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高职《机械设计基础》齿轮传动、教案汇总

高职《机械设计基础》齿轮传动、教案汇总
高职《机械设计基础》齿轮传动、教案汇总

****职业技术学院教案

第17 次课教学课型:理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□主要教学内容

第10 章齿轮传动

10.1 齿轮传动的特点和类型

10.2 渐开线及渐开线齿廓

10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮

重点、难点

重点:渐开线的形成节圆、节点的概念

难点:渐开线的形成渐开线的性质

教学目的要求:

(1)了解常用齿轮机构的组成、特点及应用

(2)掌握渐开线的性质及啮合特性

(3)了解渐开线圆柱齿轮基本参数的名称

(4)掌握渐开线几何尺寸的计算

教学方法和教学手段:

多媒体讲授

讨论、思考题、作业:

1.何谓齿轮的分度圆?何谓齿轮节圆?二者直径是否一定相等或一定不相等?

2.渐开线的性质有哪些?试举例说明渐开线性质的具体应用。

参考资料:

多媒体材料,网络资料

讲稿内容备注

第10章齿轮传动

10.1 齿轮传动的类型和特点

10.1.1齿轮传动的特点

齿轮传动用来传递任意两轴之间的运动和动力,其圆周速度可达300m/s,传递功率可达

kW,齿轮直径可从1mm到150m以上,是现代机械中应用最广泛的一种机械传动。

齿轮传动的主要优点是:①瞬时传动比恒定不变;②机械效率高;

③寿命长,工作可靠性高;④结构紧凑,适用的圆周速度和功率范围较广等。

齿轮传动的其主要缺点是:①要求较高的制造和安装精度,成本较高;

②不适宜于远距离两轴之间的传动;③低精度齿轮在传动时会产生噪声和振动

10.1.2 齿轮传动的类型

直齿(a)

转向相反—外啮合圆柱齿轮斜齿(b)

平行轴人字齿(c)

转向相同—内啮合圆柱齿轮(d)

直齿(e)

回转回转相交轴—锥齿轮

运动运动斜齿(f)

螺旋齿轮(g)

齿轮传动空间交错轴

蜗轮蜗杆(h)

回转直线齿轮齿条(i)

运动运动

其中最基本的型式是传递平行轴间运动的圆柱直齿轮机构和圆柱斜齿轮机构。

按齿轮齿廓曲线不同,又可分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等,其中渐开线齿轮

应用最广。

齿轮机构靠齿轮轮齿的齿廓相互推动,在传递动力和运动时,如何保证瞬时传动比恒定以

减小惯性力,得到平稳传动,其齿廓形状是关键因素。渐开线齿廓能满足瞬时传动比恒定,且

制造方便,安装要求低,而应用最普遍。

10.2 渐开线及渐开线齿廓

10.2.1 渐开线的形成

如图4-1所示,一条直线(称为发生线)沿着半径为r b的圆周(称为基圆)作纯滚动时,

直线上任意点K的轨迹称为该圆的渐开线。

10.2.2渐开线的性质

由渐开线的形成过程可知它具有以下特性:

(1)相应的发生线和基圆上滚过的长度相等,即:

N

A

NK

(2)渐开线上任意一点的法线必切于基圆。

(3)渐开线上各点压力角不等,离圆心越远处的压力角越大。基圆上压力角为零。渐开线上任意点K 处的压力角是力的作用方向(法线方向)与运动速度方向(垂直向径方向)的夹角αK (图10-1),由几何关系可推出

K

b

1

K cos r r -=α (10-1) 式中r b —基圆半径,r K —K 点向径

(4).渐开线的形状取决于基圆半径的大小。基圆半径越大,渐开线越趋平直(图10-2)。 (5).基圆以内无渐开线。

图10-1 渐开线的形成及压力角 10-2 渐开线形状与基圆大小的关系 10.2.3 渐开线齿廓的啮合特性

两相互啮合的齿廓E 1和E 2在K 点接触(如图10-3),过K 点作两齿廓的公法线nn ,它与连心线O 1O 2的交点C 称为节点。以O 1、O 2为圆心,以O 1C (r 1')、O 2C (r 2')为半径所作的圆称为节圆,因两齿轮的节圆在C 点处作相对纯滚动,由此可推得

'1

'

21221r r C O C O i ===ωω (10-2) 一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心线被齿廓接触点的公法线所分割的两线段长度成反比,这个定律称为齿廓啮合基本定律。由此推论,欲使两齿轮瞬时传动比恒定不变,过接触点所作的公法线都必须与连心线交于一定点。 10.2.3 渐开线齿廓的啮合特性 1. 渐开线齿廓能保证定传动比传动

一对齿轮传动,其渐开线齿廓在任意点K 接触(图10-3),可证明其瞬时传动比恒定。过K 点作两齿廓的公法线nn ,它与连心线O 1O 2交于C 点。由渐开线特性推知齿廓上各点法

线切于基圆,齿廓公法线必为两基圆的内公切线N 1N 2,N 1N 2与连心线O 1O 2交于定点C 。 2. 中心距的可分性

由△N 1O 1C ∽△N 2O 2C ,可推得

1

b 2

b 1221r r C O C O i =

==

ωω (10-3) 渐开线齿轮制成后,基圆半径是定值。渐开线齿轮啮合时,即使两轮中心距稍有改变,过接触点

齿廓公法线仍与两轮连心线交于一定点,瞬时传动比保持恒定,这种性质称为渐开线齿轮传动的可分离性,这为其加工和安装带来方便。

图10-3 齿廓啮合基本定律 图10-4 渐开线齿廓啮合

3. 齿廓间的正压力方向不变

齿轮无论在哪点接触,过接触点做公法线,公法线总是两圆的内公切线n 1n 2。 1.分度圆、模数和压力角(图10-5)

齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆,分度圆以d 表示。相邻两齿同侧齿廓间的分度圆弧长称为齿距,以p 表示,p =πd /z ,z 为齿数。齿距p 与π的比值p /π称为模数,以m 表示。模数是齿轮的基本参数,有国家标准,见表4-1。由此可知:

齿距 p = m π

(4-4)

分度圆直径 d = m z

(4-5)

渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角α称为分度圆压力角,简称压力角,国家规定标准压力角

由式(13-1)和(13-5)可推出基圆直径

d b=d cosα=mz cosα(4-6)上式说明渐开线齿廓形状决定于模数、齿数和压力角三个基本参数。

图10-5 齿轮各部分名称

表10-1 渐开线圆柱齿轮模数(摘自G B1357-87)

第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 12 16 20

第二系列

1.75

2.25 2.75 (

3.25) 3.5 (3.75)

4.5

5.5 (

6.5)7 9 (11)14 18

注:优先采用第一系列,括号内的模数尽可能不用。

2.齿距、齿厚和槽宽

齿距p分为齿厚s和槽宽e两部分(图10-5),即

s + e = p=πm(10-7)标准齿轮的齿厚和槽宽相等,既

s = e=πm/2 (10-8)齿距、齿厚和槽宽都是分度圆上的尺寸。

3.齿顶高、顶隙和齿根高

由分度圆到齿顶的径向高度称为齿顶高,用h a表示

h a = h a*m(10-9)两齿轮装配后,两啮合齿沿径向留下的空隙距离称为顶隙,以c表示

c = c*m(10-10)

由分度圆到齿根圆的径向高度称为齿根高,用h f表示

h f = h a + c =(h a*+c*)m(10-11)

式中h a*、c*分别称为齿顶高系数和顶隙系数,标准齿制规定:正常齿制h a*=1、c*=0.25,

h a *=0.8、c *=0.3。

由齿顶圆到齿根圆的径向高度称为全齿高,用h 表示

h = h a + h f =(2h a *+c *)m (10-12) 齿顶高、齿根高、全齿高及顶隙都是齿轮的径向尺寸。

当齿轮的直径为无穷大时即得到齿条(图10-6),各圆演变为相互平行的直线,渐开线齿廓演变为直线,同侧齿廓相互平行。因此齿条的特点是:所有平行直线上的齿距p 、压力角α相同,都是标准值。齿条的齿形角等于压力角。齿条各平行线上的齿厚、槽宽一般都不相等,标准齿条分度线上齿厚和槽宽相等,该分度线又称为中线。

图10-6 齿条

10.3.2 渐开线齿轮的基本参数

决定渐开线齿轮尺寸的基本参数是齿数z ,模数m ,压力角α,齿顶高系数h a *和顶隙系数C *。

1. 模数m

2. 分度圆压力角

我国标准规定分度圆上的压力角称为标准压力角,其标准值为α=20° 3. 齿顶高系数和顶隙系数

我国标准规定,正常齿制, ha*=1, c*=0.25

k

b

k r r αcos =

ααcos 2

cos mz

r r b =

=

短齿制,ha*=0.8,c*=0.3

标准齿轮是指模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数均为标准值,且分度圆上的齿厚等于齿槽宽的齿轮。

10.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸

表10-2所列为渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算的常用公式

名称符号计算公式

齿距p p = mπ

齿厚s s= πm/2

槽宽e e=πm/2

齿顶高h a h a = h a*m

齿根高h f h f = h a + c =(h a*+c*)m

全齿高h h= h a + h f =(2h a*+c*)m

分度圆直径d d = m z

齿顶圆直径d a d a= d + 2h a = m(z + 2h a*)

齿根圆直径d f d f = d - 2h f = m(z - 2h a* - 2c*)

基圆直径d b d b = d cosα= mz cosα

中心距a a = m(z1+z2)/ 2

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第18 次课教学课型:理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它√主要教学内容:

第10章齿轮传动

10.4 渐开线正确啮合条件

10.5 渐开线轮齿的加工

重点、难点:

(1)正确啮合的条件

(2)连续传动的条件

教学目的要求:

(1)掌握正确啮合条件

(2)理解标准安装

(3)掌握连续传动条件

(4)轮齿加工的基本方法

教学方法和教学手段:

多媒体讲授

观看教学录像

讨论、思考题、作业:

参考资料:

多媒体材料,网络资料

讲 稿 内 容

第10 齿轮传动

10.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合条件

一对渐开线齿轮传动时,齿面上各点依次啮合,啮合点都落在两齿轮基圆的内公切线N 1N 2上(图10-8)。因为一对渐开线接触点的公法线是两基圆的内公切线,在一定中心距下两基圆此侧的内公切线N 1N 2是唯一的。N 1N 2称为啮合线,也是轮齿间的传力方向线。节圆压力角称为啮合角。

由几何关系可知齿轮的啮合中心距为两节圆半径之和。

()

'

2'12

1d d a +=

渐开线齿廓在节点外各点啮合时,两轮两接触点的线速度不同,齿廓接触点公切线方向分速度不等,齿廓间有相对滑动,这将引起传动中摩擦损失和齿廓的磨损。 10.4.1 正确啮合条件

为保证齿轮传动时各齿对之间能平稳传递运动,在齿对交替过程中不发生冲击,必须符合正确啮合条件。

图13-13表示了一对渐开线齿轮的啮合情况。各对轮齿的啮合点都落在两基圆的内公切线上,设相邻两对齿分别在K 和K ’点接触。若要保持正确啮合关系,使两对齿传动时既不发生分离又不出现干涉,在啮合线上必须保证同侧齿廓法向距离相等。结合渐开线的特性可推出一对渐开线齿轮的正确啮合条件是两齿轮模数和压力角分别相等,即

m 1 = m 2 α1 =α2 (10-13)

10.4.2 正确安装条件

正确安装的渐开线齿轮,理论上应为无齿侧间隙啮合,即一轮节圆上的齿槽宽与另一轮节圆齿厚相等。标准齿轮正确安装时,齿轮的分度圆与节圆重合,啮合角α'=α=20°。 中心距

()

()()2121'

2'12

2121z z m d d d d a +=+=+=

(10-14) 由于渐开线齿廓具有可分离性,两轮中心距略大于正确安装中心距时仍能保持瞬时传动比恒定,但齿侧出现间隙,反转时会有冲击。

当两轮的安装中心距a '与标准中心距a 不一致时,两轮的分度圆不再相切,这时节圆与分度圆不重合,根据渐开线参数方程可得实际中心距a '与标准中心距a 的关系

a 'cos α'=a cos α (10-15)

图10-8 渐开线齿轮的啮合

10.4.3 连续传动条件

图10-9 渐开线齿轮正确啮合图10-10 渐开线齿轮啮合的重合度

一对渐开线齿轮若连续不间断地传动,要求前一对齿终止啮合前,后续的一对齿必须进入啮合。一对齿轮传动如图10-9。进入啮合时,主动轮1的齿根推动从动轮的齿顶,起始点是从动轮2齿顶圆与理论啮合线N1N2的交点B2,而这对轮齿退出啮合时的终止点是主动轮1齿顶圆与N1N2的交点B1,B1B2为啮合点的实际轨迹,称为实际啮合线。

要保证连续传动,必须在前一对齿转到B l前的K点(至少是B1点)啮合时,后一对齿已达B2点进入啮合,即B1B2≥B2K。由渐开线特性知,线段B2K等于渐开线基圆齿距p b,

由此可得连续传动条件B1B2≥p b

定义重合度ε= B1B2/p b > 1 (10-16)由于制造安装的误差,为保证齿轮连续传动,重合度ε必须大于1。ε大,表明同时参加啮合的齿对数多,传动平稳;且每对齿所受平均载荷小,从而能提高齿轮的承载能力。

10.5 渐开线直齿圆柱齿轮的轮齿加工方法

齿轮的齿廓加工方法有铸造、热轧、冲压、粉末冶金和切削加工等。最常用的是切削加工法,根据切齿原理的不同,可分为成形法和范成法两种。

1.成形法

用渐开线齿槽形状的成形刀具直接切出齿形的方法称为成形法。

单件小批量生产中,加工精度要求不高的齿轮,常在万能铣床上用成形铣刀加工。成形铣刀分盘形铣刀和指形铣刀两种,如图10-11。这两种刀具的轴向剖面均做成渐开线齿轮齿槽的形状。加工时齿轮毛坯固定在铣床上,每切完一个齿槽,工件退出,分度头使齿坯转过360°/z(z为齿数)再进刀,依次切出各齿槽。

a)盘形铣刀b)指形铣刀

图10-11 成形法铣齿

渐开线轮齿的形状是由模数、齿数、压力角三个参数决定的。为减少标准刀具种类,相对每一种模数、压力角,设计8把或15把成形铣刀,在允许的齿形误差范围内,用同一把铣刀铣某个齿数相近的齿轮。

成形法铣齿不需要专用机床,但齿形误差及分齿误差都较大,一般只能加工9级以下精度的齿轮。

2.范成法(展成法)

利用一对齿轮(或齿轮齿条)啮合时其共轭齿廓互为包络线原理切齿的方法称为范成法。 目前生产中大量应用的插齿、滚齿、剃齿、磨齿等都采用范成法原理。 (1)插齿

插齿是利用一对齿轮啮合的原理进行范成加工的方法(图10-12)。

插齿刀实质上是一个淬硬的齿轮,但齿部开出前、后角,具有刀刃,其模数和压力角与被加工齿轮相同。插齿时,插齿刀沿齿坯轴线作上下往复切削运动,同时强制性地使插齿刀的转速n 刀具与 齿坯的转速n 工件保持一对渐开线齿轮啮合的运动关系,即

式中z 刀具—插齿刀齿数;z 工件—被切齿轮齿数。

在这样对滚的过程中,就能加工出与插齿刀相同模数、压力角和具有定给齿数的渐开线齿轮。

图10-12 插齿加工

图10-13 齿轮齿条啮合

(2)滚齿

滚齿是利用齿轮齿条啮合的原理进行范成加工的方法。

齿条的齿廓是直线,可认为是基圆无限大的渐开线齿廓的一部分。如图10-13所示齿条与齿轮啮

刀具

工件

工件刀具z z n n

合传动,其运动关系是齿条的移动速度与齿轮分度圆的线速度相等。

模数、压力角相等的渐开线齿轮与齿条啮合时,齿条齿廓上各点在啮合线nn 上与齿轮齿廓上各点依次啮合,齿条牙形侧边在啮合过程中的运动轨迹正好包络出齿轮的渐开线齿形。由此可知,如将齿条做成刀具,让它有上下往复的切削运动,并强制齿条刀具的移速度与齿轮分度圆线速度相等,即保持对滚运动,齿条刀具就能切出齿轮的渐开线齿形。

实际加工时,往往利用有切削刃的螺旋状滚刀代替齿条刀。滚刀的轴向剖面形同齿条(图10-14),当其回转时,轴向相当于有一无穷长的齿条向前移动。滚刀每转一圈,齿条移动z 刀具个齿(z 刀具为滚刀头数),此时齿坯如被强迫转过相应的z

刀具

个齿。控制对滚关系,滚刀印在齿坯上包络切出渐开线

齿形。滚刀除旋转外,还沿轮坯的轴向缓慢移动以切出全齿宽。滚刀的转速n 刀具与工件转速n 工件之间的关系应为:

滚齿连续加工,生产率高,可加工直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。

图10-14 滚齿加工

范成法利用一对齿轮(或齿轮齿条)啮合的原理加工,一把刀具可加工同模数、同压力角的各种齿数的齿轮,而齿轮的齿数是靠齿轮机床中的传动链严格保证刀具与工件间的相对运动关系来控制。滚齿和插齿可加工7-8级精度的齿轮,是目前齿形加工的主要方法。 10.5.2 切根的成因与最小齿数 1.根切产生的原因

用范成法加工齿轮时,若齿轮齿数过少,刀具将与渐开线齿廓发生干涉,把轮齿根部渐开线切去

图10-15 根切现象与切齿干涉的参数关系

刀具

工件

工件刀具z z n n

一部分,产生“根切”现象(图10-15)。研究表明,在展成加工时,刀具的齿顶线超过了啮合线与被切齿轮基圆的切点N 1是产生根切现象的根本原因(图10-15) 2.最少齿数z min

从上面讨论的根切的原因可知,要避免根切,就必须使刀具的顶线不超过N 1点。如图10-15b 所示,当用标准齿条刀具切制标准齿轮时,刀具的分度线应与被切齿轮的分度圆相切。为避免根切,应满足:N l C ≥h a *m ,由几何关系不难推得

α

2*

a min sin 2h

z = (10-17)

式中 z min —不发生根切的最少齿数,

当α=20°、h a *=1时,z min =17;当α=20°、 h a *=0.8时,z min =14 4.5.3 避免切根的措施

当被加工齿轮齿数小于z min 时,为避免根切,可以采用将刀具移离齿坯,使刀具顶线低于极限啮合点N l 的办法来切齿。这种采用改变刀具与齿坯位置的切齿方法称作变位。刀具中线(或分度线)相对齿坯移动的距离称为变位量(或移距)X ,常用xm 表示,x 称为变位系数。刀具移离齿坯称正变位,x >0;刀具移近齿坯称负变位,x <0。变位切制所得的齿轮称为变位齿轮。

与标准齿轮相比,正变位齿轮分度圆齿厚和齿根圆齿厚增大,轮齿强度增大,负变位齿轮齿厚的变化恰好相反,轮齿强度削弱。

变位系数选择与齿数有关,对于的h a *=1的齿轮,最小变位系数可用下式计算

17

17min z x -=

(10-18)

按照一对齿轮的变位系数之和x ∑ = x 1 + x 2的取值情况不同,可将变位齿轮传动分为三种基本类型。 1.零传动 若一对齿轮的变位系数之和为零(x 1 + x 2=0),则称为零传动。零传动又可分为两种情况。一种是两齿轮的变位系数都等于零(x 1 = x 2=0)。这种齿轮传动就是标准齿轮传动。为了避免根切,两轮齿数均需大于z min 。另一种是两轮的变系数绝对值相等,即x 1 = -x 2。这种齿轮传动称为高度变位齿轮传动。采用高度变位必须满足齿数和条件:z 1 + z 2≥2z min 。

2.正传动 若一对齿轮的变位系数之和大于零(x 1 + x 2>0),则这种传动称为正传动。因为正传动时实际中心距a '>a ,因而啮合角α'>α,因此也称为正角度变位。正角度变位有利于提高齿轮传动的强度,但使重合度略有减少。

3. 负传动 若一对齿轮的变位系数之和小于零(x 1 + x 2<0),则这种传动称为负传动。负传动时实际中心距a '<a ,因而啮合角α'<α,因此也称为负角度变位。负角度变位使齿轮传动强度削弱,只用于安装中心距要求小于标准中心距的场合。 为了避免根切,其齿数和条件为:z 1 + z 2≥2z min 。

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第19 次课教学课型:理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□主要教学内容

第10章齿轮机构

10.6 齿轮传动的失效形式及设计准则

10.7 齿轮结构

重点、难点

齿轮传动的主要失效形式

教学目的要求:

1. 齿轮传动的失效形式

2. 齿轮传动的设计准则

3. 齿轮的基本机构

教学方法和教学手段:

多媒体讲授

讨论、思考题、作业:

1.齿轮的失效形式有哪些?采用什么措施可以减缓失效发生?

2.齿轮强度设计准则是如何确定的?

参考资料:

多媒体材料,网络资料

讲稿内容备注

第10章齿轮传动

10.6 齿轮传动的失效形式及设计准则

10.6.1 齿轮传动的失效形式

齿轮传动的失效一般指轮齿的失效。常见的失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、

齿面胶合以及塑性变形等几种形式。

轮齿失效形式与传动工作情况相关。

按工作情况:齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种。开式传动是指传动裸露或只有简

单的遮盖,工作时环境中粉尘、杂物易侵入啮合齿间,润滑条件较差的情况。闭式传动是指被

封闭在箱体内,且润滑良好(常用浸油润滑)的齿轮传动。开式传动失效以磨损及磨损后的折齿

为主,闭式传动失效则以疲劳点蚀或胶合为主。

轮齿失效还与受载、工作转速和齿面硬度有关。

硬齿面(硬度>350HBS)、重载时易发生轮齿折断,高速、中小载荷时易发生疲劳点蚀;

软齿面(硬度≤350HBS)、重载、高速时易发生胶合,低速时则产生塑性变形。

常见的轮齿失效形式及产生的原因和预防方法见表13-4。

10.6.2齿轮传动设计准则

轮齿的失效形式很多,它们不大可能同时发生,却又相互联系,相互影响。例如轮齿表面

产生点蚀后,实际接触面积减少将导致磨损的加剧,而过大的磨损又会导致轮齿的折断。可是

在一定条件下,必有一种为主要失效形式。

在进行齿轮传动的设计计算时,应分析具体的工作条件,判断可能发生的主要失效形式,

以确定相应的设计准则。

对于软齿面的闭式齿轮传动,由于齿面抗点蚀能力差,润滑条件良好,齿面点蚀将是主要

的失效形式。在设计计算时,通常按齿面接触疲劳强度设计,再作齿根弯曲疲劳强度校核。

对于硬齿面的闭式齿轮传动,齿面抗点蚀能力强,但易发生齿根折断,齿根疲劳折断将是

主要失效形式。在设计计算时,通常按齿根弯曲疲劳强度设计,再作齿面接触疲劳强度校核。

当一对齿轮均为铸铁制造时,一般只需作轮齿弯曲疲劳强度设计计算。

对于汽车、拖拉机的齿轮传动,过载或冲击引起的轮齿折断是其主要失效形式,宜先作轮

齿过载折断设计计算,再作齿面接触疲劳强度校核。

对于开式传动,其主要失效形式将是齿面磨损。但由于磨损的机理比较复杂,到目前为止

尚无成熟的设计计算方法,通常只能按齿根弯曲疲劳强度设计,再考虑磨损,将所求得的模数

增大10%~20%。

表10-3 常见轮齿失效形式及产生原因和防止措施

失效形式后果工作环境产生失效的原因防止失效的措施

轮齿折断

轮齿折

断后无

法工作

开式、闭式传

动中均可能发

在载荷反复作用下,

齿根弯曲应力超过允

许限度时发生疲劳折

断;用脆性材料制成

的齿轮,因短时过载、

冲击发生突然折断

限制齿根危险截面上

的弯曲应力;选用合

适的齿轮参数和几何

尺寸;降低齿根处的

应力集中;强化处理

和良好的热处理工艺

齿面点蚀齿廓失

去准确

形状,传

动不平

稳,噪

声、冲击

增大或

无法工

闭式传动

在载荷反复作用下,

轮齿表面接触应力超

过允许限度时,发生

疲劳点蚀

限制齿面的接触应

力;提高齿面硬度、

降低齿面的表面粗糙

度值;采用粘度高的

润滑油及适宜的添加

齿面磨损

主要发生在开

式传动中,润

滑油不洁的闭

式传动中也可

能发生

灰尘、金属屑等杂物

进入啮合区

注意润滑油的清洁;

提高润滑油粘度,加

入适宜的添加剂;选

用合适的齿轮参数及

几何尺寸、材质、精

度和表面粗糙度;开

式传动选用适当防护

装置

齿面胶合

高速、重载或

润滑不良的低

速、重载传动

齿面局部温升过高,

润滑失效;润滑不良

进行抗胶合能力计

算,限制齿面温度;

保证良好润滑,采用

适宜的添加剂;降低

齿面的表面粗糙度值

10.7 齿轮的结构

在前面各节中,我们介绍的齿轮设计只是轮齿部分,但是作为一个完整的齿轮零件,除了轮齿以外还必须有轮缘、轮辐及轮毂等部分,才能完成传递功率或运动的任务。

轮缘、轮辐和轮毂部分设计不当,轮齿也会在这些部位出现破坏,例如轮缘开裂、轮辐折断、轮毂破坏等。同时,轮缘的

刚性还会影响轮齿在工作时的刚

性以及加工齿时的整体刚性,从而

影响轮齿上载荷的分布以及动载

图10-16

荷的大小。

对于中等模数的传动齿轮,这几个部分一般是参考毛坯制造方法、根据经验关系来设计的。

1)锻造齿轮

对于齿轮齿顶圆直径小于

500mm的齿轮,一般采用锻造毛

坯,并根据齿轮直径的大小常采

用以下几种结构形式。

图10-17

(1)齿轮轴

当齿轮的齿根直径与轴径很接近时,如

图10-16,可以将齿轮与轴作成一体的,称为

齿轮轴。齿轮与轴的材料相同,可能挥造成材

料的浪费和增加加工工艺的难度。

(2)实体式齿轮

齿顶圆直径小于160mm(当轮缘内径

D与轮毂外径

D相差不大时,而轮毂长度要

3

大于等于1.6倍的轴径尺寸)时可以采用这种

实体式结构,如图8-17所示。在图a中,

齿根与键槽顶部距离e不能过小。如果e尺寸

无法保证,就要采用齿轮轴结构,即把齿轮与

轴作为一体。

(3)腹板式结构

当直径大于160mm时,为了减轻重量,

节约材料,同时由于不易锻出辐条,常采用腹板式结构。

对于腹板式结构,当直径接近500mm时,可以在腹板上开出减轻孔,一般也不设加强

图6-54

筋,而是将腹板作的厚一些。此时,轮毂长度一般不应小于齿轮宽度,可以略大,也可以对称,也可以偏向一侧。

锻造齿轮的腹板式结构又分为模锻和自由锻两种,其中模锻用于大批量生产。

2)铸造齿轮

而当直径大于500mm或随直径小于500mm但形状复杂,不便于锻造的齿轮,常采用铸造毛坯。其中齿顶圆直径大于300mm时可以做成带加强肋的腹板结构;当齿顶圆大于300mm时常做成轮辐结构。

圆锥齿轮:轮辐常用腹板代替轮辐,同

时在腹板上铸出加强筋,以增强轮体的轴向刚

度。

对于铸造和锻造齿轮设计可以参照例图

中给出的经验公式进行,结构尺寸计算后要圆

整成最近的标准整数(对于机械设计,国家规

定有标准尺寸系列,一般情况下,都要符合国

家标准)。

3)镶套齿轮

对于尺寸较大而需要用的贵重金属(相

对而言,例如45号钢和40

C钢)齿轮,要

r

采用组装齿轮结构,以节约材料。

4)焊接齿轮

对于单件或小批量生产的大齿轮,还可以采用

焊接结构。

高职《机械设计基础》齿轮传动、教案

****职业技术学院教案 参考资料: 多媒体材料,网络资料

讲稿内容 备注

(2)渐开线上任意一点的法线必切于基圆。 (3)渐开线上各点压力角不等,离圆心越远处的压力角越大。基圆上压力角为零。渐开线上任意点K处的压力角是力的作用方向(法线方向)与运动速度方向(垂直向径方向)的夹角O K(图10-1),由几何关系可推出 :K 二cos」rb r K 式中5—基圆半径,r K—K点向径 (4)?渐开线的形状取决于基圆半径的大小。基圆半径越大,渐开线越趋平直(图 图10-1渐开线的形成及压力角 10.2.3渐开线齿廓的啮合特性 两相互啮合的齿廓E1和E2在K点接触(如图10-3),过K点作两齿廓的公法线nn,它与 连心线O1O2的交点C称为节点。以。1、。2为圆心,以O Q(r1)O2C(r2')为半径所作的圆称为节圆,因两齿轮的 节圆在C点处作相对纯滚动,由此可推得 (10-2) 一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心线被齿廓接触点的公法线所分割的两线段长度成反比,这个定律称为齿廓 啮合基本定律。由此推论,欲使两齿轮瞬时传动比恒定不变,过接触点所作的公法线都必须与连心线交于一定点。 10.2.3渐开线齿廓的啮合特性 1.渐开线齿廓能保证定传动比传动 一对齿轮传动,其渐开线齿廓在任意点K接触(图10-3),可证明其瞬时传动比恒定。 过K点作两齿廓的公法线nn,它与连心线O1O2交于C点。由渐开线特性推知齿廓上各点法 (10-1) 10-2 )。 10-2渐开线形状与基圆大小的关系 (5)基圆以内无渐开线。 0* 8

渐开线齿轮制成后,基圆半径是定值。渐开线齿轮啮合时,即使两轮中心距稍有改变,过接触点 齿廓公法线仍与两轮连心线交于一定点,瞬时传动比保持恒定,这种性质称为渐开线齿轮 传动的可分离性,这为其加工和安装带来方便。 3.齿廓间的正压力方向不变 齿轮无论在哪点接触,过接触点做公法线,公法线总是两圆的内公切线n1 n2o 1分度圆、模数和压力角(图10-5) 齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆,分度圆以d表示。相邻两齿同侧齿廓间的分度 圆弧长称为齿距,以p表示,p=n i/z, z为齿数。齿距p与n的比值p/ n称为模数,以m表示。 模数是齿轮的基本参数,有国家标准,见表4-1 o由此可知: 齿距p = m n (4-4) 分度圆直径 d = m z (4-5) 渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角:?称为分度圆压力角,简称压力角,国家规定标准压力角 线切于基圆,齿廓公法线必为两基圆的内公切线 2.中心距的可分性 由厶N i O i CN2O2C,可推得 N1N2, N1N2与连心线O1O2交于定点C o ⑷1 i -- °2C _ r b2 O1C r bi (10-3) 图10-3齿廓啮合基本定律图10-4渐开线齿廓啮合

机械设计基础(第三版)课后答案(1-18节全)

机械设计概述 1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么? 答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段: 1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下,由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较,从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。 3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。 4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。 1.2常见的失效形式有哪几种? 答:断裂,过量变形,表面失效,破坏正常工作条件引起的失效等几种。 1.3什么叫工作能力?计算准则是如何得出的? 答:工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。 根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。 1.4标准化的重要意义是什么? 答:标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少,简化生产管理过程,降低成本,保证产品的质量,缩短生产周期。

摩擦、磨损及润滑概述 2.1按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?各有何特点? 答:摩擦副可分为四类:干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。 干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻力最大,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触,被液体油膜完全隔开,摩擦系数极小,摩擦是在液体的分子间进行的,称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开,但由于边界膜较薄,不能完全避免金属的直接接触,摩擦系数较大,仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑,摩擦系数比边界润滑小,但会有磨损发生。 2.2磨损过程分几个阶段?各阶段的特点是什么? 答:磨损过程分三个阶段,即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是:跑合磨损阶段磨损速度由快变慢;稳定磨损阶段磨损缓慢,磨损率稳定;剧烈磨损阶段,磨损速度及磨损率都急剧增大。 2.3 按磨损机理的不同,磨损有哪几种类型? 答:磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。 2.4 哪种磨损对传动件来说是有益的?为什么? 答:跑合磨损是有益的磨损,因为经跑合磨损后,磨损速度减慢,可改善工作表面的性质,提高摩擦副的使用寿命。 2.5如何选择适当的润滑剂? 答:选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。 当载荷大时,选粘度大的润滑油,如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油,高速高温时可选气体润滑剂;低速时选粘度小的润滑油,低速重载时可选润滑脂;多尘条件选润滑脂,多水时选耐水润滑脂。 2.6润滑油的润滑方法有哪些? 答:油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法。集中润滑法是连续润滑,可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、油零润滑等几种。 2.7接触式密封中常用的密封件有哪些? 答:接触式密封常用的密封件有O形密封圈,J形、U形、V形、Y形、L形密封圈,以 2.8非接触式密封是如何实现密封的? 答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封,它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。

机械制图电子教案(4)

机械制图电子教案(4) 【课题名称】 认识投影法与视图 【教材版本】 柳燕君主编.中等职业教育国家规划教材—机械制图(多学时).北京:高等教育出版社 【教学目标与要求】 一、知识目标 1.理解投影法的概念,掌握正投影的特性; 2.掌握三视图的形成。 3.掌握三视图的关系与投影规律 二、能力目标 正投影法是绘制和阅读机械图样的理论基础,掌握正投影法是提高看图和绘图能力的关键。 三、素质目标 掌握正投影法的绘图方法,能独立分析三视图的投影规律。 四、教学要求 掌握正投影的特性和方法,掌握三视图的形成及投影规律。 【教学重点】 三视图的形成。 【难点分析】 三视图的投影关系、方位关系。 【分析学生】 1.正投影法、三视图的形成比较直观,学生学习这方面知识不会困难; 2.教学要求最终落实到正投影法绘图能力上,经过反复练习,能提高绘图能力。 3.学习内容不复杂,要防止轻视学习,提倡熟能生巧、精益求精。 【教学设计思路】 教学方法:讲练法、演示法、归纳法。 【教学资源】 机械制图网络课程,圆规、三角板。 【教学安排】 3学时(135分钟)。 教学步骤:讲课与演示交叉进行,讲课与练习交叉进行,最后进行归纳。 【教学过程】 一、复习旧课(10分钟) 1.简述平面图形各种线段尺寸特点及绘图步骤。 2.讲评作业批改情况。 二、导入新课 机械图样中表达物体形状的图形是按正投影法绘制的,正投影法是平行投影法中,投射线与投影面垂直的投影法,它是绘制和阅读机械图样的理论基础,本次课将介绍正投影法有关的内容。 三、新课教学(70分钟) 1.投影法的概念(10分钟)

教师讲授中心投影法、平等投影法(斜投影法、正投影法)。并交叉进行演示。 2.三视图的形成(30分钟) 教师讲授三视图的形成(三投影面体系、三视图的形成),交叉演示三视图的形成、三视图的展开、投影展开摊本在同一平面上的三视图。 3.三视图的关系与投影规律(30分钟) 与学生一起讨论三视图的位置关系,方位关系,总结投影规律。交叉演示“三等”对应关系与六个方位的位置关系。 四、小结(10分钟) 总结三视图的形成方法,再次演示三视图的形成,同时总结“三等”投影规律。 五、作业 1.完成习题集相关习题 2.思考:教材P62思考题1、2、3题。 六、讲练作业(45分钟) 【板书设计】 参考相应的PPT文集。 【教学后记】

乐高第3课 齿轮传动——风扇 教学案

第3课齿轮传动——风扇教学案 一、提出问题 当夏天到来时,天气很热,我们经常会打开电风扇来解热,电风扇可以说是我们在夏天里的“小伙伴”,现在就让我们动手来制作一个风扇吧! 二、联想 如图3-1和图3-2所示,想一想生活中的风扇是什么样子的风扇都有什么特点呢 图3-1风扇1图3-2 风扇2 三、要求: 风扇制作 1. 风扇有扇叶并且可以转动 2. 利用齿轮传动加快扇叶转动 3. 稳定的放在桌面上 四、构建 技能牌:齿轮 齿轮的作用: 齿轮是依靠齿的啮合来传递动力的零件,通过齿轮的传动还可以改变输出的扭矩和角速度,或者是改变运动的方向。 扭矩:扭矩是齿轮转动时切向的力,我们可以理解为齿轮发生转动的力。 例如,当我们喝饮料时,我们要使用一定的力去把瓶盖拧开。 角速度:是物体转动的速度。单位是弧度每秒。例如,这节课我们将制

作的风扇,它转动的角速度就非常快。 齿轮的传动: 乐高机器人套装中提供了很多种齿轮,这节课我们先来认识一下直齿轮。如图3-3所示,乐高直齿轮从左到右分别为40齿,24齿,16齿和8齿共4种类型。 图3-3 乐高直齿轮 机器人可以通过这些齿轮的传动来改变扭矩,改变角速度或改变方向。一般来说,乐高的齿轮在搭建的时候通常要与梁来进行配合,将齿轮用轴与梁进行连接,你可能会有这样的担心,齿轮会不会与梁有接触而产生摩擦呢不过,当你使用的时候,你会发现乐高的齿轮能够与梁配合的非常好,完全不用担心会产生摩擦或阻力的问题。下面我们来看几组齿轮传动的例子。 例1 8齿齿轮传动40齿齿轮,如图3-4所示。 图3-4 8齿传动40齿 例2

40齿齿轮传动8齿齿轮,如图 3-5所示。 例3 40齿齿轮传动24齿齿轮传动8齿齿轮,如图3-6所示。 例4 24齿齿轮传动8齿齿轮传动24齿齿轮,如图3-7所示。 齿数,扭矩和角速度的关系 齿数(n )与扭矩(T )成正比 T1×n2=T2×n1 齿数(n )与角速度(T )成反比 n1×w1=n2×w2 我们以例1的8齿传动40齿为例,由于齿数与扭矩成正比关系,因 此传动后40齿这根轴输出的扭矩是8齿的5倍;由于齿数与角速度成反 图3-5 40齿传动8齿 图3-6 3个齿轮传动 图3-7 3个齿轮传动

机械设计基础

一·观察外形及外部结构 1.减速器起吊装置,定位销,起盖螺钉,油标,油塞各起什么作用?布置在什么位置? 答:起吊装置为了便于吊运。在箱体上设置有起吊装置箱盖上的起吊孔用于提升箱盖箱座上的吊钩用于提升整个减速器。 定位销为安装方便。箱座和箱盖用圆锥定位销定位并用螺栓连接固紧起。 盖螺钉为了便于揭开箱盖。常在箱盖凸缘上装有起盖螺钉。 油标为了便于检查箱内油面高低。箱座上设有油标。 油塞是用来放油的,把旧的油放出来。所以油塞的位置都是靠在最下方的。2.箱体,箱盖上为什么要设计筋板?筋板的作用是什么,如何布置? 答:为保证壳体的强度、刚度,减小壳体的厚度。一般是在两轴安装轴承的上下对称位置分别布置。 3.轴承座两侧连接螺栓如何布置,支撑螺栓的凸台高度及空间尺寸如何确定?答:轴承旁边地突台要考虑凸台半径和凸台高度两个参数。 凸台半径和安装轴承旁螺栓的箱体凸缘半径相等; 凸台高度要根据低速轴轴承座外径和螺栓扳手空间的要求来确定,大小等于沉头座直径加上2.5倍的轴承盖螺栓直径 5.箱盖上为什么要设计铭牌?其目的是什么?铭牌中有什么内容? 主要记载有产家名号、产品的额定技术数据等,中文铭牌上所采用的文字符号应一律使用中国法定的标准,进口产品投放市场需要备中文名牌的也应照此办理 二·拆卸观察孔盖 1.观察孔起什么作用?应布置在什么位置及设计多大才适宜的? 答:通过观察孔可以观察齿轮的啮合情况,并可以向箱体内加润滑油。 应设置在箱盖顶部适当位置;尺寸以便于观察传动件啮合区位置为宜,并允许手进入箱体检查磨损情况。 2.观察孔盖上为什么要设计通气孔?孔的位置为何确定? 答:通气孔可以调节由于高速运转生热膨胀造成的内外压强差。设置在观察盖上或箱体顶部。 三·拆卸箱盖 1.再用扳手拧紧或松开螺栓螺母时扳手至少要旋转多少度才能松紧螺母,这与 螺栓到外箱壁间的距离有何关系?设计时距离应如何确定? 答:60度

《机械设计基础》模块一

模块一 一、填空 1、外力指作用在构件上的各种形式的载荷,包括重力、推力、拉力、转动力矩等。 2、平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。 3、力的三要素是指力的大小、方向和作用点。 4、力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。 5、两构件相互作用时,它们之间的作用与反作用力必然等值、反向、共线,但分别作用于两个构件上。 6、参照平面力系分类定义,可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系;将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系;将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。 二、选择 1、如果力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为( D )。 A.必有R=F1+F2; B.不可能有R=F1+F2; C.必有R>F1,R>F2; D可能有R

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1-1 1-2 1-3 1-4 1-6 自由度为 或: 1-10 自由度为: 或: 1-11 1-13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1-14:求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω,求构件3的速度3v 。 1-15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构,设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触,试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双

曲柄机构还是双摇杆机构。 (1)双曲柄机构 (2)曲柄摇杆机构 (3)双摇杆机构 (4)双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动,极位夹角θ为300,摇杆工作行程需时7s 。试问:(1)摇杆空回程需时几秒?(2)曲柄每分钟转数是多少? 解:(1)根据题已知条件可得: 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ,则可得到空回程需时: (2)由前计算可知,曲柄每转一周需时12s ,则曲柄每分钟的转数为 2-7 设计一曲柄滑块机构,如题2-7图所示。已知滑块的行程mm s 50=,偏距 mm e 16=,行程速度变化系数2.1=K ,求曲柄和连杆的长度。 解:由K=1.2可得极位夹角 第三章 凸轮机构 3-1 题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构,已知AB 段为凸轮的推程廓线,试在图上标注推程运动角Φ。 3-2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构,已知凸轮是一个以C 点为圆心的圆盘,试求轮廓上D 点与尖顶接触是的压力角,并作图表示。

机械设计基础试题答案[1]

一、填空题 1 作平面运动的三个构件共有___3__个瞬心,它们位于_ 一条直线__ 上。 2带传动工作时,带中的应力由以下三部分组成(1)紧边和松边拉力产生的拉应力、(2)离心力产生的拉应力、(3)弯曲应力。最大应力发生在紧边进入小带轮处。 3 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏 ___ 。 4 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是:模数相等__ 和分度圆压力角相等。 5 在矩形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹三种螺纹中,传动效率最高的是矩形 螺纹,自锁性最好的是三角形螺纹,只能用于单向传动的是锯齿形螺纹。 6螺纹的公称直径是大径,确定螺纹几何参数关系和配合性质的直径是中径。 7普通平键的工作面为键的__侧__面,楔键的工作面为键的_上下表___面,普 通平键的截面尺寸h b 是根据___轴径_ 确定的。 8代号为62308的滚动轴承,其类型名称为深沟球轴承,内径为 40 mm, 2 为宽度系列代号, 3 为直径系列代号。 9在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中,等速运动规律有刚性冲 击;等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律有柔性 冲击;正弦加速度运动规律无冲击。 10自由度数目为 1 的周转轮系称为行星轮系。 11在齿轮传动设计时,软齿面闭式传动常因_____齿面点蚀_ 而失效,故通常先按__齿面接触疲劳__ 强度设计公式确定传动的尺寸,然后验算齿轮的____齿根弯曲疲劳____ 强度。 二、问答题 1.按轴工作时所承受的载荷不同,可把轴分成几类如何分类 答:根据轴工作时承受的载荷情况,可以将轴分成三类: 一、转轴:既承受转矩也承受弯矩;

二、心轴:只承受弯矩不承受转矩; 三、传动轴:只承受转矩不承受弯矩 2 螺纹连接为什么要防松有哪几类防松方法 答:在冲击振动或者温度变化等情况下,螺纹副间摩擦力可能减小或消失,导致螺纹连接失效,因此需要防松处理。 防松的方法主要有:摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副关系防松等。 3 简述形成流体动压油膜的必要条件。 答:形成动压油膜的必要条件是: 一、相对运动表面之间必须形成收敛形间隙; 二、要有一定的相对运动速度,并使润滑油从大口流入,从小 口流出; 三、间隙间要充满具有一定粘度的润滑油。 4简述齿轮传动的主要失效形式 答:轮齿折断; 齿面点蚀; 齿面胶合; 齿面磨损; 齿面塑性变形。 三、分析计算题: 1.(8分)试述铰链四杆机构中相邻两构件形成整转副的条件。并就图中各杆的长度回答: (1)固定哪一个杆时可得曲柄摇杆机构 (2)固定哪一个杆时可得双曲柄机构

最新机械基础教案(劳动版)——第十八讲直齿圆柱齿轮传动设计

第十八讲 学时: 2 学时 课题: 5.5.4 直齿圆柱齿轮传动设计目的任务:掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法重点:渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法难点:齿面接触疲劳强度公式 教学方法:多媒体 5.5.4 直齿圆柱齿轮传动设计 1.轮齿受力分析和计算载荷 1)受力分析 图示一直齿圆柱齿轮在节点P 处的受力情况。 不考虑摩擦力,作用在齿面上的法向力Fn 可分解为圆周力Ft 和径向力Fr。

直齿圆柱齿轮传动受力分析 2) 轮齿的计算载荷 Fnc=KFn K 为载荷系数,参考表选取。 2.齿面接触疲劳强度计算 齿面点蚀主要于齿面的接触应力的大小有关。 为防止齿面点蚀,应保证齿面的最大接触应力σH不大于齿轮材料的许用接触应力[ σH。] 动画演示) u——传动比,u=z2/z1>1 ; T1——小齿轮所传递的转矩(N.mm) ; K ——载荷系数,见表; b——齿宽(mm) ; a——中心距(mm) ; ψ b ——齿宽系数; [ σH] ——齿轮材料许用接触应力(MPa) ,见表。 应用公式时还应注意下列数据的确定: 1. 传动比i 式中:σH——齿面最大接触应力(MPa) ;

u<8 时可采用一级齿轮传动。若总传动比u 为8--40,可分为二级传动;若总传动比u 大于40,可分为三级或三级以上传动。 2. 齿宽b 为了安装方便,保证轮齿全齿宽啮合,一般小齿轮齿宽b1应比大齿轮齿宽b2 大(5--10)mm 。可以认为公式里的齿宽为b2。 3. 齿宽系数ψb 一般闭式齿轮传动,ψb=0.2--1.4 4. 许用应力[ σ H] 一对齿轮啮合时,两齿轮轮齿间的接触应力相等,但许用接触应力一般是不相等的,故应用[ σH1和] [ σH2中] 较小者代入公式计算。 3.齿根弯曲疲劳强度计算 齿根弯曲疲劳强度计算是为了防止齿根出现疲劳折断。 因此,应保证齿根最大弯曲应力σF不大于齿轮材料的许用弯曲应力[ σF。](动画演示)

机械设计基础

第一章机械零件常用材料与结构工艺性 Q235:Q:“屈”,235:屈服点值 50号钢:平均碳得质量分数为万分之50得钢 第二章:机械零件工作能力计算得理论基础 (必考或者二选一)+计算 1,在零件得强度计算中,为什么要提出内力与应力得概念? 因为要确定零件得强度条件 内力:外力引起得零件内部相互作用力得改变量。 应力为截面上单位面积得内力。 2,零件得受力与变形得基本形式有哪几种?试各列出1~2个实例加以说明。轴向拉伸与压缩;剪切与挤压;扭矩;弯曲 △ 第四章螺旋机构P68四选一 1、试比较普通螺纹与梯形螺纹有哪些主要区别?为什么普通螺纹用于连接而梯形螺纹用于传动? 普通螺纹得牙型斜角β较大,β越大,越容易发生自锁,所以普通螺纹用于连接。β越小,传动效率越高,固梯形螺纹用于传动。 2、在螺旋机构中,将转动转变为移动及把移动转变为转动有什么条件限制?请用实例来说明螺母与螺杆得相对运动关系。 转动变移动升角要小,保证可以自锁;而升角大得情况下,移动可转为转动 3、具有自锁性得机构与不能动得机构有何本质区别? 自锁行得机构自由度不为0,而不能动得机构自由度为0 4、若要提高螺旋得机械效率,有哪些途径可以考虑? 降低摩擦,一定范围内加大升角,降低牙型斜角;采用多线螺旋结构 第五章平面连杆 1、为什么连杆机构又称为低副机构?它有那些特点? 因为连杆机构就是由若干构件通过低副连接而成得 特点就是能实现多种运动形式得转换 2、铰链四连杆机构有哪几种重要形式?它们之间只要区别在哪里? 1,曲柄摇杆机构 2,双曲柄机构 3,双摇杆机构 区别:就是否存在曲柄,曲柄得数目,以及最短杆得位置不同。 3、何谓“整转副”、“摆转副”?铰链四杆机构中整转副存在得条件就是什么? 整转副:如果组成转动副得两构件能作整周相对转动,则该转动副称为整转副 摆转副:如果组成转动副得两构件不能作整周相对转动…… 条件:1,最长杆长度+最短杆长度≤其她两杆长度之与(杆长条件) 2,组成整转副得两杆中必有一个杆为四杆中得最短杆。 4、何谓“曲柄”?铰链四杆机构中曲柄存在条件就是什么? 曲柄就是相对机架能作360°整周回转得连架杆

齿轮传动教案[优质文档]

课题(章)机械传动 分课题(节)§6-4 齿轮传动 教学目标1、掌握齿轮传动的常用类型和应用特点。 2、掌握齿轮传动的传动比计算。 3、掌握渐开线齿轮的特点及性质。 教学重点 教学重点:1、齿轮传动的常用类型和应用特点2.齿轮传动的传动比计 算。 教学难点教学难点:外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算。 教学方法讲授法、实物演示投影法、引导法等。 教学器材及设备电脑及投影仪、教具。 复习提问 姓名成绩 1、链传动的常见类型有哪些? 2、链传动的应用特点? 板书设计或教学提纲一、齿轮传动的常用类型和应用 二、传动比 三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 四、齿轮的失效形式与常用材料 五、齿轮传动的维护方法 作业布置1、齿轮传动的维护方法 2、齿轮传动的优缺点 课后小结齿轮的知识点比较分散,采用老师讲授加学生自学的方法,方便学生思考,另外,也为后期去实验室进一步学习齿轮知识奠定了基础。 市中心组推荐意见: (盖章)年月日省中心组评审意见: (盖章)年月日

节 复习提问(5分钟)1、链传动的常用类型有哪些? 2、链传动的应用特点?老师提问回答问题 任务引入(2分钟)一、任务引入 投影仪演示减速器重点额齿轮传动动画,动力从轴1输入,经 过小齿轮和大齿轮的啮合传动后,动力从轴2输出。观察并思考, 图示齿轮的传动有何特点?工作中,轴1和轴2的转速是怎样的关 系。计算一对相啮合的标准直齿圆柱齿轮,齿数z1=20,z2=32, 模数m=10。试计算其分度圆直径d、齿顶圆直径d a、齿根圆直径 df 、齿厚s、基圆直径db和中心距a。 老师讲课学生听课 任务分析(3分钟)二、任务分析 分析齿轮的传动转向如何,有何特点必须要知道齿轮传动的 类型及其应用特点,要了解轴1和轴2的转速是怎样的关系必须要 学习有关齿轮传动比的知识。为了计算上面例题,需学习渐开线标 准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何计算的知识,带着这些问题观看 下面一组图片。 老师分析 学生通过老 师引导观察 思考齿轮的 转向,并带着 问题进入新 课内容。

机械设计基础知识点总结

n P t P α γ C D A B ω P 12δδt h s = 12ωδt h v = 2=a 21222δδt h s =12 1 24δδωt h v =22 124t h a δω=2122)(2δδδ-- =t t h h s )(4121 2δδδω-=t t h v 22124t h a δ ω-=绪论:机械:机器与机构的总称。机器:机器是执行机械运动的装置,用来变换或传递能量、物料、信息。机构:是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件:机构中的(最小)运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元,它可以是单一的整体,也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件:制造的单元。分为:1、通用零件,2、专用零件。 一:自由度:构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束:对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副:使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副:两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副:两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式,可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件(主动件)数目必须等于机构的自由度。复合铰链:三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由m 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为(m-1)个。虚约束:重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时,虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度,计算机构自由度时可删除。 二:连杆机构:由若干构件通过低副(转动副和移动副)联接而成的平面机构,用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点:(1)面接触低副,压强小,便于润滑,磨损轻,寿命长,传力大。(2)低副易于加工,可获得较高精度,成本低。(3)杆可较长,可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点:(1)低副中存在间隙,精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。铰链四杆机构:具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副:存在条件:最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成:整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定:(1)如果:lmin+lmax ≤其它两杆长度之和,曲柄为最短杆;曲柄摇杆机构:以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构:以最短杆为机架。双摇杆机构:以最短杆的对边为机架。(2)如果: lmin+lmax >其它两杆长度之和;不满足曲柄存在的条件,则不论选哪个构件为机架,都为双摇杆机构。急回运动:有不少的平面机构,当主动曲柄做等速转动时,做往复运 动的从动件摇杆,在前进行程运行速度较慢,而回程运动速度要快,机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角:作用于C 点的力P 与C 点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角:压力角的余角γ,死点:无论我们 在原 动件上施加 多大的力都不能使机构运 动,这种位置我们称为死点γ=0。解决办法:(1)在机构中安装大质量的飞轮,利用其惯性闯过转折点;(2)利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC 与摇杆CD 所夹锐角。 三:凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型:(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类型:(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1基圆:以凸轮最小向径为半径作的圆,用rmin 表示。2推程:从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt ;3远休止:从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs ;4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh ;5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δs ˊ;6行程:从动件在推程或回程中移动的距离,用 h 表示。7从动件位移线图:从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移 线图。1.等 速运动规 律: 1、特点:设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大,以及要求匀速的情况。 2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程: 推 程 等减速段运动方程: 柔 性冲击:加速度发 生有限值的突变(适用于中速场合) 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四:根切根念:用范成法加工齿轮时,有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部,而把齿根切去了一部分,破坏了渐开线齿廓,如图这种现象称为根切。 根切形成的原因:标准齿轮:刀具的齿顶线超过了极限啮合点N 。 不根切的条件可以表示为: 不根切的最少齿数为: 标准齿轮:指m 、α、ha*、c* 均取标准值,具有标准的齿顶高和齿根高,且分度圆齿厚s 等于齿槽宽e 的齿轮。 成型法:加工原理:成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。加工:(a) 盘形铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点:加工精度低;加工不连续,生产率低;加工成本高。优点:可以用普通铣床加工。 范成法:加工原理:根据共轭曲线原理,利 用一对齿轮互相啮合传动时,两轮的齿廓互为包络线的原理来加工。加工:(a)齿轮插刀:是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀(梳齿刀):是一个齿廓为刀刃的齿条。原理与用齿轮插刀加工相同,仅是范成运动变为齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时,刀刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和切削运动。 九:失效:机械零件由于某种原因不能正常工作时,称为失效。类型:(1)断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用),使物体分成几个部分的现象,通常定义为固体完全断裂,简称断裂。静力拉断、疲劳断裂。(2)变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限,使零 1 1PN PB ≤2 sin sin * α α mz m h a ≤ α 2* min sin 2a h z = )]cos(1[212δδπt h s -=)sin(2112δδπδωπt t h v =)cos(2122122δδπ δωπt t h a =

机械设计基础习题解答(1-5)

机械设计基础教材习题参考解答 (第一章~第五章) 2012.8

目录 第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11

第1章机械设计概论 思考题和练习题 1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。 解:新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术,设计过去没有过的新型机械,如:新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等; 继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新,以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用,如:大众系列汽车、大家电产品等。 变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品,如:。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解:评价产品的优劣的指标有哪些? 解:产品的性能、产品的 1-3机械零件常用的材料有哪些?为零件选材时应考虑哪些主要要求? 解:制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料,其又分为钢铁材料和非铁材料(如铜、铝及其合金等);其次是非金属材料(如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等)和复合材料(如纤维增强塑料、金属陶瓷等)。 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作,通常应考虑下面的原则: 1)载荷的大小和性质,应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性 1-4解:机械设计的内容和步骤? 解:机械设计的内容包括:构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤:明确设计任务,总体设计,技术设计,样机试制等。

机械制图电子教案(完整资料).doc

此文档下载后即可编辑 机械制图电子教案(1) 【课题名称】 机械制图的任务与学习方法;认识制图国家标准(一)图纸与比例、字体与图线。 【教学目标与要求】 一、知识目标 1.了解机械制图课程的性质、内容、任务与学习方法; 2.了解国家标准关于图纸幅面和格式及比例、字体、图线的规定。 二、能力目标 1.握理论联系实践的学习方法,通过反复实践,逐步提高看图和画图的能力; 2.具有正确认知和选用图纸幅面和格式及比例的能力,能识别图形中的图线。 三、素质目标 培养严格遵守《技术制图》、《机械制图》等国家技术标准的良好习惯,耐心细致的工作作风,严肃认真的工作态度,提高工程素质。 四、教学要求 1.了解机械制图的学习方法,并能掌握使用; 2.了解国家标准关于图纸幅面和格式及比例、字体、图线的规定,

并会正确应用。 【教学重点】 机械制图课程的学习方法 【难点分析】 比例的规定,图线的应用 【分析学生】 1.入学新生大多数未学过立体几何,空间概念和想像力较薄弱;未接触过机械工厂和机械生产,缺少机械零件、部件的知识。 2.刚入学时多数学生学习机械制图的态度是端正的,学习中遇到困难后,部分学生会产生畏难情绪,个别学生甚至丧失学习信心与兴趣。 3.机械制图既有理论,又有实践,与中小学课程及其学习方法不同,学生对学习方法有一个适应和掌握的过程。 【教学设计思路】 教学方法:演示法、讲授法、归纳法。 【教学资源】 机械制图网络课程 【教学安排】 2课时(90分钟) 教学步骤:网络演示,讲授交叉进行,最后进行归纳。 【教学过程】

一、导入新课(10分钟) 从家俱、建筑物、机械等的制造实践举例,引出要学会阅读和绘制图样(工程界的共同语言),讲解本课程的研究对象和内容。 二、新课教学(70分钟) 1.机械制图的性质、特色、教学目标和学习方法(20分钟)。 教师演示网络课程的课程说明,重点讲解学习方法。 教师讲解时,注意向学生设问,是否听明白,有何问题,启发学生思维。 2.图纸幅面和格式(20分钟) 教师讲解,并演示:①网络课程的第一章课程导航;②图纸幅面演示;③图框格式及尺寸演示;④图标规定的标题栏格式及尺寸演示。 3.比例(10分钟) 教师讲解比例的术语、类型。 4.字体(10分钟) 教师讲解字体种类、书写方法。指出不同场合的不同应用。 5.图线(10分钟) 教师对照图形分析图线的画法及应用,交叉演示网络课程中的图线用法。 学生进行习题集相关习题的练习。 三、小结(10分钟) 教师重点强调比例的意义及图线的应用,学生讨论图线的应用,

2010008 机械设计基础1(中英文)(2011)

天津大学《机械设计基础1》课程教学大纲 课程编号:2010008课程名称:机械设计基础1 学时:80 学分: 5 学时分配:授课:80上机:实验:6实践:实践(周): 授课学院:机械工程学院 适用专业:近机类 先修课程:工程图学,材料力学,理论力学 一、课程的性质与目的 机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法,在培养实践能力方面着重设计技能和创新能力的基本训练。 本课程的主要目的和任务是培养学生:1)掌握常用机构的工作原理、运动特性和动力特性,具有分析和设计常用机构的基本能力,并初步具有机械运动方案设计的能力;2)掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识,并具有设计简单机械及通用机械传动装置的基本能力;3)具有应用计算机进行辅助设计的能力;4)具有应用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力;5)能通过实验巩固和加深对理论的理解, 获得实验技能的基本训练。 二、教学基本要求 1、要求掌握的基本知识 机械设计的一般知识。熟悉机构和机械零件的主要类型、性能、特点和应用,熟悉机械零件的常用材料、标准和结构,熟悉摩擦、磨损、润滑和密封的一般知识。 2、要求掌握的基本理论和方法 熟悉机构的组成、主要类型、工作原理和运动特性,具有分析和设计常用机构的能力,能进行简单机构的分析与综合。掌握机械动力学的基本原理,了解机械的调速、刚性回转件的平衡。熟悉机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。熟练掌握机械零件的设计计算准则:强度、刚度、耐磨性、寿命、热平衡及经济性等。能进行简化计算,掌握当量法,试算法等。了解改善载

机械基础齿轮传动教案(第四版)

第四章 齿轮传动(10课时) 教 学 目 标 1、了解齿轮传动的分类、特点 2、理解渐开线的形成及性质,了解齿廓的啮合的特点 3、掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数、几何尺寸计算 4、了解渐开线齿廓的啮合的特点 5、掌握标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的正确啮合条件 6、了解斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的应用特点 7、了解齿轮轮齿失效的形式 教学重点难点 上述3、5两点 【复习】1、链传动的组成及特点、类型和应用 2、链传动的传动比 3、滚子链的组成、标记和特点 第一节齿轮传动的类型及应用 一、概念 齿轮机构是由齿轮副组成的传递运动和动力的装置。 二、齿轮传动的类型 齿轮的种类很多,可以按不同方法进行分类。 两轴平行 两轴不平行 按轮齿方向 按啮合情况 直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 相交轴齿轮传动 交错轴齿轮传动 锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动

(1)根据轴的相对位置,分为两大类,即平面齿轮传动(两轴平行)与空间齿轮传动(两轴 不平行) (2)按工作时圆周速度的不同,分低速、中速、高速三种; (3)按工作条件不同,分闭式齿轮传动(封闭在箱体内,并能保证良好润滑的齿轮传动)、 半 开式齿轮传动(齿轮浸入油池,有护罩,但不封闭)和开式齿轮传动(齿轮暴露在外, 不能保证良好润滑)三种; (4)按齿宽方向齿与轴的歪斜形式,分直齿、斜齿和曲齿三种; (5)按齿轮的齿廓曲线不同,分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等几种; (6)按齿轮的啮合方式,分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿条传动。 三、齿轮传动的应用 1、传动比 式中 n1、n2表示主从动轮的转速 z1、z2表示主从动轮的齿数 2、应用特点: 优点:能保证瞬时传动比恒定,工作可靠性高,传递运动准确。 传递功率和圆周速度范围较宽,传递功率可达50000kw ,圆周速度300m/s 结构紧凑,可实现较大传动比 传动效率高,使用寿命长,维护简便 缺点:运转中有振动、冲击和噪声 齿轮安装要求高 不能实现无级变速 不适用中心距较大的场合 第二节渐开线齿廓 一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求 一是传动要平稳,二是承载能力要强 二、渐开线的形成、性质 1、 渐开线的形成 当一条动直线(发生线),沿着一个固定的圆(基圆)作纯滚动时,动直线上任意一点K 的轨 迹称为该圆的渐开线。 1212 21n z i n z ==

机械设计基础试题及答案

A卷 一、简答与名词解释(每题5分,共70分) 1. 简述机构与机器的异同与其相互关系 答. 共同点:①人为的实物组合体;②各组成部分之间具有确定的相对运动;不同点:机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等;机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系:机器一般由一个或若干个机构组合而成。 2. 简述“机械运动”的基本含义 答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。 3. 机构中的运动副具有哪些必要条件? 答. 三个条件:①两个构件;②直接接触;③相对运动。 4. 机构自由度的定义是什么?一个平面自由构件的自由度为多少?答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。 5. 机构具有确定运动的条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时,机构的运动将发生什么情况? 答. 机构具有确定运动条件:自由度=原动件数目。原动件数目<自由度,构件运动不确定;原动件数目>自由度,机构无法运动甚至构

件破坏。 6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式? 答. 三种基本型式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。7. 何谓连杆机构的压力角、传动角?它们的大小对连杆机构的工作有何影响?以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角minγ发生在什么位置? 答. 压力角α:机构输出构件(从动件)上作用力方向与力作用点速度方向所夹之锐角;传动角γ:压力角的余角。α+γ≡900。压力角(传动角)越小(越大),机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置 8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件(推杆)运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免? 答. 对于盘形凸轮,当外凸部分的理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径 r T 相等时:ρ=r T ,凸轮实际轮廓变尖(实际轮廓曲率半径ρ’=0)。 在机构运动过程中,该处轮廓易磨损变形,导致从动件运动规律失真。增大凸轮轮廓半径或限制滚子半径均有利于避免实际轮廓变尖现象的发生。 9. 渐开线齿廓啮合有哪些主要特点? 答. ①传动比恒定;②实际中心距略有改变时,传动比仍保持不变(中

机械设计基础答案

《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 自由度为: 或: 1-6 自由度为 或: 1-10 自由度为: 或: 1-11

1-13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1-14:求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω,求构件3的速度3v 。 1-15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构,设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触,试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1-16:题1-16图所示曲柄滑块机构,已知: s mm l AB /100=,s mm l BC /250=,s rad /101=ω,求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中,BCA AB BC ∠=sin 45sin 0,52sin =∠BCA ,5 23cos =∠BCA , 045sin sin BC ABC AC =∠,mm AC 7.310≈ 1-17:题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘,圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=,mm l AB 90=,s rad /101=ω,求00=θ和0180=θ时,从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时 方向如图中所示 当0180=θ时

方向如图中所示

第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 (1)双曲柄机构 (2)曲柄摇杆机构 (3)双摇杆机构 (4)双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动,极位夹角θ为300,摇杆工作行程需时7s 。试问:(1)摇杆空回程需时几秒?(2)曲柄每分钟转数是多少? 解:(1)根据题已知条件可得: 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ,则可得到空回程需时: (2)由前计算可知,曲柄每转一周需时12s ,则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构,如题2-5图所示,要求踏板CD 在水平位置上下各摆100,且mm l mm l AD CD 1000,500==。(1)试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度;(2)用式(2-6)和式(2-6)'计算此机构的最小传动角。

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