柴鵬飛主編機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)講稿總稿(最新規(guī)范)

1、蘭州工業(yè)學(xué)院教案開課單位：機(jī)電工程學(xué)院 授課時(shí)間：2013-2014第一學(xué)期課程名稱機(jī)械力學(xué)及機(jī)械設(shè)計(jì)課程編號(hào)專業(yè)機(jī)電一體化、數(shù)控技術(shù)班級(jí)機(jī)電、數(shù)控12級(jí)課程類別必修課公共基礎(chǔ)課；專業(yè)基礎(chǔ)課；專業(yè)課選修課限選課； 任選課； 公選課總學(xué)時(shí)數(shù)74學(xué)分?jǐn)?shù)考核方式考試學(xué)時(shí)分配課堂講授 58 學(xué)時(shí)； 實(shí)驗(yàn) 6+（4） 學(xué)時(shí)教材名稱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作者柴鵬飛出版社及出版時(shí)間機(jī)械工業(yè)出版社，2011指定參考書1 機(jī)械力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)2機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 作者鄭增銘、郭攀成主編；李威 穆璽清主編出版社及出版時(shí)間蘭州大學(xué)出版社，2002；機(jī)械工業(yè)出版社，2010授課教師唐林虎職稱副教授單位機(jī)械工程系教研室意見教研室主任簽字

2、：年 月 日第 1 次課 授課學(xué)時(shí) 2 教案完成時(shí)間：2013.7章、節(jié)第四章 凸輪機(jī)構(gòu)§4-1 凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用§4-2 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要內(nèi)容凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類方法；從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選擇原則； 目的與要求（1）了解凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類方法；（2）對(duì)從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選擇原則概念；重點(diǎn)與難點(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。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：從工程實(shí)例入手介紹凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合、工作原理，然后講解從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等內(nèi)容。教學(xué)手段：課堂講授、提問(wèn)；多媒體第4章 凸輪機(jī)構(gòu)4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類4.1.1 應(yīng)用舉例凸輪機(jī)構(gòu)

3、是機(jī)械中一種常用的高副機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)機(jī)床、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械和機(jī)電一體化產(chǎn)品中都得到了廣泛應(yīng)用。 凸輪機(jī)構(gòu)有如下基本特性：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，借助于本身的曲線輪廓或凹槽迫使從動(dòng)桿作一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，即從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線或凹槽曲線的形狀。凸輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。 凸輪機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件間為點(diǎn)或線接觸，易磨損，只可用于傳力不大的場(chǎng)合；凸輪輪廓精度要求較高，需用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工；從動(dòng)件的行程不能過(guò)大，否則會(huì)使凸輪變得笨重。4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型很多，通

4、常按以下方法進(jìn)行分類:1 按凸輪形狀（1）盤形凸輪 這種凸輪是一個(gè)繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有變化半徑的盤形構(gòu)件，這是凸輪的最基本形式。（2）移動(dòng)凸輪 當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，則凸輪相對(duì)機(jī)架作直線移動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪。當(dāng)移動(dòng)凸輪作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可推動(dòng)從動(dòng)件在同一平面內(nèi)作上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。有時(shí)，也可將凸輪固定，而使從動(dòng)件相對(duì)于凸輪移動(dòng)（如仿形車削）。（3）圓柱凸輪 將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體即為圓柱凸輪。該凸輪為一具有凹槽或曲形端面的圓柱體。當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使從動(dòng)件在與圓柱凸輪軸線平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。盤形凸輪和移動(dòng)凸輪與從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)，而圓柱凸輪與從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)，所

5、以前兩者屬于平面凸輪機(jī)構(gòu)，后者屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。2 按從動(dòng)件端部形狀（1）尖頂從動(dòng)件 尖頂能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)。但因尖頂易于磨損，故只宜用于傳力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)。（2）滾子從動(dòng)件 這種從動(dòng)件耐磨損，可承受較大的載荷，故應(yīng)用最普遍。（3）平底從動(dòng)件 該從動(dòng)件的底面與凸輪之間易于形成楔形油膜，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中，但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。3 按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方式（1）直動(dòng)從動(dòng)件 即作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件。（2）擺動(dòng)從動(dòng)件 即作往復(fù)擺動(dòng)的從動(dòng)件。4 按對(duì)心方式根據(jù)從動(dòng)件的中心軸線是否通過(guò)凸輪的回轉(zhuǎn)中心，凸輪機(jī)構(gòu)可分為兩類：（1）對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu) 從動(dòng)件中心軸

6、線通過(guò)凸輪的回轉(zhuǎn)中心的凸輪機(jī)構(gòu)。（2）偏置凸輪機(jī)構(gòu) 從動(dòng)件的中心軸線不通過(guò)凸輪的回轉(zhuǎn)中心的凸輪機(jī)構(gòu)。從動(dòng)件導(dǎo)路中心和凸輪回轉(zhuǎn)中心之間偏置的距離e稱為偏距。5 按凸輪與從動(dòng)件保持高副接觸的方法（1）力鎖合 利用從動(dòng)件的重力、彈簧力或其它外力使從動(dòng)件與凸輪保持接觸。（2）形鎖合 依靠凸輪和從動(dòng)件的特殊幾何形狀，始終維持接觸。4.2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程下面以尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)(圖4-11（a）)為例，分析凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程。如圖4-11（a）所示，在凸輪上，以凸輪的最小向徑rb為半徑所繪制的圓稱為凸輪的基圓。從動(dòng)件尖頂與凸輪輪廓上的A點(diǎn)相接觸，該點(diǎn)為從動(dòng)件上升

7、的起始位置。凸輪以等角速度順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)角度t時(shí)，從動(dòng)件尖頂被凸輪輪廓推動(dòng)，隨凸輪AB段廓線上各點(diǎn)向徑逐漸增大，從動(dòng)件從起始位置A點(diǎn)以一定的規(guī)律上升，達(dá)到最遠(yuǎn)位置B。從動(dòng)件的這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為推程，與推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角t稱為推程角，從動(dòng)件上升的距離h稱為從動(dòng)件的行程。當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)角度s時(shí)，從動(dòng)件尖頂與BC段廓線相接觸。BC段廓線是以最大向徑為半徑的圓弧，向徑大小不變，故在此過(guò)程中，從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停留不動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)行程稱為遠(yuǎn)停程，s稱為遠(yuǎn)停程角。當(dāng)凸輪接著轉(zhuǎn)過(guò)角度h時(shí)，從動(dòng)件尖頂在外力作用下沿CD段廓線的各點(diǎn)依次接觸，由于CD段廓線上各點(diǎn)的向徑是逐漸減小的，因此從動(dòng)件開始下降，以一定的

8、運(yùn)動(dòng)規(guī)律從最遠(yuǎn)位置B逐漸返回到最低位置A點(diǎn)，從動(dòng)件的這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為回程，與回程相對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角h稱為回程角。 （a）尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) （b）位移線圖 圖4-11 凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)角度時(shí)，從動(dòng)件尖頂與凸輪DA段廓線相接觸，由于DA段廓線上各點(diǎn)的向徑大小不變，所以從動(dòng)件在起始位置A處停留不動(dòng)，從動(dòng)件的這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為近停程，與近停程相對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為近停程角。4.2.2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律） 圖4-12 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件上升或下降過(guò)程中速度保持不變，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其推程運(yùn)動(dòng)方程為（4-1）由此可看

9、出從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律中從動(dòng)件位移線圖為一條過(guò)原點(diǎn)的斜直線；速度線圖為一水平直線；加速度為零，但在從動(dòng)件推程開始位置A和終止位置B處，速度發(fā)生突變，瞬時(shí)加速度在理論上趨于無(wú)窮大，因而會(huì)產(chǎn)生極大的慣性力，其慣性力將引起剛性沖擊。因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律一般只用于低速和從動(dòng)件質(zhì)量較小的凸輪機(jī)構(gòu)中。2 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律） 圖4-13 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程的前半行程作等加速，后半行程作等減速的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在通常情況下，兩部分加速度的絕對(duì)值相等。在這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律中等加速段的運(yùn)動(dòng)方程為（4-2）根據(jù)運(yùn)動(dòng)線圖的對(duì)稱性，可

10、得等減速段的運(yùn)動(dòng)方程為（4-3） 由此可看出在該運(yùn)動(dòng)規(guī)律中從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性：位移線圖由彎曲方向相反的兩段拋物線組成，故該運(yùn)動(dòng)規(guī)律又稱為拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律；速度線圖由兩條斜直線組成；加速度線圖為平行于橫坐標(biāo)軸的兩段直線，其絕對(duì)值都等于a0。在運(yùn)動(dòng)規(guī)律的起始點(diǎn)0點(diǎn)、等加速等減速的轉(zhuǎn)折點(diǎn)m點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的終止點(diǎn)e點(diǎn)，從動(dòng)件的加速度有限值的突然變化，從而產(chǎn)生有限的慣性力。機(jī)構(gòu)由此產(chǎn)生的沖擊，稱為柔性沖擊。因此，等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速、輕載的場(chǎng)合。圖4-13所示的位移線圖為簡(jiǎn)易畫法：根據(jù)所選的比例尺，在s-坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)軸和縱坐標(biāo)軸上，將t/2和h/2對(duì)應(yīng)分成相同的四等分（也可分為更多等分），得分點(diǎn)

11、1、2、3、4和1、2、3、4；連接01、02、03和04。過(guò)點(diǎn)1、2、3、4作縱坐標(biāo)的平行線，使與01、02、03和04分別交于1、2、3、4；再將點(diǎn)1、2、3、4連成光滑曲線，即得等加速段的位移曲線。等減速段的拋物線可以用同樣的方法依相反的次序繪出。3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）質(zhì)點(diǎn)在圓周上作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律可作出其位移線圖，如圖4-14所示。作法如下：以從動(dòng)件的行程h為直徑，原點(diǎn)為起始點(diǎn)，作出半圓，并將此半圓分成若干等分（圖中為六等分），得點(diǎn)1、2、3、4、5、6，然后把凸輪的推程角t也分成相應(yīng)等分1、2、3、4、5、6，過(guò)

12、各等分點(diǎn)作鉛垂線，然后將圓周等分點(diǎn)投影到相應(yīng)的垂線上得1、2、3、點(diǎn)，最后用光滑曲線連接這些點(diǎn)，即得到從動(dòng)件的位移線圖，其方程式為：圖4-14 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（4-4） 由圖可知，當(dāng)=時(shí)，=t，即 =（ t），即可導(dǎo)出從動(dòng)件推程作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程：（4-5） （4-6） （4-7） 由上式可作出速度和加速度線圖。由于加速度曲線為余弦曲線，所以也可將此運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。一般情況下，從動(dòng)件作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，在行程的始點(diǎn)和終點(diǎn)也產(chǎn)生有限值的變化，故有柔性沖擊，但減少了沖擊次數(shù)。因此，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速、中載場(chǎng)合。只有當(dāng)從動(dòng)件作無(wú)停留區(qū)間的升降升連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能避免沖擊，從而可用于高

13、速運(yùn)動(dòng)。除了上述幾種常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律外，有時(shí)還要求從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其動(dòng)力性能的好壞及適用場(chǎng)合。4.2.3 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇在選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)從機(jī)器的工作要求、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能、凸輪輪廓加工工藝性等方面進(jìn)行考慮，具體應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1）當(dāng)機(jī)器的工作過(guò)程對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求，而凸輪的轉(zhuǎn)速不太高時(shí)，應(yīng)首先從滿足工作需要出發(fā)來(lái)選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）當(dāng)機(jī)器的工作過(guò)程只需要從動(dòng)件有一定位移，而對(duì)其無(wú)一定運(yùn)動(dòng)要求時(shí)，如夾緊、送料等凸輪機(jī)構(gòu)，可只考慮加工方便，一般采用圓弧、直線等組成的凸輪輪廓。（3）當(dāng)機(jī)器對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)性能有特殊要求，而凸輪的轉(zhuǎn)速又較高，

14、并且只用一種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律又難于滿足這些要求時(shí)，可考慮采用滿足要求的組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（4）在設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，除了要考慮其沖擊特性之外，還要考慮從動(dòng)件的最大速度vmax和最大加速度amax。蘭州工業(yè)學(xué)院教案本單元知識(shí)點(diǎn)歸納本單元主要講授凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類方法；從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選擇原則；思考題或作業(yè)題習(xí)題一、二相關(guān)習(xí)題；本單元教學(xué)情況小結(jié)第 2 次課 授課學(xué)時(shí) 2 教案完成時(shí)間：2013.7章、節(jié)§4-3 圖解法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)主要內(nèi)容圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓的方法目的與要求掌握用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓的方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。教

15、學(xué)方法與手段教學(xué)手段：課堂講授、提問(wèn)；多媒體§4-3 圖解法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)一、反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)原理：給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以-時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)1、對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪 對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)選比例尺l作基圓r0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。2、對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪對(duì)心直

16、動(dòng)滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：選比例尺l作基圓r0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件滾子中心在各等份點(diǎn)的位置。將各中心點(diǎn)連接成一條光滑曲線。作各位置滾子圓的內(nèi)(外)包絡(luò)線(中心軌跡的等距曲線)。 3、對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪 對(duì)心直動(dòng)平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：選比例尺l作基圓r0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。4、偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪 偏置直動(dòng)尖頂推桿凸輪

17、機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 三、擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂推桿凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，擺動(dòng)推桿長(zhǎng)度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d，擺桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 蘭州工業(yè)學(xué)院教案本單元知識(shí)點(diǎn)歸納本單元主要講授圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓的方法思考題或作業(yè)題習(xí)題一、二相關(guān)習(xí)題；本單元教學(xué)情況小結(jié)第 3 次課 授課學(xué)時(shí) 2 教案完成時(shí)間：2013.7章、節(jié)§4-4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題§4-5 凸輪的結(jié)構(gòu)與材料主要內(nèi)容（1）滾子半徑的選擇、壓力角、基圓半徑的確定；（2）凸輪的結(jié)構(gòu)

18、、材料。目的與要求掌握滾子半徑的選擇、壓力角、基圓半徑的確定。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：滾子半徑的選擇、壓力角、基圓半徑的確定。難點(diǎn)：無(wú)教學(xué)方法與手段教學(xué)手段：課堂講授、提問(wèn)；多媒體§4-4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題一、滾子半徑的確定 （a） （b） （c） （d） 下面對(duì)滾子半徑大小與實(shí)際廓線曲率間的關(guān)系進(jìn)行分析。如圖4-20所示，設(shè)凸輪理論輪廓外凸部分或內(nèi)凹部分的曲率半徑用0表示，滾子半徑用rT表示，相應(yīng)位置的實(shí)際輪廓的曲率半徑用表示。二、凸輪機(jī)構(gòu)傳力性能的校核1、壓力角與傳力性能的關(guān)系 從動(dòng)件的受力方向F與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向之間所夾的銳角，稱為凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。研究凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角有二個(gè)意義

19、：壓力角的大小表示了機(jī)構(gòu)傳力的難易程度；壓力角的大小是機(jī)構(gòu)產(chǎn)生自鎖的重要原因 。 2、壓力角的許用值工作行程：直動(dòng)從動(dòng)件，許用壓力角a30°；擺動(dòng)從動(dòng)件，許用壓力角a45°空行程：一般可取a80°3、壓力角的校核 凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的壓力角是不同的，凸輪輪廓越陡，壓力角就越大，因?yàn)檩喞€上每一點(diǎn)的切線與法線的夾角越大。如凸輪輪廓曲線就是基圓，那樣壓力角就等于零。 可用圖424的方法對(duì)凸輪輪廓曲線的壓力角進(jìn)行檢驗(yàn)。 如壓力角超過(guò)許用值，可用圖4-25、4-26的方法減小壓力角。直動(dòng)平底從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，其壓力角始終等于零(圖4-27)，故傳力性能最好。三、基圓半徑

20、的確定1、根據(jù)許用壓力角確定rb應(yīng)用實(shí)例：一對(duì)心直動(dòng)尖端從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，045º，h14 mm, 從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升，要求max 30º，試確定凸輪的基圓半徑r0 。§4-5 凸輪的結(jié)構(gòu)與材料基圓半徑也是凸輪設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，凸輪的基圓半徑rb取的越小，所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)越緊湊。但基圓半徑過(guò)小又會(huì)引起壓力角增大，如圖4-23所示，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)相同的轉(zhuǎn)角且從動(dòng)件上升相同的位移h時(shí)，基圓半徑較小者，凸輪輪廓較陡，壓力角較大；而基圓較大的凸輪輪廓較平緩，壓力角較小。因此，在滿足max的條件下，應(yīng)選取盡可能小的基圓半徑。設(shè)計(jì)時(shí)，基圓半徑可按凸輪

21、的結(jié)構(gòu)選取：當(dāng)凸輪與軸做成一體時(shí)（圖4-25），rbr+rT+（25）mm。當(dāng)凸輪通過(guò)鍵等形式裝在軸上時(shí)（圖4-26），rbrh+rT+（25）mm，其中，r為凸輪軸的半徑，rT為滾子半徑，rh為凸輪輪轂半徑。當(dāng)從動(dòng)件不帶滾子時(shí)，rT =0，rh =（1.51.7）r。 凸輪軸圖4-26 用平鍵聯(lián)接4.4.2 凸輪的結(jié)構(gòu)與材料1凸輪在軸上的固定方式當(dāng)凸輪輪廓尺寸接近軸徑尺寸時(shí)，凸輪與軸可做成一體,即為凸輪軸，當(dāng)二者尺寸相差比較大時(shí)，凸輪與軸的固定采用鍵（圖4-26）或銷（圖4-27）等聯(lián)接形式。當(dāng)凸輪與軸的角度需經(jīng)常調(diào)整，可采用彈性錐套和圓螺母聯(lián)接（圖4-28）。2凸輪和滾子的材料凸輪機(jī)構(gòu)工作

22、時(shí)，通常承受沖擊載荷，凸輪與從動(dòng)件接觸部分有嚴(yán)重磨損，因此必須合理選擇凸輪和滾子的材料，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚節(jié)L子和凸輪的工作表面具有較高的硬度和耐磨性，而心部要有較好的韌性以承受沖擊。凸輪和滾子常用的材料有45鋼、20Cr、18CrMnTi或T9、T10等，并經(jīng)表面淬火處理。 用圓錐銷聯(lián)接 用彈性開口錐套和螺母聯(lián)接蘭州工業(yè)學(xué)院教案本單元知識(shí)點(diǎn)歸納本單元主要講授滾子半徑的選擇、壓力角、基圓半徑的確定；凸輪的結(jié)構(gòu)、材料。思考題或作業(yè)題習(xí)題一、二相關(guān)習(xí)題；三-1、三-2本單元教學(xué)情況小結(jié)第 4 次課 授課學(xué)時(shí) 2 教案完成時(shí)間：2013.7章、節(jié)第五章 其他常用機(jī)構(gòu)主要內(nèi)容1.棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)工

23、作原理、類型和應(yīng)用；2.不完全齒輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)的工作原理、類型和應(yīng)用。 目的與要求(1) 掌握棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理；(2) 熟悉棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)的類型；(3) 了解不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：棘輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)的工作原理、特點(diǎn)、類型和應(yīng)用。難點(diǎn)：無(wú)教學(xué)方法與手段教學(xué)手段：課堂講授、提問(wèn)；多媒體棘 輪 機(jī) 構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪、棘爪、搖桿及機(jī)架等組成，如圖5-3所示。主動(dòng)件棘爪 鉸接在連桿機(jī)構(gòu)的搖桿 上，當(dāng)搖桿順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪推動(dòng)棘輪 轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度；當(dāng)搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，止退棘爪 阻止棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪在棘齒背上滑過(guò)，此時(shí)棘輪停歇不動(dòng)。因此，在搖

24、桿作往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪作單向時(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。有外嚙合和內(nèi)嚙合之分。 牛頭刨床工作臺(tái)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)是個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)，它是利用將棘爪 提起并轉(zhuǎn)動(dòng) 180 °后放下，使棘輪作反向間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)移動(dòng)。圖5-5所示機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)稱爪端的棘爪 1 ，將其翻轉(zhuǎn)至雙點(diǎn)畫線位置，也可用來(lái)實(shí)現(xiàn)反向的間歇運(yùn)動(dòng)。 圖 5-6所示機(jī)構(gòu)在搖桿上安裝兩個(gè)棘爪，當(dāng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，都能使棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，可提高棘輪運(yùn)動(dòng)的次數(shù)和縮短停歇的時(shí)間，所以又稱作快動(dòng)（或雙動(dòng)）式棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)中棘輪轉(zhuǎn)角的大小可以進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)。圖 5-7所示機(jī)構(gòu)是利用覆蓋罩遮擋部分棘齒，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角的大小來(lái)控制棘輪的轉(zhuǎn)速。圖5-8所示機(jī)構(gòu)是通

25、過(guò)改變曲柄長(zhǎng)度來(lái)改變搖桿擺角的大小，搖桿的擺角變化后就改變了棘輪的轉(zhuǎn)角。棘 輪 機(jī) 構(gòu) 的 特 性推進(jìn)和輸送：右圖所示的牛頭刨床工作臺(tái)的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，就是利用棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)正反間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)，然后通過(guò)絲杠、螺母帶動(dòng)工作臺(tái)作橫向間歇送進(jìn)運(yùn)動(dòng)的。制動(dòng)：右圖所示為起重設(shè)備安全裝置中的棘輪機(jī)構(gòu)。起吊重物時(shí)，如果機(jī)械發(fā)生故障，重物將出現(xiàn)自動(dòng)下落的危險(xiǎn)，此時(shí)，棘輪 2 被止回棘爪 3 及時(shí)止動(dòng)，以保證安全。 超越：內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)是自行車后輪上的“飛輪”機(jī)構(gòu)，當(dāng)腳蹬轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)大鏈輪和鏈條帶動(dòng)內(nèi)齒圈具有棘齒的鏈輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)棘爪的作用，使輪轂（和后車輪為一體）逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)使自行車前進(jìn)。當(dāng)自行車后輪的

26、轉(zhuǎn)速超過(guò)小鏈輪的轉(zhuǎn)速（或自行車前進(jìn)而腳蹬不動(dòng)）時(shí)，輪轂便會(huì)超越小鏈輪而轉(zhuǎn)動(dòng)，讓棘爪在棘輪齒背上滑過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)件相對(duì)于主動(dòng)件的超越運(yùn)動(dòng)，這種特性稱為超越。槽 輪 機(jī) 構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)由帶圓銷的撥盤 、具有徑向槽的槽輪 和機(jī)架組成，如圖 5-10所示。 圖5-11為內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)，帶圓銷的撥盤在槽輪的內(nèi)部，工作原理同外槽輪機(jī)構(gòu)。內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與撥盤轉(zhuǎn)向相同。圖5-12所示為雙圓銷外槽輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)工作時(shí)，撥盤轉(zhuǎn)一周，槽輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)兩次。 圖5-13所示為轉(zhuǎn)塔車床的刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，刀架上裝有六種刀具，槽輪 上具有六條徑向槽。當(dāng)撥盤回轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪轉(zhuǎn)過(guò) 60 °，從而將下一工序所需刀具轉(zhuǎn)換

27、到工作位置。不完全齒輪機(jī)構(gòu)圖5-15所示為內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)，與外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)相似，內(nèi)嚙合時(shí)兩輪轉(zhuǎn)向相同，而外嚙合時(shí)兩輪轉(zhuǎn)向相反。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：工作可靠、傳遞的力大，而且從動(dòng)輪停歇的次數(shù)、每次停歇的時(shí)間及每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度，其變化范圍都比槽輪機(jī)構(gòu)大得多，只要適當(dāng)設(shè)計(jì)均可實(shí)現(xiàn)；但是不完全齒輪機(jī)構(gòu)加工工藝較復(fù)雜，從動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)開始和終了時(shí)有較大的沖擊。蘭州工業(yè)學(xué)院教案本單元知識(shí)點(diǎn)歸納本單元主要講授棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)工作原理、類型和應(yīng)用；不完全齒輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)的工作原理、類型和應(yīng)用。思考題或作業(yè)題習(xí)題一、二本單元教學(xué)情況小結(jié)第 5 次課 授課學(xué)時(shí) 2 教案完成時(shí)間：2013.7章、節(jié)第

28、六章 齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)§6-1 概述§6-2 漸開線齒廓及嚙合特性主要內(nèi)容（1）齒輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用；（2）掌握齒廓嚙合基本定理、漸開線性質(zhì)、嚙合特性。 目的與要求（1）了解齒輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用；（2）掌握齒廓嚙合基本定理、漸開線性質(zhì)、嚙合特性；重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：齒廓嚙合基本定理、漸開線性質(zhì)、嚙合特性；難點(diǎn)：無(wú)教學(xué)方法與手段教學(xué)手段：課堂講授、提問(wèn)；多媒體§6-1 概述一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)依靠主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，與其他傳動(dòng)相比，齒輪傳動(dòng)有下列優(yōu)點(diǎn):(1) 兩輪瞬時(shí)傳動(dòng)比(角速度之比)恒定。 (2) 適用的圓周速度和傳動(dòng)功率范圍較大。 (3) 傳

29、動(dòng)效率較高、壽命較長(zhǎng)。 (4) 能實(shí)現(xiàn)平行、相交、交錯(cuò)軸間傳動(dòng)。 與其他傳動(dòng)相比，有下列缺點(diǎn)： (1) 制造和安裝精度要求較高，成本也高。 (2) 不適用于距離較遠(yuǎn)的傳動(dòng)。二、齒輪傳動(dòng)的類型§6-2 漸開線齒廓及嚙合特性6.1.1 漸開線的形成與性質(zhì)1漸開線的形成如圖所示，當(dāng)一直線在一半徑為的圓周上作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意一點(diǎn)K的軌跡稱為該圓的漸開線，該圓稱為漸開線的基圓，直線稱為發(fā)生線，角稱為漸開線的展角。漸開線的形成基圓大小對(duì)漸開線的影響2漸開線的性質(zhì)由漸開線的形成可知，它具有如下主要特性：（1）等于線段的長(zhǎng)度。（2）B點(diǎn)是K點(diǎn)的速度瞬心，故KB是漸開線上K點(diǎn)的法線，且線段為其曲率

30、半徑，B點(diǎn)為其曲率中心。又因發(fā)生線始終切于基圓，故漸開線上任意一點(diǎn)的法線必與基圓相切。（3）漸開線的形狀取決于基圓的大小，同一基圓上的漸開線形狀完全相同。由圖6-3可知，基圓半徑越小，漸開線越彎曲；基圓半徑越大，漸開線越平直，當(dāng)基圓半徑趨于無(wú)窮大時(shí)，漸開線將成為垂直于的直線。齒條可看作基圓半徑為無(wú)窮大時(shí)的齒輪。（4）漸開線齒廓上某點(diǎn)的法線（壓力方向線），與齒廓上該點(diǎn)速度方向線所夾的銳角，稱為該點(diǎn)的壓力角。由性質(zhì)2可知 （6-1）為K點(diǎn)到基圓中心O的距離，稱為任意一點(diǎn)K處的向徑，為基圓半徑。上式表示漸開線齒廓上各點(diǎn)處的壓力角不同，如圖6-3所示，離基圓越遠(yuǎn)，壓力角越大。（5）漸開線是從基圓開始向

31、外逐漸展開的，因此，基圓內(nèi)無(wú)漸開線。6.1.2 漸開線齒廓嚙合的基本特性1漸開線齒廓傳動(dòng)比的恒定性由于兩輪基圓的大小及其位置均固定不變，同一方向上的內(nèi)公切線只有一條，故該交點(diǎn)P必為一定點(diǎn)。又，因此，可得出如下結(jié)論： 圖6-4 漸開線的特點(diǎn) 常數(shù) （6-2） 由上式可知，兩漸開線齒輪傳動(dòng)的瞬時(shí)速比等于兩齒輪基圓半徑的反比。當(dāng)一對(duì)漸開線齒輪制成后，兩輪的基圓半徑已確定，所以一對(duì)漸開線齒輪傳動(dòng)的瞬時(shí)速比為一常數(shù)，即能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比的恒定性。2漸開線齒廓傳力的不變性綜上所述，嚙合線、公法線、兩基圓的內(nèi)公切線、正壓力作用線四線重合。3漸開線齒輪中心距的可微變性一對(duì)漸開線齒輪制成之后，其基圓半徑是不能改變

32、的，由式（6-2）可知，即使兩輪的中心距稍有改變，其角速比仍保持原值不變，這種性質(zhì)稱為漸開線齒輪傳動(dòng)的可微變性。漸開線齒輪的這一特點(diǎn)，為齒輪的制造、安裝等帶來(lái)很大的方便。蘭州工業(yè)學(xué)院教案本單元知識(shí)點(diǎn)歸納本單元主要講授齒輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用；掌握齒廓嚙合基本定理、漸開線性質(zhì)、嚙合特性。思考題或作業(yè)題習(xí)題一、二相關(guān)習(xí)題本單元教學(xué)情況小結(jié)第 6 次課 授課學(xué)時(shí) 2 教案完成時(shí)間：2013.7章、節(jié)§6-3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)§6-4 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)主要內(nèi)容（1）標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和尺寸計(jì)算；（2）齒輪正確嚙合條件和連續(xù)傳動(dòng)條件。 目的與要求（1）掌握標(biāo)準(zhǔn)

33、直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和尺寸計(jì)算；（2）熟悉齒輪正確嚙合條件和連續(xù)傳動(dòng)條件。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：圓柱齒輪基本參數(shù)的確定與幾何尺寸的計(jì)算，齒輪正確嚙合及連續(xù)傳動(dòng)的條件難點(diǎn)：齒輪正確嚙合及連續(xù)傳動(dòng)的條件教學(xué)方法與手段教學(xué)手段：課堂講授、提問(wèn)；多媒體§6-3漸開線直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)一、漸開線齒輪各部分的名稱與代號(hào)圖6-5（a）、（b）分別為漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)和幾何名稱。由形狀相同的兩反向漸開線曲面組成的齒廓稱為輪齒，輪齒之間的空間部分稱為齒槽，齒輪的輪齒與齒槽均勻分布在整個(gè)圓柱面上。齒輪各部分的名稱如圖6-5（b）所示。1齒數(shù)在齒輪整個(gè)圓周上輪齒的總數(shù)稱為齒輪的齒數(shù)，用z表示。2

34、齒頂圓、齒根圓過(guò)齒輪頂端的圓稱為齒頂圓，齒頂圓的直徑與半徑分別用和表示。 過(guò)齒輪槽底的圓稱為齒根圓，齒根圓的直徑與半徑分別用和表示。（b） 外齒輪各部分名稱3齒厚、齒槽寬和齒距在任一圓上量得的同一輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱為齒厚，用表示；在任一圓上量得的同一齒槽兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱為齒槽寬，用表示；在任一圓上量得的相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱為齒距，用表示，顯然 （6-3）4分度圓、模數(shù)為確定齒輪各部分的幾何尺寸，在齒輪上選擇一個(gè)圓作為計(jì)算的基準(zhǔn)，該圓稱為分度圓。分度圓上的齒距p、齒厚s、齒槽寬e滿足關(guān)系 p=s+e，且對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪有 s=e。分度圓直徑d、齒距p與齒數(shù)z之間存在如下關(guān)系 （6-4）式

35、中是無(wú)理數(shù)，這給齒輪設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)帶來(lái)麻煩，故為計(jì)算與測(cè)量方便，令，并稱為模數(shù)，單位為mm，代入式（6-4）得 （6-5）規(guī)定分度圓處的模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。模數(shù)是決定齒輪尺寸的一個(gè)基本參數(shù)。如圖6-6所示，模數(shù)越大，齒輪的尺寸和承載能力越大。5壓力角由漸開線的性質(zhì)可知，漸開線上各點(diǎn)的壓力角不相等。分度圓上的壓力角用表示，我國(guó)規(guī)定，此外，某些場(chǎng)合也可采用、。圖6-6 不同模數(shù)輪齒大小的比較由漸開線上K點(diǎn)壓力角公式（6-1）得分度圓上的壓力角： （6-6） （6-7）由漸開線的性質(zhì)可知，漸開線的形狀由基圓決定，故是決定漸開線齒廓形狀的又一個(gè)基本參數(shù)。綜上所述，分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓

36、。6齒頂高、齒根高、全齒高齒頂圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒頂高，用表示；齒根圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒根高，用表示；齒根圓與齒頂圓之間的徑向距離稱為全齒高，用表示；它們?nèi)邼M足關(guān)系：。7齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒頂高，齒根高；、和分別為模數(shù)、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)正常齒制：=1，=0.25；標(biāo)準(zhǔn)短齒制：=0.8，=0.3。將模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)均定為標(biāo)準(zhǔn)值，且分度圓上齒厚等于齒槽寬的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪。內(nèi)嚙合齒輪的結(jié)構(gòu)與幾何名稱見圖6-7所示。二、 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式見表。 §6-

37、4 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)一、正確嚙合條件為保證前后兩對(duì)輪齒同時(shí)在嚙合線上接觸，輪1相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓沿法線的距離應(yīng)與輪2相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓沿法線的距離相等。即一對(duì)漸開線齒輪正確嚙合的條件為兩齒輪的基圓齒距相等，即設(shè)、，、，、分別為兩輪的模數(shù)、壓力角和基圓齒距，齒輪1與齒輪2的基圓齒距分別為則有由于模數(shù)和壓力角已標(biāo)準(zhǔn)化，要滿足上式，必須使 （6-11）上式表明：一對(duì)漸開線齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。漸開線齒輪正確嚙合（a）進(jìn)入嚙合（b）退出嚙合齒輪嚙合過(guò)程二、漸開線齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件及重合度1一對(duì)齒輪的嚙合過(guò)程線段為嚙合點(diǎn)的實(shí)際軌跡，稱為實(shí)際嚙合線。當(dāng)兩輪齒頂圓加

38、大時(shí)，點(diǎn)和分別趨近于和，因基圓內(nèi)無(wú)漸開線，故線段為理論上可能的最大嚙合線，稱為理論嚙合線。2連續(xù)傳動(dòng)的條件及重合度由齒輪的嚙合過(guò)程可知，要使齒輪能連續(xù)傳動(dòng)，至少要求前對(duì)輪齒在點(diǎn)尚未退出嚙合前，后對(duì)輪齒在點(diǎn)已進(jìn)入嚙合。如圖6-11（a）所示，當(dāng)前對(duì)輪齒在點(diǎn)嚙合時(shí)，其后對(duì)輪齒已在點(diǎn)進(jìn)入嚙合。此時(shí)，實(shí)際嚙合線不小于齒輪的法向齒距，即，而故一對(duì)漸開線齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件為實(shí)際嚙合線段與基圓齒距之比稱為重合度，用表示，即 （6-12）重合度越大，表示同時(shí)參加嚙合的輪齒的對(duì)數(shù)越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，承載能力越大，當(dāng)時(shí)便能保證連續(xù)傳動(dòng)。對(duì)于齒數(shù)大于17齒的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，采用標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，其重合度恒大于1。標(biāo)準(zhǔn)中心距三、標(biāo)

39、準(zhǔn)安裝與標(biāo)準(zhǔn)中心距要使一對(duì)齒輪平穩(wěn)傳動(dòng)，應(yīng)保證相嚙合的兩齒輪的齒側(cè)無(wú)間隙，于是兩齒輪的節(jié)圓作純滾動(dòng)，且其中心距等于兩輪節(jié)圓半徑之和。因分度圓上，故分度圓必與節(jié)圓重合，壓力角等于嚙合角，此時(shí)兩齒輪的安裝稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝，標(biāo)準(zhǔn)安裝的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距，用表示。其外嚙合圓柱齒輪中心距的計(jì)算式為 （6-13）注意，單個(gè)齒輪只有分度圓和壓力角，不存在節(jié)圓和嚙合角。若不按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，則盡管兩齒輪的節(jié)圓相切，但兩輪的分度圓不相切，此時(shí)，蘭州工業(yè)學(xué)院教案本單元知識(shí)點(diǎn)歸納本單元主要講授標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和尺寸計(jì)算；齒輪正確嚙合條件和連續(xù)傳動(dòng)條件。思考題或作業(yè)題習(xí)題一、二相關(guān)習(xí)題，三-1、本單元教學(xué)情況

40、小結(jié)第 7 次課 授課學(xué)時(shí) 2 教案完成時(shí)間：2013.7章、節(jié)§6-5 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度和分度圓弦齒厚§6-6 漸開線齒輪加工原理和根切主要內(nèi)容（1）公法線長(zhǎng)度和分度圓弦齒厚的測(cè)量方法；（2）齒輪的切齒原理和根切現(xiàn)象。 目的與要求（1）熟悉公法線長(zhǎng)度和分度圓弦齒厚的測(cè)量方法；（2）掌握齒輪的切齒原理和根切現(xiàn)象。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：齒輪的切齒原理和根切現(xiàn)象。難點(diǎn)：無(wú)教學(xué)方法與手段教學(xué)手段：課堂講授、提問(wèn)；多媒體§6-5 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長(zhǎng)度和分度圓弦齒厚一、公法線長(zhǎng)度、分度圓弦齒厚與弦齒高齒輪在加工、檢驗(yàn)中，常用測(cè)量公法線長(zhǎng)度或分度圓弦齒厚的方法來(lái)

41、確保齒輪加工的精度。1公法線長(zhǎng)度卡尺在齒輪上跨若干齒數(shù)k所量得齒廓間的法向距離稱為公法線長(zhǎng)度，用W表示。圖6-8所示為卡尺跨測(cè)三個(gè)齒時(shí)與輪齒相切于A，B兩點(diǎn)，則線段AB即為跨三個(gè)齒的公法線長(zhǎng)度。根據(jù)漸開線性質(zhì)可得 式中 基圓齒距；基圓齒厚。當(dāng)時(shí)，經(jīng)推導(dǎo)整理得齒數(shù)為的公法線長(zhǎng)度的計(jì)算公式為 （6-8）式中 公法線長(zhǎng)度； 模數(shù)； 跨齒數(shù)； 所測(cè)齒輪的齒數(shù)。為保證卡尺與輪齒相切，跨齒數(shù)不宜過(guò)多或過(guò)少。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，按式（6-9）計(jì)算的跨齒數(shù)測(cè)量的公法線尺寸精度最高。 （6-9）值應(yīng)四舍五入取整數(shù)，之后代入式（6-8）計(jì)算值。 齒輪的公法線長(zhǎng)度 齒輪的分度圓弦齒厚與弦齒高2分度圓弦齒厚與弦齒高測(cè)量公法

42、線長(zhǎng)度適用于直齒圓柱齒輪，對(duì)于斜齒圓柱齒輪將受到齒寬條件的限制。此外，對(duì)于大模數(shù)直齒圓柱齒輪，測(cè)量公法線長(zhǎng)度也有困難。另外，測(cè)量公法線長(zhǎng)度也不能用于錐齒輪和蝸輪。在以上幾種情況下，通常改測(cè)分度圓弦齒厚。如圖所示，輪齒兩側(cè)漸開線與分度圓交點(diǎn)之間的直線距離稱為分度圓弦齒厚，記作。齒頂圓到弦齒厚的徑向距離稱為分度圓弦齒高，記作。由該圖可得分度圓弦齒厚與弦齒高的計(jì)算公式為 （6-9） （6-10）由于測(cè)量分度圓弦齒高是以齒頂圓為基準(zhǔn)的，故測(cè)量結(jié)果必然受到齒頂圓誤差的影響，而公法線長(zhǎng)度測(cè)量與齒頂圓無(wú)關(guān)。§6-6 漸開線齒輪加工原理和根切一、漸開線齒輪的加工方法與切齒原理齒輪可通過(guò)切削、鑄造、模

43、鍛、熱軋、冷沖等方法加工而成，生產(chǎn)中常用的是切削法。切削法按其原理可分為仿形法（亦稱成形法）和展成法（亦稱范成法）兩類。1仿形法 在普通銑床上，用軸剖面形狀與齒輪槽形相同的圓盤銑刀或指狀銑刀，將輪坯齒槽部分材料切去而形成齒廓的方法稱為仿形法。為控制銑刀的數(shù)量，對(duì)于和相同的銑刀只備8或15把為一套，每把銑刀可銑一定齒數(shù)范圍的齒輪。2展成法展成法是利用一對(duì)齒輪（或齒輪與齒條）互相嚙合時(shí)，其共扼齒廓互為包絡(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，便可切出與它共扼的漸開線齒廓。展成法是目前齒輪加工中最常用的一種方法，如插齒、滾齒、剔齒和磨齒等都屬于此方法。常用的刀具有齒輪型刀具（如齒輪

44、插刀）和齒條型刀具（如齒條插刀、滾刀）兩大類。（1）齒輪插刀齒輪插刀的外形像一個(gè)具有切削刃的漸開線外齒輪，插齒時(shí)，插刀與輪坯以恒定傳動(dòng)比（由機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)保證）作展成運(yùn)動(dòng)，同時(shí)插刀沿輪坯的軸線作上下往復(fù)的切削運(yùn)動(dòng)，為防止插刀退刀時(shí)劃傷已加工的齒廓表面，在退刀時(shí)，輪坯還需作小距離的讓刀運(yùn)動(dòng)。為切出輪齒的整個(gè)高度，插刀還需要向輪坯中心移動(dòng)，作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（2）齒條插刀當(dāng)齒輪插刀的齒數(shù)增加到無(wú)窮多時(shí)，其基圓半徑變?yōu)闊o(wú)窮大，則齒輪插刀演變成齒條插刀。切制齒廓時(shí)，刀具與輪坯的展成運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動(dòng)，其切齒原理與用齒輪插刀加工齒輪的原理相同。（3）齒輪滾刀加工用以上兩種方法加工齒輪時(shí)，由于其

45、切削運(yùn)動(dòng)為斷續(xù)切削，故生產(chǎn)效率較低。在垂直于輪坯軸線并通過(guò)滾刀軸線的軸向剖面內(nèi)，刀具與齒坯相當(dāng)于齒條（刀具刃形）與齒輪的嚙合。滾齒加工過(guò)程接近于連續(xù)切削，故生產(chǎn)效率較高。 二、根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)當(dāng)用展成法加工齒輪時(shí)，如果被加工齒輪的齒數(shù)太少，則輪坯的漸開線齒廓根部會(huì)被刀具過(guò)多地切削掉，這種現(xiàn)象稱為根切。輪齒根切后，齒根抗彎強(qiáng)度被削弱，由于齒根部分的漸開線被切去，致使一對(duì)輪齒的嚙合過(guò)程縮短，重合度降低，從而影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性。用齒條插刀或齒輪滾刀加工、=1的齒輪時(shí)，由圖6-19可推得不發(fā)生根切現(xiàn)象的最少齒數(shù)為 （6-14）為避免標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪發(fā)生根切現(xiàn)象，一般選擇的齒數(shù)應(yīng)不小于17。蘭州工業(yè)學(xué)院

46、教案本單元知識(shí)點(diǎn)歸納本單元主要講授公法線長(zhǎng)度和分度圓弦齒厚的測(cè)量方法；齒輪的切齒原理和根切現(xiàn)象。思考題或作業(yè)題習(xí)題一、二相關(guān)習(xí)題，三-2本單元教學(xué)情況小結(jié)第 8 次課 授課學(xué)時(shí) 2 教案完成時(shí)間：2013.7章、節(jié)§6-7 變位直齒圓柱齒輪傳動(dòng)§6-8 圓柱齒輪精度§6-9 齒輪常見失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與選擇主要內(nèi)容（1）變位齒輪的概念與類型；（2）齒輪傳動(dòng)的使用要求、精度等級(jí)的選擇及應(yīng)用范圍。（3）齒輪傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及選擇。目的與要求（1）了解變位齒輪的概念與類型；（2）熟悉齒輪傳動(dòng)的使用要求、精度等級(jí)的選擇及應(yīng)用范圍。（3）掌握齒輪傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)

47、準(zhǔn)則及選擇。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)的選擇，齒輪傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及選擇。難點(diǎn)：無(wú)教學(xué)方法與手段教學(xué)手段：課堂講授、提問(wèn)；多媒體§6-7 變位直齒圓柱齒輪傳動(dòng)一、 變位齒輪的概念用齒條插刀加工齒輪時(shí)，若齒條刀具的中線（也稱加工節(jié)線）與輪坯的分度圓（也稱加工節(jié)圓）相切，加工出來(lái)的齒輪即為標(biāo)準(zhǔn)齒輪（）。否則，加工出來(lái)的齒輪稱為變位齒輪（）。加工變位齒輪時(shí)，刀具相對(duì)切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)移動(dòng)的徑向距離稱為變位量，稱為變位系數(shù)，規(guī)定刀具遠(yuǎn)離輪坯中心的變位稱為正變位（）；反之，為負(fù)變位（）。相應(yīng)切出的齒輪分別稱為正變位齒輪和負(fù)變位齒輪，如圖6-20（b）、（c）所示。標(biāo)準(zhǔn)齒輪可看成變位系

48、數(shù)的特殊變位齒輪。由于齒條在不同高度上的齒距、壓力角都相同，故無(wú)論齒條刀具的節(jié)線位置如何變化，切出變位齒輪的模數(shù)、壓力角都與齒條刀具中線上的模數(shù)、壓力角相同，是標(biāo)準(zhǔn)值；另外，變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)相同，故它的分度圓直徑、基圓直徑均與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的相同，其齒廓曲線和標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒廓曲線是同一基圓上形成的漸開線，只是部位不同，如圖6-20（d）所示。 （a）標(biāo)準(zhǔn)齒輪 （b）正變位齒輪 （c）負(fù)變位齒輪 （d）齒廓曲線的比較圖6-20 變位齒輪加工原理及齒形二、變位齒輪傳動(dòng)的類型依據(jù)一對(duì)齒輪各自的變位系數(shù)及其和的不同，變位齒輪的傳動(dòng)可分為如下三種類型：1零傳動(dòng)若時(shí)，為零傳動(dòng)，分兩種情況：（1）若，稱為標(biāo)

49、準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，也稱為第一類零傳動(dòng)；（2）若，稱為高度變位齒輪，也稱為第二類零傳動(dòng)；其安裝中心距，嚙合角；全齒高不變，只是兩個(gè)齒輪的齒頂高和齒根高發(fā)生了變化。2正傳動(dòng)若時(shí)，為正傳動(dòng)。此時(shí)，中心距，嚙合角，故又稱為正角變位齒輪傳動(dòng)。適當(dāng)分配變位系數(shù)的正傳動(dòng)有利于提高其強(qiáng)度和使用壽命，故在機(jī)械中被廣泛使用。3負(fù)傳動(dòng)若時(shí)，為負(fù)傳動(dòng)。此時(shí)，中心距，嚙合角，故又稱為負(fù)角變位齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)對(duì)齒輪根部強(qiáng)度有削弱作用，通常只在需要調(diào)整中心距時(shí)才使用。§6-8 圓柱齒輪精度一、齒輪傳動(dòng)的使用要求 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的使用要求，齒輪精度主要包括傳動(dòng)精度和齒側(cè)間隙兩個(gè)方面?，F(xiàn)分別敘述如下： 1傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性 要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)實(shí)際轉(zhuǎn)角和公稱轉(zhuǎn)角之差的總幅度(即轉(zhuǎn)角誤差的最大值)不超過(guò)一定的限度，從而使齒輪副傳動(dòng)比以一轉(zhuǎn)為周期的變化幅度限制在一定范圍。 2傳動(dòng)的平穩(wěn)性 要求齒輪在一轉(zhuǎn)過(guò)程中，一齒距范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差的最大值不超過(guò)一定限度，從而使齒輪副的瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化(即齒輪上各個(gè)齒距的轉(zhuǎn)角誤差數(shù)值)限制在一定范圍內(nèi)，以減小傳動(dòng)時(shí)的沖擊、振動(dòng)和噪聲。 3載荷分布的均勻性 要求齒輪在傳