徐秀玲機械設計基礎教案熱動本11級

1、第 1 次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3班級 2013年9月6日章節(jié)名稱緒 論第一章 平面機構的自由度1.1 運動副及其分類1.2 平面機構運動簡圖教學內(nèi)容1、機器、機構、構件、零件的概念；2、機械設計基礎的研究對象；3、運動副的概念及分類；4、運動簡圖畫法；教學目的與 要 求了解本課程的研究對象和研究內(nèi)容，學習的主要任務。理解運動副的相關知識， 掌握機構運動簡圖的表達方法。重 點機器、機構、構件、零件的概念；運動副的概念及分類難 點運動簡圖畫法作 業(yè) 無教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二

2、版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社緒 論一、研究對象1、機械：機器和機構的總稱機器（三個特征）：人為的實物組合（不是天然形成的）；各運動單元具有確定的相對；必須能作有用功，完成物流、信息的傳遞及能量的轉換。機器的組成：原動機、工作機、傳動部分、自動控制工作機機構：有兩特征。很顯然，機器和機構最明顯的區(qū)別是：機器能作有用功，而機構不能，機構僅能實現(xiàn)預期的機械運動。兩者之間也有了解，機器是由幾個機構組成的系統(tǒng)，最簡單的機器只有一個機構。2、概念構件：運動單元體零件：制造單元體 構件可由一個或幾個零件組成。機架：機構中相對不動的構件原動件：驅動力（或力矩）所作用的構件。輸入構件從動件：隨著原動構件的

3、運動而運動的構件。輸出構件機構：能實現(xiàn)預期的機械運動的各構件（包括機架）的基本組合體稱為機構。二、研究內(nèi)容：1、機構的結構和運動學：機械的組成；機構運動的可能性和確定性；分析運動規(guī)律。2、機構和機器動力學：力運動的關系·F=ma 功能3、要求：解決二類問題：分析：結構分析，運動分析，動力分析綜合（設計）：運動要求，功能要求。新的機器。第一章 平面機構的自由度和速度分析§1-1 機構結構分析的目的和方法研究機構的組成原理和機構運動的可能性以及運動確定的條件§1-2 機構的組成機構是由構件組成的。一、運動副：構件間的可動聯(lián)接。（既保持直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動）

4、高副：點線接觸低副：面接觸運動副元素自由度：構件含有獨立運動的數(shù)目約束：對獨立運動的限制低副：2個約束，1個自由度高副：1個約束，2個自由度低副：轉動副：兩個構件間不能作旋轉運動的運動副；移動副：兩個構件間不能作移動運動的運動副。高副：齒輪副；凸輪副。二、運動鏈、機構1、運動鏈：兩個以上構件通過運動副聯(lián)接而成的系統(tǒng)平面運動鏈；空間運動鏈（根據(jù)各構件間的相對運動為平面運動還是空間運動分類）2、機構（從運動鏈角度）：1、對一個運動鏈2、選一構件為機架3、確定原動件（一個或數(shù)個）4、原動件運動時，從動件有確定的運動。第 2 次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3班級 2013年9月10日章節(jié)

5、名稱1.3 平面機構的自由度教學內(nèi)容1、平面機構自由度的公式；2、自由度計算注意事項；教學目的與 要 求掌握機構自由度的計算方法重 點掌握機構自由度的計算方法難 點自由度計算注意事項作 業(yè)P17： 1.5；1.6；1.7；1.9；1.10教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社§1-3 平面機構運動簡圖一、用規(guī)定的符號和線條按一定的比例表示構件和運動副的相對位置，并能完全反映機構特征的簡圖。二、繪制：1、運動副的符號轉動副：移動副：齒輪副：凸輪副：2、構件（桿）：3

6、、機構運動簡圖的繪制，（模型，鄂式破碎機）1）分析機構，觀察相對運動；2）找出所有的構件與運動副；3）選擇合理的位置，即能充分反映機構的特性；4）確定比例尺，5）用規(guī)定的符號和線條繪制成間圖。（從原動件開始畫）§1-4 平面機構的自由度機構的自由度：機構中各構件相對于機架所能有的獨立運動的數(shù)目。一、計算機構自由度（設n個活動構件，PL個低副，PH個高副） 二、機構具有確定運動的條件 （原動件數(shù)>F，機構破壞）原動件數(shù)=機構自由度鉸鏈五桿機構：原動件數(shù)<機構自由度數(shù)，機構運動不確定（任意亂動）構件間沒有相對運動機構剛性桁架（多一個約束）超靜定桁架F，構件間無相對運動，不成為

7、機構。F>0, 原動件數(shù)=F，運動確定 原動件數(shù)<F，運動不確定 原動件數(shù)>F，機構破壞三、計算F時注意問題（1）復合鉸鏈m-1例： （2）局部自由度（與輸出件運動無關的自由度稱局部自由度） （3）虛約束：在特殊的幾何條件下，有些約束所起的限整理用是重復的，這種不起獨立限整理用的約束稱為虛約束。 圖1-15作業(yè)：P498，題1-1，1-2，1-3，1-4。平面機構的虛約束常出現(xiàn)于下列情況：（1）不同構件上兩點間的距離保持恒定（2）兩構件構成各個移動副且導路互相平行（3）兩構件構成各個轉動副且軸線互相重合（4）在輸入件與輸出件之間用多組完全相同的運動鏈來傳遞運動（見課本P14）

8、例：計算自由度（先看有無注意事項，復合鉸鏈，再看有幾個構件）1、2、，其中B、C為復合鉸鏈。第 3 次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3班級 2013年9月13日章節(jié)名稱第二章 平面連桿機構2.1 平面四桿機構的基本類型及其應用教學內(nèi)容1、四桿機構的基本類型；2、機構的演化；3、四桿機構曲柄存在的條件；教學目的與 要 求了解平面四桿機構的基本型式、基本特性和演化途徑；掌握曲柄存在的條件；重 點四桿機構曲柄存在的條件難 點四桿機構曲柄存在的條件作 業(yè) 無教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大

9、康主編 背景工業(yè)大學出版社第二章 平面連桿機構2.1平面四桿機構的類型及應用 一、鉸鏈四桿機構基本類型根據(jù)機構中有無曲柄和有幾個曲柄，鉸鏈四桿機構又有三種基本形式：1曲柄搖桿機構：兩連架桿中一個為曲柄而另一個為搖桿的機構。2雙曲柄機構：兩連架桿均為曲柄的四桿機構。可將原動曲柄的等速轉動轉換成從動曲柄的等速或變速轉動。注意：平行四邊形機構在運動過程中，當兩曲柄與機架共線時，在原動件轉向不變、轉速恒定的條件下，從動曲柄會出現(xiàn)運動不確定現(xiàn)象。可以在機構中添加飛輪或使用兩組相同機構錯位排列。 3 雙搖桿機構：兩連架桿都是搖桿的機構。二、機構的演化 機構的演化方法有三種：1）通過改變構件的形狀和相對尺寸

10、進行演化；2）通過改變運動副尺寸進行演化；3）通過選用不同構件作為機架進行演化。1滑塊機構當構件1能整周回轉成為曲柄時，該機構稱為曲柄滑塊機構；否則該機構稱為擺桿滑塊機構。2導桿機構在圖a所示的對心曲柄滑塊機構中，若改取構件1為機架，則機構演化為導桿機構。3曲柄搖塊與曲柄轉塊機構在圖a中若改取構件2為機架，當l1< l2時，隨構件1的轉動，滑塊3只在一定角度范圍內(nèi)擺動，該構件稱為曲柄搖塊機構；當l1> l2時，則滑塊3可作整周轉動，我們稱為曲柄轉塊機構。 4移動導桿機構在圖 a中，如取滑塊3為機架，則該機構演化成移動導桿機構。2.2 四桿機構特性 一、四桿機構存在曲柄的條件 鉸鏈四

11、桿機構的三種基本型式的區(qū)別在于它的連架桿是否為曲柄。而且一般原動件為曲柄 。而在四桿機構中是否存在曲柄，取決于機構中各構件間的相對尺寸關系。鉸鏈四桿機構曲柄存在條件為：1）連架桿和機架中必有一桿是最短桿； 2）最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。（稱為桿長條件） 上述兩個條件必須同時滿足，否則機構不存在曲柄。第 4 次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3班級 2013年9月20日章節(jié)名稱2.2 平面四桿機構的基本特性2.3四桿機構設計教學內(nèi)容1、四桿機構的急回特性；2、壓力角和傳動角；3、死點4、四桿機構的設計教學目的與 要 求掌握平面四桿機構曲柄存在的條件、行程速比系數(shù)

12、、極位夾角、最大壓力角、最小傳動角、機構死點位置等概念。掌握四桿機構的設計方法；重 點壓力角和傳動角、死點四桿機構的設計難 點壓力角和傳動角、死點四桿機構的設計作 業(yè)P37： 2.1；2.2教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社二、急回特性和行程速比系數(shù)1） 當主動件曲柄等速轉動時，從動件搖桿擺回的平均速度大于擺出的平均速度，搖桿的這種運動特性稱為急回特性 。2）行程速比系數(shù)K 當機構存在極位夾角 時，機構便具有急回運動特性。且角越大，K值越大，機構的急回性質(zhì)也越顯著。3、

13、 壓力角與傳動角連桿BC與從動件CD之間所夾的銳角 稱為四桿機構在此位置的傳動角。顯然越大，有效分力Pt越大，Pn越小，對機構的傳動就越有利。所以，在連桿機構中也常用傳動角的大小及變化情況來描述機構傳動性能的優(yōu)劣。為了保證機構傳力性能良好，應使min40 50。 最小傳動角的確定： 對于曲柄搖桿機構， min出現(xiàn)在主動件曲柄與機架共線的兩位置之一。4、 死點 當連桿與從動件曲柄共線時，機構的傳動角0°，這時主動件通過連桿作用于從動件上的力恰好通過其回轉中心，出現(xiàn)了不能使構件AB轉動的“頂死”現(xiàn)象，機構的這種位置稱為“死點”。 在工程上，為了使機構能夠順利通過死點而正常運轉，必須采用適

14、當?shù)拇胧?，如發(fā)動機上安裝飛輪加大慣性力，或利用機構的組合錯開死點位置。但是，也應注意到，在工程上也長有利用死點來實現(xiàn)一定工作要求的，例如飛機起落架、各類夾具中。2.3四桿機構設計連桿機構的設計方法有：作圖法、實驗法及解析法。1、 按連桿預定位置設計四桿機構2、 按給行程速比系數(shù)K設計四桿機構 如圖所示，已知搖桿CD長度及擺角，行程速比系數(shù)K。要求設計曲柄搖桿機構。步驟如下：1）由公式，求出極位夾角 。2）任選固定鉸D的位置，并作出搖桿兩極限位置C1D和C2D，夾角為。3）連接C1C2，作C1C2O =C2C1O = 90- ，得交點O，以O為圓心，OC1為半徑作圓。4）在圓上任取一點A為固定鉸

15、。5）連接AC1、AC2，則AC1、AC2分別為曲柄與連桿重迭拉直共線位置，即：AC1=BC-AB AC2=BC+AB 可分別求得AB與BC。第 5次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3 班級 2013年9月24日章節(jié)名稱第三章 凸輪機構3.1 凸輪機構的應用和類型3.2 從動件的常用運動規(guī)律3.3凸輪機構壓力角教學內(nèi)容1、凸輪機構的類型；2、等速運動、簡諧運動、等加速運動從動件的運動規(guī)律；3、壓力角的概念；教學目的與 要 求熟悉凸輪機構的類型和應用。了解凸輪機構從動件常用運動規(guī)律；了解其沖擊特性和應用場合。理解高副壓力角。重 點等速運動、簡諧運動、等加速運動從動件的運動規(guī)律難 點壓力

16、角的概念作 業(yè)P52： 3.1；3.2教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社§31 凸輪機構的應用和分類凸輪機構的分類：按凸輪形狀分： 1）盤形凸輪 2）移動凸輪3）圓柱凸輪按從動件型式分： 1）尖底從動件；2）滾子從動件；3）平底從動件按維持高副接觸分（鎖合）； 1）力鎖合彈簧力、重力等 2）幾何鎖合： 等徑凸輪；等寬凸輪凸輪機構的優(yōu)點：結構簡單、緊湊、設計方便，可實現(xiàn)從動件任意預期運動，因此在機床、紡織機械、輕工機械、印刷機械、機電一體化裝配中大量應用。缺點：

17、1）點、線接觸易磨損；2）凸輪輪廓加工困難；3）行程不大§32 從動件的運動規(guī)律凸輪的輪廓形狀取決于從動件的運動規(guī)律基圓凸輪理論輪廓曲線最小矢徑所作的圓。偏距圓從動件導路與凸輪回轉中心O的偏負距離為e，并以e為半徑O為圓心所作的圓。行程從動件由最低點到最高點的位移h（式擺角）推程運動角從動件由最低運行到最高位置，凸輪所轉過的角?；爻踢\動角高低凸輪轉過的轉角。遠休止角從動件到達最高位置停留過程中凸輪所轉過的角。近休止角從動件在最低位置停留過程中所轉過的角。從動件位移線圖從動件位移S與凸輪轉角（或時間t）之間的對應關系曲線。從動件速度線圖加速度線圖統(tǒng)稱從動件運動線圖。一、從動件常用運動規(guī)

18、律1）等速運動 從動件開始和最大行程加速度有突變則有很大的沖擊。這種沖擊稱剛性沖擊。實質(zhì)材料有彈性變形不可能達到，但仍然有強烈的沖擊。只適用于低速輕載。2）等加速度、等減速度等加速度 等減速度 加速度有有限突變，柔性沖擊，適用于中等速度輕載。3、（余弦PV速度）規(guī)律加速度有突變，仍存在柔性沖擊。適用于中速、中載4、擺線運動規(guī)律（正弦加速度）， 這種規(guī)律沒有加速度突變，則即不存在剛性沖擊，又不存在柔性沖擊，適用高速輕載。第 6次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3班級 2013年9月27日章節(jié)名稱3.4圖解法設計凸輪輪廓教學內(nèi)容1、偏置尖頂直動從動件盤形凸輪；2、滾子直動從動件盤形凸輪3

19、、平底直動從動件盤形凸輪教學目的與 要 求掌握直動從動件（偏置尖頂、滾子、平底）盤形凸輪輪廓的繪制方法了解擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制；重 點直動從動件（偏置尖頂、滾子、平底）盤形凸輪輪廓的繪制方法難 點擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制；作 業(yè)無教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社§33圖解法設計凸輪輪廓一、作圖法1、直動從動件星形凸輪機構已知：從動件運動規(guī)律，等角速度，偏距e，基園半徑。要求：繪出凸輪輪廓曲線設計步驟： 以為半徑作基園，e為半徑作偏距園。 過K點作

20、從動件等路交點。 作位移線圖，分成若干等份。 等分偏距園，過K1，K2，K5作切線，交于基圓，C1，C2，C5 應用反轉法，量取從動件在各切線對預置上的位移，由圖中量取從動件位移，得B1，B2，即C1B1=11C2B2=Z2 將B0，B1連成光滑曲線，即為凸輪輪廓曲線對于滾子從動件星形凸輪機構，設計方法與上相同，只是只要把它乘作滾子中心看作為尖頂從動件凸輪，則由上方法得出的輪廓曲線稱為理論輪廓曲線，然后以該輪廓曲線為圓心，滾子半徑為半徑畫一系列圓，再畫這些圓所包絡的曲線，即為所設計的輪廓曲線，這稱為實際輪廓曲線。其中指理論輪廓曲線的其圓半徑。對于平底從動件，則只要做出不同位置平底的包絡線，即為

21、實際輪廓曲線。2、擺動從動件星形凸輪機構已知：基圓半徑，中心距a，擺桿長l，從動件運動規(guī)律求：凸輪輪廓曲線設計步驟： 以為半徑作基圓，以中心距為a，作擺桿長為l與基圓交點于點 作從動件位移線圖，并分成若干等分 以中心矩a為半徑，o為原心作圖 用反轉法作位移線圖對應等得點A0，A1，A2， 以l為半徑，A1，A2，為原心作一系列圓弧交于基圓C1，C2，點 以l為半徑作對應等分角。 以A1C1，A2C2向外量取對應的A1B1，A2B2 將點B0，B1，B2連成光滑曲線。發(fā)現(xiàn)從動桿與輪廓干涉，通常作成曲桿，避免干涉，或擺桿與凸輪輪廓不在一個平面內(nèi)僅靠頭部伸出桿與輪廓接觸。對于滾子和平底同樣是畫出理論

22、輪廓曲線為參數(shù)至運動軌跡，作出一系列位置的包絡線即為實際輪廓曲線。第 7次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3 班級 2013年10月8日章節(jié)名稱第四章 齒輪機構4.1 齒輪機構的特點和類型4.2 齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件4.3 漸開線齒廓教學內(nèi)容1、齒輪優(yōu)缺點及類型2、齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件3、漸開線的形成和特性。4、漸開線齒廓滿足定角速比要求。教學目的與 要 求了解齒輪機構的類型、應用。齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件。漸開線齒廓嚙合的基本特點。重 點齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件漸開線齒廓滿足定角速比要求難 點漸開線齒廓滿足定角速比要求作 業(yè)無教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資

23、料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社§41 概述齒輪機構：非圓齒輪機構；圓形齒輪機構。圓形齒輪機構平面齒輪機構（圓柱齒輪）；空間（用來傳遞兩相交軸或交錯軸）平面齒輪機構：直齒圓柱齒輪機構（直齒輪）外嚙合；內(nèi)嚙合；齒輪齒條平行軸斜齒齒輪機構（斜一）：外；內(nèi)；齒輪齒條空間：圓錐齒輪機構直齒；斜一；曲線齒交錯軸斜齒輪機構：（圖5-5）蝸桿機構：兩軸垂直交錯§42 齒廓嚙合基本定律 傳動比：常數(shù)圓齒輪；f(t)非圓齒輪一、齒廓嚙合基本定律 （P節(jié)點） 節(jié)曲線：非圓齒輪節(jié)曲線是非圓曲 圓齒輪節(jié)圓（輪1

24、的節(jié)圓是以O1為圓心，O，P為半徑的圈，每一瞬時，P位置唯一確定。）齒廓嚙合基本定律：在嚙合傳動的任一瞬時，兩輪齒廓曲線在相應接觸點的公法線必須通過按給定傳動比確定的該瞬時的節(jié)點。輪齒齒廓正確嚙合的條件定傳動比傳動，定律描述：設節(jié)圓半徑（概念：節(jié)點，節(jié)圓，）二、共軛齒廓，共軛曲線（關于共軛齒廓的求法自己看書）（凡滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒輪的齒廓稱）三、齒廓曲線的選擇滿足定傳動比的要求；考慮設計、制造等方面。（對于定傳動比的齒輪機構，通常采用漸開線、擺線、變態(tài)擺線）§43 漸開線及漸開線齒廓一、漸開線的形成及性質(zhì) 1、形成（當一直線n-n沿一個圓的圓周作純滾動時，直線上任一點K的軌

25、跡）AK漸開線基圓，rbn-n：發(fā)生線K：漸開線AK段的展角2、性質(zhì)（1）（2）NK為漸開線在K點的法線，NK為曲半半徑，漸開線上任一點的法線與基圓相切。（3）漸開線離基圓愈遠，曲半半徑愈大，漸開線愈平直（4）漸開線的形狀決定于基圓的大?。▓D5-12）K相同時，rb越大，曲半半徑越大 rb，漸開線N3K的直線（5）基圓內(nèi)無漸開線（因漸開線從基圓開始向外展開）3、漸開線方程壓力角中： 即 K稱為角K的漸開線函數(shù)invK表示K 即 漸開線方程二、漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律（或者說滿足定傳動比要求） 常數(shù) 式（1）三、漸開線齒廓嚙合的特點1、漸開線齒廓嚙合的嚙合線是直線N1N2嚙合點的軌跡嚙合線

26、、公法線、兩基圓的內(nèi)公切線三線重合。2、漸開線齒廓嚙合的嚙合角不變：N1N2與節(jié)圓公切線之間的夾角=漸開線在節(jié)點處嚙合的壓力角3、漸開線齒廓嚙合具有可分性。式（1）表明，i12決定于基圓大?。ㄟ@一特點對漸開線齒輪的制造、安裝都是十分有利的）。第 8次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3 班級 2013年10月11日章節(jié)名稱4.4 齒輪各部分名稱及漸開線標準齒輪的基本尺寸4.5 漸開線標準齒輪的嚙合教學內(nèi)容1、齒輪各總部分名稱和基本參數(shù)2、標準齒輪的基本參數(shù)3、標準直齒輪的幾何尺寸4、嚙合過程5、圓柱齒輪的正確嚙合條件教學目的與 要 求掌握漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)與幾何尺寸計算。

27、掌握漸開線標準直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件。重 點標準齒輪的基本參數(shù)標準直齒輪的幾何尺寸圓柱齒輪的正確嚙合條件難 點嚙合過程作 業(yè)P71：4.1；4.2； 4.3；4.6教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社§44 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸一、齒輪各總部分名稱和基本參數(shù)齒數(shù)Z，齒槽1、齒頂圓ra2、齒根圓rf3、在任意圓上rk齒槽寬ek齒厚SK齒距PK=eK+SK定義模數(shù)4、分度圓，r，d，s，e，p(為確定一個齒輪各部分的幾何尺寸，在齒輪上選擇一個圓

28、作為計算的基準)P=s+ed=mz m為標準植5、齒頂高ha：d與da之間 齒根高hf：d與df之間 齒全高h：h=ha+hf6、基節(jié)基節(jié)基圓上的周節(jié)（齒距）Pb二、標準齒輪的基本參數(shù)1、模數(shù)m模數(shù)或 d=mz 單位：mm（m是決定齒輪尺寸的一個基本參數(shù)） m標準化。2、分度圓壓力角分度圓和節(jié)圓有原則性的區(qū)別。分度圓是一個齒輪的幾何參數(shù)，每個齒輪都有一個大小確定的分度圓，而節(jié)圓則是表示一對齒輪嚙合特性的圓。對于單個齒輪而言，節(jié)圓無意義；當一對齒輪嚙合時，它們的節(jié)圓隨中心距的變化而變化（可分性）。因此節(jié)圓和分度圓可以重合，也可以不重合。另外，分度圓壓力角是一個大小確定的角，嚙合角可以與之相等，也

29、可不相等，但嚙合角與節(jié)圓壓力角始終相等。（是決定漸開線齒廓形狀的一個基本參數(shù)）GB1356-88規(guī)定標準值=20°某些場合：=14.5°、15°、22.5°、25°。至此：分度圓就是齒輪上具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓。3、齒數(shù)z表明：齒輪的大小和漸開線齒輪形狀4、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)標準值：=1，=0.25非標準短齒：=0.8，=0.3三、標準直齒輪的幾何尺寸 標準齒輪：標準齒輪是指m、均取標準值，具有標準的齒頂高和齒根高，且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。一個齒輪：d=mzha=mhf=(+)mh=ha+hf=(2+)mda=d+2ha=(z+2

30、)mdf=d-2hf=(z-2-2)mdb=dcosP=m一對標準齒輪：m、z決定了分度圓的大小，而齒輪的大小主要取決于分度圓，因此m、z是決定齒輪大小的主要參數(shù)輪齒的尺寸與m，有關與z無關至于齒形，與m，z，有關可見，m影響到齒輪的各部分尺寸，又把這種以模數(shù)為基礎進行尺寸計算的齒輪稱m制齒輪。四、標準齒條z1、p=m 分度線：s=e2、=齒形角（20°）3、尺寸計算：同標準齒輪一樣五、任意圓上的齒厚（課后自己看書）§45 漸開線直齒圓柱齒輪的傳動一、嚙合過程起始嚙合點：從動輪的齒頂點與主動輪的齒根處某點接觸，在嚙合線上為從動輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點B2。終止嚙合點

31、：主動輪的齒頂點與從動輪的齒根處某點接觸，在嚙合線N1N2上為主動輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點B1。實際嚙合線理論嚙合線輪1EF和輪2DG齒廓工作段，齒廓非工作段二、正確嚙合條件兩對齒分別在K，K點嚙合，根據(jù)嚙合基本定律（也可根據(jù)漸開線齒廓嚙合特點）K在N1N2上K在N1N2上KK法向齒距在齒輪1上：KK=Pb1在齒輪2上：KK=Pb2Pb1=Pb2(m，不是連續(xù)值)三、無側隙嚙合條件 齒側間隙（側隙）進行運動設計時，需按無側隙嚙合。1、滿足的條件（見圖P175 5-19）（其中節(jié)圓齒距） 2、標準齒輪的安裝標準安裝 （能實現(xiàn)無側隙嚙合）標準中心距：頂隙標準值非標準安裝只有增大由圖可知：

32、，有側隙3、傳動比常數(shù)四、漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件 1、或重合度（重疊系數(shù)）：齒輪傳動的連續(xù)性條件重合度的定義還有其他形式：漸開線性質(zhì)：（一對齒從開始蹌合到終止嚙合在基圓上轉過的弧長）（在節(jié)圓上轉過的弧長）作用弧作用角顯然：所對的中心角也為2、復合度的意義，始終只有一對齒嚙合，始終只有二對齒嚙合 顯然：有兩對齒嚙合，而只有一對齒嚙合，在齒輪轉過一個基節(jié)Pb的時間T內(nèi)，有25%的時間是兩對齒嚙合75%的時間是一對齒嚙合，這就是重合度的意義。若，兩對齒占64%，一對占36%。重合度不僅是齒輪傳動的連續(xù)性條件，而且是衡量齒輪水載能力和傳動平穩(wěn)性的重動平穩(wěn)性的重要指標。3、重合度的計算由上圖看出：第

33、9、10 次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3班級 2013年10月18日章節(jié)名稱4.6 漸開線齒輪的切齒原理4.7 根切、最少齒數(shù)及變位齒輪4.8 平行軸斜齒輪機構4.9 圓錐齒輪機構教學內(nèi)容1、漸開線齒輪切齒原理2、根切、最少齒數(shù)3、斜齒輪嚙合的共軛齒廓曲面4、斜齒輪各部分名稱及重合度5、圓錐齒輪教學目的與 要 求了解漸開線齒輪切齒原理、根切現(xiàn)象、不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)及變位齒輪的概念。掌握斜齒圓柱齒輪的各部分名稱，和幾何尺寸計算。了解斜齒輪傳動的重合度及直齒錐齒輪幾何尺寸計算。重 點根切、最少齒數(shù)斜齒輪各部分名稱及重合度難 點斜齒輪嚙合的共軛齒廓曲面作 業(yè)無教學手段多媒體教學；機

34、構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社§46 漸開線齒廓的加工及根切一、加工方法簡介鑄造法、沖壓法、擠壓法切削法 仿形法 展成法二、仿形法鐵削法 、拉削法（銑削法加工）圓盤銑刀、指狀銑刀圓盤銑刀的外形和齒輪的齒槽形狀相同。銑齒時，將毛坯安裝在機床工作臺上，圓盤銑刀繞其自身軸線旋轉，而毛坯沿平行于齒輪軸線方向，作直線移動，銑出一個齒槽后，將齒輪毛坯轉過，再銑第二個齒槽，依此類推。仿形法加工特點：無須專用機床；加工精度低（生產(chǎn)效率低）（齒輪齒廓的形狀由基圓決定的，對m，相同的一套齒輪，欲制

35、造精確，需每一種齒數(shù)配一把齒刀，這是不可能的。為簡化刀具數(shù)量，采用八把一套或十五把一套銑刀，其每把銑刀可切削齒數(shù)在一定范圍內(nèi)的齒輪。為保證加工出來的齒輪在嚙合時不會被卡住，每一號銑刀的齒形都是按所加工的一組齒輪中齒的最少的那個齒輪的齒形制成的。因此，當用這把銑刀切削同組齒輪中其他齒數(shù)的齒輪時，齒形有誤差。）三、展成法（范成法、包絡法）1、展成原理：找共軛齒廓（一對漸開線齒廓是共軛齒廓，因此當?shù)度旋X廓是漸開線時，加工出齒輪的齒廓也一定是漸開線）2、展成加工方法：（1）齒輪插刀切齒輪，圖P212，5-36a 展成運動；切削運動；輔助運動（2）齒條插刀切制齒輪，P213，圖5-37a 刀具紋作切削運

36、動，而坯不僅以W坯旋轉，還要以V刀相對刀具作反方向的展成移動。（3）滾刀切制齒輪，圖5-38b3、特點：被加工齒輪的模數(shù)和壓力角相同。一把刀具可加工出任意齒數(shù)的齒輪。四、標準齒條形刀具切制標準齒輪1、刀具刀具齒頂線（區(qū)別刀具頂?shù)毒€） 中線被加工齒輪：要求： 刀具比標準齒條在齒頂部高出一段2、切制標準齒輪將輪坯的外圓按被切齒輪的齒頂圓直徑預先加工好。將刀具的中線與輪坯的分度圓相切。（見圖5-29）P188齒輪和刀具有相同的模數(shù)和壓力角展成運動相當于無側隙嚙合。齒輪的齒厚=刀具的齒槽寬=加工出的齒輪為標準齒輪。四、漸開線齒廓的根切現(xiàn)象1、 根切：危害：切掉部分齒廓；削弱了齒根強度；嚴重時，切掉部分

37、漸開線齒廓，降低重合度。2、齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)， ， §47 變位齒輪一、變位目的1、 避免根切2、改善小齒輪的壽命（大傳動比時，使小齒輪齒厚增大，大齒輪齒厚減小，使一對齒輪的壽命相當） 3、湊中心距 外嚙合，無法安裝； 二、齒輪的變位1、這種用改變刀具與輪坯徑向相對位置來切制齒輪的方法稱徑向變位法。變位齒輪xm移距或變位 x移距系數(shù)或變位系數(shù)規(guī)定：遠離：， , 正變位 零變位 負變位切削變位齒輪：分度圓不變，節(jié)線變變位齒輪和標準齒輪相比：m、r齒距、rb、不變，齒廓由相同的基圓展成，齒厚、齒頂高、齒根高變化。齒廓由相同的基圓展成，P1932、最小變位系數(shù)（變位齒輪不發(fā)生根切的

38、現(xiàn)象的條件）圖： （a）， ， 由式（a）得 當，正變位，當， 采用負變位也不會發(fā)生根切。三、變位齒輪的尺寸變化及計算1、分度圓上的齒厚見圖：刀具節(jié)線的齒槽寬比中線齒槽，被切齒輪分度圓上的齒厚增加。在IJK中：分度圓的齒厚：（了解）任意圖的齒厚：2、齒頂高和齒根高齒根高：刀具加工節(jié)線到頂開線之間的距離對正變位：見圖：對負變位：x<0，比標準增加變位齒輪的齒根圓半徑：齒頂高：變位齒輪的分度圓與相應標準齒輪的分度圓一樣，變位齒輪的齒頂高僅決定于輪坯頂圓的大小。 為保證齒全高對正變位：，負變位：§48 平行軸斜齒圓柱齒輪機構一、斜齒輪齒廓曲面的形成和嚙合特點1、直齒輪：基圓柱，發(fā)生面

39、S，KK基圓柱母線NN漸開線柱面（見P203 圖5-37a）嚙合特點：齒廓曲面的接觸線NN受力突變，噪音較大。2、斜齒輪：基圓柱，發(fā)生面S，KK與NN有夾角漸開線螺旋面（見5-38a）基圓柱上的螺旋角漸開線螺旋面齒廓的特點：與基圓柱相切的平面與齒廓曲面的交線為斜直線（與NN交角）端面（垂直于齒輪軸線的面）與齒廓曲面的交線為漸開線。與基圓柱同的圓柱面與漸開線螺旋面的交線為一螺旋線。不同面螺旋角不同斜齒輪的嚙合特點：（1）兩斜齒齒廓的公法面既是兩基圓柱的公切面，又是傳動的嚙合面（2）兩齒廓的接觸線與軸線夾角（3）接觸線0長0，傳動平穩(wěn)二、斜齒輪的基本參數(shù)1、斜齒輪的切削加工：仿形法；已成法：滾齒（

40、用仿形法加工斜齒輪時，銑刀是沿螺旋齒的方向進刀的）法面：垂直于分度圓柱面螺旋線的切線的平面。進刀方向法面法面齒形與刀具相同法面上的模數(shù)和壓力角為標準值端面：軸線的面計算斜齒輪端面參數(shù)與尺寸：齒距： 模數(shù)：壓力角：，BD=CE齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)：, ()螺旋角：螺旋線的導程（螺旋線繞同一周時它沿軸線方向前進的距離） （1）（上式表明，各圓柱面的螺旋角不等）三、平行軸斜齒輪傳動的正確嚙合條件和重合度 1、正確嚙合條件（斜齒輪在端面內(nèi)的嚙合相當于直齒輪的嚙合） （圖5-39）2、重合度（兩個端面參數(shù)（Z,m,）完全相同的標準直齒輪和標準斜齒輪）分度圓柱面的展開圖縱向作用弧總作用弧與Pt的比值總重合

41、度設端面重合度（相當于相應的直齒輪的重合度）四、斜齒輪的當量齒數(shù)當量齒輪：以為分度圓半徑，用斜齒輪的和分別為模數(shù)和壓力角作一虛擬的直齒輪，其齒形與斜齒輪的法面齒形最接近。這個齒輪稱斜齒輪的當量齒輪，齒數(shù)ZV稱當量齒數(shù)。由解析幾何知： 五、平行軸斜齒輪的變位和幾何尺寸計算平行軸斜齒輪在端面內(nèi)的幾何尺寸關系與直齒輪相同。1、尺寸計算一個 一對： 改變螺旋角可湊中心距，無須變位。<直齒輪最少齒數(shù)2、變位移距相同：為計算方便，平行軸斜齒輪幾何尺寸計算公式見P211表5-3六、平行軸斜齒軸傳動的主要優(yōu)缺點1、優(yōu)點：重合度大，傳動平穩(wěn)，承載能力高比直齒輪小，機構更緊湊制造成本與直齒輪相同 廣泛應用于

42、高速、重載傳動中2、缺點：有軸向力軸向力第11次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3班級 2013年 10月22日章節(jié)名稱第五章 輪系5.1 輪系的類型5.2 定軸輪系及其傳動比計算5.3 周轉輪系及其傳動比計算教學內(nèi)容1、定軸輪系及其傳動比計算2、周轉輪系的組成3、周轉輪系及其傳動比計算教學目的與 要 求了解輪系的類型，掌握定軸輪系及其傳動比計算方法;掌握周轉輪系及其傳動比計算方法。重 點周轉輪系及其傳動比計算難 點周轉輪系及其傳動比計算作 業(yè)P85：5.1；5.2；5.8；5.9；教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2

43、、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社§51 輪系的分類輪系：用一系列互相嚙合的齒輪將主動軸和從動軸連接起來，這種多齒輪的傳動裝置稱為輪系。定軸輪系（普通輪系）周轉輪系復合輪系 定+周（復雜輪系） 周+周§52 定軸輪系及其傳動比計算一、傳動比A輸入軸 B輸出軸二、定軸輪系的傳動比計算 三、輸出軸轉向的表示1、首末兩軸平行，用“+”、“-”表示。Z惰輪：不改變傳動比的大小，但改變輪系的轉向2、首末兩軸不平行（將輪5擦掉）用箭頭表示3、所有軸線都平行 m外嚙合的次數(shù)§53 周轉輪系的傳動比計算一、周轉輪系差動輪系：F=2行星輪系：F=1（輪3固定

44、）（）二、周轉輪系的構件行星輪行星架（系桿）、中心輪基本構件（軸線與主軸線重合而又承受外力矩的構件稱基本構件）行星架繞之轉動的軸線稱為主軸線。ZK-H（K中心輪；H行量架；V輸出構件）還有其他：3K，K-H-V三、周轉輪系傳動比的計算以差動輪系為例（反轉法）-WH（繞OH主軸線）轉化機構（定軸輪系） T的機構1 2 3 4 差動輪系：2個運動行星輪系：， 對于行量輪系： 舉例：圖示為一大傳動比的減速器，Z1=100，Z2=101，Z2'=100，Z3=99求：輸入件H對輸出件1的傳動比iH1解：1，3中心輪 2，2'行星輪 H行星架給整個機構（-WH）繞OO軸轉動W3=0若Z1

45、=99周轉輪系傳動比是計算出來的，而不是判斷出來的。四、圓錐齒輪組成的周轉輪系1，3中心輪2行星輪給整機構“-WH”繞OO軸轉動原機構 轉化機構W1 W3 WH W2 （用角速度多邊形求）（作矢量作）第12次課授課計劃機械設計基礎課程 熱動本111-3 班級2013年10月 25日章節(jié)名稱第十章 連接 10.3 機械制造常用螺紋10.4 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件10.11 鍵聯(lián)結和花鍵聯(lián)接10.12 銷聯(lián)接教學內(nèi)容1、機械制造常用螺紋2、螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件3、鍵聯(lián)結和花鍵聯(lián)接4、銷聯(lián)接教學目的與 要 求了解機械制造常用螺紋，了解螺紋連接及螺紋緊固件的主要類型。了解螺栓的常用材

46、料和許用應力，理解鍵連接的主要類型、應用特點及失效形式；并能對鍵連接進行強度校核計算；了解銷連接的特點及應用。重 點螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件鍵聯(lián)結和花鍵聯(lián)接難 點螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件鍵聯(lián)結和花鍵聯(lián)接作 業(yè)無教學手段多媒體教學；機構動畫演示；參考資料1、機械原理與機械設計（第一版） 張策主編 機械工業(yè)出版社2、機械設計課程設計（第二版）王大康主編 背景工業(yè)大學出版社§101 螺紋為使機器制造、安裝、調(diào)整、維修和運輸、減重、省科、降成、提高效率、等等 必須采用各種方式聯(lián)接成整體，才能實現(xiàn)上述要求。因此一個出色的設計者應了解聯(lián)接的種類、特點和應用，熟悉聯(lián)接設計的準則。掌握好

47、設計的方法。聯(lián)接近代機械設計（機器設計）中最感興趣的課題之一，也是近一些年來，發(fā)明創(chuàng)造最多的。在通用機械中，聯(lián)接件占總零件數(shù)的2050%。如Boengs 747中有250萬個緊固聯(lián)接件聯(lián)接：靜聯(lián)接被聯(lián)接件間不充許產(chǎn)生相對運動 不可折聯(lián)接：鉚、焊、介于可折不可折之間，膠（粘）接等可折聯(lián)接：螺紋、鍵、花鍵、銷、成型而聯(lián)接等動聯(lián)接被聯(lián)接零件間可產(chǎn)生相對運動各種運動副聯(lián)接一、螺紋的形成如圖4-1所示：把一銳角為的直角三角形繞到一直徑為d的圓柱體上，繞時底邊與圓柱底邊重合，則斜邊就在圓柱體上形成一條空間螺旋線。如用一個平面圖形K（如三角形）沿螺旋線運動并使K平面始終通過圓柱體軸線YY-這樣就構成了三角形

48、螺紋。同樣改變平面圖形K，同樣可得到矩形、梯形、鋸齒形、圓弧形（管螺紋）二、螺紋的類型螺紋 三角形（普通螺紋）、管螺紋聯(lián)接螺紋（精密傳動）按牙型 矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒形螺紋傳動螺紋按位置 內(nèi)螺紋在圓柱孔的內(nèi)表面形成的螺紋螺紋 外螺紋在圓柱孔的外表面形成的螺紋三角形 粗牙螺紋用于緊固件螺紋 細牙螺紋同樣的公稱直徑d下，P小，自鎖性好，適于薄壁細小零件和沖擊變載等情況根據(jù)螺旋線 左旋圖4-2b繞行方向螺紋 右旋常用 單頭螺紋（n=1）用于聯(lián)接根據(jù)螺旋 雙頭螺紋（n=2） 線頭數(shù) 多線螺紋（n2） 用于傳動三、螺紋的主要參數(shù)（圖4-3）1）外徑d（大徑）（D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑亦稱公稱直徑2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1)與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面