汽车机械基础学习指南.doc

第三篇 汽车材料第十四章 汽车常用金属材料一、目的要求二、教材分析三、学习方法指导四、典型题例分析及习题第十五章 汽车运行材料一、目的要求二、教材分析三、学习方法指导四、典型题例分析及习题第四篇 机械零件第十六章 平面连杆机构一、目的要求1、清楚机器、机构、构件、零件、运动副等的概念。2、了解机构的组成原理。3、熟悉并能灵活运用和判断汽车最常用的平面四杆机构的型式及应用实例。4、熟悉常用运动副及构件的代表符号，能读懂机构运动简图，并能够进行简单机构运动简图的绘制。5、掌握极位夹角、急回运动、行程速比系数、等基本概念；掌握极位夹角与行程速比系数的关系；掌握死点出现的条件及死点位置在机构中的应用。二、教材分析本章内容共分四节。前两节引入组成机构的一些概念，以及机构运动简图。介绍了机器、机构的区别，零件和构件的概念，运动副的分类，进而明确了机构的组成原理。熟悉机构运动简图是学习机械零件、分析机械运动的常用方式，在本章内容中占有重要的地位。后两节介绍了平面连杆机构、铰链四杆机构的组成原理，通过例证的方法言简意赅的分析了四种汽车中常见的平面连杆机构的运动形式，这也是本章的重点内容之一。在此基础上了解连杆机构的急回特性，并能应用行程速比系数判断急回程度；了解死点的概念和存在死点的条件。本章虽然没有过多的篇幅介绍机构运动简图的绘制，但绘制简单的机构运动简图是本章的重点。因为本章引入概念较快，内容分析不深入，在掌握必需知识的同时，可适当拓宽学生的知识面。三、学习方法指导1、首先要把本章介绍的概念搞清楚，包括零件、构件、机构、机器、运动副、机构运动简图、平面连杆机构、极位夹角等。2、构件是机构运动的单元体，使组成机构的基本要素。而零件是制造的单元体。实际的构件可以是一个零件，也可以是由若干个零件固连在一起组成一个独立运动的整体，是机构运动的单元体。三者之间的关联要清楚。3、运动副是由两构件直接接触而又能产生一定相对运动的可动连接，也是组成机构的有一要素。运动副可按其接触形式分为高副（即点或线接触的运动副）和低副（面接触的运动副）；又可按所能产生相对运动的形式分为转动副、移动副、螺旋副、球面副等。4、由于后续专业课学习可能遇到的机构的运动分析和动力分析都是就机构运动简图进行的，所以对于机构运动简图的识别和绘制必须重视。教材中列举了常用运动副和构件的代表符号，为了便于研究机构的运动，我们撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用这些简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置，表示机构的组成和传动情况，这样绘制出能够准确表达机构运动特性的简明图形，就称为机构运动简图。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性。由于实际机械的结构状况及构件形状一般都比较复杂，所以如何读懂和用简单的图形把它表示出来对于初学者是会有一定困难的。那如何正确的表达出机构运动简图呢？首先要搞清运动的传递路线，然后沿着运动的传递路线，分清机构有哪些构件按组成，各构件之间组成何种运动副，最后运用简单的线条和符号将其正确的绘制出来。要想提高识别和绘制运动简图的能力，一定要多做练习。5、平面铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式。在此机构中，与机架相连的构件称为连架杆；能做整周回转的连架杆称为曲柄，而不能做整周回转的连架杆称为摇杆；与机架不相连的中间构件成为连杆。平面四杆机构根据两连架杆运动形式的不同分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。而曲柄滑块机构则是平面四杆机构的一种演化形式。6、急回运动和行程速比系数是一对重要的概念，它们之间的关系式应该记住。同时要注意急回运动有方向性（如教材中图16-17，当曲柄顺时针转动时，摇杆逆时针向左为急回；相反当曲柄逆时针转动时，摇杆顺时针向右为急回）。7、弄清死点的产生机理，在曲柄摇杆机构中，只有当摇杆做为主动件时才会出现死点现象。在死点位置时，不论驱动力多大，都不能使机构运动。在这里要区别死点和自锁，自锁是由于摩擦，而死点的产生与摩擦无关。8、关于机构的组成原理我们只要明白是“具有相对运动的若干个构件通过运动副连接而成”的就可以了。四、典型题例分析及习题1、构件和零件的区别是什么？2、何为低副？何为高副？试举例说明。3、何谓平面连杆机构？何谓铰链连杆机构？4、为使双曲柄机构具有确定的运动，常采取的措施有哪些？5、曲柄滑块机构是四杆机构吗？说明理由。6、试画出下列机构的运动简图：7、如图，指出这两个曲柄滑块机构在曲柄为主动件时各自有无急回特性。8、在上题图2中，构件1和构件3中哪一个构件为主动件时存在死点，并且画出死点位置。第十七章 凸轮机构一、 目的要求1、了解凸轮机构的类型和在汽车中的应用。2、了解凸轮机构的组成结构，以及运动的转换形式。3、掌握推杆的基本运动规律，能确定盘形凸轮机构的基本尺寸。4、了解一些常见的其他凸轮机构及其从动件的常用运动规律。二、 教材分析本章内容分两节，第一节介绍了在汽车上的长用凸轮机构及其从动件的常用运动规律；第二节简单介绍了一下凸轮机构的分类及其从动件的常用运动规律。第一节的重点应放在尖顶移动从动件盘形凸轮机构从动件的运动过程及有关名词术语的掌握上，本节从汽车常用的凸轮机构介绍开始，首先了解凸轮机构的功用和应用场合，然后介绍了从动件的运动过程以及相关的术语，为进一步了解从动件的位移s、速度v、加速度的变化规律，反映从动件的运动特性和动力特性的变化规律，重点分析了从动件的等速运动规律。从中我们总结出这种运动规律适用的场合。因为它在推程的起始位置和回程的终止位置都将产生理论上的无穷大的惯性力，对机构将产生强烈的冲击，所以工作噪音也比较大，考虑到汽车发动机气门杆的运动要求，所以为了改善这种现象，就对等速运动规律进行了修正，使运动线图中的两端过渡缓和，减少冲击。教材的内容本着够用的原则，从实际应用出发，使学生尽可能的应用到实践中去，从动件的运动过程和相关术语要掌握，运动规律的方程可不必记住但能正确应用。第二节是在学习第一节在汽车车上最常见的盘形凸轮机构的基础上，又介绍了其他一些常见的凸轮机构，分别按形状、从动件的形式、凸轮与从动件的接触方法等方面对凸轮进行了分类。这一拓展内容为学生在认识凸轮结构方面开阔了视野，为一部分学有余力的同学提高了兴趣，能使学生在以后的工作中更好的理论联系实际。第二节的后半部分内容举例说明了凸轮机构在车床主轴变速箱操纵机构的应用，在这个例子中，构件2是一圆柱凸轮，从凸轮与从动件的接触方法来看，是典型的利用凸轮结构进行的封闭（也称形封闭）。此外除了前面讲过的等速运动规律外，这里又介绍了凸轮结构的等加速等减速运动规律，在这种运动规律中，加速度是一个常数，所不同的是运动的前半部分为等加速，后半部分为等减速。明确从动件在等加速和等减速运动中所占的时间、相应的凸轮转角、相应的行程都分别相等。因加速度存在的冲击，所以这种存在柔性冲击的凸轮结构也只能用在中速轻载的场合。三、学习方法指导1、在学习本章内容前，应该多找一些凸轮机构的实例，了解凸轮机构在实际中的应用。2、分清凸轮机构的组成，可以参照挂图以及模型，指出什么是凸轮，说明凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。然后与连杆机构作比较，学习凸轮机构的优点和缺点，以及凸轮机构的应用场合。3、在学习凸轮的运动规律之前，清楚凸轮机构的基本名词和术语，建立起推杆和凸轮之间的相对运动关系，明确推杆位移和凸轮转角或时间之间的坐标关系。4、凸轮机构的各种运动规律方程可不必记住，只要会用即可。对于本章中的两种常用的运动规律，要注意边界条件，也就是说要分析从动件开始运动和运动终了时的各个参数的变化。在此基础上对比分析两种运动规律以及修正后的等速运动规律的优缺点以及其应用的场合。5、学习凸轮机构的分类时应寻找盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮机构的运动特点及其内在联系，结合实际说明各种机构在实际中的应用。四、典型题例分析及习题1、什么样的构件叫凸轮？一个圆盘能否用作凸轮？2、说明两种常见的凸轮机构的运动规律，并指出他们各自的优缺点、应用的场合。第十八章 连接一、目的要求1、了解螺纹连接、键连接、花键连接和销连接等各自的特点和连接原理，熟悉常用连接件的材料。2、掌握螺纹的主要参数、螺纹连接的主要类型，熟悉并掌握螺纹标准连接件。3、了解螺纹连接预紧和防松的目的，掌握螺纹连接预紧的要求和防松的常用方法。4、了解汽车常用的其他连接形式的结构和原理，掌握平键连接的失效形式和强度验算。二、教材分析本章内容讲授了汽车常用的连接形式，包括螺纹连接、键连接、花键连接和销连接等。对各种连接结构和连接原理进行了分析。螺纹连接是本章的重点，而平键连接的强度验算是本章的难点。其中把汽车常用的螺纹连接作为重点在第一节中讲述，介绍了螺纹的主要参数，使大家对螺纹有一个具体的认识；以表格的形式介绍了螺纹连接的主要类型；简单的介绍了6种常用标准连接件；螺纹连接的预紧和防松；以及螺纹连接件的材料。除螺纹连接外，键连接、花键连接和销连接也是在汽车中常见的连接形式，在本章第二节中作了介绍。第二节首先介绍了键连接，分松键连接和紧键连接，包括各种平键和半圆键的形状、使用场合、连接原理等，在这里学习平键连接的强度验算时是一个难点，我们要求在得知已知条件的情况下，能正确地运用教材所给公式验算即可；然后讲述了花键连接的原理、花键连接的特点以及适用场合，并重点介绍了矩形花键；最后是关于销连接的内容，包括销的作用、各种类型的销的选择原则，并且以表格的形式说明了各种类型销的特点和应用。三、学习方法指导1、在学习本章内容之前，应该先熟悉和学习关于连接的一些概念和各不同连接方式的特点，包括动连接、静连接、可拆连接、不可拆连接、过盈连接等，并且能够分析教材中讲到的各种连接都各自属于哪种连接形式。2、第一节是关于汽车常用螺纹连接，在汽车中常用的螺纹连接一般来说是连接相对固定在一起的零件，属于静连接。螺纹连接是可拆连接。多数的螺纹连接件都已经标准化，成本较低所以应用比较广泛，也因其为标准件，所以我们要学习它的几个主要参数。作为教师应该让学生明白螺纹三种直径的意义大径：指外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）所在圆柱的直径，用(或)表示，这也是我们一般所说的螺纹的公称直径（管螺纹例外）；小径：指外螺纹牙底（或内螺纹牙顶）所在圆柱的直径，用（或）表示，小径是螺栓杆上的最小直径，是判断螺栓连接强度的关键要素；中径：螺纹轴向截面内牙厚与牙间宽相等处的圆柱直径，它近似的等于螺纹大径和小径的平均直径，用（或）表示，根据中径定义有 或 。理解螺纹线数、螺距和导程三者之间的关系：，在有些教材上导程用S表示。螺纹的旋向要会判断，一般的汽车零件的螺纹都是右旋的，但针对某些特殊要求的部位也有左旋的螺纹，工作中要注意判断不要破坏螺纹。当螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向确定后，螺纹的几何尺寸随之确定，故上述的五个几何参数称为螺纹五要素。内外螺纹连接时，他们的五要素必须相同。国家标准规定了一些标准的牙型、大径和螺距，凡牙型、大径和螺距三项参数符合标准的称为标准螺纹。3、学习螺纹连接的主要类型时，在了解四种基本类型的基础上要熟悉它们适用的场合。螺栓连接被连接件上孔的加工要求低，结构简单，装拆方便，适用于被连接件不太厚和两边都有足够的装配空间且经常拆卸的场合；双头螺柱连接适用于结构上不能采用螺栓连接（被连接件之一太厚或不易制成通孔）而又需要经常拆卸的场合；螺钉连接不用螺母，这种结构连接简单、使用方便，但多次装拆易使被连接件上的螺纹磨损，故这种连接多用于受力不大又不经常拆卸的地方；紧定螺钉连接不但可以实现轴向定位，而且还可以实现周向定位。实现螺纹连接所用到的标准连接件，要查阅相关的手册熟悉各连接件的主要特点和结构形式。4、我们在了解了螺纹连接的目的后就要掌握螺纹连接的预紧力大小了，那么如何控制预紧力的大小呢？也就是说如何掌握扳手力矩？预紧力的不能过小和过大，一般的来说螺栓连接拧紧后预紧力不超过螺纹连接件材料屈服极限的80%，这样我们就可以根据教材中的公式（18-1），确定扳手力矩了。当然在实际的很多的情况下我们不能控制预紧力的大小，而只能靠经验来拧紧，这样对于汽车上有强度要求的连接不宜采用小于M12的螺栓。5、螺纹连接的防松的学习，我们可以通过具体的实物学习，这样可以达到事半功倍的效果。在汽车上一般的螺纹都是单线三角螺纹，且能满足自锁的条件，在静载情况下不会产生连接松动的情况，但是汽车的振动和载荷的不稳定会使螺纹连接自动松脱，所以防松就显得尤为重要。6、本章的第二节的学习应侧重在键连接中的松键连接，首先要明白松键连接的机理，它是靠两侧面的相互挤压传递转矩的，所以松键连接的破坏形式一般有键连接的两接触侧面压溃和键发生剪切断裂两种情况。导向键和滑键用于轴向零件需要沿轴向移动的场合，而普通平键连接和半圆键连接时用于固定轴上的回转零件。半圆键也是属于松键的一种，它的结构便于锥形轴段的连接，但是由于轴上键槽过深，对轴的强度削弱较大，故适用于轻载连接。而紧键连接与松键连接在工作原理上是不同的，它是靠楔紧的摩擦力传递转矩，并能承受单向轴向力和起轴向固定作用。对这几种键联接进行对比，平键和半圆键联接是靠联接件本身的抗挤压和抗剪切能力工作；楔键联接是靠摩擦力工作；切向键联接既靠联接件本身抗挤压和抗剪切能力又靠摩擦力正作。因此，平键联接比楔键联接承载能力高，切向键联接承载能力更高。从工作性能来看，楔键和切向键是打入轮毂中的，楔紧力会使轴毂产生偏心故多用于对中要求不高和转速较低的场合；平键联接就没有这种现象，定心性能好。定心性能不好的键联接，在高速传动中会成为振源而引起机器的振动，另外也会造成齿轮、蜗轮等传动件啮合时的冲击、从而降低传动精度，产生噪声。当要求传递的转矩很大普通平键不能满足要求时应采用花键连接，它的各项优点适用于受重载荷定心要求较高的静、动连接，尤其适用于经常滑移的连接，但是其加工成本较高，花键联接在许多方面与平键联接相似，学习时，要在掌握平键联接的基础上，采用类比的办法来分析花链联接。 由上面分析看出，平键联接应用最广；楔键联接在低速和对平稳性要求不高时可以采用，主要是用在轴端部的联接，它能起单向轴向定位作用；切向键联接在转矩很大的情况下应用；半圆键联接适宜于锥形的轴毂联接。7、平键连接的失效形式分静连接和动连接两种情况讨论的，针对不同的失效形式，静连接要验算挤压强度，动连接要验算压强。教材中给出了验算公式，需要注意的是不要把这几个参数弄错，特别是键连接受挤压的面积不是键的侧面积，而是侧面积的一半。平键联接的强度校核计算，首先是根据轴径d在标准中查出平键的剖面尺寸bt，而平键的长度根据被联接件的毂长确定，一般取L毂长(510)mm并取标准值。键是标准件，在制定标准时就考虑了键与轴的等强度问题。但由于种种原因使得选择的标堆件不可能与轴总是等强度，故在选择键以后还要进行抗挤压和抗剪切的强度校核。此时要注意几个问题 1)明确平键联接的失效形式和失效部位，从而确定平键联接抗挤压和抗剪切的剖面面积。 2)公式中引入了键的工作长度，=Lb。 3)许用挤压应力在平键联接中，有轴、键和轮毂三个联接件，他们的材料有时不同，故许用挤压应力也不同，这时公式中应引用计用三个许用挤压应力中最小者。8、对于销连接的学习，要熟悉常用销的类型、特点和应用。四、典型题例分析及习题第十九章 带传动和链传动一、目的要求带传动和链传动以其独特的特点，在机械传动场合得到了广泛的应用。本章通过对带传动、链传动基本知识的讲授，使学生达到如下要求：1、了解带传动的类型、工作原理、特点及其应用（含同步带传动）。 2、熟悉 V 带与 V 带轮的结构、规格与基本尺寸。 3、掌握带传动的张紧、安装和维护的方法和注意事项。4、了解链传动的类型、工作原理、特点及其应用。 5、了解滚子链的结构、规格及其链轮的结构特点。 6、掌握链传动的主要参数及其选择。 7、熟悉链传动的布置和润滑。二、教材分析带传动和链传动在机械传动中的应用较为广泛，在汽车中的应用也非常常见，我们在这一章重点了解带传动和链传动的特点及结构。本章分两节，分别介绍带传动、链传动。第一节首先介绍带传动的主要类型、特点和应用。了解带传动的基本类型为摩擦传动型和啮合传动型，并分别介绍了它们的优缺点和应用。本章带传动主要讲授摩擦型带传动，故在下面的部分讲述摩擦带的类型，并指出V带以其良好的特点在一般机械传动中得到了广泛的应用。带传动的主要组成构件无非就是带和带轮，那么接下来就是介绍V带和V带带轮了。V带的结构是指它的组成部分，成份主要有帘布结构和线绳结构，并指出了这两种结构V带的适用场合。了解V带的标记含义以及型号。了解带轮的设计要求和材料以及结构，知道带轮因直径的不同可以制成三种结构。我们知道带传动是靠带和带轮间产生的摩擦力来传递运动和转矩的，那么这就需要在工作前必须施加一定的张紧力在两带轮上，这样才能产生足够的摩擦力。所以这里介绍了几种常见的张紧装置和方法，这些应该理解并掌握。要掌握带传动安装和维护的原则、注意事项，这也是本节内容的重点。本章第二节讲述链传动及其在汽车中的应用，第一部分讲述链传动的特点及应用，通过与齿轮等传动的比较了解链传动的一些特点，并且根据链传动的特点以及链条的分类了解链传动的应用情况。然后讲述了滚子链和链轮的结构。第二部分讲述链传动的主要参数及其选择，通过这一部分的学习我们知道，链传动的瞬时速度与链轮的齿数有关，要使学生明白链轮齿数、链节距、中心距对链传动的影响，要会计算链节数。在这一部分里，计算链传动的平均速度是重点内容。接下来讲述了链传动布置的原则、链传动的润滑以及链传动在汽车中的应用。对于教材中表19-6所给出的链传动的布置方案要理解并掌握。三、教学指导 本章的系统性较强，学习起来比较好把握。从教材的章节顺序上看，它安排在传动零件之首。因此，学好本章，领会本章思路，对掌握汽车机械传动零件的学习规律，建立良好的学习方法是很有帮助的。将本章思路归纳一下。 1、了解带传动和链传动的特点、工作原理及其应用，应采用与齿轮传动相比较的方法（虽然齿轮传动还没有讲授，但可以就学生目前了解的知识展开），同时又要抓住带及带传动、链及链传动本身的结构特点。带传动的特点：传动平稳、结构简单、造价低廉、不需要润华、能缓冲吸振，但传动比不恒定，这就决定了其应用场合一些对传动比要求不高的中心距较大的传动，比如发动机的曲轴与冷却风扇间的传动。链传动具有的特点是：平均传动比准确、瞬时传动比波动；工作可靠无打滑现象；能实现较大中心距传动等。这就决定了它的应用场合，如自行车若采用带传动，由于尺寸受限制会使小带轮包角过小而容易产生打滑，工作不可靠，且其驱动力太小。采用齿轮传动，虽然承载能力大、安全可靠，但因自行本两轴的中心距大，用单级齿轮传动显然不合适。用轮系传动则结构复杂、尺寸大，也不合适。相比之链传动较合适。 2、带传动和链传动组成构件的结构、标准和型号要熟练掌握，可以让学生识别不同型号的传动结构，加深学生的印象。因为V带传动的优点，我们在本章中重点介绍V带。要注意V带是无接头的环形，这一点与平带有区别，因为它传递的功率较大受力较大。在V带中用来承受基本拉力的是强力层，所以根据强力层的结构不同，V带分为帘布结构和线绳结构两种。在这里可以拿着两种结构的传动带截面演示给学生，这就需要老师在课前做好准备。V带的标记由三部分组成，带型和带长的系列可以根据教材表格中查得，从表中我们也不难看出：带型和带长是有一定的关系的，带长增加时带型也是变化的。V带带轮的选择除了要满足足够的强度外，因为它是一个旋转件，所以质量分布要均匀，并且在必要时要做静平衡和动平衡。带轮的结构部分要掌握其三个组成部分，并且要掌握这三部分的结构。学习时要明白轮槽的槽角小于传动带两侧面的夹角，这是因为V带在带轮上弯曲时截面形状发生了变化，带外表面受拉而变窄，内表面受压而变宽，因而使带的楔角变小，带轮直径越小，这种现象越明显，为了让V带包在带轮上弯曲后，其工作侧面能与带轮的两工作侧面贴紧，所以轮槽的槽角要小于传动带两侧面的夹角。带传动的张紧、安装和维护的学习为了加深学生的印象一定要联系实际，可以针对一些实物进行学习，明白带传动为什么要进行张紧：一方面是必须要有一定的初拉力张紧在两带轮上，使带与带轮间产生足够的摩擦力，达到传递运动和转矩的目的；一方面是带在工作一段时间后，由于塑性变形产生松弛，使初拉力降低，为了保证带传动的正常工作，必须重新张紧。这也是在布置带传动时必须设置带的张紧装置的原因。教材中列出了常见的张紧装置和方法，特别是用张紧轮张紧时，要注意张紧轮应该设置在松边，并且要靠近大轮，还有一方面要注意就是张紧轮要设置在带的内侧，这样可降低带的疲劳破坏程度，增加带的使用寿命。安装知识学习时要领会各个要点，并且知道为什么要这样。比如安装时主动带轮与从动带轮的轮槽应对正，两轮轴线应尽量平行，为什么呢？想一下如果不平行，那么带传动时就会发生侧向弯曲，会增加带的额外的附加力，同时也会加剧带轮对带的磨损，降低带的使用寿命。对于重要的带传动要计算其初拉力1)讲授带不打滑理论时，注意对弹性滑动、打滑、欧拉公式概念的理解以及弄通他们的内在联系。该理论中基础物理现象为弹性滑动，弹性滑动是本章的重点也是难点，应明确以下几点： (1)要传动就必有拉力差，因带是弹性体，则必有弹性变形，从而产生弹性滑动，所以弹性滑动是带传动中不可避免的物理现象。 (2)摩擦力并不产生在全部包角范围内，而只产生于动角范围，且随动角的增加而增 加。因此，欧拉公式中的在传递最大有效圆周力的状态下为小轮包角。一般工作状态指动角。为保证带传动的工作能力，有必要提出min的要求。 4本章采用了国家颁布带传动的最新标准，包括带传动术语，普通V带型号、规格、普通V带计算等。(1)标准中带的标准长度为节线长度。(2)标准采用选型图更精细，Y型未单独设区，Y、Z共用一个区域，意在此区中，Y、Z型均可选，通常两个同时计算、择优确定。(3)标准的工作能力曲线是依据化纤绳芯而定。 三、教学指导 1了解链传动的特点、工作原理及其应用，应采用与带传动和齿轮传动相比较的方法，同时又要抓住链及链传动本身的结构特点。链传动具有以下特点：平均传动比准确、瞬时传动比波动；工作可靠无打滑现象；能实现较大中心距传动等。这就决定了其应用场合，如自行车若采用带传动，由于尺寸受限制会使小带轮包角过小而容易产生打滑，工作不可靠，且其驱动力太小。采用齿轮传动，虽然承载能力大、安全可靠，但因自行本两轴的中心距大，用单级齿轮传动显然不合适。用轮系传动则结构复杂、尺寸大，也不合适。相比之链传动较合适。 此外，链传动在多尘、油污、潮湿、工作温度较高的有腐蚀性气体等恶劣环境中工作，例如用于铸造车间的大型自动线等场合。 2链传动的运动分析，主要讨论了链传动的多边形效应附加动载荷及掉链现象。应掌握这些现象产生的原因，它们主要与哪些参数有关，对键传动性能有什么影响，从而在设计中正确地选择参数。 链传动中，具有刚性链节的链条与链轮相啮合时，链条在轮上呈多边形分布，链条每前进一个链节速度，由小到大，再由大到小变化一次。同样，则由大到小，再由小到大变化一次，这说明链的瞬时速度在传动中总是呈周期性变化，从而导致运动的不均匀性和链条的上、下抖动。又由于链传动的瞬时传动比在链传动中不是时时相等，因此瞬时传动比是在不断变化。只有Z1Z2，链条主动边长是链节的整数倍时(即两链轮大小相同，且相对位置一致时)，才使瞬时传动比为常数。这种多边形啮合传动产生的上述现象称为“多边形效应”。 此外，由于刚性链节与轮齿啮合时产生相对冲击，加上运动不均匀性的影响，使链传动中产生周期性附加动载荷，形成不断的冲击、振动和噪声。 显然，随着齿数z增多，链节距减小及转速降低，运动不均匀性减小及附加动载荷降低。 主要参数的选择： 1)链轮齿数选择由运动分析可知，小链轮齿数Zl应选得多一些，以使多边形效应减小，动载减轻，有利于传动，一般Zl1731。链速低时，Z1可以选小一些，使结构尺寸紧凑，但当Z111时，速度变化率急速增加，故限定链轮最小齿数Zmin9。当链节P一定、传动比一定时，小链轮齿数选取过多，从动链轮轮齿数Z2会增加得过多，致使链传动的尺寸和重量增加；同时，链条容易掉链，故常取Zmax150。 2)链节距P和排数的选择 链传动承载能力与链节距的大小和排数的多少有关，节距越大，排数越多，承载能力越高。但P大时，运动不均匀性增加，附加动载荷增大，链轮尺寸也大。因此，在满足承载能力的条件下，尽量选小链节的单排链。当传递载荷大、链速高、要求传动平稳时，尽量选用小链节的多徘链。对于中心距要求大，而传动比较小的低速重载传动，宜采用节距较大而排数较少的链条。 3)中心距的选择 中心距也是对链传动有重要影响的参数。中心距过小，使链条在小链轮上的包角减小，轮齿上受力增大，同时，在一定链速下，单位时间内链条绕过链轮的次数增多，从而加剧链条的磨损和疲劳。中心距过大，链条松边下垂最大，从而使链条易上下颤动。设计时，可初选中心距a(30-50)P，最大amax80p。四、典型题例分析及习题第二十章 齿轮传动和蜗杆传动一、目的要求齿轮传动和蜗杆传动在汽车传动系统中占有重要的地位。本章通过介绍齿轮啮合传动的基本原理，渐开线齿轮的基本参数和几何尺寸计算，直齿轮的强度计算以及斜齿轮、直齿锥齿轮、蜗轮蜗杆、齿轮系等内容，使学生掌握以下几点：1、了解齿轮机构的类型和在汽车中的应用。2、掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸的计算方法。3、掌握渐开线齿轮的啮合特点、正确啮合条件和正确安装中心矩。4、掌握标准直齿圆柱齿轮的强度计算方法。5、了解标准斜齿圆柱齿轮的特点和应用，并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸。6、了解标准直齿圆锥齿轮传动的特点及其几何尺寸的计算方法。7、对涡轮蜗杆传动特点有所了解。并且了解汽车上常用的蜗杆机构。8、熟悉轮系在汽车中的应用，了解轮系的功用。9、能正确划分轮系，能计算定轴轮系行星轮系的传动比。二、教材分析本章内容较多，术语多，符号多，公式多是本章的特点，但其条理性较强。本章的教学重点是渐开线直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸的计算，其他类型的齿轮传动在参数和尺寸计算方面有相通之处。其次轮系的传动比的计算也是本章的重点，对于学生学习来说，轮系传动比的计算不好把握亦是本章的难点。本章的另一难点是标准直齿圆柱齿轮的强度计算。本章的第一节介绍的齿轮传动及其在汽车中的应用，先让学生熟悉齿轮机构的特点和分类，对齿轮机构有了一个概念上的认识。然后分别介绍了渐开线直齿圆柱齿轮、标准斜齿圆柱齿轮、标准直齿圆锥齿轮的特点和主要参数及各类型齿轮传动几何尺寸的计算。在这要注意几种类型齿轮传动之间的异同点，其中重点掌握渐开线齿轮传动的主要参数和几何尺寸的计算，其他的两种要做到举一反三，要和渐开线齿轮的参数和几何尺寸的计算联系起来。渐开线的形成和性质要理解，因为这对于我们学习渐开线齿轮的啮合特点和正确啮合条件等后面的内容至关重要。在渐开线直齿齿轮部分后面讲述的是标准直齿圆柱齿轮的强度计算，我们学习标准直齿圆柱齿轮的强度计算前首先了解了齿轮的失效形式和常用材料。学生应根据不同的齿轮失效形式，正确地进行强度计算。最后简单的介绍了齿轮结构和齿轮传动的润滑。第二节是介绍的蜗轮蜗杆传动及其在汽车中的应用，蜗轮蜗杆传动可以看作是齿轮传动的一种特殊的情况，所以蜗杆传动的学习要与齿轮传动的知识结合起来学习，在这一节中介绍了蜗杆传动的特点、类型、主要参数和几何尺寸，它跟齿轮传动的参数一样，也有模数和压力角，因为它的特殊性，所以还有导程角。在这一节的最后简单的讲述了蜗杆传动的结构、材料和润滑，以及蜗杆传动在汽车中的应用。第三节齿轮系及其在汽车中的应用，轮系分为定轴轮系和行星轮系，在判断区分轮系类型的基础上，能让学生对轮系的组成、划分、传动比的计算及其主要功用有一个清醒地认识。本节内容首先介绍定轴轮系及其传动比的计算，定轴轮系根据轴线空间位置的不同分为平面定轴轮系和空间定轴轮系，然后讲述行星轮系及其传动比。重点要掌握轮系传动比的计算，无论定轴轮系和行星轮系，传动比还应该包括方向的判断。最后熟悉一下齿轮系在汽车中的应用。本章的内容相对来说第一节是重点也是难点，特别是渐开线直齿圆柱齿轮的参数、几何尺寸计算，最后轮系传动比的计算也是一个难点。三、学习方法指导1、本章的内容多，术语多，符号和公式多，但是其条理性较强，在学习时要结合形象直观的图形和实物，这样就会容易得多了。作为教师要讲好本章的内容，务必要把所讲授的内容融会贯通，把各种类型的齿轮传动有机的联系在一起。明确把握各个名词和概念的科学含义，注意教学方法，把众多的教学内容主次分明、由浅入深的叙述清楚。本章只有几个基本的关系式要求强记，其余的只要将齿轮各部分的几何关系搞清楚，就不难正确理解和进行计算了。2、本章开始部分讲述齿轮机构的类型和应用，讲述这部分内容时切忌简单罗列，应该充分利用多媒体或者模型，并紧密联系齿轮机构在生产中的应用，使同学们理论联系实际，对各种齿轮机构有一个直观地认识。要比较齿轮传动和其他传动的优缺点，让同学们认识到齿轮传动之所以广泛应用的原因。介绍齿轮传动特点和应用范围，激发同学们学习本章内容的兴趣。3、本章第一节中渐开线直齿圆柱齿轮是重点，这一部分分四项内容来阐述的：第一，首先介绍了渐开线直齿圆柱齿轮的各部分的名称和主要参数及几何尺寸。这里首先应该指出一个齿轮最关键的是它的齿廓曲线，因为在齿轮传动的过程中，齿廓是它的工作面，齿轮的传动是依靠齿廓的互相啮合来传递运动的，所以齿廓形状的不同直接关系到齿轮的运动形式。那么渐开线的形成和性质的讲述，最好是利用多媒体教学或者利用渐开线展成仪讲解。渐开线的特性要求学生透彻理解并牢记，这对以下面的内容学习很有帮助。关于渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称和主要参数及几何尺寸的计算，是本章最基本的内容，要求学生必须掌握。这一部分在讲述之前先让学生熟悉渐开线齿轮的外形，课堂的讲述可以利用多媒体或者挂图来介绍齿轮各部分的名称。这里要特别注意“分度圆”的概念，分度圆是我们为了计算和设计的方便指定一个圆，对于标准齿轮在分度圆上，齿厚s和齿槽宽e相等，模数和压力角都是标准值，每一个齿轮都有一个大小完全确定的分度圆，有且只有一个。齿轮分度圆的大小是由齿数和模数大小决定的，对于一定齿数的齿轮来说，其各部分的名称除与模数有关外，还因各项系数有关，在计算齿轮的各几何尺寸时要灵活运用所给公式。在前面学习渐开线性质时，我们知道渐开线的齿廓形状取决于基圆的大小，而，因此是齿轮的五个基本参数。那么我们就不难看出，如果是标准值，并且在分度圆上齿厚s和齿槽宽e相等的直齿轮我们称之为标准直齿轮。第二，渐开线齿轮的啮合特点、正确啮合条件和正确安装中心矩。渐开线齿轮的啮合特点的学习可以利用多媒体视频资料，或者挂图来演示，这样很容易让学生看清楚齿轮的啮合过程，明白啮合线等概念。关于一对齿轮的正确啮合条件问题，可以先指出：所谓一对齿轮的正确啮合是指一对齿轮的各个轮齿能依次顺利地进入配对齿轮的轮槽，从而利用齿廓曲线进行啮合传动。需要明白，虽然渐开线齿廓能够满足定传动比的要求，但并非任意两个渐开线齿轮都可以正确的啮合传动。那么怎样的两个渐开线齿轮才能正确地进行啮合传动呢？我们可以利用模型来讲述，通过模型我们能够进行分析，一对齿轮要正确啮合，两齿轮的法向齿距必须相等。根据渐开线特性，渐开线齿轮的法向齿距等于基圆齿距，于是可知正确的啮合条件为，又因为模数和压力角都已经标准化，故一对渐开线齿轮的啮合条件为。研究一对齿轮的标准中心距是从两个基本要求出发的，一是保证两齿轮的齿侧间隙理论上为零，二是保证两轮的顶隙c为标准值。根据后一个要求可以很容易的推导出两轮的中心距等于两轮分度圆半径之和。这是两轮的节圆与各自的分度圆相重合，因为分度圆上齿厚s和齿槽宽e相等，所以也就能保证基本要求一了。在这一部分要注意分清下面几个概念：1）分度圆和节圆。分度圆是我们为了设计和计算的方便假定一个圆，是计算齿轮各部分尺寸的基准，每一个齿轮有且只有一个大小确定的分度圆。而节圆是在齿轮啮合传动时，以齿轮的轴心为圆心过两齿轮啮合节点所做得圆，单个齿轮不存在节圆。两轮的节圆始终相切，而两轮的分度圆是固定的尺寸，它随安装的中心距不同可能相交、相切和分离。只有两轮按标准中心距安装时，齿轮的节圆和分度圆才重合。2）啮合角和压力角。啮合角是一对齿轮啮合传动时，啮合线与过节点所做两轮节圆公切线之间所夹的锐角，其值恒等于渐开线在节圆上的压力角，由于节圆的大小是随两轮中心距的改变而改变的，所以两轮传动的啮合角也随两轮中心距的改变而改变。只有当两轮的中心距为标准中心距时，由于这时节圆和分度圆重合，因此这时两轮传动啮合角的大小才等于齿轮的分度圆的压力角。第三，齿轮传动的失效形式及常用材料。这部分的可以多结合一些实例，寻找一些损坏的齿轮来分析它们的破坏形式，达到了解熟悉的目的。另外齿轮的常用材料要熟悉。第四，标准直齿圆柱齿轮的强度计算。因为齿轮的失效形式不同，所以齿轮强度计算也不同，在进行齿轮的强度计算之前首先要明白齿轮的失效形式，一般可以根据齿轮的材料还有齿轮传动的工作条件来判断，一般对于闭式软齿面传动要进行齿面接触疲劳强度的计算，因为这种传动的主要失效形式是齿面的点蚀等；而对于开式的硬齿面齿轮传动，它们常见的失效形式是轮齿从齿根处折断，所以我们一般要进行轮齿的弯曲疲劳强度的计算。本部分公式不要去强记，在理解的基础上能够运用公式计算即可。4、标准斜齿圆柱齿轮传动部分在讲述之前，可以先展示一个直齿圆柱齿轮和一个斜齿圆柱齿轮的模型，让学生明白两者的主要区别在于斜齿轮的轮齿相对于轴线是倾斜的。继而可以通过多媒体视频分析说明：两个直齿轮啮合其轮齿是沿齿宽同时进入啮合的，然后又沿整个齿宽同时退出啮合，因此冲击、振动和噪声较大。然后比较斜齿轮的啮合，一对斜齿轮啮合，两个轮齿是先由齿的一端进入啮合，而后逐渐过渡到另一端而脱离啮合，互相接触部分由短变长又由长变短，这样就减小了传动时的冲击、振动和噪声，提高了传动的平稳性。特别是在高速大功率传动中，斜齿轮的这种优点就显得特别突出。至于斜齿圆柱齿轮主要参数的计算，首先要明白其端面参数和法面参数的换算关系，可以充分利用挂图和投影。根据斜齿轮的端面参数，参照直齿轮的几何尺寸的计算公式，就可以很容易的得出斜齿轮传动的几何尺寸计算公式了。在学习斜齿轮的正确啮合条件时，一定要明确：当一对斜齿轮为外啮合时，两齿轮的螺旋角应大小相等，方向相反；而当当一对斜齿轮为内啮合时，两齿轮的螺旋角应大小相等，方向相同。5、标准直齿圆锥齿轮传动这部分内容主要是讲述圆锥齿轮传动的特点、应用和分类，圆锥齿轮的正确啮合条件，传动比以及几何尺寸计算。这一部分内容的学习要用到圆锥齿轮传动的模型，这样才能让学生更好得明白直齿圆锥齿轮的主要参数。对于圆锥齿轮的正确啮合条件教材中