,62,（二）分类 p.53,一、按两轴的相对位置,圆柱齿轮传动,相交轴：交错轴:,齿轮传动最基本的要求：瞬时传动比恒定、承载力强,平行轴,圆锥齿轮传动(直齿、曲齿),交错轴斜齿轮、蜗杆传动,工程上常用渐开线、摆线、圆弧齿齿廓,63,当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹称该圆的渐开线。,渐开线,B,(一)渐开线的形成及特性,发生线,基圆,向径,展角,压力角,基圆半径 rb,rK

27、,A,K点的压力角 k=cos-1(rb/rk),压力角渐开线上任一点法向压力的方向与该点速度 方向之间的夹角。,渐开线齿廓上各点压力角 不等,rk愈大 k愈大,(二)渐开线的性质,4-3 渐开线齿廓(常用齿廓)p.54,64,(二)渐开线的性质 p.54,5.基圆内无渐开线,2.法线切于基圆,4.形状取决于基圆半径rb k(愈平直)当基圆rb,k 直线(齿条)(也是渐开线）,65,4-4渐开线标准齿轮各部分名称及基本尺寸 p.54,齿厚sk，齿槽宽 ek齿顶圆 da齿根圆df,齿距pk=sk+ek（节距）,齿数 Z,压力角 k,(4-4),二.分度圆及各尺寸关系 三.各直径计算,一.基本名称

28、,66,二.分度圆及各尺寸关系：p.56,模数表(4-2),分度圆d:pk/=标准值=(模数)的圆 k 20(标准),齿顶高ha=ha*m齿根hf=(ha*+c*)m全齿高h=ha+hf ha*,c*齿顶高、顶隙系数,表(4-2)常用标准值,三.各直径计算:,分度圆处:齿距p、齿厚S、齿槽宽e不加注明、下标,67,分度圆:dmZ齿顶圆:dad2had2ha*m齿根圆:dfd2hfd2(ha*+c*)m齿距:p=m基圆:db=d cos基圆齿距:pb=p/cos=m/cos 标准齿轮:,分度圆处:Sem/2(理论值)(4-11)ha*、C*为标准值,作业:4-1,4-4 p.72,68,4-5渐

29、开线标准齿轮的啮合(4-2,4-3.二,4-5),(一)齿廓实现定传动比的条件,齿轮传动的基本要求 传动平稳 i=C 承载力大(强度)当1=常数,要求2=常数(否则)惯性力,振动,噪音不平稳,保持恒定的传动比,如何保证i=C,(二)渐开线齿廓满足定角速比要求(三)标准中心距(四)正确啮合条件(五)重合度及连续传动条件(六)渐开线齿轮的可分性,69,(一)齿廓实现定传动比的条件4-2 p.53,K,C,图4-2,一对齿廓在K点啮合，过K作两齿廓公法线n-n，与连心线交于C点节点,C点齿轮1、2的相对瞬心,滑动兼滚动接触的高副角速度与 连心线被轮廓接触点公法线所分 割的两线段长度成反比,（4-1）

30、,齿廓实现定传动比的条件：,C点是连心线上的固定点,(P13),(P23),(P12),70,对齿廓的要求：,n,无论在哪一点接触，公法线与连心线都交于一个定点。,工程上常用渐开线摆线、圆弧齿齿廓考虑工艺性,t-t 公切线,瞬时传动比,(常数),C点相对速度=0 两节圆的纯滚动,啮合角,C 节点过节点的圆节圆(d,r)r1=O1C，r2=O2Cn-n 公法线,71,证明:,C,i 瞬=常数(齿廓公法线通过节点C),传动比i=1/2=d2/d1=d2/d1=db2/db1=Z2/Z1,不论齿廓在何处啮合,啮合点均在 n-n(公法线)线上。,渐开线上任一点的法线必与基圆相切 两齿廓公法线n-n 即

31、为两基圆内公切线唯一 n-n 与连心线交点C 定点满足定传动比的条件,(二)渐开线齿廓满足定角速比要求 p.55,72,(三)标准中心距 p.58,标准齿轮(分度圆处 e=S,ha*,C*为标准值)当一对标准齿轮分度圆与节圆重合 d=d 标准齿轮(正确)安装 标准中心距(一对标准齿轮分度圆相切),无侧隙(标准齿轮正确安装),nn与O1O2交点C过节点的圆d(d1,d2)节圆两轮节圆上的e与 S之差(e1 S2或S1 e2)齿侧间隙 要求=0(消除反转空程,撞击)正确安装要求无侧隙,1)顶隙=c*m;2)齿侧间隙为零,73,正确啮合齿对不脱开 啮合 不重叠,前后两对齿有可能同时在 啮合线上接触,

32、两轮相邻两齿同侧齿廓沿公法线的距离相等(基圆齿距),正确啮合条件:模数相等 m1=m2 压力角相等1=2,(四)正确啮合条件 p.58,74,da1,da2,实际啮合线：理论啮合线：啮合弧:重合度:,开始啮合点:退出啮合点：,A(da2),E(da1),(五)重合度及连续传动条件 p.59 图4-9,75,1.11.4,1,脱开!,当满足正确啮合条件:(m、相等),(必要条件),1.883.2(1/Z1+1/Z2)cos,76,当a 实a 理(误差,磨损)i 不变,不影响传动比,(六)渐开线齿轮的可分性(传动的可分离性),当a 实a 理,i=Z2/Z1?,i=d2/d1=db2/db1=r2

33、cos/r1 cos=Z2/Z1 不变(基圆不变),标准中心距a=r1+r2=m(Z1+Z2)/2,77,P.60,1.仿形法 2.范成法,1.仿形法（成形法）精度低、生产率低刀具：圆盘铣刀 指形铣刀,刀具的选择与m、z有关。,每把刀的刀刃形状,按它加工范围的最少齿数齿轮的齿形来设计。,4-6渐开线齿轮的切齿原理,78,2.范成法:一对齿轮啮合时其共轭齿廓互为包络线。,切削（沿轮坯轴向）进刀和让刀（沿轮坯径向）范成运动（模拟齿轮啮合传动）,刀具与轮坯以i12=1/2=Z2/Z1回转,用同一把刀具,通过调节i12,就可以加工相同模数、压力角,不同齿数的齿轮。,齿轮插刀,齿条插刀,齿轮滚刀,79,

34、根切:,不根切的最少齿数:,Zmin=2ha*/sin2当ha*=1,=20 Zmin=17,(范成法)将根部已加工出的渐开线切去实 际啮合线(AE)超过理论啮合线(N1N2),(一)根切现象和最少齿数,(二)变位齿轮,4-7根切现象,最少齿数及变位齿轮 p.62,80,二.作用:三.变位齿轮尺寸计算：,用范成法加工齿轮,当刀的中线与齿坯分度圆相切,刀具内移 m负变位刀具外移 m正变位,变位齿轮,eS,标准齿轮,e=S,标准齿轮,变位齿轮,变位系数,(二)变位齿轮 p.63 图4-15,当刀具中线不与齿坯分度圆相切(中线平行内移或外移),一.简述:,81,1.Zmin17(0、(17Z)/17

35、)2.凑中心距3.提高小齿轮轮齿的抗弯强度(0),a=a=m(Z1Z2)d=d=mZda=dm(22)df=dm(2.52),二.作用:,三.变位齿轮尺寸计算：,(当:1=2)(高度变位),变位齿廓形状不相同。刀具外移(正变位)齿轮的齿根变宽，齿顶变窄。刀具内移(负变位)齿轮的齿根变窄，齿顶变宽。,齿轮齿廓取同一渐开线的不同部位，不同部位的渐开线其曲率半径不相同,82,二.斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算三.正确啮合条件 四.斜齿轮的优缺点,(一)形成:,发生线在基圆上的纯滚动,渐开线,发生面在基圆柱上作纯滚动,面上与圆柱体母线,成一倾角b的直线AA所形成的轨迹,直齿圆柱齿轮,斜齿圆柱齿轮,平行

36、的直线AA所形成的轨迹,直线接触，突入突出重合度小，有冲击,斜线接触，渐入渐出重合度大，工作平稳,4-8平行轴斜齿齿轮机构 p.65,83,2.尺寸计算3.斜齿的重合度4.当量齿轮及当量齿数,(二)斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算,p 端面:轴线 m法面:轮齿方向,法:pn、mn、n,端:pt、mt、t,mn、n 标准,b=Bcos,齿宽为：,2.尺寸计算:,d=mnZ/cos(ha*=1,C*=0.25)da=d+2ha=d+2mn df=d2hf=d2.5mna=(d1+d2)/2=mn(Z1+Z2)/(2cos),pn=ptcos mn=mtcos(4-234-25)tgn=tgtcos,

37、标准齿轮(表4-4,p.68),1.名称:,3.斜齿的重合度:,由于螺旋角的影响,斜齿传动的啮合弧增长了,故重合度增大,=+Btg pt=+Bcos pn,传动更平稳,作业:4-12,4-13 p.73,84,4.当量齿轮及当量齿数:,Z=ZVcos3;当Zvmin=17 Zmin=ZVmincos3=17cos3Zmin17,Zv=Z/cos3(4-2),当量齿轮 当量齿数:不根切的最少齿数:Zvmin,三.正确啮合条件:,=820,四.斜齿轮的优缺点:p.69第1,mn1=mn2=mn n1=n2=n 1=2(旋向相同),85,4-9圆锥齿轮机构 p.69,i=1/2=n1/n2=Z2/Z

38、1=r2/r1=sin2/sin1(4-29)当1+2=90,i=sin2/sin1=tg2(cos2=sin1)(4-30),相交轴之间的传动=1+2(分度圆锥角)=90,一对节圆锥的纯滚动。锥齿轮的d,m 沿齿宽方向变化 d大端 m大端(标准),正确啮合条件:m1=m2=m(大端)1=2=R1=R2(锥距),r1,r2,2,1,86,基圆、发生线、渐开线。,1.渐开线的形成:,压力角K、,K点的法线、曲率中心、曲率半径。,K,A,B,K,rb,rk,3.节圆、公法线、公切线、啮合角。,2.齿轮传动的基本要求,齿廓实现定传动比的条件:,渐开线齿廓满足定传动比的条件,K,C,n,t,t,O1,

39、O2,BK=?,AB,不论齿廓在何处啮合,啮合点均在n-n(公法线)线上。,:i=C;承载力强,C点定点,87,分度圆:标准齿轮:标准中心距:变位齿轮:,pk/=标准=m,20,分度圆 Se;ha*、C*为标准值,一对标准齿轮分度圆相切,刀具中线不与齿坯分度圆相切 正、负变位,4.正确啮合条件:连续传动条件:可分性:根切现象和最少齿数:,模数、压力角相等,1,a 实a 理(误差,磨损)i 不变,实际啮合线超过理论啮合线将根部已加工出的渐开线切去(范成法),Zmin=2ha*/sin2,当ha*=1,=20,Zmin=17(直齿轮),88,第五章 轮系,本章重点:定轴轮系及周转轮系传动比计算,本

40、章难点:周转轮系传动比计算,主要内容:1.轮系的主要类型及特点 2.定轴轮系传动比计算 3.周转轮系传动比计算,89,5-1 轮系的类型5-2 定轴轮系及其传动比5-3 周转轮系及其传动比5-4 复合轮系及其传动比5-5 轮系的应用,第五章 轮系,90,:一系列齿轮组成的传动系统,1）获得大传动比 2）连接距离较远的轴3）变速 4）变向,(一)引言,应用,轮系,运动简图,蜗杆蜗轮 图5-3.d,圆锥齿轮机构 图5-3.c,5-1轮系的类型 p.74,91,定轴轮系:所有齿轮的轴线都是固定的。图5-1,复合轮系：由两个以上轮系组成。,周转轮系：至少有一个齿轮的轴线运动(行星,差动),(二)分类:

41、,92,5-2 定轴轮系及其传动比 P.74,(一)传动比的大小:,定轴轮系的传动比:一对齿 i12=1/2=Z2/Z1,2-2,3-3,4-4双联齿轮,(二)传动方向:,93,过桥轮(惰轮既是主动轮又作从动轮)其齿数对传动比无影响,作用:控制转向 a较大时可使机构紧凑,结论,总传动比=各级传动比的连乘积,m 外啮合次数,94,(二)传动方向:,箭头规则:,3.蜗杆蜗轮机构:(左右手)四指蜗杆转向,拇指蜗杆相对蜗轮的运动方向(反向)蜗轮转向,传动方向:,1.外啮合:箭头方向相反2.内啮合:箭头方向相同,1.各齿轮轴线平行用“”“”表示(-1)mm外啮合次数表示同向 表示反向,2.各齿轮轴不全平

42、行画箭头,95,右,3,作业:5-2,5-3 p.86,方向:画箭头,蜗轮转向:左右手定则判,2.求轮系传动比:大小:,传动比:i=n3/n4=Z4/Z3,蜗杆相对蜗轮的运动方向,蜗轮逆时针转动,解:1.蜗杆传动:旋向,例5-1:,(图5-4)已知Z1=16,Z2=32,Z2=20,Z3=40,Z3=2(右)，Z4=40,若n1=800r/min,求蜗轮的转速n4及各轮的转向。,96,例2:求i15和提升重物时手柄的转动方向,解:,97,5-3周转轮系及其传动比 p.76,(一)周转轮系的组成:,(二)周转轮系传动比的计算,注意事项:分类:,1.行星轮:轴线位置变动,既作自转又作公转 2.转臂

43、(行星架,系杆):支持行星轮作自转和公转 3.中心轮(太阳轮):轴线位置固定 4.机架,组成:,98,1.以中心轮和转臂作输入和输出构件 轴线重合(否则不能传动),注意事项:,3.找基本(单一)周转轮系的方法:先找行星轮 找其转臂(不一定是简单的杆件)找与行星轮啮合的中心轮(其轴线与转臂的重合),2.基本周转轮系含一个转臂,若干个行星轮及中心轮(12),99,分类:(按自由度分类)p.77,差动轮系:,行星轮系:,F=2 图5-4.b(两个中心轮均转动),F=1 图5-5.C(只有一个中心轮转动),n=4,PL=4,PH=2,F=342412=2 要求原动件数=2,n=3,PL=3,PH=2,

44、F=332312=1 要求原动件数=1,100,n=4 PL=4 PH=3F=1,n=5 PL=5 PH=3 F=2,n=3 PL=3 PH=1 F=2,n=2 PL=2 PH=1 F=1,行星轮系,差动轮系,101,(二)周转轮系传动比的计算(基本)p.77,不能直接用定轴轮系的计算方法,转化轮系速比:,当转臂转速=nH,给整个轮系加上nH的公共转速转臂静止转化轮系(假想的定轴轮系)(各构件相对运动不变),图5-4.b 转化轮系5-4.d,1.机构反转法(转化机构),2.转化轮系速比计算 例题,2.转化轮系速比计算,相对机架速度:n1,n2,.相对转臂速度:n1H,n2H,.,102,=(符

45、号)GK从动轮齿数积/(GK主动轮齿数积),(5-2),注意:1.求得iGKH,并确定其“”“”号 再求其它,2.iGKHiGK,iGKiKG,iGKHiKGH,3.转向判断画箭头,4.式(5-2)只适于G、K轮与转臂轴线平行时,(转化轮系),一般计算式:,103,例3:求nH与n1的关系,=Z3/Z1,n1=nH(1+Z3/Z1)n3 Z3/Z1,注意n有符号,n3=0n1=nH(1+Z3/Z1),差动轮系,行星轮系,设n1为正，n3为负,104,例题4：已知齿数Z1=15,Z2=25,Z 2=20,Z3=60。n1=200r/min,n3=50r/min,转向见图，求nH(P.259),设

46、n1为正，n3为负,nH=8.3r/min,n=4,PL=4,PH=2差动轮系,105,例题5：已知齿数Z1=12,Z2=28,Z 2=14,Z3=54。求iSH(P.259),n3=0,手动链轮,起重链轮,行星轮系,i1H=iSH=n1/nH=10,106,例5-2(图5-5 p.78),2.求nH:,H,解:行星轮系,3.求n2:,已知:n1,Z1,Z2,Z3;求:i1H,nH,n2,1.假设各轮转向(箭头),107,由几个基本周转轮系或定轴轮系+周转轮系复合轮系分开各轮系计算联立方程解。,定轴轮系:1-2,i12=1/2=-Z2/Z1=2,补充方程:,例7:求i1H:,找基本周转轮系:先

47、找行星轮找其转臂找与行星轮啮合的中心轮。,2=2;4=0,周转轮系:2 34H,5-4复合轮系及其传动比 P.79,108,例8:求,周转轮系1-2-3-H1:,周转轮系4-5-6-H2:,H1=4;6=3=0,109,1.相距较远的两轴之间的传动(惰轮)2.变速、变向3.获得大传动比(行星轮系)4.合成运动和分解运动(差动轮系),作业:5-9 p.87,5-5轮系的应用 P.80,110,小结:1.基本概念:轮系及分类,行星轮,太阳轮(中心轮),转臂H(行星架),2.蜗轮转向,3.定轴轮系传动比计算,4.找单一周转轮系的方法,111,第六章 其它常用机构,主要内容:常用间歇运动机构的类型及特

48、点,将主动件的连续运动 从动件有规律的运动和仃歇运动的机构 间歇运动机构,112,第六章 其它常用机构,棘轮机构 槽轮机构 不完全齿轮机构 凸轮间歇运动机构,113,6-1 棘轮机构 p.90,7,当CD左摆时,棘爪4 推动棘轮转(逆向)一角度。当CD右摆时,制动爪 6阻止棘轮反向转动，棘爪4 在棘轮上滑过棘轮静止不动。棘轮单向间歇转动。,构成:棘轮5、驱动棘爪4、制动棘爪6、机架7。棘爪4 固定于曲柄摇杆机构ABCD的摇杆上,摇杆CD作左右摆动。,二.摩擦棘轮,一.齿式棘轮机构:,114,(需经常改变棘轮回转方向时用)图(6-3),可变向棘轮机构：,双动式棘轮机构:,图(6-2),棘爪 双向

49、棘爪;棘轮齿方形;棘爪工作面平面;棘爪非工作面曲面(易于滑过棘轮)。,图示位置:棘轮可作逆时针转动,需棘轮反向转动时,只需将棘爪装至虚线位置。,特点:结构简单、转角可调、转向可变。但只能有级调节动程,且棘爪在齿背滑行会引起噪音、冲击和磨损高速时不宜采用。,115,二.摩擦棘轮(无声棘轮、超越离合器),图(6-4),构成:外套筒1、内套筒2 滚子3、弹簧4、机架,工作原理：外套筒逆时针转 动时，滚子楔紧内套筒 随之转动,当外套筒顺时针 转动 时，滚子松开 内套筒不动。,特点：超载时打滑,116,四.槽轮机构特点及应用,6-2 槽轮机构 p.92 图6-7,拨盘 1 等速转动,当圆销A进入槽轮的

50、径向槽中槽轮转动当圆销A脱出径向槽,槽轮2的内锁住弧被拨盘1 的外凸圆弧卡住槽轮2静止不动。,机架、拨盘 1(具有圆销A)(主)、槽轮2(具有径向槽,从),一.构成:,二.工作原理:,三.机构设计:,基本尺寸:bL(Rr)R=Lsin2;a=Lcos 2(r-径向槽弧半径),117,运动特性系数:,由上式可知:0.5 槽轮运动时间静止时间,欲:0.5 在拨盘上安装多个圆销(个)(2)/(2)(6-4),21=22=2/Z,1,K 2Z/(Z2)(6-5),(为避免槽轮在起动和仃歇时产生刚性冲击,当圆销A 进入和退出径向槽时,径向槽的中心 线应切于圆销A 的运动圆周。),m/=2 1/(2)槽轮