機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)自學(xué)指導(dǎo)

1、第1部分 課程概述本部分內(nèi)容包括課程簡介及與其他課程之間的關(guān)聯(lián)，課程的知識體系，課程教學(xué)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)及教材與多媒體課件的關(guān)聯(lián)，并對自學(xué)方法提出一些參考意見。1.1課程簡介機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要研究機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、機(jī)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法，是工科院校機(jī)械類、機(jī)電類專業(yè)的一門必修主干課程，是對學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、工程意識進(jìn)行培養(yǎng)訓(xùn)練的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。將為有關(guān)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)和課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以培養(yǎng)學(xué)生初步具備運(yùn)用相關(guān)知識、手冊設(shè)計(jì)簡單傳動(dòng)裝置的能力。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械工程類專業(yè)的一門必修主干技術(shù)基礎(chǔ)課，綜合了應(yīng)用工程圖學(xué)、工

2、程力學(xué)、材料與熱處理、金屬工藝學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、公差與技術(shù)測量等學(xué)科和課程。具有鮮明的工程實(shí)踐性。是先修基礎(chǔ)課的綜合應(yīng)用，又是后繼專業(yè)課的基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課間起著承上啟下的橋梁過渡作用。1.2課程的知識體系機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)綜合濃縮了機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩門課程的內(nèi)容，而這兩門課程是機(jī)械類專業(yè)本科必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容包括機(jī)械原理課程中的平面機(jī)構(gòu)自由度及運(yùn)動(dòng)分析；常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理和設(shè)計(jì)方法（平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、輪系）；間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；機(jī)器動(dòng)平衡問題，以及機(jī)械設(shè)計(jì)課程中常用聯(lián)接、常用傳動(dòng)裝置和軸系零部件的設(shè)計(jì)等部分內(nèi)容。因此，本課程的知識體系包括：（1）、機(jī)器與機(jī)構(gòu)，機(jī)

3、械零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則基本概念；（2）、常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定機(jī)械功能和運(yùn)動(dòng)原理；（3）、常用聯(lián)接與傳動(dòng)及軸系零部件的設(shè)計(jì)確定機(jī)械零件的具體形狀尺寸及材料。1.3課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)第一章 平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析第二章 平面連桿機(jī)構(gòu) 第三章 凸輪機(jī)構(gòu)第四章 齒輪機(jī)構(gòu)第五章 輪系*第六章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)*第七章機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)*第八章 回轉(zhuǎn)件的平衡第九章機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述第十章聯(lián)接第十一 齒輪傳動(dòng)第十二章蝸桿傳動(dòng)第十三章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)第十四章 軸第十五章 滑動(dòng)軸承第十六章 滾動(dòng)軸承*第十七章 聯(lián)軸器、離合器與制動(dòng)器*第十八章 彈簧（帶星號的章節(jié)為自學(xué)內(nèi)容）1.4自學(xué)方法 理解課程的性質(zhì)和

4、任務(wù)為了學(xué)好本課程，首先要具有正確的學(xué)習(xí)目的和態(tài)度，在學(xué)習(xí)中要刻苦鉆研、踏踏實(shí)實(shí)、虛心求教、持之以恒。在學(xué)習(xí)時(shí)要理解基本概念、基本原理，要注意各部分內(nèi)容之間的聯(lián)系，不要孤立地去看待每一部分的內(nèi)容。重在理解，能提出問題，積極思考，不要死記；對于設(shè)計(jì)部分，著重掌握設(shè)計(jì)的原理和方法。通過習(xí)題可以鞏固和加深對所學(xué)理論的理解，并培養(yǎng)分析問題和設(shè)計(jì)能力。深刻領(lǐng)會課程的性質(zhì)和任務(wù)，把整體課程內(nèi)容分界為若干個(gè)知識體系，掌握基本知識、基本理論和基本方法，分清主次，抓住問題的關(guān)鍵和本質(zhì)，環(huán)繞總綱、目標(biāo)和體系進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過各個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)分析和解決問題的能力和創(chuàng)新精神。 采用合理的學(xué)習(xí)方法在學(xué)習(xí)過程中，對于機(jī)構(gòu)要

5、著重理解對其工作原理、運(yùn)動(dòng)特性、特點(diǎn)、應(yīng)用和設(shè)計(jì)的分析；對任一機(jī)械零部件要著重理解其組成、工作原理、特點(diǎn)、失效形式、工作能力計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。本課程的研究對象多，內(nèi)容繁雜，課程內(nèi)容多、公式多、參數(shù)多、系數(shù)多，需要查找的數(shù)據(jù)資料多。所以必須對每一個(gè)研究對象的基本知識、基本原理、基本設(shè)計(jì)思路方法進(jìn)行歸納總結(jié)，并與其他研究對象進(jìn)行比較，掌握其共性與個(gè)性，只有這樣才能有效提高分析和解決設(shè)計(jì)問題的能力。學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)不僅在于繼承，更重要的是應(yīng)用創(chuàng)新，機(jī)械科學(xué)產(chǎn)生與發(fā)展的歷程，就是不斷創(chuàng)新的歷程。只有學(xué)會創(chuàng)新，才能把知識變成分析問題與解決問題的能力。第2部分 課程學(xué)習(xí)計(jì)劃順次教材章節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)必做習(xí)題1緒

6、論1.11.3運(yùn)動(dòng)副和自由度的概念平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的識別1-51-1222.12.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及特性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件急回運(yùn)動(dòng)特性死點(diǎn)的產(chǎn)生2-1、2-3、2-432.32.4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)2-5、2-9、2-1043.13.2凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型從動(dòng)件的常見運(yùn)動(dòng)規(guī)律53.33.4凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角圖解法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角3-1、3-264.14.2齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型齒廓實(shí)現(xiàn)定角速比傳動(dòng)的條件齒廓實(shí)現(xiàn)定角速比傳動(dòng)的條件74.34.4漸開線齒廓齒輪各部分名稱及基本尺寸4-1、4-284.54.6漸開線齒輪嚙合切

7、齒原理94.74.84.9根切、最少齒數(shù)斜齒輪機(jī)構(gòu)和圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)根切產(chǎn)生的原因105.15.2定軸輪系傳動(dòng)比115.35.45.5周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比復(fù)合輪系傳動(dòng)比差動(dòng)輪系傳動(dòng)比復(fù)合輪系傳動(dòng)比5-1、5-2、5-4、5-11、5-12126.16.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理138.18.3回轉(zhuǎn)件平衡計(jì)算的目的149.19.7機(jī)械零件的強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度變應(yīng)力下的許用應(yīng)力1510.110.310.4螺紋的主要參數(shù)常用螺紋的種類和特點(diǎn)螺紋聯(lián)接的基本類型及應(yīng)用場合1610.510.6螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的及防松方法；普通螺栓聯(lián)接承受橫向載荷和軸向載荷時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算、鉸制孔螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算緊螺栓聯(lián)接承受軸向載荷

8、時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算10.5、10.6、10.91710.710.810.9螺栓材料的強(qiáng)度等級、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1810.1010.11鍵聯(lián)接的工作原理和設(shè)計(jì)方法花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)、銷聯(lián)接的應(yīng)用1911.111.211.311.4齒輪傳動(dòng)常見的失效形式、制造齒輪常用的材料及其特點(diǎn)、直齒圓柱齒輪的受力分析、載荷系數(shù)的概念直齒圓柱齒輪受力分析11-12011.511.6直齒圓柱齒輪的齒面接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算11-3、11-42111.711.811.9 11.10斜齒圓柱齒輪的受力分析直齒圓錐齒輪的受力分析斜齒圓柱齒輪螺旋角和軸向力的判斷11-7、11-82212.112.212.32312.412.

9、512.62413.113.213.32513.413.513.82614.114.22714.314.414.52815.115.215.32915.415.515.63016.116.23116.33216.416.5第3部分 課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)第1章 平面機(jī)構(gòu)的自由度及其計(jì)算本章基本要求和重點(diǎn)、難點(diǎn)1. 本章基本要求（1）掌握以下基本概念：自由度、運(yùn)動(dòng)副、高副、低副、復(fù)合鉸鏈、虛約束、局部自由度（2）繪制平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖（3）計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。掌握機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件，能識別機(jī)構(gòu)中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。能熟練運(yùn)用自由度計(jì)算公式計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。2. 本章重點(diǎn)（1）繪制平面

10、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖（2）計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。3.本章難點(diǎn)復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的正確判斷。主要知識點(diǎn)歸納§1.1基本概念 自由度構(gòu)件是機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的單元體，因此它是組成機(jī)構(gòu)的主要要素。構(gòu)件的自由度是構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。自由度：構(gòu)件相對于參考坐標(biāo)系所具有的確定運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。平面上的構(gòu)件1：具有3個(gè)自由度。空間中的構(gòu)件2：具有6個(gè)自由度。1.1.2運(yùn)動(dòng)副1.什么是運(yùn)動(dòng)副？平面機(jī)構(gòu)中每個(gè)構(gòu)件都不是自由構(gòu)件，而以一定的方式與其他構(gòu)件組成動(dòng)聯(lián)接。這種使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接，稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)組成運(yùn)動(dòng)副之后，就限制了構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副時(shí)構(gòu)件上參加接觸的點(diǎn)、線、面稱為運(yùn)

11、動(dòng)副元素，顯然運(yùn)動(dòng)副也是組成機(jī)構(gòu)的主要要素。2.運(yùn)動(dòng)副的分類1）根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的接觸情況分：低副：面接觸高副：點(diǎn)或線接觸2）根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)范圍分：平面副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件都在同一或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)?？臻g副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件不在同一或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。3）根據(jù)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件的相對運(yùn)動(dòng)分：移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件作相對移動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件作相對轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件作螺旋運(yùn)動(dòng)。球面副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件作球面運(yùn)動(dòng)。3.平面運(yùn)動(dòng)副平面低副：兩個(gè)構(gòu)件通過面接觸形成的運(yùn)動(dòng)副。如：移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈）面接觸接觸面積大，承載能力大。接觸面為平面或柱面便于加

12、工，成本低，便于潤滑。平面高副：兩個(gè)構(gòu)件通過點(diǎn)、線接觸形成的運(yùn)動(dòng)副。如齒輪嚙合點(diǎn)、線接觸接觸面積小，承載能力小。接觸面為曲面不便于加工和潤滑。§1.2平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，用國標(biāo)規(guī)定的運(yùn)動(dòng)副及常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的符號和簡單的線條將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況表示出來，與原機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性完全相同的，表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況的簡化圖形。1構(gòu)件的分類固定構(gòu)件（機(jī)架）：用于支承活動(dòng)構(gòu)件原動(dòng)件（主動(dòng)件）：運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的構(gòu)件，運(yùn)動(dòng)的輸入構(gòu)件。從動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。2. 運(yùn)動(dòng)副的表示abc轉(zhuǎn)動(dòng)副；defghi移動(dòng)副；j平面高副圖1-1 運(yùn)動(dòng)副的

13、表達(dá)方法3. 構(gòu)件的表示圖1-2構(gòu)件的表達(dá)方法機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中構(gòu)件表示方法如右圖所示，圖a、b表示能組成兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副的一個(gè)構(gòu)件，圖a、組成兩個(gè)副動(dòng)副一個(gè)構(gòu)件，圖b組成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)移動(dòng)副的一個(gè)構(gòu)件；圖c、d表示能組成三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的一個(gè)構(gòu)件。4. 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制繪制步驟：1) 分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，目的：確定構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副的類型及數(shù)目。2) 恰當(dāng)選擇投影面適當(dāng)選擇比例尺l = 3) 審核§1.3平面機(jī)構(gòu)的自由度1.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式設(shè)某機(jī)構(gòu)共有n個(gè)構(gòu)件、PL個(gè)低副、PH個(gè)高副，則該機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)為：2.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件3.計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的問題（1）復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件同在一處

14、以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接。（2）局部自由度 某些不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由度。（3）虛約束兩個(gè)以上的構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接。出現(xiàn)虛約束的情況：兩個(gè)構(gòu)件之間組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，只有移動(dòng)副起作用，其余都是虛約束；兩個(gè)構(gòu)件之間組成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起作用，其余都是虛約束；機(jī)構(gòu)中傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對稱部分。第2章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)本章的基本要求和重點(diǎn)、難點(diǎn)1. 本章基本要求（1）了解平面連桿機(jī)構(gòu)的組成及其主要優(yōu)缺點(diǎn)；（2）了解平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化和應(yīng)用；（3）掌握曲柄存在條件、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)、傳動(dòng)角、壓力角、死點(diǎn)等概念。（4）掌握按給定行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)

15、構(gòu)和按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的方法。2. 本章重點(diǎn)（1）平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性（2）平面四桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì)3.本章難點(diǎn) 平面連桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角。主要知識點(diǎn)歸納§2.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)全部由回轉(zhuǎn)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成：2.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式1. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：若兩連架桿之一為曲柄，另一連架桿為搖桿,則該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。它能使整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)擺動(dòng)，也能把往復(fù)擺動(dòng)變?yōu)檎芑剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2. 雙曲柄機(jī)構(gòu)：當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿都是曲柄時(shí)，則該機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)3. 雙搖桿機(jī)構(gòu)：當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩連架都是搖桿時(shí)，該機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)

16、構(gòu)；雙搖桿機(jī)構(gòu)可把主動(dòng)搖桿的擺動(dòng)變?yōu)閺膭?dòng)搖桿的擺動(dòng)。2.1.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性1.急回運(yùn)動(dòng)特性名詞解釋1）極限位置：搖桿的兩個(gè)極限位置2）擺角：搖桿的兩極限位置所夾的銳角3）極位：當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，機(jī)構(gòu)所處的這兩個(gè)位置。4）極位夾角：當(dāng)機(jī)構(gòu)在兩極限位置時(shí)，原動(dòng)件AB所處兩個(gè)位置之間所夾的銳角，用表示。5）急回運(yùn)動(dòng)：搖桿擺回的速度大于工作行程的速度，搖桿的這種運(yùn)動(dòng)性質(zhì)稱為急回運(yùn)動(dòng)。6）行程速比系數(shù)：用來表明急回運(yùn)動(dòng)的急回程度，用K表示。上式表明，K隨的增大而增大。所以，可以通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在極位夾角及極位夾角的大小來判定是否存在急回運(yùn)動(dòng)及急回運(yùn)動(dòng)的程度。2.壓力角和死點(diǎn)位置1）壓

17、力角與傳動(dòng)角壓力角作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾的銳角，用a表示。傳動(dòng)角壓力角的余角，用g 表示。g = 90°-a壓力角可以做為判斷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的標(biāo)志。2）死點(diǎn)位置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以曲柄為從動(dòng)件時(shí)，當(dāng)曲柄與連架桿共線時(shí)，若不計(jì)各桿質(zhì)量，則曲柄不能轉(zhuǎn)動(dòng)，將出現(xiàn)死點(diǎn)位置。§2.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件 （1）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和； （2）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成的。 2.當(dāng)機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副時(shí)，取不同構(gòu)件為機(jī)架可以得到不同類型的四桿機(jī)構(gòu)，通常我們根據(jù)以下原則進(jìn)行判斷： （1）取最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上有

18、兩個(gè)整轉(zhuǎn)副，得雙曲柄機(jī)構(gòu)。 （2）取最短桿鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上只有一個(gè)整轉(zhuǎn)副，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 （3）取最短桿對邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上沒有整轉(zhuǎn)副，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。 但注意，若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則該機(jī)構(gòu)中沒有整轉(zhuǎn)副，無論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架都只能得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。 §2.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式一般生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的四桿機(jī)構(gòu)，都可看作是從鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來的。 把原動(dòng)件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑塊的往復(fù)移動(dòng)。 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖 2-1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件圖 2-2 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)圖 2-3 搖塊機(jī)構(gòu)和定

19、塊機(jī)構(gòu)§2-4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)條件，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的尺寸參數(shù)。設(shè)計(jì)方法有作圖法、解析法和實(shí)驗(yàn)法，其中作圖法是重點(diǎn)。1.用作圖法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu) 根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，作圖法可以分為以下兩種： （1）按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu) 對于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，已知條件通常有：從動(dòng)件搖桿長度l3，從動(dòng)件擺角,機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K。作圖步驟的基本步驟如下（如圖2-4a）： 通過K求出極位夾角q； 確定一個(gè)固定鉸鏈中心，然后根據(jù)幾何條件作出搖桿的兩個(gè)極限位置； 作C2C1P=90°- q，C1C2P=90°； 作作C2C1P 的

20、外接圓，則另一個(gè)固定鉸鏈中心便在該外接圓上。最后由其他附加條件可以把這個(gè)固定鉸鏈中心位置定下來，從而四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成。對于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)或是導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，基本方法同上，只是在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊行程與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的擺角作用是相對應(yīng)的（作圖見圖2-4b）；在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件導(dǎo)桿的擺角與機(jī)構(gòu)的極位夾角大小相等（作圖見圖2-4c）。a b c圖24 按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)（2）按給定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 這類設(shè)計(jì)通常是已知連桿長度，并知道連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置，要求確定固定鉸鏈中心。兩個(gè)活動(dòng)鉸鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡是繞各自固定鉸鏈中心的圓的一部分，因此我們可用求圓心法來解決問題（見圖2-6）。 如

21、果只給定連桿的兩個(gè)位置，則可根據(jù)其他附加條件得到確定解。圖2-5 按給定連桿位置設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)第3章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)本章的基本要求和重點(diǎn)1.本章基本要求（1）了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用；（2）了解從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及位移線圖的繪制方法；（3）掌握壓力角與自鎖的關(guān)系；（4）掌握凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理，能按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。2.本章重點(diǎn)盤形凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計(jì)。3.本章難點(diǎn) 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角。主要知識點(diǎn)歸納§3.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用組成：凸輪；從動(dòng)件；機(jī)架特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可使從動(dòng)件得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：高副接觸，易于磨損，

22、多用于傳遞力不太大的場合；加工比較困難；從動(dòng)件行程不宜過大，否則會使凸輪變得笨重。 凸輪機(jī)構(gòu)的分類按凸輪的形狀分：盤形凸輪、移動(dòng)凸輪、圓柱凸輪按從動(dòng)件的形狀分：尖端從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分：直動(dòng)從動(dòng)件、擺動(dòng)從動(dòng)件按從動(dòng)件與凸輪保持接觸的方式分：力封閉（彈簧力或重力）、形封閉（形狀鎖合）§3.2 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本概念基圓以凸輪的最小曲率半徑為半徑所作的圓稱為基圓，基圓半徑用r0表示。推程，推程運(yùn)動(dòng)角t； 遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角s；回程，回程運(yùn)動(dòng)角h；近休止，近休止角s；行程從動(dòng)件在推程或回程中移動(dòng)的距離，用h表示。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是指從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)

23、時(shí)，即在推程或回程時(shí)，其位移s、速度v、和加速度a隨時(shí)間t變化的規(guī)律。凸輪一般為等速運(yùn)動(dòng)，即其轉(zhuǎn)角1與時(shí)間t成正比，所以從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律更常表示為從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角1變化的規(guī)律。常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 有剛性沖擊。等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 有柔性沖擊。簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律 亦有柔性沖擊，只是沖擊的次數(shù)有所減少。§3.3凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角當(dāng)不計(jì)凸輪與從動(dòng)件之間的摩擦?xí)r，凸輪給從動(dòng)件的力F與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向之間所夾的銳角，稱為凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。力F可分解為沿從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向的有效分力和垂直于從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向的有害分力。壓力角越大，有害分力越大，當(dāng)壓力角增大到一定程度時(shí)，將出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，即無論凸

24、輪施加給從動(dòng)件的力有多大，從動(dòng)件都不能運(yùn)動(dòng)。為保證機(jī)構(gòu)有一定的傳動(dòng)效率，防止自鎖，必須限制壓力角的大小。圖31凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角§3.3 凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理反轉(zhuǎn)法圖32 反轉(zhuǎn)法原理無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，所依據(jù)的基本原理都是反轉(zhuǎn)法原理。該原理可歸納如下：在凸輪機(jī)構(gòu)中，如果對整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)繞凸輪軸心O加上一個(gè)與凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度1大小相等方向相反的公共角速度 (-1)；這時(shí)凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不改變。但此時(shí)凸輪將固定不動(dòng)，而移動(dòng)從動(dòng)件將一方面隨導(dǎo)路一起以等角速度(-1)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又按已知的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在導(dǎo)路中作往復(fù)移動(dòng)；擺動(dòng)從動(dòng)件

25、將一方面隨其擺動(dòng)中心一起以等角速度(-1)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又按已知的運(yùn)動(dòng)規(guī)律繞其擺動(dòng)中心擺動(dòng)。由于從動(dòng)件尖端應(yīng)始終與凸輪廓線相接觸，故反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖端相對于凸輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，就是凸輪的輪廓曲線。根據(jù)這一原理求作出從動(dòng)件尖頂在從動(dòng)件作這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中所占據(jù)的一系列位置點(diǎn)，并將它們連接成光滑曲線，即得所求的凸輪輪廓曲線。這種設(shè)計(jì)方法稱為反轉(zhuǎn)法。用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線參閱教材中圖3-10，3-11，3-12，3-14第4章 齒輪機(jī)構(gòu)本章的基本要求和重點(diǎn)1.本章的基本要求 (1)了解齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及主要類型；(2)理解齒廓實(shí)現(xiàn)定角速比傳動(dòng)的條件；(3)掌握漸開線的性質(zhì)；(4)掌握漸開線齒廓的特點(diǎn)；(5)

26、掌握漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪及其嚙合傳動(dòng)；(6)掌握漸開線齒輪的切齒原理、方法及根切現(xiàn)象；(7)理解變位齒輪的特點(diǎn)及幾何尺寸計(jì)算；(8)掌握斜齒圓柱齒輪及其嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn)；(9)掌握直齒圓錐齒輪及其嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn)。2. 本章重點(diǎn)漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合的基本理論和幾何尺寸計(jì)算；斜齒圓柱齒輪、錐齒輪嚙合傳動(dòng)的特性。 3.本章難點(diǎn)范成法加工漸開線齒輪發(fā)生根切的原因；漸開線齒廓的嚙合特性。主要知識點(diǎn)歸納§4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)1.齒輪機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)適用速度和效率范圍廣；效率高；傳動(dòng)比穩(wěn)定；壽命長；工作可靠；可實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸、任意交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)。 2.齒輪機(jī)構(gòu)的主要缺

27、點(diǎn)：制造和安裝精度要求高、成本高；不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。 齒輪傳動(dòng)的分類按照一對齒輪軸線的相互位置，可分為：1. 兩軸平行的圓柱齒輪傳動(dòng)，如直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（外嚙合、內(nèi)嚙合）、齒輪與齒條傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)、人字齒輪傳動(dòng)等；2. 兩軸相交的圓錐齒輪傳動(dòng)（直齒、曲齒）；兩軸交錯(cuò)的齒輪傳動(dòng)，如交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)。 §4.2 齒廓實(shí)現(xiàn)定角速比傳動(dòng)的條件要使兩齒輪作定傳動(dòng)比傳動(dòng)，則兩齒廓必須滿足的條件是：不論兩齒廓在何位置接觸，過接觸點(diǎn)所作的兩齒廓公法線必須與兩齒輪的連心線相交于一定點(diǎn)。稱此定點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)。能實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)要求的一對齒廓稱為共扼齒廓，在機(jī)械中，最常用的齒廓是漸

28、開線齒廓。§4.3 漸開線齒廓1. 漸開線的形成直線在基圓上做純滾動(dòng)，直線上任意一點(diǎn)的軌跡就是漸開線。2. 漸開線的性質(zhì)1）,如圖41a。2）漸開線上任一點(diǎn)的法線恒與基圓相切。切點(diǎn)B是點(diǎn)K的曲率中心，而線段是漸開線在點(diǎn)K的曲率半徑。3）4）漸開線的形狀取決于基圓大小,如圖41b。5）基圓內(nèi)沒有漸開線。a b圖41 漸開線的性質(zhì)3. 漸開線齒廓嚙合特性1）漸開線齒廓能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)要求i12=1/2= 常數(shù) 2）漸開線齒廓間的正壓力方向不變嚙合線齒輪傳動(dòng)時(shí)其齒廓嚙合點(diǎn)的軌跡稱為嚙合線 3）漸開線齒廓傳動(dòng)具有可分性 當(dāng)漸開線齒輪的中心距稍有改變，其角速度比仍保持原值不變。§4

29、.4 齒輪各部分的名稱及漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸 各部分的名稱和符號1. 齒頂圓：齒頂所在的圓，用da和ra表示。2. 齒根圓：齒根所在的圓，用df和rf表示。3. 齒厚：任意圓周上量得的齒輪兩側(cè)間的弧長，用sk表示。4. 齒槽寬：任意圓周上量得的相鄰兩齒齒廓間的弧長，用ek表示。5. 齒距：任意圓周上量得的相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長，用pk表示。i. pk=sk+ek6. 分度圓：計(jì)算基準(zhǔn)圓，用d和r表示。7. 齒頂高：介于分度圓與齒頂圓之間的輪齒部分的徑向高度，用ha表示。8. 齒根高：介于分度圓與齒根圓之間的輪齒部分的徑向高度，用hf表示。9. 全齒高：齒頂圓與齒根圓之間的輪齒部分的徑向高

30、度，用h表示。i. h=ha+hf基本參數(shù)齒數(shù)：用z表示。模數(shù)：用m表示。單位：mm，d=zmm是決定齒輪尺寸的基本參數(shù)，已標(biāo)準(zhǔn)化。分度圓壓力角：用表示。壓力角也是決定齒輪尺寸的基本參數(shù),國標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值,=20°。齒頂高系數(shù)h*a。頂隙系數(shù)c*。各部分尺寸的計(jì)算公式1. 分度圓直徑d=mz2. 齒頂高h(yuǎn)a=h*am3. 齒根高h(yuǎn)f=(h*a+c*)m 4. 齒全高h(yuǎn)=ha+hf=(2h*a+c*)m5. 齒頂圓直徑 da=d+2ha=(z+2 h*a)m6. 齒根圓直徑df=d-2hf= mz- 2(h*a+c*)m= (z-2 h*a-2c*)m 式中，h*a和c*的標(biāo)準(zhǔn)值為：h

31、*a=1、c*=0.257. 基圓直徑db=dcos=mzcos8. 齒距 p=m9. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪m、h*a、 c*均為標(biāo)準(zhǔn)值，且s = e的齒輪。§4.5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合 正確嚙合條件漸開線齒輪正確嚙合的條件是：兩輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。 標(biāo)準(zhǔn)中心距1. 齒輪的正確安裝條件齒側(cè)間隙為零，要使齒側(cè)間隙為零，則必須使其分度圓與節(jié)圓重合。具有標(biāo)準(zhǔn)頂隙，c =c *m；2. 當(dāng)頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，設(shè)兩輪的中心距為a，則：a=ra1+c+rf2=r1+h*am+c*m+r2-( h*am+c*m)=r1+r2=m(z1+z2)/2 即兩輪的中心距a應(yīng)等于兩輪分度圓半徑之和，我們把這種中心

32、距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距。重合度由圖4-2開始嚙合點(diǎn)：從動(dòng)輪齒頂與主動(dòng)輪齒根接觸點(diǎn)B1終止嚙合點(diǎn)：從動(dòng)輪齒根與主動(dòng)輪齒頂接觸點(diǎn)B2實(shí)際嚙合線段：B1B2之間的線段理論嚙合線段：兩齒輪基圓內(nèi)公切線切點(diǎn)之間的線段N1N2。重合度：為了保證連續(xù)傳動(dòng)，則通常將用表示，稱為重合度。于是可得連續(xù)傳動(dòng)條件為：實(shí)際式中：許用重合度。嚙合角：兩輪傳動(dòng)時(shí)其節(jié)點(diǎn)C的圓周速度方向與嚙合線N1N2之間所夾的銳角，其值等于節(jié)圓壓力角。故用'表示。圖42 漸開線齒廓的嚙合§4.6 漸開線齒輪的切齒原理成形法用漸開線齒形的成形銑刀直接切出齒形，常用盤形銑刀和指狀銑刀，加工方法簡單，但生產(chǎn)率低，精度差。盤形銑刀 指狀

33、銑刀圖 43成形法加工輪齒范成法利用一對齒輪（或齒輪與齒條）互相嚙合時(shí)其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來切齒，把其中一個(gè)齒輪（或齒條）做成刀具。常用刀具：（1） 齒輪插刀（2） 齒條插刀（3） 齒輪滾刀§4.7 根切、最少齒數(shù)及變位齒輪用范成法加工齒輪時(shí)若加刀具的齒頂線超出齒輪理論嚙合線的極限點(diǎn)時(shí)，齒輪根部的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。在用范成法切齒時(shí)，如果刀具的齒頂線超過了嚙合線與輪坯基圓的切點(diǎn)（即嚙合極限點(diǎn)）N1，則被切齒輪的輪齒必將發(fā)生根切現(xiàn)象。根切使齒根削弱，減小重合度，應(yīng)避免。不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)是h*a和的函數(shù)。當(dāng)h*a=1、=20°時(shí)，zmin=17

34、。圖 44根切現(xiàn)象§4.8 平行軸斜齒輪斜齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)平穩(wěn)。齒廓接觸線與齒輪軸線不平行，是斜線。其嚙合過程是從輪齒的一端開始進(jìn)入嚙合，逐漸達(dá)到全齒寬，接觸線由短變長，再由長變短，直到另一端完全退出嚙合為止，因而斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低。重合度大。并且隨著齒輪寬度和螺旋角的增大而增大，故傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)。不發(fā)生根切的最少齒數(shù)更少。缺點(diǎn)：產(chǎn)生軸向力，且隨著螺旋角的增大而增大，使軸系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 斜齒輪的主要參數(shù)斜齒圓柱齒輪的模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)有端面參數(shù)和法面參數(shù)之分，端面是指垂直于齒輪回轉(zhuǎn)軸線的平面；法面是指垂直于輪齒方向的截面。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，斜齒輪的法面參數(shù)m

35、n、an ，法向齒頂高系數(shù)、法向頂隙系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。斜齒圓柱齒輪的齒面是螺旋形，基本參數(shù)共六個(gè)，與直齒輪相比多引入了一個(gè)螺旋角b，分度圓柱上輪齒的旋向有左旋和右旋兩種。螺旋角的大小對斜齒輪傳動(dòng)性能影響很大，若b= 0，斜齒輪就退化為直齒輪；b越大，則斜齒輪的特點(diǎn)越明顯如傳動(dòng)平穩(wěn)、重合度大、承載能力強(qiáng)等；但若b太大，則會產(chǎn)生很大的軸向力，因此設(shè)計(jì)中一般取b8º20 º 。 斜齒輪的當(dāng)量齒輪斜齒輪的當(dāng)量齒輪是一個(gè)虛擬的直齒輪，其齒形與斜齒輪的法面齒形相當(dāng)。過斜齒輪分度圓柱上齒廓的任一點(diǎn) C作輪齒螺旋線的法向平面，該法面與分度圓柱的交線為一橢圓。以橢圓在C點(diǎn)處的曲率半徑為分度圓半徑

36、，以斜齒輪法面模數(shù)為模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)壓力角作一直齒圓柱齒輪。這一假想的直齒圓柱齒輪稱為該斜齒輪的當(dāng)量齒輪（如圖4-5）。引入當(dāng)量齒輪、當(dāng)量齒數(shù)的目的是: (1)仿形法加工斜齒輪時(shí)，用于選擇銑刀刀號；(2)用于強(qiáng)度計(jì)算；當(dāng)量齒輪的齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)，用zv表示當(dāng)量齒輪的齒數(shù)：圖 45斜齒輪的當(dāng)量齒輪§4.9 圓錐齒輪傳動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)是用來傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。圓錐齒輪的輪齒分布在一個(gè)截圓錐體上，其齒形從大端到小端逐漸變小。為了計(jì)算和測量的方便，通常取圓錐齒輪大端的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。第5章 輪系本章基本要求和重點(diǎn)1.本章的基本要求（1）了解輪系的分類，能正確劃分輪系。（2）了解各類輪系的

37、功能。（3）掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系以及復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算（4）掌握判斷輪系中齒輪轉(zhuǎn)向的方法。2.本章難點(diǎn)、難點(diǎn)掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系以及復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算及從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的確定。3.本章難點(diǎn) 復(fù)合輪系中行星輪的判斷及周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系之間關(guān)系的確定。§5.1輪系的類型由一系列齒輪組成的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)稱為齒輪系。分為三種類型（圖51）：1. 定軸輪系：各個(gè)齒輪的軸線相對于機(jī)架的位置都是固定的。2. 周轉(zhuǎn)輪系：輪系中至少有一個(gè)齒輪的軸線是繞其它齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)。周轉(zhuǎn)輪系中的主要構(gòu)件有：行星輪在周轉(zhuǎn)輪系中，軸線位置變動(dòng)的齒輪，即既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn)的齒輪；行星架支撐行星輪既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn)的構(gòu)件

38、，又叫轉(zhuǎn)臂；中心輪軸線位置固定的齒輪，又稱為太陽輪。其中行星架與中心輪的幾何軸線必須重合。3. 復(fù)合輪系：輪系中含有定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。定軸輪系 周轉(zhuǎn)輪系 復(fù)合輪系圖5-1 輪系的類型§5.2定軸輪系的傳動(dòng)比齒輪系傳動(dòng)比齒輪系的首、末兩構(gòu)件的角速度之比（包括首、末兩構(gòu)件的角速度比的大小和兩構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系兩個(gè)方面），稱為輪系的傳動(dòng)比，用iij表示。定軸輪系中，每個(gè)齒輪的幾何軸線位置都是固定的，因此其傳動(dòng)比計(jì)算比較容易。計(jì)算傳動(dòng)比時(shí)不僅包含數(shù)值計(jì)算，還要有指明齒輪的轉(zhuǎn)向。1.一對齒輪的傳動(dòng)比大小 轉(zhuǎn)向：外嚙合齒輪：兩齒輪轉(zhuǎn)向相反內(nèi)嚙合齒輪：兩齒輪轉(zhuǎn)向相同圓錐齒輪：兩箭頭同時(shí)指向節(jié)點(diǎn)或同時(shí)

39、背離節(jié)點(diǎn)；蝸桿傳動(dòng)：左手或右手定則同軸齒輪：轉(zhuǎn)向相同。圖5-2各類傳動(dòng)的主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向關(guān)系2齒輪系的傳動(dòng)比 數(shù)值計(jì)算：定軸輪系的傳動(dòng)比 =各輪方向判定：（1）當(dāng)首末兩輪的軸線相平行時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)向的異同可用傳動(dòng)比的正負(fù)表達(dá)。兩輪轉(zhuǎn)向相同時(shí)，傳動(dòng)比為“+”；兩輪轉(zhuǎn)向相反時(shí)，傳動(dòng)比為“-”。（2）但是如果首末兩輪的軸線不平行，則只能計(jì)算傳動(dòng)比的大小，首末兩輪的轉(zhuǎn)向用箭頭表示。假定首輪的轉(zhuǎn)向（或依題意以給定的方向），用箭頭在圖示上表示，根據(jù)嚙合情況，依次將每個(gè)輪子的轉(zhuǎn)向在圖示上標(biāo)志出來，最后可以得到末輪的轉(zhuǎn)向。（3）對所有齒輪軸線都平行的定軸輪系，也可以按照輪系中外嚙合齒輪的對數(shù)來確定傳動(dòng)比為“ +”或“

40、-”。設(shè)從首輪到末輪中外嚙合的齒輪的對數(shù)為m對當(dāng)數(shù)值為“ +”時(shí)，表示首末兩輪的轉(zhuǎn)向相同，為“-”時(shí)，表示兩輪的轉(zhuǎn)向相反。§5.3周轉(zhuǎn)輪系及其傳動(dòng)比周轉(zhuǎn)輪系的分類傳動(dòng)比的計(jì)算圖5-3周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系構(gòu)件周轉(zhuǎn)輪系角速度轉(zhuǎn)化輪系角速度111H=1-H222H=2-H333H=3-HHHHH=H-H轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比可寫作：周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的一般公式為：注：1）此式只適用于齒輪m、n和行星架H 的軸線相平行的場合。2）等式右邊齒數(shù)比前面的符號表示轉(zhuǎn)化輪系中m與n輪之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系，計(jì)算過程中，式中的“+”和“-”號一定不能省略。3）此式多用于求解wm、wn、wH或各個(gè)齒輪的齒數(shù)中的未知數(shù)。4）

41、此式中的指的轉(zhuǎn)化輪系中齒輪m和n的傳動(dòng)比。在用此式將未知數(shù)求解后，可以求解周轉(zhuǎn)輪系中的傳動(dòng)比。如果我們研究的是行星輪系，則其中一個(gè)中心輪（設(shè)為 n輪）為固定輪，即n=0，則:即: §5.4復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比復(fù)合輪系是指輪系中既有周轉(zhuǎn)輪系部分，又有定軸輪系部分，因此計(jì)算的關(guān)鍵是，正確分解周轉(zhuǎn)輪系和復(fù)合輪系，分別列出計(jì)算方程式，然后聯(lián)立解出所要求的傳動(dòng)比。分解輪系的關(guān)鍵在于正確找出各個(gè)基本的周轉(zhuǎn)輪系。找周轉(zhuǎn)輪系的一般步驟是：1. 找行星輪：即找軸線位置不固定的齒輪；2. 確定行星架：支撐行星輪運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件；3. 找中心輪：直接與行星輪相嚙合的定軸齒輪。將周轉(zhuǎn)輪系分出來后，剩下的就是定軸輪系

42、了。§5.5輪系的應(yīng)用 1實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)2獲得較大傳動(dòng)比 3實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng) 4實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)5用作運(yùn)動(dòng)的合成 6用作運(yùn)動(dòng)的分解 7在尺寸及重量較小的條件下，實(shí)現(xiàn)大功率傳動(dòng)第9章 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述本章基本要求和重點(diǎn)1.本章基本要求（1）了解機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求和設(shè)計(jì)步驟；（2）掌握零件失效的概念；（3）掌握機(jī)械零件強(qiáng)度計(jì)算中載荷、應(yīng)力的種類及相應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；（4）了解接觸強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；（5）了解機(jī)械零件磨損的主要類型、耐磨性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；（6）掌握機(jī)械制造常用材料及其選擇原則；（7）了解機(jī)械零件工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化的概念。2.本章重點(diǎn)（1）變應(yīng)力的種類（2）變應(yīng)力作用下零件的主要失效形式。3

43、.本章難點(diǎn) 變應(yīng)力的循環(huán)特性。主要知識點(diǎn)歸納§9.1機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述基本概念失效：機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作時(shí)的現(xiàn)象。零件的失效形式很多：1. 因強(qiáng)度不夠發(fā)生斷裂或塑性變形；2. 因剛度不夠而產(chǎn)生過大的彈性變形；3. 因耐磨性不足或潤滑不良而使工作表面過度磨損或損傷；4. 因長細(xì)比（也稱柔度）過大穩(wěn)定性不足而發(fā)生失穩(wěn)；5. 因失去振動(dòng)穩(wěn)定性而發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)（或共振）、聯(lián)接的松弛、摩擦傳動(dòng)的打滑等。機(jī)械零件的工作能力：在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。對載荷而言，稱為承載能力；對磨損而言，稱耐磨性。機(jī)械零件設(shè)計(jì)的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件雖然有多種可能的失效形式，但歸納起來最主

44、要的是強(qiáng)度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性和溫度的影響等幾個(gè)方面的問題。當(dāng)強(qiáng)度為主要問題時(shí)，按強(qiáng)度條件判定，即工作應(yīng)力許用應(yīng)力；當(dāng)剛度為主要問題時(shí)，按剛度條件判定，即變形量許用變形量。判定條件可概括為：計(jì)算量許用量。機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算常按下列步驟進(jìn)行：1） 擬定零件的計(jì)算簡圖2） 確定作用在零件上的載荷3） 選擇合適的材料4） 根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，選用相應(yīng)的判定條件5） 確定零件的形狀和主要尺寸6） 繪制工作圖并標(biāo)注必要的技術(shù)條件。校核計(jì)算：參照實(shí)物（或圖紙）和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步擬定零件的結(jié)構(gòu)和尺寸，然后根據(jù)判定條件進(jìn)行驗(yàn)算。§9.2機(jī)械零件的強(qiáng)度名義載荷：在理想的平

45、穩(wěn)條件下作用在零件上的載荷稱。載荷系數(shù)：考慮零件受到的各種附加載荷的作用、載荷大小隨時(shí)間的不均勻性、分布的不均勻性等因素的影響。計(jì)算載荷：載荷系數(shù)K與名義載荷的乘積名義應(yīng)力：按照名義載荷求得的應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力：按照計(jì)算載荷求得的應(yīng)力機(jī)械零件強(qiáng)度判定條件：式中：、分別為極限正應(yīng)力和極限切應(yīng)力，S為安全系數(shù)。 應(yīng)力的種類按照應(yīng)力隨時(shí)間變化的情況 靜應(yīng)力：不隨時(shí)間變化變應(yīng)力：隨時(shí)間周期性或非周期性變化變應(yīng)力的參數(shù)：、r 靜應(yīng)力 非對稱循環(huán)變應(yīng)力 對稱循環(huán)變應(yīng)力 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力圖91應(yīng)力的分類各種應(yīng)力的特性參數(shù)參閱表91。對于在簡單應(yīng)力狀態(tài)下工作的零件，可根據(jù)、進(jìn)行計(jì)算；對于在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下工作的零件，則

46、應(yīng)根據(jù)材料力學(xué)中所述的強(qiáng)度理論進(jìn)行計(jì)算。表91應(yīng)力的特性應(yīng)力性質(zhì)平均應(yīng)力應(yīng)力幅循環(huán)特性靜應(yīng)力1非對稱循環(huán)變應(yīng)力-1< r <+1對稱循環(huán)變應(yīng)力-1脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力0靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力許用應(yīng)力取決于應(yīng)力的種類、零件材料的極限應(yīng)力和安全系數(shù)等。材料的極限應(yīng)力一般都是在簡單應(yīng)力狀態(tài)下用實(shí)驗(yàn)方法測出的。靜應(yīng)力下，零件的損壞形式：斷裂或塑性變形。對于塑性材料：取屈服強(qiáng)度極限做為極限應(yīng)力對于脆性材料：應(yīng)取強(qiáng)度極限的作為極限應(yīng)力，對于組織均勻的脆性材料，如淬火后低溫回火的高強(qiáng)度鋼，還應(yīng)考慮應(yīng)力集中的影響。 變應(yīng)力下的許用應(yīng)力變應(yīng)力下，零件的損壞形式是疲勞斷裂。與靜應(yīng)力下零件的斷裂不同。1） 疲勞斷

47、裂的最大應(yīng)力低于屈服極限；2） 無明顯塑性變形的脆性突然斷裂；3） 斷口上明顯地有兩個(gè)區(qū)域：光滑區(qū)、粗糙區(qū)4） 疲勞斷裂是損傷的積累的結(jié)果。由于疲勞斷裂裂紋擴(kuò)展到一定程度后才發(fā)生的突然斷裂，所以疲勞斷裂與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（使用期限或壽命）密切相關(guān)。因而許用應(yīng)力就不能根據(jù)屈服極限或強(qiáng)度極限來確定。1. 疲勞曲線在循環(huán)特性r下的變應(yīng)力，經(jīng)過N次循環(huán)后，材料不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值稱為疲勞極限r(nóng)N或rN。如圖所示為表示應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系曲線圖92疲勞壽命曲線從大多數(shù)黑色金屬材料的疲勞試驗(yàn)可知，當(dāng)循環(huán)次數(shù)N超過某一數(shù)值No以后，曲線趨向水平，即可以認(rèn)為在“無限次”循環(huán)時(shí)試件將不會斷裂。應(yīng)力的循環(huán)

48、特性為r,循環(huán)變應(yīng)力循環(huán)N次后材料不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力rN，稱為有限壽命疲勞極限。與循環(huán)基數(shù)N0相對應(yīng)的疲勞極限r(nóng)N0，簡寫為r 。疲勞曲線方程為：2. 許用應(yīng)力當(dāng)應(yīng)力是對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，當(dāng)應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，§9.3機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度依靠表面接觸工作的零件，如齒輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承、摩擦離合器等，它們的工作能力不僅與整體強(qiáng)度有關(guān)，還與接觸表面的強(qiáng)度有關(guān)。圖93機(jī)械零件的點(diǎn)蝕高副零件工作時(shí)理論上是點(diǎn)接觸或線接觸，實(shí)際上由于接觸部分的局部彈性變形而形成面接觸，由于接觸面積很小，使表層產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大，該應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力；在表面接觸應(yīng)力作用下的零件強(qiáng)度稱為接觸強(qiáng)度。接觸應(yīng)力的計(jì)算

49、（HHertz公式）：接觸強(qiáng)度不足時(shí)的失效形式靜應(yīng)力作用下：脆性材料表面壓碎塑性材料表面塑性變形變應(yīng)力：疲勞點(diǎn)蝕§9.4機(jī)械零件的耐磨性磨損：摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象耐磨性：零件的抗磨損能力磨損的主要類型：磨粒磨損粘著磨損（膠合）疲勞磨損（點(diǎn)蝕）腐蝕磨損實(shí)用耐磨計(jì)算：1限制運(yùn)動(dòng)副的壓強(qiáng)p pp式中 p是由實(shí)驗(yàn)或同類機(jī)器使用經(jīng)驗(yàn)確定的許用壓強(qiáng)。2限制運(yùn)動(dòng)副單位時(shí)間單位接觸面積的發(fā)熱量pv。在摩擦系數(shù)一定的情況下， pvpv§9.7機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化工藝性在一定的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)條件下，花費(fèi)勞動(dòng)量最小，加工費(fèi)用最少（工時(shí)少、設(shè)備少）的零件，就認(rèn)為具有良好的工藝性。工藝性的

50、基本要求：1） 毛坯選擇合理2） 結(jié)構(gòu)簡單合理 3） 規(guī)定適當(dāng)?shù)闹圃炀燃氨砻娲植诙?。?biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化是指以制訂標(biāo)準(zhǔn)和貫徹標(biāo)準(zhǔn)為主要內(nèi)容的全部活動(dòng)過程。對產(chǎn)品實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化具有重大的意義：在制造上可以實(shí)行專業(yè)化大量生產(chǎn)，既可提高產(chǎn)品質(zhì)量又能降低成本；在設(shè)計(jì)方面可減少設(shè)計(jì)工作量，縮短設(shè)計(jì)周期；在管理維修方面，可減少庫存量和便于更換損壞的零件。標(biāo)準(zhǔn)的分類：我國的標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四級。第10章 聯(lián)接本章基本要求和重點(diǎn)1.本章基本要求（1）掌握聯(lián)接的作用；（2）掌握螺紋聯(lián)接的類型；（3）掌握螺紋的基本參數(shù)（大徑、小徑、螺距、導(dǎo)程等）；（4）掌握螺紋聯(lián)接承受軸向和橫向外載荷時(shí)的強(qiáng)度

51、計(jì)算；（5）掌握鍵聯(lián)接的類型和設(shè)計(jì)方法；（6）了解花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)。2.本章重點(diǎn)（1）螺紋聯(lián)接的大徑、小徑的概念及其在不同場合的應(yīng)用；（2）緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（3）螺紋聯(lián)接防松的意義和方法3.本章難點(diǎn)（1）普通緊聯(lián)接承受軸向工作載荷時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算。（2）鉸制孔螺栓聯(lián)接的剪切和擠壓強(qiáng)度計(jì)算。主要知識點(diǎn)歸納基本要求：§10.1 螺紋參數(shù)螺紋的類型和分類按照平面圖形的形狀：螺紋分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等。按照螺旋線的旋向：螺紋分為左旋螺紋和右旋螺紋。機(jī)械制造中一般采用右旋螺紋，有特殊要求時(shí)，才采用左旋螺紋。按照螺旋線的數(shù)目：螺紋還分為單線螺紋和多線螺紋，為了制造方便，螺

52、紋的線數(shù)一般不超過4。按功能：聯(lián)接螺紋；傳動(dòng)螺紋，調(diào)節(jié)螺紋，阻塞螺紋等按標(biāo)準(zhǔn)：公制螺紋，英制螺紋螺紋有內(nèi)螺紋和外螺紋之分，兩者旋合組成螺旋副或稱螺紋副。按照母體形狀，螺紋分為圓柱螺紋和圓錐螺紋。螺紋的基本參數(shù)：以圓柱螺紋為例，大徑d、D中徑d2、D2小徑d1、D1 線數(shù)n螺距P 導(dǎo)程S 螺紋升角牙型角牙型斜角（牙側(cè)角）工作高度H圖10-1 螺紋的基本參數(shù)§10.2 機(jī)械制造常用螺紋三角形螺紋普通螺紋：多用于緊固聯(lián)接，60°以大徑d為公稱直徑。同一公稱直徑可以有多種螺距，螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余都稱為細(xì)牙螺紋。粗牙螺距大，牙的強(qiáng)度高，應(yīng)用較廣。細(xì)牙螺距小，牙的強(qiáng)度??；不耐

53、磨，容易滑絲，自鎖性能好。管螺紋：用于緊密聯(lián)接。梯形螺紋、鋸齒形螺紋和矩形螺紋一般用于傳動(dòng)。§10.4螺紋聯(lián)接的基本類型基本類型1螺栓聯(lián)接1）受拉螺栓聯(lián)接：制造和裝拆方便，應(yīng)用廣泛.2）鉸制孔螺栓聯(lián)接：螺栓受剪，多用于板狀件的聯(lián)接，有時(shí)兼起定位作用。2雙頭螺柱聯(lián)接用于被聯(lián)接件之一較厚或受結(jié)構(gòu)限制而不能用螺栓或希望聯(lián)接結(jié)構(gòu)較緊湊的場合。3螺釘聯(lián)接與雙頭螺柱聯(lián)接相似，但不宜用于時(shí)常裝拆的聯(lián)接，以免損壞被聯(lián)接件的螺紋孔。4緊定螺釘聯(lián)接用以固定兩個(gè)零件的相互位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。螺紋緊固件 標(biāo)準(zhǔn)件螺紋緊固件的品種很多，大都已標(biāo)準(zhǔn)化，其規(guī)格、型號均已系列化。1螺栓 最常用的有六角頭和小六角頭兩種。2雙頭螺柱 旋入被聯(lián)接件螺紋孔的一端稱為座端，另一端為螺母端.3螺釘、緊定螺釘 頭部有內(nèi)六角頭、十字槽頭等多種形式。緊定螺釘末端有平端、錐端、圓尖端等各種形狀。4螺母 形狀有六角形、圓形等。5墊圈 作用是增加被聯(lián)接件的支承面積以減小接觸處的壓強(qiáng)，避免擰緊螺母時(shí)擦傷被聯(lián)接件表面。普