江苏省对口单招机械专业全册概念

1 绪论部分 零 绪论 1 周朝人利用卷筒原理卷筒原理制作轮轳轮轳 2 晋朝的记里鼓车应用了齿轮传动齿轮传动和轮系轮系 3 机碓机碓和水碾水碾应用了凸轮原理凸轮原理 4 机器是人为实体的组合人为实体的组合 人为实体人为实体间具有确定的相对运动 能减轻人的劳力减轻人的劳力 完成有用的机械功机械功并实现能量转换能量转换 5 机构是人为实体的组合人为实体的组合 人为实体间具有确定的相对具有确定的相对运动 6 机构机构是用来传递运动传递运动和力力的构件系统 各运动实体间具有确定相对的运动 但不能做机械功 也不能实现能量转换实现能量转换 7 机器和机构的本质区别本质区别是否能实现能量的转换否能实现能量的转换 8 如不考虑做功或实现能量转换 只从结构和运动观点来看 机器机器和机构机构二者没有区别 而将他们的总称为机械机械 9 机器一般由动力部分动力部分 工作部分工作部分和传动部分传动部分三部分组成 机器可以分为发动机发动机和工作机工作机 10 构件构件是机构机构中的运动单元体运动单元体 也就是互相之间能做相对运动的物体互相之间能做相对运动的物体 11 在机械中运用最多的是刚性构件刚性构件 12 一个构件可以是不能拆开的单一整体不能拆开的单一整体 也可以是几个相互之间没有相对运动的物体几个相互之间没有相对运动的物体组合而成 13 构件构件按其运动状况 可以分为固定构件固定构件和运动构件运动构件 14 运动构件运动构件可以分为主动件主动件和从动件从动件两种 15 零件零件是构件的组成称部分构件的组成称部分 是加工制造单元体加工制造单元体 16 构件可以是单一的零件单一的零件 如曲轴既是零件也是构件 也可以是由若干零件连接而成的刚性结构由若干零件连接而成的刚性结构 17 运动副是两构件直接接触直接接触组成的可动连接可动连接并具有相对运动有相对运动 18 根据运动副的接触形式接触形式不同 运动副可以分为低副低副和高副高副 19 低副可以分为转动副转动副 移动副移动副和螺旋副螺旋副 20 高副可以分为滚动轮接触滚动轮接触 凸轮接触凸轮接触 齿轮接触齿轮接触 21 低副接触形式为面面接触 高副接触形式为点线点线接触 22 机构中只要有一个高副就是高副机构高副机构 23 机构中所有运动副均为低副的机构成为低副机构低副机构 24 运动副的应用及特点 1 低副特点 承受载受荷时的单位面积压力小单位面积压力小 但低副是滑动摩擦滑动摩擦 摩擦损失大大 因而效率低低 故低副不不能传递较复杂的运动 能传递较复杂的运动 2 高副特点 承受载受荷时的单位面积压力大单位面积压力大 两构件接触容易磨损 制造和维修困难 但高副能能传递较复杂的运动 传递较复杂的运动 25 现代工业中主要应用的传动方式有机械传动机械传动 液压传动液压传动 气动传动气动传动和电气传动电气传动四种 机械传动机械传动是最基本的传动方式 26 能用来传动运动运动和动力动力的机械装置叫做机械传动装置机械传动装置 27 机械传动可分为摩擦传动摩擦传动和啮合传动啮合传动 28 按运动副接触方式可分为直接接触传动直接接触传动和有中间挠性件传动中间挠性件传动两种 29 中间挠性件 带 为转动副 30 单缸内燃机 1 图中 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 为构件 2 主动件是活塞活塞 工作中会产生死点死点现象 所以要在从动件从动件上安装飞轮飞轮越过 3 曲轴兼有曲柄曲柄和轴功能 常用球墨铸铁球墨铸铁材料制造 1 汽缸 2 活塞 3 连杆 4 曲轴 5 轴承 1 和 2 移动副 3 和 4 转动副 2 和 3 转动副 4 和 5 转动副 第一章 摩擦轮传动和带传动 一 摩擦轮传动 2 1 摩擦轮传动摩擦轮传动是利用两轮直接接触两轮直接接触所产生的摩擦力摩擦力来传递运动运动和力力的一种机械传动机械传动 2 摩擦力矩小于阻力矩摩擦力矩小于阻力矩 两轮接触处会产生滑移滑移现象 这种现象称为 打滑打滑 3 增大摩擦力方法 增大正压力 增大正压力 增大摩擦指数增大摩擦指数 措施 措施 将一个摩擦轮用钢或铸铁材料制造 通常将轮面较软的轮作为主动轮将轮面较软的轮作为主动轮 将另一个摩擦轮工作表面粘上一层软石膏棉 皮革 橡胶布等材料 4 摩擦轮传动传动比 瞬时输入的速度输入的速度与输出地速度输出地速度之比 主动轮转速主动轮转速与从动轮转速从动轮转速之比 i i i 5i 5 n n1 1 n n2 2 D D2 2 D D1 1 r r2 2 r r1 1 5 轮线速度公式 V1 V1 V2 V2 1 1D D1 1n n1 1 6 60 00 00 00 0 2 2D D2 2n n2 2 6 60 00 00 00 0 6 摩擦轮 内接中心距内接中心距a a 外接中心距外接中心距 a a D D2 2 D D1 1 2 2 D D2 2 D D1 1 2 2 7 摩擦轮转速转速和直径直径成反比反比 8 从动轮转速从动轮转速与主动轮回转半径主动轮回转半径成正比正比 8 摩擦轮传动特点 结构简单简单 维修方便维修方便 适用于两轴中心距较近两轴中心距较近的场合 传动时噪声小小 运转中可以变速变速 变向变向 过载时两轮接触时会产生打滑产生打滑 防止薄弱零件损坏 起安全保护安全保护作用 两轮处有产生打滑的可能 所以不能保持准确的传动比不能保持准确的传动比 传动效率低低 不宜传递较大的转矩不宜传递较大的转矩 主要用于高速高速 小功率小功率转动场合 9 摩擦轮传动可分为两轴平行两轴平行和两轴相交两轴相交两类 10 两轴平行平行的摩擦轮传动可分为外接圆柱式摩擦轮传动外接圆柱式摩擦轮传动和内接圆柱式摩擦轮传动内接圆柱式摩擦轮传动 两轮转向相同或相反 两轴相交相交的摩擦轮传动多为圆锥形 分为外接圆锥式外接圆锥式和内接圆锥式内接圆锥式 转向投靠头尾靠尾 11 棍子平盘式无级变速机构计算公式 n1 n1 n2 n2 n2 n2 n1 n1 r r1 1 r r2 2 R R1 1 R R2 2 二 带传动 1 带传动带传动是由带与带轮带与带轮组成传递运动传递运动或动力动力的传动 2 带传动分为摩擦传动摩擦传动和啮合传动啮合传动 3 带是中间挠性件中间挠性件 常用带有 V V 带传动带传动和平带传动平带传动 4 带的传动比就是带轮角速度之比 i i v w r v w r 回转半径回转半径 w 2 nw 2 n1 1 w w1 1 w w2 2 n n1 1 n n2 2 5 平带接口形式 开口传动 两轴线平行 转向相反 交叉传动 两轴线平行 转向相反 半交叉传动 两轴线空间交错 角度传动 两轴线相交 6 包角指带与带轮接触弧所对的圆心角 150 150 7 大带轮包角大带轮包角总比小带轮包角小带轮包角大大 因此只需验算小带轮上的包角是否合格只需验算小带轮上的包角是否合格 8 平带包角计算公式 180 180 60 150 60 150 D D2 2 D D1 1 a a 9 带长计算公式 L 2a L 2a D2 D1D2 D1 2 2 D D2 2 D D1 1 2 2 4 4a a 10 实际使用中 按上式计算所得带长还需考虑平带在带轮上的张紧量张紧量 悬垂量悬垂量和平带接头量平带接头量 3 11 受小带轮包角小带轮包角和带传动外廓尺寸外廓尺寸的限制 平带传动比平带传动比 i 5i 5 12 平带主要类型 皮革平带皮革平带 帆布芯平带帆布芯平带 编织平带编织平带和复合平带复合平带 其中帆布芯平带帆布芯平带应用最广泛 13 主要接头方式 胶合胶合 缝合缝合 铰链带扣铰链带扣式 14 当传动速度高于高于 25m s25m s 时可应用轻而薄的高速平带高速平带 传动功率较小功率较小时可采用编织平带编织平带 15 带传动类型 V V 带传动带传动 宽宽 V V 带传动带传动 窄窄 V V 带传动带传动和半宽半宽 V V 带传动带传动 V 带传动 1 V 带传动是由一条一条或数条数条 V 带和 V V 带轮组成带轮组成的摩擦轮传动摩擦轮传动 2 V 带是无接头无接头的环形带环形带 3 V 带安装在相应的轮槽内 仅与轮槽两侧面两侧面接触 不与底面底面接触 4 V 带的横截面为等腰梯形等腰梯形 5 V 带结构分为帘布芯结构和线绳结构 6 V 带有伸张层 强力层 压缩成 包布层组成 7 7 V 带常采用线绳结构线绳结构 线绳结构比较柔软结构比较柔软 抗弯曲疲劳性能较好抗弯曲疲劳性能较好 但拉伸强度低 仅适用于载荷不大载荷不大 小直径小直径 转速较高的场合 转速较高的场合 8 包布层用帆布帆布制成 对 V 带起保护作用保护作用 9 V 带的楔角楔角为 40 10 普通 V 带分为Y Z A B C D EY Z A B C D E七种 常用型号为A B CA B C三种 11 在带中保持原长度不变原长度不变的任意一条周线任意一条周线叫做 V 带的节线节线 12 由全部节线节线构成的面叫做节面节面 13 带的高度高度与其节宽节宽之比叫做带的相对高度相对高度 h bp 14 普通普通 V V 带带相对高度为0 70 7 窄窄 V V 带带相对高度为0 90 9 半宽半宽 V V 带相对高度为0 50 5 宽宽 V V 带带相对高度为0303 15 基准直径 轮槽基准宽度处带的直径轮槽基准宽度处带的直径 16 为什么规定带轮的基准直径 答 基准直径不能太小 基准直径越小 传动时带在带轮上弯曲变形越严重 弯曲应力越大 因此 对各型号的普基准直径不能太小 基准直径越小 传动时带在带轮上弯曲变形越严重 弯曲应力越大 因此 对各型号的普 V V 带带轮都规定有带带轮都规定有 最小直径 最小直径 17 选槽角原则 小轮取小值 大轮取大值小轮取小值 大轮取大值 18 带轮槽角常取38 38 34 34 36 36 19 V 带传动比i 7i 7 20 带的基准长度指 V V 带中性层长度带中性层长度 21 V 带的基准长度计算公式 L 2a L 2a D2 D1D2 D1 2 2 D D2 2 D D1 1 2 2 4 4a a 22 V 带包角计算公式 180 180 57 3 120 57 3 120 D D2 2 D D1 1 a a 23 在相同条件下 普通 V 带的传动能力是平带传动能力的 3 3 倍倍 24 选择带轮的步骤 计算功率计算功率 主动轮转速主动轮转速 选择带型号选择带型号 小带轮直径小带轮直径 计算传动比计算传动比 确定从动轮直径确定从动轮直径 验算包角 带速 中心距 验算包角 带速 中心距 25 普通 V 带的带速限制在 5m s 25m s5m s 25m s 26 V 带的线速度越大线速度越大 V 带作圆周运动时 所产生的离心力增大离心力增大 使 V V 带拉长带拉长 V 带与带轮间的压力减小压力减小 导致摩擦减小摩擦减小 从而降低了 传动时的有效圆周力 摩擦力或拉力差 有效圆周力 摩擦力或拉力差 27 选择 V 带时型号型号和基准长度基准长度不要搞错 28 安装带轮时 各带轮轴线轴线应相互平行平行 各带轮相对应的 V 形槽的对称平面对称平面应重合重合 误差不得超过 20 20 29 29 V 带张紧要适当 过松 不能保证足够的张紧力 传动时易打滑不能保证足够的张紧力 传动时易打滑 过紧带的张紧力增大 传动中磨损加剧 减小带的使用寿命 带的张紧力增大 传动中磨损加剧 减小带的使用寿命 30 V 带安装后 用大拇指按下 15mm15mm 左右 张紧程度合适 31 当一组 V 带中 有一根 V 带损坏 应一组同时更换同时更换 使一组 V 带中各 V 带的实际长度相等实际长度相等 以使各根 V 带传动时受力均匀受力均匀 32 V 带传动必须安装防护罩必须安装防护罩 33 V 带传动结构简单结构简单 使用维护方便 适用于两轴中心距较大两轴中心距较大的传动场合 带传动能吸振吸振 缓冲缓冲 所以传动平稳传动平稳 噪声低噪声低 34 带传动因弹性滑动因弹性滑动 所以不能保持不能保持准确的传递动比 35 带的外廓尺寸大大 传动效率低低 36 调整中心距的张紧方法有定期张紧定期张紧和自动张紧自动张紧 37 定期张紧定期张紧适用于水平传动水平传动或接近水平传动接近水平传动 自动张紧自动张紧多用于小功率小功率传动中 38 张紧轮张紧轮是为改变带轮的包角改变带轮的包角或控制带的张紧力控制带的张紧力而压在带上的随动轮随动轮 4 39 张紧方法 平带和平带和 V V 带易混淆点 带易混淆点 平带平带 i 5 带传动带传动 i i 不准确不准确 原因 带的弹性滑动原因 带的弹性滑动 V V 带带 i 7 摩擦轮传动摩擦轮传动 i i 准确准确 原因 摩擦轮传动时打滑所致原因 摩擦轮传动时打滑所致 2 2 包角大小包角大小 摩擦力大小摩擦力大小 传动功率大小传动功率大小 3 3 效率效率 100 100 P P输输入入 P P输输出出 4 4 带的使用寿命和弯曲应力有关 带的使用寿命和弯曲应力有关 5 5 机构 具有确定相对的机构 具有确定相对的 构件 具有相对运动构件 具有相对运动 6 6 包角过小可采取增大中心距 控制传动比 使用张紧轮 包角过小可采取增大中心距 控制传动比 使用张紧轮 7 7 平带指内周长度平带指内周长度 V V 带指带指基准长度基准长度 8 8 带传动中 松边 绕出主动轮的一边 在上 紧边 绕入主动轮一边 在下 带传动中 松边 绕出主动轮的一边 在上 紧边 绕入主动轮一边 在下 9 9 带轮的材料根据带轮的材料根据带速带速来确定 来确定 低速 低速 15m s15m s 工程塑料工程塑料 中速 中速 15m s 45m s15m s 45m s 铸铁铸铁 高速 高速 45m s45m s 铸钢铸钢 10 10 带轮的结构根据带轮的结构根据带轮的直径带轮的直径确定 确定 实心式 实心式 150mm150mm 孔板式 孔板式 150mm 400mm150mm 400mm 轮辐式 轮辐式 450m 450m 第二章 螺旋传动 1 1 螺纹的种类 1 根据螺纹旋向螺纹旋向不同 顺时针旋入的螺纹称为右旋螺纹右旋螺纹 逆时针旋入的螺纹称为左旋螺纹左旋螺纹 2 螺旋传动可分为静联接静联接和动联接动联接两种 机械防松 开口销 止动垫圈 3 螺纹防松原理 摩擦防松 双螺母 弹簧垫圈 粗牙螺纹 4 按螺纹的螺距不同 细牙螺纹 连接牙型 三角形螺纹 5 根据螺纹的作用不同 传动牙型 梯形螺纹 矩形螺纹 锯齿形螺纹 6 连接螺纹多为三角形 而且多用单线螺纹 因为三角形螺纹摩擦力大摩擦力大 强度高强度高 自锁性好自锁性好 7 应用最广的是普通螺纹普通螺纹 其牙型角为 60 一般连接用粗牙粗牙普通螺纹 细牙细牙螺纹用于薄壁零件薄壁零件会使用对强度有较大影响的零件 也常用 于受冲击受冲击 振动振动或载荷交变载荷交变的连接和微调机构中 8 粗牙螺纹代号 M12 1 75mm M16 2mm M20 2 5mm M24 3mm 类型张紧位置原因 平带松边外侧靠小带轮处增大小带轮包角 提高带的传动能力 V 带松边内侧靠大带轮处 避免使 V 带受双向弯曲并且使小带轮包角 减小过多 5 9 管螺纹牙型角为 55 分为非螺纹密封非螺纹密封和用螺纹密封用螺纹密封两种 10 梯形螺纹 牙型角 30 牙根强度高高 螺旋副对中性好对中性好 加工工艺好加工工艺好 效率略低于低于矩形螺纹 锯齿形螺纹 牙型角 0 承载牙侧角为牙侧角为 3 非承载牙侧角为非承载牙侧角为 30 效率高高 牙根强度高高 广泛用于单向受力传动机构单向受力传动机构 矩形螺纹 传动效率高效率高 对中精度低精度低 牙根强度低强度低 制造较困难 11 管螺纹的公称直径公称直径指螺纹的孔径孔径 12 普通螺纹的主要参数有 大径大径 小径小径 中径中径 螺距螺距 导程导程 牙型角牙型角 螺纹升角螺纹升角 13 螺距 P 指相邻两牙在中径线上对应两点间的距离 导程 Ph 指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应亮点的轴向距离轴向距离 牙型角 指在螺纹牙型上 两牙侧间的夹角夹角 牙侧角指在螺纹牙型上 牙侧与螺纹轴线的垂线的夹角夹角 普侧普侧 30 梯侧梯侧 15 14 普通螺纹的完整标记由螺纹代号螺纹代号 螺纹公差带代号螺纹公差带代号和旋合长度代号旋合长度代号组成 15 螺纹公差带代号包括中径公差带代号中径公差带代号 顶径公差带代号顶径公差带代号 2 2 螺旋传动的应用形式 1 螺旋传动是利用螺旋副螺旋副来传递运动运动或动力动力的一种机械传动 2 优点 螺旋具有结构简单结构简单 工作连续 平稳连续 平稳 承载能力大大 传动精度高高 缺点 摩擦损失大摩擦损失大 传动效率低效率低 3 常用螺旋传动有普通螺旋传动普通螺旋传动 差动螺旋传动差动螺旋传动 滚珠螺旋传动滚珠螺旋传动 4 应用形式 应用形式 母静母静 杆即转又移杆即转又移 台虎钳 螺旋压力机 千分尺 手摇千斤顶 台虎钳 螺旋压力机 千分尺 手摇千斤顶 杆静杆静 母即转又移母即转又移 刀架传动系统 刀架传动系统 杆转杆转 母移母移 机床溜板箱机构 机床溜板箱机构 母转母转 杆移杆移 观察镜螺旋调整装置 观察镜螺旋调整装置 5 移动方向判定移动方向判定 一静一动 移动方向为拇指指向 双动 移动方向为拇指方向 6 L N Ph L 螺杆或螺母移动方向 N 回转圈数 Ph 螺纹导程 7 V n Ph V 螺杆移动速度 n 转速 Ph 螺纹导程 8 由两个螺旋副螺旋副组成的使活动螺母活动螺母与螺杆螺杆产生差动的螺旋传动称为差动螺旋传动 9 螺杆上两螺纹旋向相同相同时 活动螺母移动距离减小动距离减小 当机架上固定螺母导程大于大于活动螺母的导程时 活动螺母移动方向与螺杆方向相同方向相同 当机架上固定螺母的导程小于小于活动螺的导程时 活动螺母移动方向与螺杆移动方向移动方向相反 当两螺纹导程相等相等时 活动螺母不动不动 10 L N L N Ph1 Ph2Ph1 Ph2 方向相同 方向相同 L L 0 0 方向相反 方向相反 L 0L 0 活动螺母与螺杆移向相反活动螺母与螺杆移向相反 11 在普通螺旋传动中 由于螺杆与螺母的牙侧间的相对运动是滑动摩擦滑动摩擦 因此阻力大大 摩擦损失严重 效率低 12 滚珠螺旋传动摩擦阻力小摩擦阻力小 传动效率高效率高 传动时运动稳定稳定 动作灵敏 但外形尺寸大外形尺寸大 制造技术高 成本较高成本较高 第三章 链传动和齿轮传动 1 链传动是由链条链条和具有特殊齿形的链轮特殊齿形的链轮组成的传递运动或动力的传动 2 链传动是由中间挠性件中间挠性件 链条 的啮合传动 3 i i i 6i 6 n n1 1 n n2 2 z z1 1 z z2 2 4 链节链节是组成链条的基本结构基本结构单元 设计给定的节距节距称为基本节距基本节距 公称直径 5 单位时间内 两轮转过的节点齿数相等相等 6 链条根据用途不同可分为 传动链传动链 输送链输送链 曳引链曳引链三种 7 链传动失效形式为脱链脱链 断链断链 铰链磨损铰链磨损 8 滚子链由内链板内链板 外链板外链板 销轴销轴 套筒套筒 滚子滚子组成 套筒 内链板 销轴 套筒 9 过盈配合 间隙配合 外链板 销轴 套筒 滚子 10 当承受载荷较大 传递功率较大时 可使用多排练多排练 最多 4 4 排 11 过渡链接抗拉强度较低强度较低 因此尽量不采用 12 链条的接头形式有 开口销开口销 弹性锁片弹性锁片 过渡链节过渡链节三类 6 开口销 连接链接 偶数 13 链接 弹性锁片 自行车链条 过渡链节 奇数 14 环行链节数为奇数 15 齿形链根据导向形式分为内导式内导式和外导式外导式 与滚子链比较 齿形链传动平稳传动平稳 传动速度高速度高 承受冲击性能好承受冲击性能好 噪声小噪声小 但结构复杂 比压大比压大 易磨损 16 链传动特点链传动特点 能保证准确的平均传动比 传递功率达 张紧力小 传动效率高 一般可达 0 95 0 98 可在低速 钟仔和高温条件下工作 瞬时传动比不稳定 故不能用在精密传动 链条铰链磨损后 节距变大 导致脱链 适用于两轴平行 中心距较远 传递功率较大且平均传动比准确 不宜采用带传动或齿轮传动场合 3 2 齿轮传动的类型和应用特点 1 齿轮副是高副高副 2 齿轮副传动比不宜过大 否则使结构尺寸变大 3 齿轮副优点齿轮副优点 能保持瞬时传动比 啮合齿轮的基圆半径为定值 传动功率和速度范围大 传动效率高 一般可达 0 94 0 98 齿轮副缺点 制造和安装精度要求高 工作时有噪声 齿轮齿数为整数 不能实现无级变速 不适用于中心距较大场合 4 i i 圆柱齿轮副 圆柱齿轮副 i 8i 8 圆锥齿轮副 圆锥齿轮副 i 8i 8 w w1 1 w w2 2 n n1 1 n n2 2 z z2 2 z z1 1 5 从传递运动和动力两个方面来考虑 齿轮传动应满足传动平稳传动平稳 承载能力要大承载能力要大两个基本条件 6 根据齿形线形状齿形线形状不同 可分为直齿轮传动直齿轮传动 斜齿轮传动斜齿轮传动和曲线齿轮传动曲线齿轮传动 根据齿轮传动工作条件工作条件不同 可分为闭式齿轮传动闭式齿轮传动和开式齿轮传动开式齿轮传动 根据齿廓曲线齿廓曲线不同 分为渐开线齿轮传动渐开线齿轮传动 摆线齿轮传动摆线齿轮传动和圆弧齿轮传动圆弧齿轮传动 3 3 渐开线齿廓 1 在平面上 一条直线沿着一个固定的圆做纯滚动时 此动直线上一点的轨迹 称为缘的渐开线 渐开线六点性质 发生线在基圆上滚过的线段长等于基圆上杯滚过的一段弧长 发生线在基圆上滚过的线段长等于基圆上杯滚过的一段弧长 渐开线上任意一点的法线必定与基圆相切 渐开线上任意一点的法线必定与基圆相切 渐开线上各点的曲率半径不相等渐开线上各点的曲率半径不相等 渐开线的新装取决于基圆的大小 渐开线的新装取决于基圆的大小 基圆内无渐开线 基圆内无渐开线 基圆上各点的曲率半径不等 基圆上各点的曲率半径不等 2 曲率半径曲率半径 渐开线上某一点与基圆切点间的距离 3 向径向径 齿廓中基圆中心到齿廓上任意一点的距离 4 曲率半径都在圆上 5 齿顶圆上的齿形角最大最大 6 基圆上曲率半径为曲率半径为 0 0 7 齿形角 压力角 齿形角 压力角 齿廓上任意一点的径向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角锐角 7 8 cos cos k k k k 分度圆齿形角分度圆齿形角 r rb b r rk k 9 coscos 齿根齿根 coscos 齿顶半径齿顶半径 coscos 分度圆半径分度圆半径 r rb b r rf f r rb b r ra a r rb b r r 10 对于同一基圆的渐开线 基圆半径 rb 是常量常量 11 齿形角越小越小 传动越有力越有力 通常采用基圆附近的一段渐开线基圆附近的一段渐开线作为齿轮的齿廓曲线齿廓曲线 齿顶圆齿顶圆 d da a m z 2 d 2h m z 2 d 2ha a 1212 四圆 四圆 齿根圆齿根圆 d df f m z 2 5 d 2h m z 2 5 d 2hf f 分度圆分度圆 d mzd mz 基圆基圆 d db b mz cos mz cos 13 越靠近基圆靠近基圆 齿形角越小越小 基圆上齿形为齿形为 0 0 14 分度圆上的齿形角为 20 20 齿顶圆齿形角 齿形角 20 20 15 一个齿轮没有节点没有节点 节圆和啮合线节圆和啮合线 16 渐开线齿廓啮合时具有能保持传动比的恒定保持传动比的恒定 具有传动的可分离性具有传动的可分离性 中心距可分离性 中心距发生变化时 传动比不变 17 中心距变大变大后 两轮节圆半径节圆半径增大 啮合角因理论啮合线变陡变陡而增大 变长 但平稳性降低平稳性降低 18 齿轮传动时 节点 P 处两轮线速度相等线速度相等 3 4 直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 1 分度圆上的齿厚齿厚和齿槽宽齿槽宽相等 2 直齿圆柱齿轮 h ha a 1 c 1 c 0 25 0 25 d df f m z 2 5 m z 2 5 3 d da a m z 2 m z 2 正常齿制 正常齿制 h ha a 1 c 1 c 0 25 0 25 d da a m z 1 6 m z 1 6 短齿制 短齿制 h ha a 0 8 c 0 8 c 0 3 0 3 d df f m z 2 2 m z 2 2 4 模数的大小反映了齿距的大小齿距的大小 也就反映了轮齿的大小轮齿的大小 模数越大越大 轮齿所能承受的载荷就大载荷就大 反之模数越小越小 轮齿越小越小 齿轮所能承承 受的载荷越小受的载荷越小 5 渐开线圆柱齿轮常用模数第一系列 1 251 25 1 51 5 2 52 5 4 4 第二系列 1 751 75 2 252 25 6 齿形角齿形角指受力方向受力方向与该点的速度方向速度方向所夹的锐角锐角 7 齿形角变小变小 基圆变大变大 顶宽根瘦顶宽根瘦 传动能力降低降低 齿形角变大变大 基圆变小变小 顶尖根瘦顶尖根瘦 传动能力提高提高 8 为使一个齿轮的齿顶面不致与另一个齿轮的槽底面相抵触 轮齿轮齿 h hf f应大于齿顶高应大于齿顶高 h ha a 名称代 号 计算公式 模数 mm p d z 齿形角 20 齿数 z 由 i 确定 分度圆直径 dd mz 齿顶圆直径 dada m z 2 5 d 2ha 齿根圆直径 dfdf m z 2 5 d 2hf 基圆直径 dbdb d cos 20 0 94 齿距 pP m 齿厚 sS p 2 m 2 槽宽 ee p 2 m 2 齿顶高 haha m ha m 齿根高 hfhf ha c 齿高 hh 2 25m ha hf 齿宽 b 中心距 aa m z1 z2 8 9 标准直齿圆柱齿轮几何计算 10 10 外啮合 外啮合 d da a m z 2 m z 2 d df f m z 2 5 m z 2 5 a m za m z2 2 z z1 1 2 2 11 非标准中心距非标准中心距情况下的啮合角计算 acos a cos acos a cos 12 内齿轮的齿廓曲线是渐开线渐开线 但内齿轮的齿廓是内凹内凹的 内齿轮的齿厚相当于槽宽槽宽 内齿轮的槽宽槽宽相当外齿轮的齿厚齿厚 内齿轮的齿顶圆在他的分度圆之内 齿根圆在他的分度圆之外 为了使内齿轮齿顶两侧齿廓全部为渐开线内齿轮齿顶两侧齿廓全部为渐开线 齿顶圆必须大于齿轮的基圆齿顶圆必须大于齿轮的基圆 13 齿轮副齿轮副的正确啮合条件啮合条件 p pb1 b1 p pb2 b2 m m1 1 m m2 2 1 1 2 2 14 齿轮副的连续传动条件 1 1 3 5 斜齿轮 1 斜齿轮基圆恒定角斜齿轮基圆恒定角称为基圆螺旋角基圆螺旋角 用 b表示 一般取一般取 8 8 30 30 常取常取 8 8 15 15 2 斜齿轮的特点特点 传动平稳平稳 承载能力高高 接触线长度不同 传动时产生轴向力产生轴向力 不能用作变速滑移齿轮不能用作变速滑移齿轮 3 传动平稳平稳 连续性好连续性好 承载能力高承载能力高 适用于高速高速 大功率传动大功率传动 4 h ha a 1 1 c c 0 25 0 25 5 法向模数法向模数 m mn n 为国家标准值 所以标准值在法向平面内法向平面内 6 端面模数 端面模数 m mt t 法面模数 法面模数 m mn n 7 标准斜齿轮计算公式 名称 计算公式 法向 m mn pn m 端面 m mt mn cos dd mn cos haha mn hfhf 1 25m hda 2 25m dada mn z cos 2 dfdf mn z cos 2 5 db db d cos20 mn cos 20 8 内啮合中心距 内啮合中心距 a a m mn n z z1 1 z z2 2 2 2 c co os s 9 斜齿轮正确啮合条件 外啮合 外啮合 m mn1 n1 m mn2n2 n1 n1 n2 n2 1 1 2 2 内啮合 内啮合 m mn1 n1 m mn2n2 直齿圆锥齿轮传动 1 直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮用于相交轴相交轴齿轮传动 两轴交角通常为 90 90 2 大端大端模数采用标准模数标准模数 法向齿形角 20 20 齿顶高齿顶高等于模数模数 齿高等于齿高等于 2 2m2 2m 的直齿圆锥齿轮称为标准直尺锥齿轮 3 3 h ha a 1 1 c c 0 2 0 2 4 直齿圆锥齿轮啮合条件啮合条件 两轮大端模数相等两轮大端模数相等 m1 m2m1 m2 两齿轮齿形角相等两齿轮齿形角相等 1 2 1 2 齿轮齿条传动 1 由直齿条直齿条与直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮组成的运动副称为齿条副齿条副 2 齿条移动速度公式速度公式 v v n n1 1 d d1 1 n n1 1 mz mz1 1 3 齿条移动距离公式距离公式 L dL d1 1 mz N d N mz mz N d N mz 补充部分 齿轮受力分析 9 3 6 齿轮根切现象 最少齿数和变位齿轮 1 仿形法仿形法 成型法 生产效率低效率低 分度的累计误差大累计误差大 加工后的齿轮精度不高齿轮精度不高 主要用于单件修配单件修配 2 展成法展成法 范成法 可使用同一把刀具做出同一模数和齿形角而齿数不等的齿轮 但必须在专用的齿轮加工机床 因此成本较高成本较高 适用于 成批成批 大量生产大量生产 二 根切现象和最小齿数 1 原因 刀具齿顶线与啮合线交点超过节线啮合点 因此发生根切 刀具齿顶线与啮合线交点超过节线啮合点 因此发生根切 10 2 正常齿制正常齿制 Z Z 1717 短齿制 短齿制 Z Z 1414 会发生根切现象 会发生根切现象 三 变位齿轮 1 当当 Z Z 1717 用展成法加工的齿轮会产生根切现象根切现象 用仿形法仿形法加工的齿轮 在传动时存在齿根干涉现象齿根干涉现象 2 通过改变齿条刀具齿条刀具与齿坯齿坯相对位置而展成加工出来的齿轮称为变位齿轮变位齿轮 变位齿轮是非标准齿轮非标准齿轮 正变位齿轮 正变位齿轮 L L r r 齿根变瘦 齿顶高变大 齿根高减小 全齿高不变 齿厚增大 槽宽较小 齿根变瘦 齿顶高变大 齿根高减小 全齿高不变 齿厚增大 槽宽较小 模数不变 齿形角不变 分度圆直径不变 模数不变 齿形角不变 分度圆直径不变 负变位齿轮负变位齿轮 L L r r 齿厚减小 槽宽增大 齿距不变 齿厚减小 槽宽增大 齿距不变 齿顶高增大 齿根高增大 全齿高不变 齿顶高增大 齿根高增大 全齿高不变 4 负变位易产生根切易产生根切 齿根变瘦 如何避免根切 答 采用正变位 5 径向系数径向系数是径向变位量除以模数的商 6 高度变为齿轮传动 高度变为齿轮传动 a aa a 实际中心距 实际中心距等于标准中心距 标准中心距 高度变为齿轮传动与标准中心距相比 主要是分度圆上的齿厚和齿槽宽 主要是分度圆上的齿厚和齿槽宽 齿顶高和齿根高齿顶高和齿根高发生变化 变化 不变的有齿高 齿距 模数 齿形角 实际中心距 和分度圆直径 齿高 齿距 模数 齿形角 实际中心距 和分度圆直径 7 通常小齿轮小齿轮采用正变位加工正变位加工 大齿轮大齿轮采用负变位加工负变位加工 a a a a 正角度变为齿轮传动正角度变为齿轮传动 8 角度变为传动角度变为传动 a aa a 实际中心距不等于标准中心距 实际中心距不等于标准中心距 a a a a 负角度变为齿轮传动负角度变为齿轮传动 9 角度变为传动 啮合线啮合线和节点位置节点位置发生变化变化 啮合角不等于不等于分度圆上的齿形角齿形角 节圆与分度圆不重合不重合 齿轮齿高发生变化齿轮齿高发生变化 不变不变 模数 标准中心距 分度圆直径 基圆直径 10 采用负角度变为齿轮传动负角度变为齿轮传动可以用来凑配中心距凑配中心距 11 正传动啮合中心距大于标准中心距 啮合角大于分度圆齿形角 轮齿根部厚度增大 可提高轮齿的强度和减轻齿根处的相对滑动 正传动啮合中心距大于标准中心距 啮合角大于分度圆齿形角 轮齿根部厚度增大 可提高轮齿的强度和减轻齿根处的相对滑动 3 7 渐开 线圆柱齿轮精度简介 1 运动精度有四方面组成 运动精度 转角误差 运动精度 转角误差 高速传动的齿轮 工作平稳性精度 瞬时传动比 工作平稳性精度 瞬时传动比 高速传动齿轮 接触精度 接触位置 接触斑点面积 接触精度 接触位置 接触斑点面积 低速重载的齿轮 齿轮副侧隙 齿厚极限偏差 齿轮副中心距 齿轮副侧隙 齿厚极限偏差 齿轮副中心距 2 精度等级国家标准为 1212 级级 7 7 级级为基础等级基础等级 3 345 等级影响传递运动的准确性准确性 678 级影响传动的平稳性传动的平稳性 9 10 11 12 级影响载荷分布的均匀性均匀性 4 9 10 11 129 10 11 12 级 级 678678 级 级 345345 级级 5 齿轮副的侧隙根据其工作条件要求的最大极限侧隙最大极限侧隙和最小极限侧隙确定 并通过控制影响齿轮副侧隙的齿厚极限偏差齿厚极限偏差和公法线平均长度公法线平均长度 极限极限来保证 3 8 齿轮失效 1 齿轮主要失效形式 齿面点蚀齿面点蚀 是在润滑良好的闭式齿轮传动中齿轮失效的主要形式之一 解决齿面点蚀的方法是提高齿面硬度 减小表面的粗糙解决齿面点蚀的方法是提高齿面硬度 减小表面的粗糙 度值和增大润滑油的黏度 度值和增大润滑油的黏度 齿面磨损齿面磨损 原因 传动过程中 工作面有相对滑动有相对滑动 齿面不干净不干净 润滑不好润滑不好 齿面磨损是开式齿轮传动开式齿轮传动的主要失效形式 解决决 应采用润滑条件良好的闭式传动 提高齿面的硬度 减小轮齿的表面粗糙度值 应采用润滑条件良好的闭式传动 提高齿面的硬度 减小轮齿的表面粗糙度值 齿面胶合齿面胶合 原因 散热不好散热不好 低速重载 解决对于低速传动 采用黏度较大的润滑油 对于告诉可采用硫化润滑油 提高齿面硬解决对于低速传动 采用黏度较大的润滑油 对于告诉可采用硫化润滑油 提高齿面硬 度和减小齿面粗糙度值 度和减小齿面粗糙度值 轮齿折断轮齿折断 原因 随着重复次数的增加 裂纹逐渐扩展 直至轮齿折断 解决 选择适当模数和齿宽 保证轮齿强度 采用合适选择适当模数和齿宽 保证轮齿强度 采用合适 的材料和热处理方法 减小齿根处的应力集中 的材料和热处理方法 减小齿根处的应力集中 齿面塑性变形 齿面塑性变形 原因 材质较软 轮齿表面硬度不高 当在低速重载的情况下 在较大载荷下 产生塑性变形 解决 提高齿面提高齿面 硬度和采用黏度较高的润滑油硬度和采用黏度较高的润滑油 a a hp 正传动 a aa 20 负传动a aa 20 11 3 9 蜗杆传动 一 蜗轮蜗杆传动 1 圆柱蜗杆分为阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 阿基米德我干端面为阿基米德螺旋线端面为阿基米德螺旋线 法面为曲线法面为曲线 轴向齿廓为直线轴向齿廓为直线 故又称轴向直廓蜗杆轴向直廓蜗杆 2 蜗杆传动是利用蜗杆副蜗杆副传递运动或动力的一种机械传动装置 蜗杆与蜗轮轴线在空间互相垂直交错成 9090 3 通常情况下 蜗杆是主动件主动件 蜗轮是从动件从动件 4 通过蜗杆的轴线且垂直于蜗轮的轴向平面称为主平面主平面或中心平面中心平面 5 蜗杆的轴向平面蜗杆的轴向平面就是蜗轮的端面蜗轮的端面 6 在主平面内主平面内 蜗杆传动相当于齿条传动 7 蜗杆加工方法为车削车削 蜗轮蜗轮 端面为渐开线 加工方法为展成法展成法 8 单头蜗杆 Z1Z1 常用于分度机构分度机构 双头蜗杆 Z2 Z3Z2 Z3 动力传动动力传动 多头蜗杆 Z4Z4 传递大功率传递大功率 9 蜗杆头数为单头时单头时 蜗轮最小齿数为最小齿数为 1818 蜗杆头数大于大于 1 1 时时 蜗轮最小齿数为 2727 10 蜗杆传动时 不仅与蜗轮的回转方向蜗轮的回转方向有关而且与蜗杆轮齿螺旋方向蜗杆轮齿螺旋方向有关 判定方法 蜗杆左旋用左手 左旋用左手 手握空拳 四指方向为蜗杆回转方向 蜗轮回转方向为拇指的反向 二 蜗杆传动特点 1 传动比大传动比大 具有结构紧凑结构紧凑的特点 2 传动平稳平稳 噪声小噪声小 3 容易实现自锁自锁 当蜗杆的导程角小于蜗杆副材料的当量摩擦角时 蜗杆具有自锁性 5 5 有自锁性 有自锁性 4 承载能力大承载能力大 5 传动效率低效率低 0 7 0 8 0 7 0 8 有自锁性能的蜗杆 0 50 5 6 为提高传动效率 减少传动中的摩擦 除应具有良好的润滑和冷却条件良好的润滑和冷却条件外 蜗轮还常采用青铜青铜等减摩材料减摩材料 因此成本较高成本较高 7 头数越大越大 自锁性自锁性越差 越高 越高 越大越大 分度圆直径越大 刚度越大 分度圆直径越大 刚度越大 8 蜗杆常用碳钢碳钢或合金钢合金钢制造 9 当头数一定时 q 越大 自锁性越好 效率越低 刚性越好 10 蜗杆标准值标准值在轴向平面内 主平面 平面内 主平面 11 蜗轮的模数蜗轮的模数指端面模数端面模数 12 蜗杆的正确啮合条件正确啮合条件 轴向模数轴向模数 m mx1 x1 端面模数 端面模数 m mt2 t2 轴向齿形角轴向齿形角 x1 x1 端面齿形角 端面齿形角 x2 x2 导程角导程角 1 1 螺旋角螺旋角 2 2 13 蜗杆分度圆直径初一轴向模数的商称为蜗杆直径系数 蜗杆直径系数 q q q q 常取常取 9 9 或或 1010 14 为限制滚刀的数目限制滚刀的数目和便于实现滚刀的标准化便于实现滚刀的标准化 除规定了模数模数和齿形角外齿形角外 还对蜗杆的分度圆直径分度圆直径和模数模数做了规定 15 圆柱蜗杆的分度圆柱螺旋线上任意一点的切线切线与端平面所夹的锐角端平面所夹的锐角称为分度圆上的导程角导程角 16 tan 16 tan i i m mz z1 1 d d1 1 z z1 1 q q n n1 1 n n2 2 z z2 2 z z1 1 17 蜗杆传动的失效形式 发生在蜗轮上 齿面点蚀 闭式 蜗杆传动的失效形式 发生在蜗轮上 齿面点蚀 闭式 齿面胶合 开式 齿面胶合 开式 齿面磨损 开式 齿面磨损 开式 轮齿折断 开式 闭式 轮齿折断 开式 闭式 1818 蜗杆常取头数为蜗杆常取头数为 1 2 4 61 2 4 6 12 补充 蜗轮蜗杆受力分析 第四章 轮系 1 采用一系列相互啮合的齿轮 将主动轴主动轴和从动轴从动轴连接起来组 成的传动 这是由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统成 为轮系轮系 2 轮系特点 可获得较大的传动比可获得较大的传动比 可做较远距离的传动可做较远距离的传动 可可 实现改变从动轴回转方向实现改变从动轴回转方向 可实现变速要求可实现变速要求 可实现运动的可实现运动的 合成或分解合成或分解 3 按轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定几何轴线在空间的相对位置是否固定 可分为定轴轮系定轴轮系和周转轮系周转轮系 4 传动时轮系中个齿轮的几何轴线位置都是固定的轮系成为定 轴轮系 5 轮系中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定 而是绕另一 个齿轮的固定轴线回转 这种轮系成为周转轮系 6 轮系计算公式 i n末 末 n1 从从动动 主主动动 首首轮轮转转速速 末末轮轮转转速速 主主动动轮轮齿齿数数乘乘积积 从从动动轮轮齿齿数数乘乘积积 n n1 1 N N主 主Phz Phz N N丝 丝Ph Ph丝 丝 1 1 i i N N末 末 N N1 1 i i N N主 主 minmin n n1 1 Z Z主主 Z Z从从 N N主主 N N丝丝 Z Z从从 Z Z主主 P Ph h丝丝 P Ph h工工 1 1 i im ma ax x N N从 从 maxmax n n1 1 n n1 1 Z Z主主 Z Z从从 1 1 i im mi in n Z Z主主 Z Z从从 7 7 末端为螺旋传动的计算 末端为螺旋传动的计算 L L P Ph h N N 圈数 圈数 V nV n1 1 P Ph h Z Z主主 Z Z从从 Z Z主主 Z Z从从 8 8 末端为齿轮齿条传动的计算 末端为齿轮齿条传动的计算 L L mZ mZ N mz N mz 单个齿轮齿条单个齿轮齿条 V V n n1 1 mZ mZ Z Z主主 Z Z从从 Z Z主主 Z Z从从 9 9 末端为蜗轮蜗杆传动的计算 末端为蜗轮蜗杆传动的计算 L NL N1 1 D D V V n n1 1 D D 第 Z Z主主 Z Z从从 Z Z主主 Z Z从从 五章 平面连杆机构 1 平面连杆机构是由一些刚性构件刚性构件用转动副转动副和移动副相移动副相互连接而 组成的在同一平面或相互平行平面内运动的机构 连杆机构中 的运动副都是低副低副 2 铰链四杆机构分为三种类型 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构和双双 摇杆机构摇杆机构 3 四杆机构将主动件的整周回转运动或往复回转运动变为从动件 往复回转运动或摆动 4 具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构双曲柄机构 13 5 平行四边形机构角速度相等角速度相等 反向双曲柄机构角速度不等角速度不等 6 常用的克服死点位置的方法 附加飞轮附加飞轮 增加辅助构件增加辅助构件 采用采用 多组错列多组错列 7 四杆机构的判别 Lmin Lmax L1 L2 最短杆为连架杆 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 最短杆为机架 双曲柄机构双曲柄机构 最短杆的对杆为机架 双摇杆机构双摇杆机构 8 若 Lmin Lmax L1 L2 无曲柄存在 双摇杆机构 9 空回行程的时间缩短 有利于提高生产提高生产 10 曲柄摇杆机构中 空回平均速度大于工作行程的平均速度 11 K K 空空回回行行程程平平均均速速度度 工工作作平平均均速速度度 V V2 2 V V1 1 1 18 80 0 1 18 80 0 V V空空 V V工工 t t工工 t t空空 12 180 K 1 K 1 13 以曲柄为主动件曲柄为主动件 机构有急回特性急回特性 以摇杆为主动件摇杆为主动件 机构有有 死点死点位置 14 死点位置是从动件与连杆共线的位置从动件与连杆共线的位置 15 对于传动机构来说 机构有死点位置是不利的 16 死点位置压力角为 90 压力角越大越大 传动越费力越费力 反之 17 利用死点位置的应用 夹具 飞机起落架 躺椅等 5 3 铰链四杆机构的演化 1 四杆机构一般通过改变铰链四杆机构某些构件的形状改变铰链四杆机构某些构件的形状 相对长相对长 度度或选择不同的构件作为机架选择不同的构件作为机架等方式演化而成 2 对心式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构 从动件的急回方向与主动件曲柄转向相 同 滑块为主动件 有两个死点 以曲柄为主动件 无急回特性 3 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 无急回特性 有两个死点 90 90 4 曲柄滑块机构曲柄滑块机构在压力机中 0 无急回特性无急回特性 5 内燃机中的曲柄滑块机构有 2 2 个死点位置个死点位置 6 偏心轮机构中行程 H 2eH 2e 在偏心轮机构中只能以偏心轮为主动只能以偏心轮为主动 件件 7 偏心式曲柄滑块行程 H H e 两干杆之和的平方 两杆之差的平方 8 偏心轮机构无死点位置偏心轮机构无死点位置 且为低副机构低副机构 9 类 应 型特点用 曲柄为主 动件 有急回 无 死点 整周匀速 回转 变速往复 摆动 曲 柄 摇 杆 机 构摇杆为主 动件 有两个死点 位置 牛头刨床横向进给机构 搅拌机 颚式破碎机 雷 达俯仰角摆动装置 汽车 窗雨刷 剪板机