機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案副本

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教案 課程名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 授課班級(jí) 班 任課教師 ： 授課內(nèi)容：緒 論目的要求:了解機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程研究對(duì)象及學(xué)習(xí)要求重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：課程學(xué)習(xí)要求 難點(diǎn)：課程學(xué)習(xí)要求計(jì)劃學(xué)時(shí)：2緒 論第一節(jié) 本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)：研究機(jī)器、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理：研究組成機(jī)器、機(jī)構(gòu)的零件設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械本課程研究對(duì)象：機(jī) 械（機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱機(jī)器的定義：執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置65438712910機(jī)器的分類機(jī)器的功能組成動(dòng)力部分傳動(dòng)部分控制部分執(zhí)行部分機(jī)器工作機(jī)原動(dòng)機(jī)將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器利用機(jī)械能去變換或傳遞能量、物料、信息的機(jī)器機(jī)器主體部分由機(jī)構(gòu)組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu):活塞

2、的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu):凸輪和頂桿用來(lái)啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；齒輪機(jī)構(gòu):兩個(gè)齒輪保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動(dòng)作；機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱機(jī)構(gòu)的分類通用機(jī)構(gòu)專用機(jī)構(gòu)用途廣泛，如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等只能用于特定場(chǎng)合，如鐘表的發(fā)條機(jī)構(gòu)第二節(jié) 本課程在教學(xué)中的地位一、本課程的特點(diǎn)是工程制圖、工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)、理論力學(xué)，材料力學(xué)、金工實(shí)習(xí)等理論知識(shí)和實(shí)踐技能的綜合運(yùn)用，同 時(shí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)大家初步具備運(yùn)用手冊(cè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備的能力，為今后操作、維護(hù)、管理、革新工程機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造條件三、怎樣學(xué)好本課程1.重思考，常想幾個(gè)問(wèn)題：a.什么樣子 b

3、.怎么運(yùn)動(dòng) c.工作原理、方式 d.現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際例子2.會(huì)查表、會(huì)用工具書(shū)3.不注重公式的記憶哪些公式要記憶，會(huì)在課堂上和考試前提醒4.多看一些設(shè)計(jì)方面的書(shū)，如工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)等5.一定要會(huì)幾個(gè)設(shè)計(jì)軟件 二維的：autocad 三維的：pro/e、ug等授課內(nèi)容：第1章 平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析（§1.1§1.2）目的要求: 熟悉運(yùn)動(dòng)副的分類重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副的分類 難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副的分類計(jì)劃學(xué)時(shí)：2第一節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的組成基本概念1、平面機(jī)構(gòu)的定義：所有構(gòu)件都在互相平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)2、自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)個(gè)數(shù) 一個(gè)平面構(gòu)件有三個(gè)自由度，在空間內(nèi)，一

4、個(gè)構(gòu)件有幾個(gè)自由度？3、運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接如：凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。運(yùn)動(dòng)副的分類低 副高 副1、低 副：兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副低副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在一個(gè)平面內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)組成運(yùn)動(dòng)副組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一直線相對(duì)移動(dòng)組成的運(yùn)動(dòng)副齒輪副球鉸鏈螺旋凸輪副2、高 副：兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副高 副運(yùn)動(dòng)副的表示授課內(nèi)容：第1章 平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析（§1.3§1.4）目的要求: 理解平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制原理、熟悉機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制 自由度計(jì)算 難點(diǎn)：自

5、由度計(jì)算計(jì)劃學(xué)時(shí)：2第二節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平時(shí)觀察機(jī)構(gòu)的組成及運(yùn)動(dòng)形式時(shí)，不可能將復(fù)雜的機(jī)構(gòu)全部繪制下來(lái)觀看，應(yīng)該將不必要的零件去掉，用簡(jiǎn)單的線條表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖步 驟1、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；2、測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面（運(yùn)動(dòng)平面）；3、按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；簡(jiǎn)圖比例尺： l =實(shí)際尺寸 m / 圖上長(zhǎng)度mm4、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。舉例：繪制圖示顎式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖dcba1432 第三節(jié) 平面機(jī)構(gòu)的自由度一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式機(jī)構(gòu)的自由度保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目一個(gè)原動(dòng)件只能提供

6、一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為自由度=原動(dòng)件的個(gè)數(shù)平面機(jī)構(gòu)的每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前，都有三個(gè)自由度經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化： 活動(dòng)構(gòu)件 構(gòu)件總自由度 3×n 低副約束數(shù) 2 × pl高副約束數(shù) 1 × ph n 自由度的計(jì)算公式f=3n(2pl +ph )二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)1、復(fù)合鉸鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)例如：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7 低副數(shù)pl=10 f=3n 2pl ph =3×7 2×100=12、局部自由度：與輸出件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉

7、fp例如:計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度本例中局部自由度 fp=1f=3n2plphfp=3×3 2×311 =1或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈： f=3×2 2×2 1=13、虛約束：對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束例如：已知：abcdef，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度n=3, pl=4, ph=0 f=3n 2pl ph =3×3 2×4 =1授課內(nèi)容：第2章 平面四桿機(jī)構(gòu)（§2.1§2.2）目的要求:了解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特

8、性 難點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性計(jì)劃學(xué)時(shí)：2連架桿連桿連架桿機(jī)架第一節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu):兩連架桿中，一個(gè)為曲柄，而另一個(gè)為搖桿。2）雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為曲柄。3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為搖桿。擺角c1c2dab1b2bj1cwj2極位夾角急回特性v1 =c1c2/t1 v2 =c1c2/t2 j1=180°+, j2=180°- j1>j2 , t1>t2 , v1<v2行程速比系數(shù)k = 輸出件空回行程的平均速度 輸出件工作行程的平均速度=180°（k-1）/（k+1）機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩

9、次共線時(shí)，有:0此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，稱此位置為：“死點(diǎn)”避免措施：兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如火車輪機(jī)構(gòu);靠飛輪的慣性fbcabefdcg第二節(jié) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副可能存在曲柄整轉(zhuǎn)副存在的條件最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)其他兩桿長(zhǎng)度之和整轉(zhuǎn)副是由最短桿（曲柄）與其鄰邊組成的abcdl1l2l3l4當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說(shuō)明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如 曲柄搖桿1 、曲柄搖桿2 、雙曲柄、 雙搖桿機(jī)構(gòu)授課內(nèi)容：第2章 平面四桿機(jī)構(gòu)（§2.3§2.4）目的要求:了解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)

10、：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性 難點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性計(jì)劃學(xué)時(shí)：22.3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，可根據(jù)兩連架桿是曲柄還是搖桿，把鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本形式曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)，而后兩種可視為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取不同構(gòu)件作為機(jī)架的演變。通過(guò)用移動(dòng)副取代回轉(zhuǎn)副、變更桿件長(zhǎng)度、變更機(jī)架和擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副等途徑，還可以得到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的其他演化形式。下面我們分別用幾幅圖來(lái)說(shuō)明。2.3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)請(qǐng)看下圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2.3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 見(jiàn)下圖的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的演化2搖塊機(jī)構(gòu)見(jiàn)下所示的卡車

11、車廂自動(dòng)翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)。自卸貨車3定塊機(jī)構(gòu)見(jiàn)下圖所示的抽水唧筒。抽水唧筒2.3.3 雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)：是具有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)。我們可以認(rèn)為是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)兩桿長(zhǎng)度趨于無(wú)窮大演化而成。下圖所示的這種機(jī)構(gòu)中的兩種，一種是從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正切成正比，稱為正切機(jī)構(gòu)。另外一種是從動(dòng)件3的位移與原動(dòng)件轉(zhuǎn)角的正弦成正比，稱為正弦機(jī)構(gòu)。 正切機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu)2.3.4 偏心輪機(jī)構(gòu)再來(lái)看下圖所示的為偏心輪機(jī)構(gòu)。桿1為圓盤，其幾何中心為。因運(yùn)動(dòng)時(shí)該圓盤繞偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，故稱偏心輪。，之間的距離稱為偏心距。按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，可畫(huà)出該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。偏心輪是回轉(zhuǎn)副擴(kuò)大到包括回轉(zhuǎn)副而形成的，偏心距即是曲柄的長(zhǎng)度

12、。 偏心輪機(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)歸納起來(lái)主要有兩類問(wèn)題:1按照給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位置、速度、加速度）設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；2按照給定軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法：1.         圖解法：直觀清晰2.         解析法：結(jié)果精確3.         實(shí)驗(yàn)法：簡(jiǎn)便易行2.4.1 按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)鉸

13、鏈四桿機(jī)構(gòu)在下所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，已知行程速度變化系數(shù)、搖桿的長(zhǎng)度和擺動(dòng)的角度，要求設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟如下:1計(jì)算極位夾角， 。2任意選定轉(zhuǎn)動(dòng)副的位置，并按的長(zhǎng)度和角大小畫(huà)出搖桿的兩個(gè)極限位置和。3連接，過(guò)作，過(guò)作直線垂直于，與相交于點(diǎn)。作三點(diǎn)的外接圓，則圓弧上任意一點(diǎn)與連線的夾角。故曲柄的回轉(zhuǎn)中心應(yīng)在圓弧上。若再給定其他輔助條件，如機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)副間的距離，或處的傳動(dòng)角，則點(diǎn)的位置便可完全確定。按行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)4點(diǎn)位置確定后，按曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極限位置，曲柄與連桿共線的原理可得 ，由此可求出曲柄長(zhǎng)度 連桿長(zhǎng)度 2.4.2 按給定連桿的兩個(gè)或三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如下所示，是連桿要

14、通過(guò)的三個(gè)位置，該四桿機(jī)構(gòu)可如下求得:按給定連桿三個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1連接。2分別作的中垂線，兩條中垂線相交于點(diǎn)。3分別作的中垂線，兩條中垂線相交于點(diǎn)。則交點(diǎn)，就是所求鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的固定鉸鏈中心，即為所求的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在第一個(gè)位置時(shí)的機(jī)構(gòu)圖。通過(guò)上面分析可以知道，若知連桿兩個(gè)位置，則點(diǎn),可分別在中垂線,上任意選擇，因此有無(wú)窮多解。若再給定輔助條件，則可得一個(gè)確定的解。授課內(nèi)容：第3章 凸輪機(jī)構(gòu)（§3.1§3.2）目的要求:了解凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律重點(diǎn)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)律計(jì)劃學(xué)時(shí)：23.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類3.

15、1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，主要由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成。凸輪通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件則按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律作間歇（或連續(xù)）直線往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。請(qǐng)看下圖所示的內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1以等角速度回轉(zhuǎn)，它的輪廓驅(qū)使從動(dòng)件（閥桿）按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律啟閉閥門。內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)上圖所示則是自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。當(dāng)有凹槽的凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)槽中的滾子3，驅(qū)使從動(dòng)件2作往復(fù)移動(dòng)。凸輪每轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)件即從儲(chǔ)料器中推出一個(gè)毛坯送到加工位置。3.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類接下來(lái)學(xué)習(xí)凸輪機(jī)構(gòu)的分類。如果按凸輪的形狀分，可以分為： 盤形凸輪：如下圖(a)所示。 移動(dòng)凸輪：如下圖(b)所示。

16、 圓柱凸輪：如下圖(c)所示。凸輪的類型如果按從動(dòng)件的形狀分，可以分為： 尖頂從動(dòng)件：如下圖(a)所示。 滾子從動(dòng)件：如下圖(b)所示。 平底從動(dòng)件：如下圖(c)所示。從動(dòng)件的類型3.2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律有下面三種：1.         等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.         等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律3.         簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)

17、律 3.3 圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓3.3.1 圖解法原理凸輪輪廓的設(shè)計(jì)原理按從動(dòng)件的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律繪制凸輪輪廓的基本原理是反轉(zhuǎn)法。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，若將上圖所示的整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)（凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架）加上一個(gè)與凸輪角速度大小相等、方向相反的公共角速度（），此時(shí)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變。這樣，凸輪靜止不動(dòng)，而從動(dòng)件一方面隨機(jī)架和導(dǎo)路一起以等角速度“”繞凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又按已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律在導(dǎo)路中作往復(fù)移動(dòng)（或擺動(dòng)）。由于從動(dòng)件的尖頂始終與凸輪輪廓保持接觸，所以反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪輪廓。凸輪機(jī)構(gòu)的類型雖然有多種，但繪制凸輪輪廓的基本原理及方法是相同的，凸輪輪廓都按反轉(zhuǎn)法原理繪出。下面以常

18、見(jiàn)的盤形凸輪為例，說(shuō)明凸輪輪廓曲線的繪制方法。3.3.2          尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 我們來(lái)看一個(gè)例題設(shè)已知凸輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，其基圓半徑= 30 mm，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為凸輪轉(zhuǎn)角0°180°180°300°300°360°從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速上升30 mm等加速等減速下降回到原處停止不動(dòng)試設(shè)計(jì)此凸輪輪廓曲線。解: 設(shè)計(jì)步驟如下:1按一定比例尺= 0.002 m/mm繪制從動(dòng)件的位移線圖（見(jiàn)下圖(a)）。2按同一比例尺=，以為

19、半徑作基圓，基圓與導(dǎo)路的交點(diǎn)即為從動(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?等分位移線圖的橫坐標(biāo)和基圓。根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，按位移線圖中橫坐標(biāo)的等分?jǐn)?shù)，從開(kāi)始，沿的方向?qū)⒒鶊A圓周分成相應(yīng)的等分?jǐn)?shù)，以射線，代表機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)時(shí)各個(gè)相應(yīng)位置的導(dǎo)路，各射線與基圓的交點(diǎn)為，。4從位移線圖量取，得，。5以光滑曲線連接，即得凸輪的輪廓曲線（見(jiàn)下圖(b)）。如果采用滾子從動(dòng)件，由于滾子中心是從動(dòng)件上的一個(gè)固定點(diǎn)，它的運(yùn)動(dòng)就是從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)。因此，首先把滾子中心看成是尖頂從動(dòng)件的尖點(diǎn)，此時(shí)按尖頂從動(dòng)件設(shè)計(jì)得到的輪廓線稱為理論輪廓曲線。再以理論輪廓線上各點(diǎn)為圓心畫(huà)一系列滾子圓，然后繪出此滾子圓的包絡(luò)線，它就是滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際輪廓線。但

20、須注意，此時(shí)凸輪的基圓半徑是指理論輪廓線上的最小半徑（見(jiàn)下圖(c)）。對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)授課內(nèi)容：第3章 凸輪機(jī)構(gòu)（§3.3§3.5）目的要求:了解凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 難點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定計(jì)劃學(xué)時(shí)：23.4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定3.4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖壓力角是決定凸輪機(jī)構(gòu)能否正常工作的重要參數(shù)，確定凸輪機(jī)構(gòu)尺寸時(shí)必須考慮對(duì)壓力角的影響。凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角上圖所示的為滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)一樣，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向和接觸輪廓法線方向之間所夾的銳角稱為壓力角。當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，凸輪給于從動(dòng)

21、件的作用力是沿法線方向的，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向與作用力之間的夾角即壓力角。作用力可分解為沿從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向的有用分力和使從動(dòng)件緊壓導(dǎo)路的有害分力。 壓力角越大，則有害分力越大，由引起的摩擦阻力也越大。當(dāng)增大到一定程度，由引起的摩擦阻力大于有用分力時(shí)，無(wú)論凸輪給于從動(dòng)件的作用力多大，從動(dòng)件都不能運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為自鎖。由以上分析可以看出，為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作并具有一定的傳動(dòng)效率，必須對(duì)壓力角加以限制。凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的壓力角是變化的，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使最大壓力角不超過(guò)許用值。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推程許用壓力角推薦取以下數(shù)值:直動(dòng)從動(dòng)件，許用壓力角= 30°擺動(dòng)從動(dòng)件，許用壓力角= 45°

22、常見(jiàn)的依靠外力維持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)，其從動(dòng)件是在彈簧或重力作用下返回的，回程不會(huì)出現(xiàn)自鎖。因此，對(duì)于這類凸輪機(jī)構(gòu)，通常只須對(duì)其推程的壓力角進(jìn)行校核。 3.4.2 壓力角與基圓半徑的關(guān)系請(qǐng)看下圖，凸輪基圓半徑和凸輪機(jī)構(gòu)壓力角有關(guān)。 式中 從動(dòng)件的線速度； 從動(dòng)件在處的位移。 壓力角與基圓半徑的關(guān)系由上式可知，基圓半徑越小，壓力角越大。若基圓半徑過(guò)小，壓力角就會(huì)超過(guò)許用值。反之，基圓半徑越大，壓力角就越小，但整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸也就越大，這將使結(jié)構(gòu)不緊湊。故實(shí)際設(shè)計(jì)中，在保證凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角不超過(guò)許用值的前提下，將取大一些，以減小基圓半徑的值。若對(duì)機(jī)構(gòu)尺寸沒(méi)有嚴(yán)格限制，則基圓半徑可取大些，以使減小，改

23、善凸輪受力情況?；鶊A半徑通?？筛鶕?jù)結(jié)構(gòu)條件，由下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定: (0.81)（mm）式中 凸輪安裝處的軸頸直徑。在根據(jù)所選的基圓半徑設(shè)計(jì)出凸輪輪廓曲線后，必要時(shí)可對(duì)其實(shí)際壓力角進(jìn)行檢查。若發(fā)現(xiàn)壓力角的最大值超過(guò)許用壓力角，則應(yīng)適當(dāng)增大，重新設(shè)計(jì)凸輪輪廓。3.4.3 滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇要考慮滾子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和凸輪輪廓曲線的形狀。從減小凸輪與滾子間的接觸應(yīng)力來(lái)看，滾子半徑越大越好，但滾子半徑增大后對(duì)凸輪實(shí)際輪廓曲線有很大影響，從而使?jié)L子半徑的增大受到限制。請(qǐng)看下圖，對(duì)于外凸的理論輪廓曲線，由于實(shí)際輪廓曲線的曲率半徑等于理論輪廓曲線的曲率半徑與滾子半徑之差，設(shè)理論輪廓外凸部分的最小曲率

24、半徑以表示，滾子半徑用表示，則相應(yīng)位置實(shí)際輪廓的曲率半徑。當(dāng)時(shí)，如下圖(a)所示，這時(shí)，0，實(shí)際輪廓為一平滑曲線。當(dāng)=時(shí)，如下圖(b)所示，這時(shí)，= 0，在凸輪實(shí)際輪廓曲線上產(chǎn)生了尖點(diǎn)，這種尖點(diǎn)極易磨損，磨損后就會(huì)改變?cè)ǖ倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)時(shí)，如下圖(c)所示，這時(shí)，0，產(chǎn)生交叉的輪廓曲線，交叉部分在實(shí)際加工時(shí)將被切削掉，使這一部分運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)將會(huì)失真。經(jīng)過(guò)上述分析可以得到結(jié)論，為了使凸輪輪廓在任何位置既不變尖也不相交，滾子半徑必須小于外凸理論輪廓曲線的最小曲率半徑。另外，滾子半徑必須小于基圓半徑。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使?jié)M足以下經(jīng)驗(yàn)公式 和滾子半徑的選擇第4章 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 

25、一、教學(xué)目的：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，達(dá)到了解齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與分類、齒廓嚙合基本原理、齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)及切齒原理與根切現(xiàn)象問(wèn)題的目的。二、教學(xué)方法：       黑板教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合三、教學(xué)手段：       課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)相結(jié)合四、學(xué)時(shí)分配：       講課學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)五、重點(diǎn)、難點(diǎn)：       4.2節(jié)、4.3節(jié)、4.4節(jié)、4.5節(jié)、4.6節(jié)重點(diǎn)講

26、解       難點(diǎn)：齒廓嚙合基本原理、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算與嚙合傳動(dòng)六、作業(yè)布置：       習(xí)題4-10至4-16七、輔導(dǎo)安排：       課后安排輔導(dǎo)八、教學(xué)內(nèi)容4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和分類 齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中應(yīng)用最廣的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一，它的主要優(yōu)點(diǎn)主要有下面幾個(gè)方面：1適用的圓周速度和功率范圍廣；2傳動(dòng)效率高；3傳動(dòng)比穩(wěn)定；4壽命長(zhǎng)；5工作可靠；6可實(shí)現(xiàn)任意兩軸之間的傳動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)

27、在以下方面：1要求較高的制造和安裝精度，成本較高；2不適宜遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。齒輪按齒廓曲線分類，可以分為：1.         漸開(kāi)線齒輪2.         擺線齒輪請(qǐng)看下圖所示的齒輪機(jī)構(gòu)的基本類型。圓弧齒輪按照兩軸的相對(duì)位置和齒向，齒輪機(jī)構(gòu)可分為：1平行軸齒輪機(jī)構(gòu)包括直齒輪圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)和人字齒輪機(jī)構(gòu)。直齒、斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)又分為外嚙合齒輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)和齒輪與齒條機(jī)構(gòu)（下圖(a)，(b)，(c)，(d)，

28、(i)）。2相交軸齒輪機(jī)構(gòu)（圓錐齒輪機(jī)構(gòu)）包括直齒和曲齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)（下圖(e)，(f)）。3交錯(cuò)軸齒輪機(jī)構(gòu)包括交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)和蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)（下圖(g)，(h)）。齒輪機(jī)構(gòu)的基本類型4.2 齒廓嚙合基本定理齒輪傳動(dòng)的基本要求之一是其瞬時(shí)傳動(dòng)比必須保持恒定，否則當(dāng)主動(dòng)輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪的角速度為變量，從而產(chǎn)生慣性力，引起齒輪裝置的沖擊、振動(dòng)和噪聲，它不僅影響齒輪的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，甚至影響輪齒的強(qiáng)度，使其過(guò)早損壞而失效。要保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定不變，齒輪的齒廓必須符合一定的條件。下圖是為一對(duì)相互嚙合的齒輪的齒廓，在點(diǎn)接觸。設(shè)主動(dòng)輪1以角速度繞軸順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，從動(dòng)輪2受輪1的推動(dòng)以角速度繞

29、軸逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。它們?cè)邳c(diǎn)處的線速度分別為，。過(guò)點(diǎn)作兩齒廓，的公法線，它與連心線交于點(diǎn)。要使這一對(duì)齒廓能連續(xù)地接觸傳動(dòng)，則，在公法線方向上的分速度應(yīng)相等，否則兩齒廓將會(huì)壓壞或分離，即齒廓嚙合基本定律又因 ，過(guò)，分別作公法線的垂線，得交點(diǎn)，由圖可知， 又因，于是由此可得 由上式可知，欲保證瞬時(shí)傳動(dòng)比為定值，則比值應(yīng)為常數(shù)。因兩輪軸心連線為定長(zhǎng)，故欲滿足為常數(shù) ，必須使點(diǎn)為連心線上的定點(diǎn)。因此，為使齒輪瞬時(shí)傳動(dòng)比保持恒定，則其齒廓曲線必須符合下述條件，即不論兩齒廓在任何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)（嚙合點(diǎn)）的公法線必須與兩齒輪的連心線交于一定點(diǎn)。這就是齒廓嚙合的基本定律。定點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。以，為圓心，過(guò)節(jié)點(diǎn)所作

30、的圓稱為節(jié)圓，為兩齒輪的節(jié)圓半徑，分別用和表示。節(jié)點(diǎn)就是兩節(jié)圓的切點(diǎn)。從圖6-2可以看出，一對(duì)外嚙合齒輪的中心距，恒等于兩節(jié)圓半徑之和，即。4.3 漸開(kāi)線齒廓4.3.1 漸開(kāi)線的形成及其性質(zhì)請(qǐng)大家看下圖，當(dāng)直線沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)k的軌跡，就是該圓的漸開(kāi)線。漸開(kāi)線的形成我們由漸開(kāi)線的形成過(guò)程，可以知道漸開(kāi)線具有下列性質(zhì)：1因?yàn)榘l(fā)生線在基圓上作純滾動(dòng)，所以它在基圓上滾過(guò)的一段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的一段弧長(zhǎng)，即。2漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)的法線恒切于基圓。 3漸開(kāi)線上各點(diǎn)的壓力角不相等。4漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。5基圓以內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。4.3.2 漸開(kāi)線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律漸開(kāi)線齒廓的嚙

31、合傳動(dòng)在上圖中假設(shè)漸開(kāi)線齒廓和在任意點(diǎn)k接觸，過(guò)點(diǎn)作兩齒廓的公法線與兩輪連心線交于點(diǎn)。根據(jù)漸開(kāi)線的特性，必同時(shí)與兩基圓相切。由于基圓的大小和位置都是不變的，所以同一方向的內(nèi)公切線只有一條，它與連心線交點(diǎn)的位置是不變的。即無(wú)論兩齒廓在何處接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作齒廓公法線均通過(guò)連心線上同一點(diǎn)，故漸開(kāi)線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律，其瞬時(shí)傳動(dòng)比常數(shù)又在圖6-5中，故兩輪的傳動(dòng)比還可以寫成 也就是說(shuō)兩輪的傳動(dòng)比不僅與兩節(jié)圓半徑成反比，同時(shí)也與兩基圓半徑成反比。因1，故在討論一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，下標(biāo)1表示小輪，下標(biāo)2表示大輪。4.3.3 漸開(kāi)線齒廓的其他嚙合特性漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)除滿足齒廓嚙合基本定律外，還有下面幾個(gè)特

32、點(diǎn)：1嚙合線為一直線 2嚙合角為常數(shù) 3漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的可分性4.4 齒輪各部分名稱及漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的尺寸計(jì)算4.4.1 齒輪各部分名稱下圖表示直齒圓柱齒輪的一部分，它的各部分的名稱和符號(hào)如下：齒輪各部分名稱、代號(hào)齒頂圓：齒頂所確定的圓稱為齒頂圓，其半徑用表示，直徑用表示。齒根圓：齒槽底部所確定的圓稱為齒根圓，其半徑用表示，直徑用表示。齒槽寬：相鄰兩齒之間的空間稱為齒槽。齒厚：在任意直徑的圓周上，輪齒兩側(cè)齒廓之間的弧長(zhǎng)稱為該圓的齒厚，用表示。齒距：在任意直徑的圓周上，相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的弧長(zhǎng)稱為該圓的齒距，用表示。在同一圓周上，齒距等于齒厚與齒槽寬之和，即設(shè)為齒數(shù)，則根據(jù)齒距的定義可

33、得故 分度圓上的齒距對(duì)的比值稱為模數(shù)，用 (mm)表示，即 分度圓直徑 分度圓上的齒距、齒厚及齒槽寬分別用和表示，而且。齒頂高：輪齒在齒頂圓和分度圓之間的徑向高度稱為齒頂高，用表示。齒根高：輪齒在齒根圓和分度圓之間的徑向高度稱為齒根高，用表示。 式中 齒頂高系數(shù)（表6-2）； 頂隙系數(shù)（表6-2）。全齒高：輪齒在齒頂圓和齒根圓之間的徑向高度稱為全齒高，用表示，故 span style='mso-ignore:vglayout;z-index:1;left:0px;margin-left:221px;margin-top:16px;width:12px; height:23px'

34、由此可以推出齒頂圓直徑和齒根圓直徑的計(jì)算式為 分度圓上齒厚與齒槽寬相等，且齒頂高和齒根高為標(biāo)準(zhǔn)值的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。因此，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪 分度圓壓力角用表示，由式（6-2）可知，有 基圓直徑的計(jì)算式為 分度圓：齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓稱為分度圓。齒寬：輪齒在齒輪軸向的寬度，用表示。4.4.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算1齒輪請(qǐng)看下表，介紹的是外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算。外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算 名 稱符 號(hào)計(jì) 算 公 式模數(shù)根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)需要而定壓力角分度圓直徑1,齒頂圓直徑,齒根圓直徑,基圓直徑,全齒高齒頂高齒根高頂隙齒厚齒槽寬齒距基圓節(jié)距中心距2齒條下圖所

35、示的為一齒條，可以看做是齒輪的一種特殊形式，即齒數(shù)為無(wú)窮多的齒輪。由于其基圓半徑無(wú)窮大，故齒條的漸開(kāi)線齒廓變成直線齒廓。其主要特點(diǎn)是： 由于齒條的齒廓是直線，所以齒廓上各點(diǎn)的法線是平行的。又由于齒條是作直線移動(dòng)的，齒廓上各點(diǎn)的速度大小和方向一致，故齒廓上各點(diǎn)的壓力角相同，其大小等于齒廓的齒形角（取標(biāo)準(zhǔn)值20°或15°） 由于齒條上各齒同側(cè)齒廓是平行的，所以，不論在分度線上、齒頂線上或與其平行的其他直線上的齒距均相等，即。齒條齒條的基本尺寸，可參照標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。例如：齒條的齒頂高 齒條的齒根高 齒條的齒厚 齒條的齒槽寬 4.5 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱

36、齒輪的嚙合傳動(dòng)4.5.1 齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件如下圖所示的正確嚙合條件，一對(duì)齒輪要實(shí)現(xiàn)正確嚙合傳動(dòng)，則應(yīng)使兩齒輪的相鄰兩齒同側(cè)齒廓在嚙合線上的距離相等，即兩齒輪的法向齒距應(yīng)相等。 而 故 由于齒輪的模數(shù)和壓力角均已標(biāo)準(zhǔn)化，為滿足上式必須使 上式表明，漸開(kāi)線齒輪正確嚙合條件是兩輪分度圓上的模數(shù)和壓力角必須分別相等。于是，一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比可寫成： 正確嚙合條件4.5.2 標(biāo)準(zhǔn)中心距齒側(cè)間隙：一齒輪節(jié)圓上的齒槽寬與另一齒輪節(jié)圓上的齒厚之差。安裝要求：齒側(cè)間隙=0，即，。由前述已知，標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓的齒厚與齒槽寬相等。又知正確嚙合的一對(duì)漸開(kāi)線齒輪模數(shù)和壓力角分別相等，故。安裝時(shí)將分度圓與節(jié)圓重合（即兩

37、輪的分度圓相切），參見(jiàn)下圖(a)所示，這種安裝叫標(biāo)準(zhǔn)安裝，此時(shí)，即齒側(cè)間隙為零。一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓相切時(shí)的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距，以表示。 此時(shí)，嚙合角等于分度圓上的壓力角，正確安裝時(shí)無(wú)齒側(cè)間隙。因兩輪分度圓相切，故頂隙 在生產(chǎn)實(shí)際中，由于齒輪制造和安裝的誤差，使齒輪實(shí)際中心距與標(biāo)準(zhǔn)中心距往往不同。兩輪的分度圓不再相切，這時(shí)節(jié)圓與分度圓不重合，如下圖(b)所示實(shí)際中心距與標(biāo)準(zhǔn)中心距的關(guān)系為。由于兩齒輪制成后，基圓半徑不變，所以中心距改變后傳動(dòng)比并不改變。漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的這一特性稱為傳動(dòng)的可分性。這種傳動(dòng)的可分性，對(duì)于漸開(kāi)線齒輪的加工和裝配都是十分有利的。 漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的可分性4.5.3 連續(xù)傳

38、動(dòng)條件請(qǐng)看下圖。如果設(shè)齒輪1為主動(dòng)輪，齒輪2為從動(dòng)輪。連續(xù)傳動(dòng)條件：一對(duì)互相嚙合的齒輪，當(dāng)前面一對(duì)輪齒開(kāi)始分離時(shí)，其后面的一對(duì)輪齒必須進(jìn)入嚙合。為了保證連續(xù)傳動(dòng)，應(yīng)使。齒輪的重合度一對(duì)齒由開(kāi)始嚙合到終止嚙合，分度圓上任意一點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)稱為嚙合弧，圖6-10中圓弧就是嚙合弧。當(dāng)輪齒從開(kāi)始嚙合到終止嚙合時(shí)，該齒在基圓上所經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)為，由漸開(kāi)線性質(zhì)可知。令 嚙合弧與齒距之比稱為重合度，用表示。式（6-19）為齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件。根據(jù)齒輪傳動(dòng)的幾何關(guān)系，可求出重合度的計(jì)算公式。對(duì)于正確安裝的標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng) 上式中 齒輪1齒頂圓壓力角，； 齒輪2齒頂圓壓力角，。4.6 漸開(kāi)線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象4.

39、6.1 漸開(kāi)線齒輪的切齒原理 生產(chǎn)中，可以用下列方法制造漸開(kāi)線齒輪：1成形法：用漸開(kāi)線齒形的成形銑刀直接切出齒形。2范成法：利用一對(duì)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(lái)切齒的。如果把其中一個(gè)齒輪（或齒條）做成刀具，就可以切出與其共軛的漸開(kāi)線齒廓。 齒輪插刀 齒條插刀 齒輪滾刀4.6.2 根切現(xiàn)象和最小齒數(shù)請(qǐng)看下圖(a)，先來(lái)看看什么叫根切現(xiàn)象？它是指用范成法加工時(shí)，如果齒輪的齒數(shù)太少，則刀具的齒頂將會(huì)把根部已加工好的漸開(kāi)線齒廓切去一部分的現(xiàn)象。如下圖(b)所示，標(biāo)準(zhǔn)齒輪產(chǎn)生根切的原因是刀具的齒頂線超過(guò)了極限嚙合點(diǎn)。為避免根切，必須使刀具的齒頂線位于嚙合極限點(diǎn)的下方。但加工

40、標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，刀具的中線與齒輪的分度圓切于點(diǎn)。當(dāng)模數(shù)一定時(shí)，刀具的齒頂高為一定值，故刀具齒頂線的位置也就確定了。因此，只要設(shè)法使嚙合極限點(diǎn)沿嚙合線移至刀具齒頂線上方的位置才不會(huì)產(chǎn)生根切。而嚙合極限點(diǎn)的位置與被切齒輪的基圓半徑有關(guān)，基圓半徑愈小，則極限嚙合點(diǎn)愈接近于節(jié)點(diǎn)，齒條刀具的齒頂線愈易超過(guò)點(diǎn)，此時(shí)愈易產(chǎn)生根切現(xiàn)象。又因?yàn)榛鶊A半徑，而皆為定值（與刀具的相同），所以被切齒輪的齒數(shù)愈少，愈易發(fā)生根切現(xiàn)象。由此可知，為了避免發(fā)生根切現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)應(yīng)有一個(gè)最少的限度。用齒條插刀或滾刀加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪，若使被切齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，則刀具的齒頂線不得超過(guò)點(diǎn)，即根切現(xiàn)象和不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)而 因此 所以

41、 當(dāng)時(shí)，。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪當(dāng)用齒條插刀或滾刀加工時(shí)，不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)為，因此為了避免根切，應(yīng)使小齒輪的齒數(shù)。4.6.3 變位齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪存在不足之處表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面: 1標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)。如前所述，當(dāng)采用范成法加工齒輪時(shí)，若被切齒輪的齒數(shù)，則必將產(chǎn)生根切。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。若，則無(wú)法安裝；反之，若，雖可安裝，但齒側(cè)間隙增大，重合度減小，傳動(dòng)不平穩(wěn)。3一對(duì)材料相同的標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，由于小齒輪的齒根厚度較薄，而且嚙合次數(shù)又較多，因而小齒輪輪齒的強(qiáng)度較弱，磨損較嚴(yán)重，也就容易損壞。變位齒輪指的是用改變刀具與輪坯的相對(duì)位置來(lái)切制齒輪的方法稱為變位，變位切制所得的齒輪。

42、變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比具有如下特點(diǎn):1切制變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪所用刀具和分度運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)比是一樣的，因而它們的模數(shù)和壓力角相同，分度圓和基圓也相同。齒廓曲線是同一個(gè)基圓展出的漸開(kāi)線，只是兩者所截取的區(qū)段不同而已，如下圖所示。因?yàn)楦鲄^(qū)段漸開(kāi)線的曲率半徑不同，所以可用變位的方法來(lái)改善齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量。2標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓齒厚與齒槽寬相等；正變位齒輪，而負(fù)變位齒輪。3正變位齒輪的齒根高減小了，而齒頂高增大了；負(fù)變位齒輪與此正好相反。4正變位齒輪的齒根變厚了，而負(fù)變位齒輪的齒根卻變薄了。因而，采用正變位齒輪可提高輪齒的強(qiáng)度。變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的比較變位系數(shù)選擇與齒數(shù)有關(guān)，對(duì)于的齒輪，最小變位系數(shù)可用下式計(jì)算 4.

43、7 斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4.7.1 斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成及其嚙合特點(diǎn) 請(qǐng)看下圖，直齒圓柱齒輪的齒廓曲面是發(fā)生面s在基圓柱上作純滾動(dòng)時(shí)，由其上任一與基圓柱母線平行的直線所展出的漸開(kāi)線曲面。當(dāng)一對(duì)直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，輪齒的接觸線是與軸線平行的直線，如下圖(b)所示，輪齒沿整個(gè)齒寬突然同時(shí)進(jìn)入嚙合和退出嚙合，所以容易引起沖擊、振動(dòng)和噪聲，傳動(dòng)平穩(wěn)性差。直齒輪齒面形成及接觸線斜齒圓柱齒輪齒廓曲面形成的原理和直齒輪類似，所不同的是形成漸開(kāi)線齒面的直線不平行于而與它成一個(gè)角度。請(qǐng)看下圖(a)所示，當(dāng)發(fā)生面沿基圓柱滾動(dòng)時(shí)，斜直線的軌跡為一漸開(kāi)線螺旋面，即斜齒輪的齒廓曲面。直線與基圓柱母線的夾角稱為基圓柱上

44、的螺旋角。由斜齒輪齒廓曲面的形成可見(jiàn)，其端面（垂直于其軸線的截面）的齒廓曲線為漸開(kāi)線。從端面看，一對(duì)漸開(kāi)線斜齒輪傳動(dòng)就相當(dāng)于一對(duì)漸開(kāi)線直齒輪傳動(dòng)，所以，它也滿足定角速比的要求。 如下圖(b)所示，斜齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，齒廓曲面的接觸線是與軸線傾斜的直線，接觸線的長(zhǎng)度是變化的，開(kāi)始時(shí)接觸線長(zhǎng)度由短變長(zhǎng)，然后由長(zhǎng)變短，直至脫離嚙合。這說(shuō)明斜齒輪的嚙合情況是沿著整個(gè)齒寬逐漸進(jìn)入和退出嚙合的，故與直齒圓柱齒輪相比，傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊和噪聲小。斜齒輪齒面形成及接觸線4.7.2 斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸的計(jì)算 這一節(jié)給大家介紹斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算。1螺旋角 螺旋角的大小表示斜齒圓柱齒輪輪齒

45、的傾斜程度，它是反映斜齒輪特征的一個(gè)重要參數(shù)。2法面參數(shù)與端面參數(shù)間的關(guān)系由于斜齒圓柱齒輪的齒向傾斜，故有端面和法面之分。垂直于軸線的平面稱為端面，與分度圓柱螺旋線垂直的平面則稱為法面。下面左圖所示的為斜齒圓柱齒輪分度圓柱面的展開(kāi)圖。從圖上可知端面齒距與法面齒距的關(guān)系為 若以，分別表示端面模數(shù)和法面模數(shù)，因?yàn)?，故有 法面壓力角和端面壓力角的關(guān)系由下面右圖可知，而 ，所以 斜齒輪的展開(kāi)圖 端面壓力角和法面壓力角端面齒頂高系數(shù)和端面頂隙系數(shù) 因?yàn)闊o(wú)論是從法面來(lái)看還是從端面來(lái)看，輪齒的齒頂高是相同的，頂隙也是相同的，可以得到 用銑刀切制斜齒輪時(shí)，銑刀的齒形應(yīng)等于齒輪的法面齒形；在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，也需要

46、研究法面齒形，因此，國(guó)標(biāo)規(guī)定斜齒輪的法面參數(shù)（）取為標(biāo)準(zhǔn)值，而端面參數(shù)為非標(biāo)準(zhǔn)值。3斜齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的幾何尺寸可參看下面表格進(jìn)行計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算名 稱符 號(hào)計(jì) 算 公 式螺旋角一般取端面模數(shù) （為標(biāo)準(zhǔn)值）端面壓力角 （）端面齒頂高系數(shù),端面頂隙系數(shù)齒頂高 （為標(biāo)準(zhǔn)值）齒根高 （為標(biāo)準(zhǔn)值）全齒高續(xù)表名 稱符 號(hào)計(jì) 算 公 式頂隙分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑中心距4.7.3 斜齒輪的正確嚙合條件和重合度 1正確嚙合條件 一對(duì)斜齒輪的正確嚙合，除兩輪的模數(shù)和壓力角必須相等以外，外嚙合時(shí)兩輪分度圓柱螺旋角（以下簡(jiǎn)稱螺旋角）也必須大小相等，方向相反，即一個(gè)為

47、左旋，另一個(gè)為右旋。正確嚙合條件為 上式表明，平行軸斜齒輪傳動(dòng)螺旋角大小相等，外嚙合時(shí)旋向相反，取“-”號(hào)，內(nèi)嚙合時(shí)旋向相同，取“+”號(hào)。2重合度由斜齒輪嚙合的特點(diǎn)，計(jì)算斜齒輪重合度時(shí)必須考慮螺旋角的影響。請(qǐng)看下圖所示的為兩個(gè)端面參數(shù)（齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)）完全相同的標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的分度圓柱面（即節(jié)圓柱面）展開(kāi)圖。直線和之間的區(qū)域表示嚙合區(qū)。直齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪在線處沿整個(gè)齒寬同時(shí)開(kāi)始嚙合，而在處沿整個(gè)齒寬同時(shí)脫離。斜齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪也是在線處，但僅是從一端進(jìn)入嚙合，當(dāng)轉(zhuǎn)到位置時(shí)，輪齒從一端開(kāi)始脫離，直到繼續(xù)轉(zhuǎn)到位置時(shí)，才全部脫離嚙合。顯然，斜齒輪比直齒輪多轉(zhuǎn)過(guò)一段弧

48、長(zhǎng)，因此，斜齒輪傳動(dòng)重合度的增量為式中 端面基節(jié)。設(shè)為端面重合度，即與斜齒輪端面參數(shù)相同的直齒輪的重合度，則斜齒輪的重合度為 由上式可見(jiàn)，斜齒輪的重合度隨螺旋角和齒寬的增大而增大，其值可以達(dá)到很大。這是斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力較高的主要原因之一。斜齒輪傳動(dòng)的重合度4.7.4 斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)用成形法加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，銑刀是沿螺旋齒槽方向進(jìn)刀的。而進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，也必須知道斜齒輪的法面齒形。因此，刀具需按斜齒輪的法面齒形來(lái)選擇。但要精確計(jì)算法面齒形較困難，通常用近似齒形代替。斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)請(qǐng)看上圖，過(guò)斜齒輪分度圓柱面上的任一點(diǎn)作輪齒螺旋線的法面，該法面與分度圓柱的交線為一橢圓。在此剖面上，點(diǎn)

49、附近的齒形可近似地看成斜齒圓柱齒輪的法面齒廓。其長(zhǎng)半軸，短半軸。橢圓在點(diǎn)處的曲率半徑為若以曲率半徑為分度圓半徑，以斜齒輪法面模數(shù)為模數(shù)，取法面壓力角作一直齒圓柱齒輪，此直齒圓柱齒輪的齒形與斜齒圓柱齒輪的法面齒廓十分相近。該直齒圓柱齒輪稱為斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱為斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)，用表示。 用成形法加工時(shí)，應(yīng)按當(dāng)量齒數(shù)選擇銑刀刀號(hào)；強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可按一對(duì)當(dāng)量直齒輪傳動(dòng)近似計(jì)算一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)。正常標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪不發(fā)生根切的齒數(shù)，可按下式求得 4.7.5 斜齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)與直齒輪相比，斜齒輪具有以下優(yōu)點(diǎn):1齒廓接觸線是斜線，輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合和逐漸脫離嚙合的，故運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊和噪聲小。2重合度較大

50、，并隨齒寬和螺旋角的增大而增大。故承載能力較高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適于高速傳動(dòng)。3最少齒數(shù)小于直齒輪的最小齒數(shù)。4.8 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒輪用于相交兩軸之間的傳動(dòng)，其輪齒有直齒、曲齒等類型，直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)、制造和安裝均較簡(jiǎn)便，故應(yīng)用最為廣泛。圓錐齒輪的輪齒分布在圓錐面上，所以齒形從大端到小端逐漸縮小。和圓柱齒輪傳動(dòng)相似，一對(duì)圓錐齒輪的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)節(jié)圓錐的純滾動(dòng)。除了節(jié)圓錐以外，圓錐齒輪還有分度圓錐、齒頂圓錐和基圓錐。請(qǐng)看下圖，它表示一對(duì)正確安裝的標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪。 正確安裝的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪4.8.1 直齒圓錐齒輪的傳動(dòng)比為兩輪分度圓錐角，兩輪大端分度圓直徑分別為、，齒數(shù)分別為、。當(dāng)時(shí)，傳動(dòng)比為 4.8.2 直齒圓錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù) 如下圖所示，平面（發(fā)生面）與基圓錐相切，并在其上作純滾動(dòng)時(shí)，該平面上任意點(diǎn)描繪出的軌跡為球面漸開(kāi)線，所以圓錐齒輪的理論齒廓曲線就是以錐頂為球心的球面漸開(kāi)線。圓錐齒輪齒廓曲線的形成 1背錐圓錐齒輪的齒廓曲線在理