機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材第1頁/共476頁第2頁/共476頁第3頁/共476頁物組合體稱為機(jī)構(gòu)。n機(jī)器能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或代替人的勞動(dòng)去做有用的機(jī)械功，而n機(jī)構(gòu)則沒有這種功能。n僅從結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)看，機(jī)器與機(jī)構(gòu)并無區(qū)別，它們n都是構(gòu)件的組合，各構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，通n常人們把機(jī)器與機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為機(jī)械。第4頁/共476頁如圖1-1所示的內(nèi)燃機(jī)， 是由汽缸體1、活塞2、連桿3、曲軸4、小齒輪5、大齒輪6、凸輪7、推桿8等系列構(gòu)件組成，其各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)是確定的。 圖1-1 單杠內(nèi)燃機(jī) 構(gòu)件與零件 機(jī)構(gòu)是由具有確定運(yùn)動(dòng)的單元體組成的，這些運(yùn)動(dòng)單元體稱為構(gòu)件。 組成構(gòu)件的制造

2、單元體稱為零件。 零件則是指機(jī)器中不可拆的一個(gè)最基本的制造單元體。構(gòu)件可以由一個(gè)或多個(gè)零件組成。 如圖1-1所示內(nèi)燃機(jī)的曲軸為一個(gè)零件；連桿則為多個(gè)零件的組合。因此，構(gòu)件是相互固接在一起的零件組合體。內(nèi)燃機(jī)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)畫畫第5頁/共476頁金屬工藝學(xué)、工程力學(xué)、互換性與技術(shù)測(cè)量等先修課程的基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)，且偏重于工程的應(yīng)用。因此，要重視生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注重培養(yǎng)工程意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際。本課程將為學(xué)生今后學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程和掌握新的機(jī)械科學(xué)技術(shù)奠定必要的基礎(chǔ)。第6頁/共476頁和通用零件的基本理論和基本知識(shí)，初步具有分析、設(shè)計(jì)能力，并獲得必要的基本技能訓(xùn)練，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?/p>

3、工作作風(fēng)。通過本課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到下列基本要求：第7頁/共476頁第8頁/共476頁繞垂直xoy平面的任意軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1-1所示。圖1-1 自由度自由度、運(yùn)動(dòng)副與約束自由度、運(yùn)動(dòng)副與約束1.1 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成第9頁/共476頁低副：低副：面接觸面接觸2) 2) 運(yùn)動(dòng)副的分類運(yùn)動(dòng)副的分類球面副高副：高副：點(diǎn)、線接觸點(diǎn)、線接觸運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副平面平面運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副空間空間運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副螺旋副螺旋副運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副1)運(yùn)動(dòng)副：運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定的相對(duì)兩構(gòu)件之間直接接觸并能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。運(yùn)動(dòng)副及其分類第10頁/共476頁圖

4、1-2 轉(zhuǎn)動(dòng)副圖1-3 移動(dòng)副 平面機(jī)構(gòu)中低副引入兩個(gè)約束，僅保留一個(gè)自平面機(jī)構(gòu)中低副引入兩個(gè)約束，僅保留一個(gè)自由度。由度。第11頁/共476頁圖1-4 （a）凸輪高副 平面機(jī)構(gòu)中高副引入一個(gè)約束，保留兩個(gè)自由平面機(jī)構(gòu)中高副引入一個(gè)約束，保留兩個(gè)自由度。度。圖1-4 （b）齒輪高副第12頁/共476頁圖1-5（a）閉式運(yùn)動(dòng)鏈圖1-5（a）開式運(yùn)動(dòng)鏈第13頁/共476頁第14頁/共476頁 為了便于分析，人們不考慮機(jī)器的復(fù)雜外形和結(jié)構(gòu)，僅用規(guī)為了便于分析，人們不考慮機(jī)器的復(fù)雜外形和結(jié)構(gòu)，僅用規(guī)定的線條和符號(hào)按一定的比例表示構(gòu)件的尺寸和各運(yùn)動(dòng)副的位置，定的線條和符號(hào)按一定的比例表示構(gòu)件的尺寸和各運(yùn)

5、動(dòng)副的位置， 這種將機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系表示出來并反映機(jī)構(gòu)特征的這種將機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系表示出來并反映機(jī)構(gòu)特征的簡圖稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。簡圖稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。1-2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖 在對(duì)現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行分析或設(shè)計(jì)新機(jī)器時(shí)，都需要繪出其機(jī)構(gòu)在對(duì)現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行分析或設(shè)計(jì)新機(jī)器時(shí)，都需要繪出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。運(yùn)動(dòng)簡圖。1. 1. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的定義 第15頁/共476頁（a）一個(gè)構(gòu)件上有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副（a）一個(gè)構(gòu)件上有三個(gè)運(yùn)動(dòng)副圖1-6 構(gòu)件的表示方法第16頁/共476頁圖1-7 轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法（a）圖面與回轉(zhuǎn)軸線垂直； （b）圖面與回轉(zhuǎn)軸線共面第17頁/共

6、476頁圖1-8 移動(dòng)副的表示方法第18頁/共476頁第19頁/共476頁（a）外嚙合齒輪； （b）內(nèi)嚙合齒輪； （c）齒輪齒條； （d）錐齒輪； （e）蝸桿蝸輪 圖1-9 齒輪高副的表示方法第20頁/共476頁圖1-10 凸輪副的表示方法 第21頁/共476頁mmm實(shí)際尺寸圖上尺寸第22頁/共476頁第23頁/共476頁圖1-11 顎式破碎機(jī)的主體結(jié)構(gòu)及其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖1機(jī)架；2偏心軸；3動(dòng)顎板；4肋板；5輪（b）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（a）顎式破碎機(jī)的主體結(jié)構(gòu)第24頁/共476頁F=3n-2Pl-Phn 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；Pl 低副數(shù)；低副數(shù)；Ph 高副數(shù)高副數(shù)1.3 運(yùn)動(dòng)確定性的概念第25頁/

7、共476頁F = 3F = 33 32 24 = 14 = 1F = 3F = 34 42 25 = 25 = 2n = 3n = 3P Pl l= 4= 4n = 4n = 4P Pl l = 5= 5如圖如圖1-121-12（a a）：）：如圖如圖1-121-12（b b）：）：（a） （b）圖1-12 機(jī)構(gòu)的自由度第26頁/共476頁4LP 0HP 323 32401LHFnPP 圖1-13 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)第27頁/共476頁2LP 1HP 32322211LHFnPP圖1-14 凸輪機(jī)構(gòu)第28頁/共476頁1).復(fù)合鉸鏈 由三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件組成的軸線重由三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件組成的軸線重合

8、的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。合的轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。 如圖1-15所示，三個(gè)構(gòu)件在同一軸線處形成兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 推理：N個(gè)構(gòu)件時(shí)，有N 1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意的問題第29頁/共476頁圖1-15 復(fù)合鉸鏈第30頁/共476頁7LP 0HP 323 52701LHFnPP圖1-16 復(fù)合桿機(jī)構(gòu)第31頁/共476頁2)2)局部自由度局部自由度(1)(1)、局部自由度：機(jī)構(gòu)中個(gè)別構(gòu)件不影、局部自由度：機(jī)構(gòu)中個(gè)別構(gòu)件不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，即對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，即對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度。關(guān)的自由度。(2)(2)、處理辦法：在計(jì)算自由度時(shí)，拿掉、處理辦法：在計(jì)算自由度時(shí)，拿掉這個(gè)局部

9、自由度，即可將滾子與裝滾子這個(gè)局部自由度，即可將滾子與裝滾子的構(gòu)件固接在一起。的構(gòu)件固接在一起。第32頁/共476頁ABC321ABC321n=3 Pl=3 Ph=1F=33-2 3-1 1=2n=2 Pl=2 Ph=1F=23-2 2-1 1=1圖1-17 局部自由度計(jì)算第33頁/共476頁3).3).虛約束虛約束(1)(1)虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副作用重虛約束：在機(jī)構(gòu)中與其他運(yùn)動(dòng)副作用重復(fù)，而對(duì)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制復(fù)，而對(duì)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用的約束。作用的約束。(2)(2)處理辦法：將具有虛約束運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件處理辦法：將具有虛約束運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件連同它所帶入的與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無

10、關(guān)的運(yùn)動(dòng)副連同它所帶入的與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的運(yùn)動(dòng)副一并不計(jì)。一并不計(jì)。第34頁/共476頁 常見虛約束常見虛約束（1）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，如圖如圖1-18所示。所示。圖1-18 兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副 第35頁/共476頁（2）兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)）兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副，如圖副，如圖1-19所示。所示。 圖1-19 兩構(gòu)件組成多個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副 第36頁/共476頁圖1-20 行星輪系第37頁/共476頁圖1-21 平行四邊形機(jī)構(gòu)第38頁/共476頁1）機(jī)構(gòu)自由度數(shù)）機(jī)構(gòu)自由度數(shù) F1F1。2） 原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)

11、構(gòu)自由度數(shù)原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F F。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件第39頁/共476頁第40頁/共476頁第41頁/共476頁第42頁/共476頁圖2-1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)第43頁/共476頁曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)根據(jù)連架桿連架桿運(yùn)動(dòng)形式的不同，運(yùn)動(dòng)形式的不同， 相對(duì)機(jī)架能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為相對(duì)機(jī)架能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為曲柄曲柄，只能在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的稱為只能在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的稱為搖桿搖桿。這樣，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為三種基本形式：這樣，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為三種基本形式：第44頁/共476頁圖2-2 攪拌機(jī) 第45頁/共476頁圖2-3 雷達(dá)天線俯仰角的調(diào)整機(jī)構(gòu)圖2-

12、4 縫紉機(jī)腳踏機(jī)構(gòu)第46頁/共476頁圖2-5 慣性篩機(jī)構(gòu)第47頁/共476頁圖2-6 平行四邊形機(jī)構(gòu)和反平行四邊形機(jī)構(gòu)第48頁/共476頁圖圖3-5 車門啟閉機(jī)構(gòu)車門啟閉機(jī)構(gòu) 圖圖3-6 天平天平 （e）車門啟閉機(jī)構(gòu) （f）天平 圖2-6反平行四邊形機(jī)構(gòu)和平行四邊形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用第49頁/共476頁圖2-7 輪式車輛的前輪轉(zhuǎn)向機(jī) 圖2-8 鶴式起重機(jī)第50頁/共476頁第51頁/共476頁第52頁/共476頁圖2-9 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（a）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)； （b）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)第53頁/共476頁圖2-10 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在沖床中的應(yīng)用 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用于轉(zhuǎn)動(dòng)與往復(fù)移動(dòng)之間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，廣泛應(yīng)用于活塞

13、式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、沖床和自動(dòng)送料機(jī)等機(jī)械設(shè)備中。如圖2-10所示為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在沖床中的應(yīng)用。第54頁/共476頁圖2-11 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)向?qū)U機(jī)構(gòu)的演化（a）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；（b）曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；（c）移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)； （d）擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可看成是通過改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件演化而來的，如圖2-11所示。第55頁/共476頁圖2-12 小型刨床機(jī)構(gòu)第56頁/共476頁圖2-13 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在電器開關(guān)中的應(yīng)用 第57頁/共476頁圖2-14 抽水唧筒第58頁/共476頁圖2-15 汽車自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)第59頁/共476頁第60頁/共476頁圖2-16 急回特性第61頁/共4

14、76頁118021801v1t2t2v1212tt21vv第62頁/共476頁1221122121180180C CttKtC Ct從動(dòng)件回程平均速度從動(dòng)件工作平均速度11801KK第63頁/共476頁第64頁/共476頁圖2-17 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)偏心距e=0時(shí)，=0，K=1，機(jī)構(gòu)無急回特性；當(dāng)偏心距e0時(shí)，0，則K1，機(jī)構(gòu)有急回特性。第65頁/共476頁 如圖2-19所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如不考慮構(gòu)件的重量和摩擦力，可將F分解可得推動(dòng)搖桿的有效分力Ft=Fcos，只能產(chǎn)生摩擦阻力的有害分力Fr=Fsin。圖2-19 壓力角和傳動(dòng)角第66頁/共476頁第67頁/共476頁m

15、in minmin圖2-20 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角第68頁/共476頁圖2-21 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角第69頁/共476頁第70頁/共476頁圖2-22 死點(diǎn)位置第71頁/共476頁第72頁/共476頁圖2-23 死點(diǎn)的應(yīng)用第73頁/共476頁第74頁/共476頁圖2-24 已知連桿兩位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)第75頁/共476頁圖2-25 按給定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第76頁/共476頁K圖2-26 按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)第77頁/共476頁內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)第78頁/共476頁第79頁/共476頁圖3-1 配氣機(jī)構(gòu)圖3-2 靠模車削機(jī)構(gòu) 第80頁/共47

16、6頁圖3-3 自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu) 圖3-4 分度轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu) 第81頁/共476頁1、組成：凸輪，從動(dòng)件，機(jī)架2、作用：將凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的移動(dòng)或擺 動(dòng)。 3、特點(diǎn):(1)只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得 到所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (1)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，容易設(shè)計(jì)； (2)高副接觸，易磨損4、應(yīng)用：適用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 第82頁/共476頁第83頁/共476頁（a） （b） （c）圖3-5 凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的形式（a）尖頂從動(dòng)件；（b）滾子從動(dòng)件；（c）平底從動(dòng)件第84頁/共476頁第85頁/共476頁 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 圖3-6 鎖合方式

17、（a）、（）、（b）、（）、（c）力鎖合；（）力鎖合；（d）、（）、（e）、（）、（f）形鎖合）形鎖合第86頁/共476頁圖3-7 偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)（a）偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸機(jī)構(gòu)；（b）從動(dòng)件位移線圖第87頁/共476頁第88頁/共476頁知，從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)開始和終止的瞬間，速度有突變，其加速度和慣性力在理論上為無窮大，致使凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)、沖擊、噪聲和磨損，這種沖擊為剛性沖擊。因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速、輕載的場(chǎng)合。圖3-8 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第89頁/共476頁圖3-9 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第90頁/共476頁動(dòng)規(guī)律在行程的始末兩點(diǎn)加速度存在有限突變，故也存在柔性沖

18、擊，只適用于中速場(chǎng)合。但當(dāng)從動(dòng)件作無停歇的升降升連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則得到連續(xù)的余弦曲線，柔性沖擊被消除，這種情況下可用于高速場(chǎng)合。圖3-10 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第91頁/共476頁變，因此不產(chǎn)生沖擊，適用于高速場(chǎng)合。n以上介紹了從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)際生產(chǎn)中還有更多的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如復(fù)雜多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，了解從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，便于在凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)機(jī)器的工作要求進(jìn)行合理選擇。圖3-11 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第92頁/共476頁法通常有圖解法和解析法。圖解法簡便易行、直觀，但作圖誤差大、精度低，適用于低速或?qū)膭?dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求不高的一般精度凸輪設(shè)計(jì)。對(duì)于精度要求高的高速凸輪、靠模

19、凸輪等，則必須用解析法列出凸輪輪廓曲線的方程式，借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)精確地設(shè)計(jì)凸論輪廓。本節(jié)主要介紹圖解法。圖3-12 反轉(zhuǎn)法原理第93頁/共476頁圖3-13 偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸 輪輪廓的繪制（a）“反轉(zhuǎn)法”繪制凸輪外輪廓曲線（b）從動(dòng)件位移線圖 第94頁/共476頁第95頁/共476頁論輪廓曲線，凸輪的實(shí)際輪廓曲線是與理論輪廓曲線相距滾子半徑rT的一條等距曲線，應(yīng)注意的是，凸輪的基圓是指理論輪廓線上的基圓，如圖3-14所示。圖3-14 直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制第96頁/共476頁1cosFF2sinFF圖3-15 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 第97頁/共476頁基圓半徑的確定 從傳動(dòng)效

20、率來看，壓力角越小越好，但壓力角減小將導(dǎo)致凸輪尺寸增大。由圖3-15得壓力角的計(jì)算公式220darctansedresmax min 3040 4050 7080第98頁/共476頁因此實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了獲得緊湊的結(jié)構(gòu)，一般是在保證凸輪推程輪廓的最大壓力角不超過許用值即 的前提下，選取盡可能小的基圓半徑，以縮小凸輪的尺寸。 m ax滾子半徑的選擇滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際輪廓曲線，是以理論輪廓上各點(diǎn)為圓心作一系列滾子圓的包絡(luò)線而形成，滾子選擇不當(dāng)，則無法滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如圖3-16所示。（a） （b） （c） （d） （a）內(nèi)凹的凸輪輪廓曲線；（b）外凸的凸輪輪廓曲（c）變尖的凸輪輪廓曲線；（d）失真的

21、凸輪輪廓曲線dsd0r0r第99頁/共476頁出現(xiàn)尖點(diǎn)，易磨損；若，則，實(shí)際輪廓出現(xiàn)交叉，加工時(shí)，交叉部分被切除，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失真。n綜上所述，為使凸輪機(jī)構(gòu)正常工作應(yīng)保證理論輪廓的最小曲率半徑minrT，即min-rT0。Tr Tr TrTr0 Tr0 Tr第100頁/共476頁 優(yōu)點(diǎn)：瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)；效率高；壽命長，工作可靠；結(jié)構(gòu)緊湊，適用的圓周速度和功率范圍大。 缺點(diǎn)：制造和安裝精度高，成本高；低精度齒輪會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)；不適宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型第101頁/共476頁齒輪機(jī)構(gòu)的類型齒輪機(jī)構(gòu)的類型交錯(cuò)軸交錯(cuò)軸交

22、錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)相交軸相交軸錐齒輪機(jī)構(gòu)錐齒輪機(jī)構(gòu)直齒直齒曲齒曲齒平行軸平行軸直齒直齒斜齒斜齒人字齒人字齒外嚙合外嚙合內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條齒輪齒條按輪齒方向分按輪齒方向分按兩軸的相對(duì)位置按兩軸的相對(duì)位置按嚙合方式分按嚙合方式分第102頁/共476頁第103頁/共476頁4.2 漸開線的形成和基本性質(zhì)漸開線的形成和基本性質(zhì) 漸開線的形成漸開線的形成 一直線沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)的軌跡稱為漸開線。漸開線的性質(zhì)漸開線的性質(zhì) 1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長，即NK=NA（ 2）發(fā)生線NK是漸開線K點(diǎn)的法線（漸開線的法線必切于基圓） N是漸

23、開線K點(diǎn)的曲率中心； NK是漸開線K點(diǎn)的曲率半徑； 離圓心越遠(yuǎn)，曲率半徑越大，漸開線越平緩。22kkbNKrr漸開線的形漸開線的形成成第104頁/共476頁 3）漸開線各點(diǎn)的壓力角不等，離圓心越遠(yuǎn)，壓力角越大。kbrcosrk 4）漸開線的形狀取決于基圓的大小?；鶊A相同，漸開線形狀相同；基圓小，漸開線彎曲；基圓大，漸開線平緩；基圓無窮大，漸開線變成直線。壓力角（展角）相同時(shí)：kbktanNKr5）基圓內(nèi)無漸開線。第105頁/共476頁漸開線的方程式漸開線的方程式 漸開線的極坐標(biāo)參數(shù)方程漸開線函數(shù)： invk=k=tankk)(tankkbkb rrkbkcos/rr kkktanNK=NA（因

24、為第106頁/共476頁 證明證明 漸開線上任一點(diǎn)的法線必切于基圓 兩漸開線齒廓接觸點(diǎn)K的公法線nn 必同時(shí)切于兩個(gè)基圓，即為兩基圓的內(nèi)公切線N1N2 當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)向一定時(shí)，無論兩齒廓在何處接觸（K，K），其公法線均與同一內(nèi)公切線N1N2重合 nn 與連心線的交點(diǎn)P 為定點(diǎn)得證 。漸開線齒廓嚙合基本定律漸開線齒廓嚙合基本定律 (一)漸開線齒廓能實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)122211 O PrirO P即常數(shù) 意義意義 漸開線齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確。b212221b11 rO PrirrO P第107頁/共476頁注意：節(jié)圓是一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的，所以單個(gè)齒輪沒有節(jié)圓，注意：節(jié)圓是一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的，所以單

25、個(gè)齒輪沒有節(jié)圓， 也不存在節(jié)點(diǎn)。也不存在節(jié)點(diǎn)。漸開線齒廓嚙合的特點(diǎn)漸開線齒廓嚙合的特點(diǎn) （1）嚙合線為一條不變的直線）嚙合線為一條不變的直線 （2）傳力方向不變）傳力方向不變 （3）漸開線齒輪中心距的可變性）漸開線齒輪中心距的可變性 分度圓與節(jié)圓、壓力角與嚙合角的區(qū)別：就單獨(dú)一分度圓與節(jié)圓、壓力角與嚙合角的區(qū)別：就單獨(dú)一個(gè)齒輪而言，只有分度圓和壓力角，而無節(jié)圓和嚙合角；個(gè)齒輪而言，只有分度圓和壓力角，而無節(jié)圓和嚙合角；只有當(dāng)一對(duì)齒輪互相嚙合時(shí)，才有節(jié)圓和嚙合角；當(dāng)一只有當(dāng)一對(duì)齒輪互相嚙合時(shí)，才有節(jié)圓和嚙合角；當(dāng)一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合時(shí)，分度圓是否與節(jié)圓重合，壓力角與嚙對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合時(shí)，分度圓是否與節(jié)

26、圓重合，壓力角與嚙合角是否相等，取決于兩齒輪是否為標(biāo)準(zhǔn)安裝。如果標(biāo)準(zhǔn)合角是否相等，取決于兩齒輪是否為標(biāo)準(zhǔn)安裝。如果標(biāo)準(zhǔn)安裝，則兩圓重合、兩角相等；否則均不相等。安裝，則兩圓重合、兩角相等；否則均不相等。第108頁/共476頁o齒輪各部分的名稱和符號(hào)齒輪各部分的名稱和符號(hào)齒頂圓ra，da齒根圓rf，df齒 厚任意圓齒厚 sk分度圓齒厚 s齒槽寬任意圓齒槽寬ek分度圓齒槽寬 e齒 距任意圓齒距 pk= sk+ ek分度圓齒距 p = s + e分度圓r，d齒頂，齒頂高h(yuǎn)a齒根，齒根高h(yuǎn)f齒全高h(yuǎn) = ha +hf基圓rb， dbrhahfhrbBppbseskekrfpkra標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱外齒輪標(biāo)準(zhǔn)

27、直齒圓柱外齒輪基圓齒距pb、4.3 4.3 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪rk第109頁/共476頁1）齒數(shù)z 齒輪分度圓直徑 d、齒數(shù)z和齒距p間的關(guān)系為d= zp， d= zp/。為便于設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造和檢驗(yàn)，令 p/=m，m稱為齒輪的模數(shù)，其單位為mm，已標(biāo)準(zhǔn)化（表4-2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列），它是決定齒輪大小的主要參數(shù)之一，d = mz。 4）齒頂高系數(shù) ha* 齒頂高h(yuǎn)a= ha*m 5）頂隙系數(shù) c* 齒根高h(yuǎn)f= (ha*+ c*)m 3）壓力角 即分度圓壓力角，規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為 = 20。它是決定齒輪齒廓形狀的主要參數(shù)?；緟?shù)基本參數(shù)齒制ha*c*正常齒制10.25短齒制

28、0.80.3 2）模數(shù)m第110頁/共476頁。為標(biāo)準(zhǔn)值，且、標(biāo)準(zhǔn)齒輪：eschma齒頂圓直徑 da = d+2 ha = (z+2ha*)m齒根圓 df = d -2 hf = (z - 2ha*- c*)m齒厚與齒槽寬 s= e= m/2齒距 p = m分度圓直徑 d = mz齒頂高 ha= ha*m齒根高 hf = (ha*+ c*)m齒全高 h = ha +hf = (2 ha*+c*)m基圓 db= dcos基圓齒距與法向齒距 pb= pn= pcos第111頁/共476頁第112頁/共476頁漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件2b1b2211

29、ppKKKK2211coscosmm 正確嚙合：為實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動(dòng)，前后兩對(duì)齒應(yīng)能同時(shí)在嚙合線上接觸，而不會(huì)相離或重疊。 即，兩輪相鄰兩齒同側(cè)齒廓沿公法線的距離應(yīng)相等正確嚙合條件：模數(shù)相等, 壓力角相等2121 mmm12121b2b121221coscos zzrrrrrrCOCOi第113頁/共476頁1221/ 2semse121212()2marrrrzz漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距 一對(duì)漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪，如果安裝正確，在理論上是沒有齒側(cè)間隙（簡稱側(cè)隙）的。否則，兩輪在嚙合過程中就會(huì)發(fā)生沖擊和噪聲，正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)還會(huì)出現(xiàn)空程。 而標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝，實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙嚙合的條件是：

30、 因此正確安裝的兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪，兩分度圓正好相切，節(jié)圓和分度圓重合，這時(shí)的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距（簡稱中心距），用a表示，見圖4-7所示，即 第114頁/共476頁連續(xù)傳動(dòng)條件連續(xù)傳動(dòng)條件 一對(duì)輪齒的嚙合過程 起始嚙合點(diǎn)B2 ， 終止嚙合點(diǎn)B1 極限嚙合點(diǎn)N1 ， 極限嚙合點(diǎn)N2 實(shí)際嚙合線段B1 B2 ，極限嚙合線段N1N2 連續(xù)傳動(dòng)條件 當(dāng)前一對(duì)齒在B1點(diǎn)將要脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)齒正好或已經(jīng)從B2點(diǎn)進(jìn)入嚙合。即滿足B1B2pb。 重合度12b1B Bp 重合度越大，表示同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)越多或多對(duì)齒嚙合的時(shí)間越長，齒輪傳動(dòng)越平穩(wěn)，承載能力越高。第115頁/共476頁第116頁/共476頁1.1.仿形

31、法（成形法）仿形法（成形法）原理：刀具刃形與被加工齒輪的齒槽形狀相同。機(jī)床：普通銑床。刀具：圓盤銑刀、指形銑刀。運(yùn)動(dòng)：切削運(yùn)動(dòng)、 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：精度低、生產(chǎn)率低。應(yīng)用：單件及低精度齒輪加工。 刀具的選擇與m、z有關(guān)，每一種模數(shù)有8把銑刀。 1 1 12121313 2 2 14141616 3 3 17172020 4 4 21212525 5 5 26263434 6 6 35355454 7 7 5555134134 8 8 13135 5 刀號(hào) 加工齒數(shù) 每把刀的刀刃形狀，按它加工范圍內(nèi)最少齒數(shù)的齒輪齒形來設(shè)計(jì)，故加工其它齒數(shù)的齒輪時(shí)存在理論誤差。漸開線齒輪的加工原理漸開線齒

32、輪的加工原理仿形法仿形法加工加工第117頁/共476頁2.2.展成法（包絡(luò)法、展成法（包絡(luò)法、范成法）范成法）原理：一對(duì)齒輪嚙合時(shí)其共軛齒廓互為包絡(luò)線。如將一個(gè)齒輪做成刀具(刃形是漸開線)，并與齒坯仿照一對(duì)齒輪嚙合進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)(i12 =1/ 2 =z2/z1)，則加工出的齒輪必然是漸開線齒輪。（一）齒輪插刀機(jī)床：插齒機(jī)運(yùn)動(dòng)：展成運(yùn)動(dòng) i12 =1/ 2 =z2/z1切削運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 讓刀運(yùn)動(dòng)齒輪插刀插齒輪插刀插齒齒特點(diǎn)：精度高，生產(chǎn)率較低。應(yīng)用：加工單個(gè)或多聯(lián)直齒輪。第118頁/共476頁（二）齒條插刀機(jī)床：插齒機(jī)運(yùn)動(dòng)：展成運(yùn)動(dòng) v1=2 r2= 2 mz2/2切削運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 讓刀運(yùn)動(dòng)

33、特點(diǎn)：精度高，生產(chǎn)率較低。應(yīng)用：加工單個(gè)或多聯(lián)直齒輪。展成原理演示展成原理演示第119頁/共476頁（三）齒輪滾刀機(jī)床：滾齒機(jī)運(yùn)動(dòng)：展成運(yùn)動(dòng) i12 =1/ 2 =z2/z1切削運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：精度較高，生產(chǎn)率高。應(yīng)用：加工直齒輪、斜齒輪、蝸輪及齒輪軸。齒輪滾刀滾齒輪滾刀滾齒齒第120頁/共476頁展成法總結(jié)：展成法總結(jié)：漸開線齒廓及齒輪基本參數(shù)的保證漸開線齒廓及齒輪基本參數(shù)的保證漸開線齒廓：靠刀具和展成運(yùn)動(dòng)i12 =1/ 2 =z2/z1保證；齒數(shù)z：靠刀具，及調(diào)整機(jī)床改變傳動(dòng)比i12 =1/ 2 =z2/z1保證；模數(shù)m：靠刀具和展成運(yùn)動(dòng) i12 =1/ 2 =z2/z1保證；壓力角：

34、靠刀具和展成運(yùn)動(dòng) i12 =1/ 2 =z2/z1保證；齒頂高系數(shù)h*a：靠刀具和控制徑向進(jìn)刀量保證；齒頂高系數(shù)c*：靠刀具和控制徑向進(jìn)刀量保證；用同一把齒輪刀具，通過調(diào)節(jié)i12 ，可以加工出相同模數(shù)和壓力角 ，不同齒數(shù)的齒輪（包括標(biāo)準(zhǔn)齒輪、變位齒輪）。第121頁/共476頁根切現(xiàn)象用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，有時(shí)會(huì)將齒根部正常的漸開線齒廓切去一部分。根切后果輪齒彎曲強(qiáng)度和重合度降低。一、根切現(xiàn)象與不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)一、根切現(xiàn)象與不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)根切原因圖示為用齒條刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)情況，刀具中線與齒輪分度圓相切，NP為嚙合線，N點(diǎn)為極限嚙合點(diǎn)，B點(diǎn)為齒條頂線與嚙合線的交點(diǎn)，即終止嚙合點(diǎn)。因

35、為基圓以內(nèi)無漸開線，故當(dāng)終止嚙合點(diǎn)B高于極限嚙合點(diǎn)N1時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生根切。根切的產(chǎn)生根切的產(chǎn)生第122頁/共476頁標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)要避免根切，刀具的齒項(xiàng)線不得超過N點(diǎn)，即*ah mNM120*ah、17minz時(shí)8 . 020*ah、14minz時(shí)22sinsinsin2mzNMPNr而*2*min22 sin2 sinaah mzh mz整理后得第123頁/共476頁公法線長度和固定弦齒厚公法線長度和固定弦齒厚 公法線長度：是指齒輪千分尺跨過k個(gè)齒所量得的齒廓間的法向距離。用途：測(cè)量公法線長度的方法來檢驗(yàn)齒輪的精度，以控制輪齒齒側(cè)間隙公差 如何計(jì)算公法線長度呢？如圖所示，設(shè)千分尺

36、與齒廓相切于A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)在分度圓上，設(shè)跨齒數(shù)為k，則AB兩點(diǎn)的距離AB即為所測(cè)得的公法線長度，用Wk表示。第124頁/共476頁Kbb(1)Wkps測(cè)量公法線長度只需要普通的卡尺或?qū)Ｓ玫墓ň€千分尺，測(cè)量方法簡測(cè)量公法線長度只需要普通的卡尺或?qū)Ｓ玫墓ň€千分尺，測(cè)量方法簡便，結(jié)果準(zhǔn)確，在齒輪加工中應(yīng)用比較廣泛。標(biāo)準(zhǔn)齒輪的公法線長度計(jì)便，結(jié)果準(zhǔn)確，在齒輪加工中應(yīng)用比較廣泛。標(biāo)準(zhǔn)齒輪的公法線長度計(jì)算公式為算公式為根據(jù)漸開線的性質(zhì)可得出根據(jù)漸開線的性質(zhì)可得出 2.9521(0.5)0.014Wmkz第125頁/共476頁分度圓弦齒厚分度圓弦齒厚ABsh 測(cè)量公法線長度，對(duì)于某些齒寬較小的斜

37、齒圓柱齒輪將無法測(cè)量；對(duì)于大模數(shù)齒輪，測(cè)量也有困難；此外，還不能用于檢測(cè)錐齒輪和蝸輪。在這種情況下，通常改測(cè)齒輪的分度圓弦齒厚。 分度圓上的齒厚對(duì)應(yīng)的弦長 稱為分度圓弦齒厚，用 表示，如圖4-14所示。為了確定測(cè)量位置，把齒頂?shù)椒侄葓A弦齒厚的徑向距離稱為分度圓弦齒高，用表示。標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓弦齒厚和弦齒高的計(jì)算公式分別為ABs90sinsmzz*901-cos2azhm hz 測(cè)量分度圓弦齒厚是以齒頂圓為基準(zhǔn)的，測(cè)量的結(jié)果必然會(huì)受到齒頂圓誤差的影響，而公法線長度測(cè)量與齒頂圓無關(guān)。 第126頁/共476頁概述概述 標(biāo)準(zhǔn)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算簡單，互換性好。但標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)仍存在著一些局限性：（1）為了避免加工

38、時(shí)發(fā)生根切，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)必須大于或等于最少齒數(shù)Zmin。（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；（3）一對(duì)互相嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，小齒輪的抗彎能力比大齒輪低。 變位齒輪可避免以上標(biāo)準(zhǔn)齒輪的缺點(diǎn)aa變位齒輪變位齒輪:改變刀具與齒坯相對(duì)位置后切制出來的齒輪。改變刀具與齒坯相對(duì)位置后切制出來的齒輪。變位量：刀具移動(dòng)的距離變位量：刀具移動(dòng)的距離xm變位系數(shù)：變位系數(shù)：x正變位：刀具遠(yuǎn)離輪心的變位，正變位：刀具遠(yuǎn)離輪心的變位，x0負(fù)變位：刀具移近輪心的變位負(fù)變位：刀具移近輪心的變位, x F2 1 22由離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力由離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力 3由帶彎曲產(chǎn)生彎曲應(yīng)力由帶彎曲產(chǎn)生彎曲應(yīng)力

39、 dbdhE第269頁/共476頁 帶工作時(shí)總應(yīng)力分布如圖所示。由圖可見，帶上的應(yīng)力是變化的，最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小帶輪的接觸處。其最大應(yīng)力為cb11max第270頁/共476頁帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比 由于帶是彈性體，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生彈性變形。當(dāng)帶由緊邊繞經(jīng)主動(dòng)輪進(jìn)入松邊時(shí)，它所受的拉力由F1逐漸減小為F2，帶因彈性變形變小而回縮，帶的運(yùn)動(dòng)滯后于帶輪，即帶與帶輪之間產(chǎn)生了局部相對(duì)滑動(dòng)。導(dǎo)致帶速低于主動(dòng)輪的圓周速度。相對(duì)滑動(dòng)同樣發(fā)生在從動(dòng)輪上，使帶的速度大于從動(dòng)輪的圓周速度。這種由于帶的彈性變形而引起帶與帶輪之間的局部相對(duì)滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)。 彈性滑動(dòng)和打滑是兩個(gè)完全不

40、同的概念，打滑是過載引起的，因此可以避免。而彈性滑動(dòng)時(shí)由于帶的彈性和拉力差引起的，是傳動(dòng)中不可避免的現(xiàn)象。d1 1d2 2121d1 1dndnvvvdn第271頁/共476頁由上式可得帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速 d212d1(1)dnind1 d12d2(1)n dndd212d1dnind第272頁/共476頁帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 由于帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，因此帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在保證帶傳動(dòng)不打滑的情況下，使帶具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。單根普通單根普通V帶所能傳遞的功率帶所能傳遞的功率 在帶的實(shí)際工作條件與上述特定條件不同時(shí)，需對(duì)P0進(jìn)行修

41、正。修正后即得與實(shí)際條件相符的單根普通V帶所能傳遞的功率，稱該功率為許用功率P0。LKKPPP )(000 P0-功率增量，考慮傳動(dòng)比i1時(shí)，帶在大輪上的彎曲應(yīng)力較小，故壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率。 K-包角修正系數(shù)，考慮180時(shí)，對(duì)傳動(dòng)能力的影響。 KL-帶長度修正系數(shù)，考慮帶長與特定長度不同時(shí)對(duì)傳動(dòng)能力的影響。第273頁/共476頁普通普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和步驟帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和步驟 已知條件：已知條件：傳動(dòng)用途、工作情況和原動(dòng)機(jī)種類；傳遞的功率，主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1，n2 (或傳動(dòng)比)；其它要求，如外廓尺寸及安裝位置要求等。 設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定帶的型號(hào)、基準(zhǔn)長度、根數(shù)；確

42、定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)尺寸；確定傳動(dòng)中心距及作用在軸上的力；初拉力和張緊方式。第274頁/共476頁二二 . V. V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟 角n7、確定V帶根數(shù)n8、計(jì)算初拉力F0n9、計(jì)算軸上壓力10帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)第275頁/共476頁1確定計(jì)算功率 cPK PKA-工作情況系數(shù)工作情況系數(shù)表表10-7 工作情況系數(shù)工作情況系數(shù)K 第276頁/共476頁2選定V帶的型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，按圖10-10選擇普通V帶的型號(hào)。 第277頁/共476頁3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 為降低帶的彎曲應(yīng)力，小帶輪的基準(zhǔn)直徑d1應(yīng)大于或等于該型號(hào)帶輪的最小直徑dmin。 大輪直徑由公式 求得，并圓

43、整，取標(biāo)準(zhǔn)系列值。2112nndd 表10-3 V帶輪最小直徑及標(biāo)準(zhǔn)直徑系列第278頁/共476頁5、計(jì)算中心距和帶長 初定中心距：如果中心距未給出，可按下式初選中心距a0 200LLaad)(2)(7 . 021021ddadd 確定帶長：初定帶長L0可按下列幾何長度計(jì)算公式求得 根據(jù)初定的L0由表10-2選取相近的基準(zhǔn)長度Ld。傳動(dòng)的實(shí)際中心距可近似按下式確定：02124)(add L0=2a0+(d1+d2)+24、驗(yàn)算帶速v 帶速sm 10006011ndvv不能太大也不能太小，一般v應(yīng)在525m/s范圍內(nèi)。第279頁/共476頁 6、驗(yàn)算小帶輪包角3 .57180121add 對(duì)于V

44、帶，一般要求1120，否則，應(yīng)增大中心距或加張緊輪。7、確定V帶的根數(shù)LCCKKPPPPPz)(000 為了使每根V帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜太多，通常取帶的根數(shù)小于10根。第280頁/共476頁NqvKzvPFC ) 15 . 2(500208、計(jì)算初拉力F0式中PC計(jì)算功率，kW； ZV帶的根數(shù)； vV帶速度，m/s； K包角修正系； qv帶每米長質(zhì)量，kg/m。 由于新帶易松弛，所以對(duì)于非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)的初拉力應(yīng)為上述初拉力的1.5倍。 第281頁/共476頁9、計(jì)算軸壓力 V帶作用在軸上的壓力FQ一般可近似按兩邊的初拉力F0的合力來計(jì)算。2sin1FQ=2ZFo第282頁/

45、共476頁10帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)帶輪槽型、槽數(shù)、基準(zhǔn)直徑和軸的尺寸確定。參見本章10.4節(jié)部分或有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。第283頁/共476頁d2d13153.15100did第284頁/共476頁第285頁/共476頁第286頁/共476頁2c025002.5(1)5004.42.5(1)0.1 7.5447.540.926129.7PFqvzvK第287頁/共476頁帶輪的要求帶輪的要求對(duì)于V帶輪設(shè)計(jì)的主要要求是：（1）質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)工藝性好。（2）無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力。（3）質(zhì)量分布較均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。（4）輪槽工作面表面粗糙度要合適，以減少帶的磨損。（5）輪槽尺寸和

46、槽面角保持一定的精度，以使載荷沿高度方向分布帶輪的材料帶輪的材料 帶輪的材料以鑄鐵為主，常用牌號(hào)為HT150、HT200。鑄鐵帶輪允許的最大圓周速度為25m/s，速度高于25m/s時(shí)，可采用鑄鋼或鋼板沖壓后焊接，小功率時(shí)可用鋁合金或工程塑料。第288頁/共476頁 如圖所示，V帶輪由輪緣1、輪輻2、輪轂3三部分組成。輪緣是安裝傳動(dòng)帶的部分，輪轂是與軸配合的部分，輪輻是連接輪緣和輪轂的部分。 V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有四種：實(shí)心式、腹板式、孔板式、輪輻式。其結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)帶輪基準(zhǔn)直徑的大小來選擇。 帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪的結(jié)構(gòu) 為保證變形后V帶仍能夠與帶輪的兩側(cè)面很好的接觸，帶輪的槽角一般小于帶的楔角，一般為3

47、2、34、36和38 帶輪的技術(shù)要求有：輪槽工作面不應(yīng)有砂眼、氣孔，輪輻及輪轂不應(yīng)有縮孔及較大凹陷，輪槽棱邊要倒圓或倒鈍。帶輪頂圓的徑向圓跳動(dòng)和輪緣兩側(cè)面的端面圓跳動(dòng)按公差等級(jí)IT11選取。 第289頁/共476頁帶傳動(dòng)的張緊裝置帶傳動(dòng)的張緊裝置 由于V帶工作一段時(shí)間后，會(huì)因永久性伸長而松弛，影響帶傳動(dòng)的正常工作。為了保證帶傳動(dòng)具有足夠的工作能力，應(yīng)采用張緊裝置來調(diào)整帶的張緊力。定期張緊（定期調(diào)整中心距）調(diào)整中心距自動(dòng)張緊（靠自重）第290頁/共476頁利用張緊輪使帶張緊定期張緊自動(dòng)張緊第291頁/共476頁帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)1安裝時(shí)的注意事項(xiàng)第292頁/共476頁圖10-1

48、6 大拇指指下壓法測(cè)帶的張緊程度圖 10-17 帶在帶輪槽中的位置2使用時(shí)的注意事項(xiàng)（1）帶應(yīng)避免與酸、堿、油等有機(jī)溶劑接觸，使用時(shí)防止?jié)櫥土魅霂c帶輪的工作面，工作溫度一般不超過60。（2）為了確保安全，應(yīng)加裝防護(hù)罩。（3）定期檢查帶的松緊，檢查帶是否出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)V帶有疲勞撕裂現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)更換全部V帶，切忌新舊V帶混合使用。 第293頁/共476頁11.1 概概 述述鏈傳動(dòng)的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用鏈傳動(dòng)的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用 鏈傳動(dòng)是一種常見的機(jī)械傳動(dòng)形式，它借助于中間撓性體（鏈條）來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種撓性傳動(dòng)，兼有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。 鏈傳動(dòng)由主動(dòng)鏈輪1、從動(dòng)鏈輪3和繞在鏈輪上的中間

49、撓性件鏈條2組成，靠鏈條與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞平行軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)第294頁/共476頁特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)和應(yīng)用沒有彈性滑動(dòng)和打滑，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；效率高；軸上受力?。荒茉谳^惡劣的環(huán)境下工作；具有中間撓性件，可緩和沖擊，吸收振動(dòng)，并適用于大中心距傳動(dòng)；瞬時(shí)傳動(dòng)比和鏈速變化，故傳動(dòng)平穩(wěn)性差、工作時(shí)沖擊和噪聲較大；磨損后易發(fā)生脫鏈；只能用于平行軸間的傳動(dòng)。 鏈傳動(dòng)在礦山、冶金、輕工、化工、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。主要用于中心距較大、只要求平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確或工作環(huán)境惡劣的傳動(dòng)，一般布置在低速級(jí)。第295頁/共476頁鏈傳動(dòng)的類型鏈傳動(dòng)的類型按用途鏈可分為傳動(dòng)鏈、牽引鏈和起重鏈。按結(jié)構(gòu)的不同

50、傳動(dòng)鏈主要有滾子鏈和齒形鏈。 滾子鏈運(yùn)動(dòng)不均勻，適用于輕載低速傳動(dòng)；齒形鏈傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，但價(jià)格較貴，適用于高速重載傳動(dòng)。第296頁/共476頁滾子鏈的結(jié)構(gòu)滾子鏈的結(jié)構(gòu) 套筒滾子鏈上相鄰兩銷軸中心的距離稱為節(jié)距，用表示。 鏈條的長度以節(jié)數(shù)來表示，鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)，奇數(shù)節(jié)時(shí)須采用過渡鏈節(jié) 。 套筒滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4和滾子5組成。第297頁/共476頁滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn) 滾子鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，分為A、B兩種系列。A級(jí)鏈用于重載、高速和重要的鏈傳動(dòng)；B級(jí)鏈用于一般傳動(dòng)。國際上鏈節(jié)距采用英制單位，我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鏈節(jié)距采用米制單位。按國標(biāo)規(guī)定滾子鏈的標(biāo)記方法為：鏈號(hào)排數(shù)鏈節(jié)數(shù)

51、國家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。例如：A系列滾子鏈，節(jié)距為19.05mm，雙排，鏈節(jié)數(shù)為100，其標(biāo)記為 12A2100 GB/T 12431997第298頁/共476頁鏈輪鏈輪 對(duì)鏈輪齒形的基本要求是：鏈條滾子能平穩(wěn)、自由地進(jìn)入嚙合和退出嚙合；嚙合時(shí)滾子與齒面接觸良好；齒形應(yīng)簡單，便于加工。 鏈輪的端面齒形如圖所示 分度圓直徑 zpd180sin 鏈輪齒應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪的嚙合次數(shù)多，所受沖擊力也大，所以材料一般優(yōu)于大鏈輪。常用的鏈輪材料為中碳鋼（35、45鋼），不重要的場(chǎng)合則用Q235A、Q275A鋼，重要的鏈輪可采用合金鋼。第299頁/共476頁 鏈輪結(jié)構(gòu)

52、型式鏈輪結(jié)構(gòu)型式：實(shí)心式、孔板式、組合式、輪輻式。第300頁/共476頁鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性常數(shù)1221ZZnni鏈的平均速度為：smpnzpnzv1000601000602211在鏈傳動(dòng)中，鏈條包在鏈輪上如同包在兩正多邊形的輪子上，正多邊形的邊長等于鏈條的節(jié)距 p。鏈的平均傳動(dòng)比為：第301頁/共476頁 實(shí)際上，平均傳動(dòng)比的瞬時(shí)值是按每一鏈節(jié)的嚙合過程做周期性變化的。鏈傳動(dòng)工作時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊及附加動(dòng)載荷，使傳動(dòng)不平穩(wěn)，因此鏈傳動(dòng)不適用于高速傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)主要參數(shù)的選擇鏈傳動(dòng)主要參數(shù)的選擇 （一）鏈輪齒數(shù)及傳動(dòng)比（一）鏈輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 滾子鏈的傳動(dòng)比：滾子鏈的傳動(dòng)比：

53、通常小于6，推薦i=2 3.5。若傳動(dòng)比過大，則鏈條在小鏈輪上的包角過小，小鏈輪同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)就會(huì)過少，從而使鏈齒磨損加快；傳動(dòng)比過大，還會(huì)使傳動(dòng)裝置外廓尺寸加大。 鏈輪齒數(shù)：鏈輪齒數(shù)：為使鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，小鏈輪齒數(shù)不宜過少，對(duì)于滾子鏈，可按鏈速選取z1，然后按傳動(dòng)比確定大鏈輪齒數(shù)。z2= iz1，一般z2不宜大于120，過多易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。一般鏈條節(jié)數(shù)為偶數(shù)，而鏈輪齒數(shù)最好選取奇數(shù)，這樣可使磨損較均勻。第302頁/共476頁時(shí)可選用小節(jié)距多排鏈。 鏈條長度用鏈節(jié)數(shù)表示，按帶長的公式可導(dǎo)出 由此算出的鏈的節(jié)數(shù)，須圓整為整數(shù)，最好取為偶數(shù)。21221p222zzapzzpaL第303

54、頁/共476頁鏈傳動(dòng)的布置鏈傳動(dòng)的布置布置鏈傳動(dòng)時(shí)應(yīng)注意：（1）為保證鏈條與鏈輪正確嚙合，要保持兩輪軸線平行及兩輪的運(yùn)動(dòng)平面處在同一鉛垂平面內(nèi)，運(yùn)動(dòng)平面一般不允許布置在水平面或傾斜面內(nèi)，否則容易引起脫鏈和不正常磨損。（2）盡量使兩輪中心連線水平或接近水平，中心連線與水平線夾角最好不要大于45,并使松邊在下，以免松邊垂度過大時(shí)，鏈與輪齒相干涉或緊、松邊相碰。第304頁/共476頁鏈傳動(dòng)的張緊鏈傳動(dòng)的張緊 鏈條張緊的目的是為了避免垂度過大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良、松邊顫抖和跳齒等現(xiàn)象。同時(shí)也是為了增加鏈條和鏈輪的嚙合包角。通常采用的張緊方法有：（1）調(diào)整中心距 （2）采用張緊輪 第305頁/共476頁鏈傳動(dòng)

55、的潤滑鏈傳動(dòng)的潤滑表表11-2 滾子鏈傳動(dòng)常用的潤滑方法滾子鏈傳動(dòng)常用的潤滑方法第306頁/共476頁（a）人工潤滑；（b）滴油潤滑；（c）油浴潤滑；（d）飛濺潤滑；（e）壓力噴油潤滑abcde 潤滑油推薦采用牌號(hào)為潤滑油推薦采用牌號(hào)為LAN32、LAN46、LAN68的全損耗系統(tǒng)用油，溫度低時(shí)選取前者。對(duì)于開式的全損耗系統(tǒng)用油，溫度低時(shí)選取前者。對(duì)于開式及重載低速的鏈傳動(dòng)，可在潤滑油中加入及重載低速的鏈傳動(dòng)，可在潤滑油中加入MoS2、WS2等等添加劑。對(duì)于不便用潤滑油的場(chǎng)合，允許涂抹潤滑脂，但添加劑。對(duì)于不便用潤滑油的場(chǎng)合，允許涂抹潤滑脂，但應(yīng)定期清洗與涂抹。采用噴鍍塑料的套筒或粉末冶金制作

56、應(yīng)定期清洗與涂抹。采用噴鍍塑料的套筒或粉末冶金制作的含油筒，因而有自潤滑作用，允許不加潤滑油。的含油筒，因而有自潤滑作用，允許不加潤滑油。第307頁/共476頁12.1 輪齒的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則輪齒的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 （一）輪齒折斷 疲勞折斷：疲勞折斷：齒根在循環(huán)變化的彎曲應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致齒根彎曲疲勞折斷。 過載折斷：過載折斷：輪齒過載或受沖擊載荷作用時(shí)，突然彎曲折斷。 直齒輪易發(fā)生全齒折斷全齒折斷，斜齒輪易發(fā)生局部折斷局部折斷。 抗折斷措施：采用韌性材料，提高制造精度，降低齒根應(yīng)力集中，避免過載和沖擊等。第308頁/共476頁 輪齒工作時(shí)，齒面接觸應(yīng)力是按

57、脈動(dòng)循環(huán)變化的。當(dāng)這種交變接觸應(yīng)力重復(fù)次數(shù)超過一定限度后，輪齒表層或次表層就會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的細(xì)微的疲勞裂紋，疲勞裂紋蔓延擴(kuò)展使金屬脫落而在齒面形成麻點(diǎn)狀凹坑，即為齒面點(diǎn)蝕。 第309頁/共476頁 輪齒在嚙合過程中，因?yàn)樵诠?jié)線處同時(shí)嚙合齒對(duì)數(shù)少，接觸應(yīng)力大，且在節(jié)點(diǎn)處齒廊相對(duì)滑動(dòng)速度小，油膜不易形成，摩擦力大，所以點(diǎn)蝕大多出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根表面上。 對(duì)于軟齒面（齒面硬度350HBS）的閉式齒輪傳動(dòng)常因齒面疲勞點(diǎn)蝕而失效。 抗點(diǎn)蝕措施：提高齒面硬度和齒面加工精度；選用黏度合適的潤滑油等。第310頁/共476頁 對(duì)于重載、高速齒輪傳動(dòng)，因嚙合區(qū)產(chǎn)生很大的摩擦熱，導(dǎo)致局部溫度過高，使?jié)櫥湍て屏?，?/p>

58、觸齒面金屬發(fā)生粘著，隨著齒面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使金屬從齒面上撕落而引起嚴(yán)重的粘著磨損，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合。 此外在重載低速齒輪傳動(dòng)中，由于局部齒面嚙合處壓力很高，且速度低，不易形成油膜，使接觸表面膜被刺破而粘著，也產(chǎn)生膠合破壞，稱之為冷膠合。 抗膠合措施：提高齒面硬度，減小齒面粗糙度和齒輪模數(shù)，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油等。第311頁/共476頁 當(dāng)輪齒工作面間落入灰塵、硬屑等磨料物質(zhì)時(shí)，會(huì)引起齒面磨損。磨損后，正確齒廓形狀遭到破壞，引起沖擊、振動(dòng)和噪聲，且齒厚減薄，最后導(dǎo)致輪齒因強(qiáng)度不足而折斷。磨損是開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。 抗磨損措施：提高齒面硬度，改善密封和潤滑條件，采用減摩性好的潤滑油等

59、。第312頁/共476頁 齒面較軟的輪齒，載荷及摩擦力又很大時(shí)，輪齒在嚙合過程中，齒面表層的材料就會(huì)沿著摩擦力的方向產(chǎn)生局部塑性變形，使齒廓失去正確的形狀，導(dǎo)致失效。 抗塑變措施：提高齒面硬度，采用粘度較大的潤滑油等。 齒面塑性變形是低速、重載軟齒面閉式傳動(dòng)的主要破壞形式。第313頁/共476頁齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 閉式齒輪傳動(dòng)：對(duì)軟齒面（硬度350HBS）齒輪，其主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，其次是輪齒折斷，故通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核；對(duì)硬齒面（硬度350HBS）齒輪，其主要失效形式是輪齒折斷，其次是齒面點(diǎn)蝕，此時(shí)可按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后

60、再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)：其主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷，因磨損尚無成熟的計(jì)算方法，故通常只按輪齒折斷進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并通過適當(dāng)增大模數(shù)的方法來考慮磨損的影響。 齒輪的輪圈、輪幅、輪轂等部位的尺寸，通常僅作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 第314頁/共476頁齒輪對(duì)材料的基本要求齒輪對(duì)材料的基本要求 由輪齒的失效分析可知，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)應(yīng)使輪齒的齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力，而齒根則要求有較高的抗折斷、抗沖擊載荷能力。因此，對(duì)輪齒材料性能的基本要求為：1齒面要有足夠的硬度；2齒芯要有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性；3材料應(yīng)具有良好的加工工藝性