《机械设计基础（3D版）》教案 -任秀华

《机械设计基础》教案山 东 建 筑 大 学机工程院1次课的教学整体安排授课时间第1周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：绪论、平面机构授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习0分钟，授新课85分钟，布置作业（思考题）5分钟。教学目的、要求（：（1）掌握有关机械的几个基本概念；（2）了解机械设计基础课程的研究对象和内容；（3）了解机械设计的基本要求和一般过程；（4）掌握平面机构的运动副及分类、机构运动简图的绘制。教学内容（：（1）基本内容：本课程研究对象和内容及学习目的、方法，运动副、机构运动简图绘制（2）重点：运动副分类、机构运动简图绘制方法教学设计：§1本课程的研究对象和内容1它有三个特征（结合实例加以说明。它是人为的实体组合；机构的特征各实体之间具有确定的相对运动；它用来完成有用功、转换能量或处理信息。机构和机器的根本区别2、机构是用来传递与变换运动和动力的可动装置。连杆机构——往复运动 回转运动凸轮机构——回转运动 往复运动齿轮机构——以一定速比回转 间歇运动机构等。3、机械：从结构与运动的角度分析，二者无异，机器和机构统称为机械。4、构件：指机器或机构中独立的运动单元。5、零件：指机器或机构中独立的制造单元。 例如： 连杆 齿轮轴构件可以是一个单独的零件，也可以是多个零件的组合6、本课程的研究对象与研究内容（1）研究对象：机械（常用机构与通用零件）（2）研究内容：研究常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和设计方法。§2本课程的学习目的和作用一、认识机械，了解机械二、掌握方法，对机构和结构进行分析三、开阔思路，设计与创新机械学习本课程时应注意从以下几个方面锻炼自己1)多看：增强感性认识。2）多动：提高动手操作能力。多练：提高设计计算能力。多思：增强创新意识。※本次课上需向学生明确以下几点：1.本课程具体内容设置：理论授课：60学时，实验：4学时，课程设计：两周用好教学学习指南；学习用参考书；本课程考核办法。第二章平面机构§1平面机构的运动简图及其自由度平面机构：所有构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。一、平面机构的组成1）构件是机器中每一个独立的运动单元。原动件:运动规律已知的活动构件。从动件:随原动件运动的其余活动构件。固定件(机架)：支持活动构件的构件。构件的自由度：构件的自由运动。2、运动副两构件直接接两构件直接接触而又能产生一定相对运动的连接。低副——面接触（转动副、移动副）平面运动副高副——线接触（凸轮副、齿轮副）结论：平面低副具有两个约束，平面高副具有一个约束。二、平面机构的运动简图1、定义：用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各2、构件与运动副的表示方法3（）（1）分析机构运动，弄清构件类型及数目；（2）判定运动副的类型和数目；——按接触情况和相对运动（3）表达运动副和构件；三选：——选视图、选比例、选位置（4）标注：构件编号、运动副字母、原动件箭头。4．平面机构运动简图绘制时注意问题：（1）从原动件开始，按照运动的传递顺序进行（2）忽略构件外形，关注运动副关系；（3）视图平面一般选择为构件的运动平面；（4）同一构件上的不同零件尽可能用同一数码标注。课堂小结1、明确机器、机构、构件及零件等基本概念2、本课程的研究对象与研究内容3、运动副及其类型、约束情况等的识别判断4、机构运动简图的识图及绘制方法作业与练习2次课的教学整体安排授课时间第1周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：机构的自由度授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）掌握平面机构自由度的计算及注意事项；（2）掌握判断机构能否具备确定运动的方法。教学内容（：（1）基本内容：平面机构自由度计算及注意事项（2）重点：机构自由度计算（3）难点：虚约束课程设计：导入新课：由于本课程研究的主要对象是机构，除了用简单的图形把机构的结机构的自由度一、机构的自由度机构位置确定时所具有独立运动参数的数目。二、机构的自由度计算公式：机构自由度F为：F3n2PLPH注意PH的意义三、机构具有确定运动的条件：Ｆ＞０且Ｆ等于原动件数W通过铰链四杆机构、三杆机构、铰链五杆机构进一步说明上述运动条件四、计算平面机构自由度时的注意问题1．复合铰链——两个以上的构件同在一处以转动副相连接。个构件，构成个转动副。4.计算图示锯床进给机构的自由度。D四处均由三个构件组成复合铰链，F3n2PLPH

锯床进给机构37210012．局部自由度——对整个机构运动无关的自由度。如下图所示的凸轮机构中：F3n

332312（错误）F

322211(正确）3．虚约束——重复限制机构运动的约束。1）轨迹重合：被联结件上的轨迹和机构上联结点的轨迹完全重合2）移动副导路平行3）转动副轴线重合4）高副接触点公法线重合例题5：计算惯性筛机构的自由度，并判断机构运动是否确定。处理后右图所示。则：F=3×7-2×9-1=2综合分析举例：试分析下图所示平面机构的运动是否确定？若机构的运动不确定，因F因F3n2pLPH34260，则机构运动不确定，要使机构具有确定的运动，则机构自由度应等于原动件数目，即F3n2pLPH35271改后参考图：作业与练习课后小结：1、机构自由度计算：（束）2、机构有确定运动的条件：判别方法请提出使机构具有确定运动的修改方案。（14的运动形式不变）3次课的教学整体安排授课时间第2周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：平面连杆机构授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习5分钟，授新课80分钟，布置作业（思考题）5分钟。教学目的、要求（：（1）了解平面四杆机构的基本形式及演化方法；（2）掌握急回特性分析方法。教学内容（：（1）基本内容：四杆机构类型及判定方法，平面连杆机构的急回特性（2）重点：四杆机构类型判断及急回特性分析方法教学设计：平面连杆机构的类型及应用一、铰链四杆机构全部运动副为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构。它是平面四杆机构的最基本型式。分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构机架固定件曲柄：整圈转动摇杆：不能作整圈转动连杆：不与机架相联作平面运动的构件1、曲柄摇杆机构（动画演示）如：颚式破碎机构、雷达天线机构、搅拌机机构2、双曲柄机构（动画演示）平行双曲柄机构：保证两曲柄转向相同。如：摄影升降机构、蒸汽机驱动装置反平行双曲柄机构：两曲柄转向相反。如：车门启闭机构3无曲柄）二、铰链四杆机构有整转副的条件：1．最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其余两杆的长度和——杆长条件。即：lmaxlminll2．组成周转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆。三、铰链四杆机构类型的判断方法：1、当lmaxlminll时1）若最短杆为连架杆（机架上只有一个整转副）——曲柄摇杆机构2）若最短杆为机架（机架上有两个整转副）——双曲柄机构3）若最短杆为连杆（机架上没有整转副）——双摇杆机构2、当lmaxlminll时，机构无曲柄，机构为双摇杆机构。四、铰链四杆机构的演化（动画演示）1、改变构件运动尺寸 转动副演化为移动副则摇杆变为滑块转动副D变为移动副2、改变运动副尺寸——曲柄演化为偏心轮可将曲柄做成几何中心与回转中心距离等于曲柄长度的圆盘，常称此机构为偏心轮机构。 B3、选用不同构件为机架1 21）曲柄摇块机构 A C 3（固定与滑块相对转动的构件2）42）导杆机构(固定与滑块不相连的构件1)摆动导杆：l1>l2转动导杆：l1<l2定块机构（固定滑块3）平面连杆机构的基本特性一.急回运动特性机构极位——曲柄与连杆两次共线时的位置。摆角——极位夹角——原动件曲柄在机构极位时所夹的锐角。θ曲柄AB匀AB1801 2 1AB匀AB1802 1 2摇杆C1DC2D，摆角，时间t1摆CD摆CDt22 1因φ1＞φ2且曲柄匀速，所以，t1>t2，速度v2>v1，摇杆具有急回运动的特性。即曲柄匀速转动时，通常把摇杆往复摆动速度快慢不同的运动称为急回运动。四杆机构从动件空回行程平均速度与工作行程平均速度K表示：K22t21101 21 t2 2 0或 180K1K1因此 （1）当θ=0，k=1，机构无急回作用。（2）当θ>0，k>1，机构有急回作用。课堂小结一、平面四杆机构的类型1、铰链四杆机构：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构2、滑块四杆机构： 取不同的构件为机架曲柄滑动机构导杆机构摇块机构定块机构二、转动副有周转副的条件构件长度条件：lmaxlminll最短构件条件：两相邻构件之一为最短构件三、铰链四杆机构类型的判别方法lmaxlminlllmaxlminll 双摇杆机构四、机构的急回特性：极限位置、摆角、极位夹角、行程速比系数作业与练习4次课的教学整体安排授课时间第2周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：平面连杆机构特性分析授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）掌握铰链四杆机构的传动角与压力角分析；（2）掌握铰链四杆机构的死点位置分析；（3）掌握用图解法进行铰链四杆机构的设计。教学内容（：（1）基本内容：平面连杆机构的传动角、死点分析；平面四杆机构设计（2）重点：机构特性的分析方法（3）难点：最小传动角的分析课程设计：平面连杆机构的基本特性二、压力角和传动角压力角Fvc方向所夹的锐角，称机构在此位置的压力角。压力角α越小，推动机械运动的有效分力越大，所以压力角越小越好。2）传动角γ：压力角的余角。传动角γ越大，推动机械运动的有效分力越大，所以传动角越大越好连杆C与摇杆Dδ90°=；当连杆C与摇杆CD的夹角δ90°γ180-δ。★为保证机构传动性能良好，设计时通常应使：γmin≧40°；大功率机械：γmin≧50°曲柄与机架共线的位置之一是曲柄摇杆机构的最小传动角位置。三、死点位置从动件的传动角等于零时机构所处的位置。克服死点的措施：①利用惯性,如飞轮。②采用几套相同的机构错位。③利用虚约束,如蒸汽机车中的平行四边形机构。平面连杆机构设计设计任务：根据运动要求，选定机构的型式及确定构件的尺寸参数一、按连杆预定的位置设计四杆机构已知：连杆的位置B1C1、B2C2、B3C3设计关键：找圆心A、D。设计步骤：1）作连杆的位置B1C1、B2C2、B3C32）连B1B2、B2B3、C1C2、C2C3，作B1B2、B2B3AC2C3DAB1C1D即为所求四杆机构3）求构件的尺寸二、按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构设计思路：利用反转法的原理：按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构转变为按连杆预定的位置设计四杆机构的问题设计四杆机构1、曲柄摇杆机构已知条件：摇杆长度，摆角φ。设计关键；A点的位置。2.曲柄滑块机构HK链A为一定点，则其解唯一：曲柄、连杆长度分别为：AB＝（AC2－AC1）／2BC＝（AC1＋AC2）／23.摆动导杆机构已知：机架长度及K步骤：1）由φ=θ作Dm、Dn2）由机架长确定铰链A3）AB1⊥Dm（AB2⊥Dn）AB=μlAB1图解法思路：1.将已知的几何条件尽可能画出；2.将运动条件转化为几何条件；3.利用几何关系寻找问题的关键；4.利用其它辅助条件完成设计。四、用解析法按预定的两连架杆对应位置设计四杆机构五、按给定的运动轨迹设计四杆机构设计方法小结：图解法：简便、易行，精度稍差；解析法：精确、繁杂；实验法：直观、精度低。本章小结1、平面连杆机构的应用特点及四杆机构的基本类型；2、四杆机构的演化：变运动副尺寸——偏心轮；变构件形状或构件尺寸——移动副；机架的位置3、曲柄存在条件：铰链四杆机构的判别方法；4、四杆机构的基本特性：急回特性：极限位置、摆角、极位夹角、行程速比系数、传动角、压力角：分清原动件、从动件死点位置5、四杆机构的设计：按给定连杆位置设计；按给定两连架杆位置设计；按行程速比系数设计；作业与练习5次课的教学整体安排授课时间第3周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：凸轮机构授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习10分钟，授新课75分钟，布置作业（思考题）5分钟。教学目的、要求（：（1）掌握凸轮机构的应用和分类；（2）掌握推杆运动规律；（3）掌握凸轮设计原理。教学内容（：（1）基本内容：凸轮机构的应用和分类、推杆运动规律及凸轮设计原理（2）重点：推杆运动规律特点（3）难点：反转设计原理课程设计：凸轮机构§1凸轮机构的应用和类型一、凸轮机构的特点及应用特点：从动件可实现较任意的运动规律凸轮与从动件高副接触，传力小应用：传力不大的控制机构二、凸轮机构的分类尖顶盘形凸轮 末端形状 子凸轮 移动凸轮 从动件 底圆柱凸轮 运动型式 动动力锁合锁合方式形状锁合§2从动件的常用运动规律一、从动件位移与凸轮转角间对应关系分析凸轮机构的一个运动循环推程运动-----推程运动角δt远休程-------远休止角δs回程运动--回程运动角δh h近休程------近休止角δ’ AsD基圆：升程h：推程中从动件的最大位移二、从动件常用运动规律1、等速运动规律Bv=常数 C特点：刚性冲击，适应于低速及从动件质量不大的场合2、等加速等减速运动规律aaa0特点：柔性冲击；适用于中速3、简谐运动规律特点：柔性冲击；适应于中速三、从动件运动规律的选择重载凸轮机构：应选择vmax值较小的运动规律；高速凸轮机构：应选择amax值较小的运动规律。§3凸轮轮廓曲线的设计一、凸轮轮廓设计基本原理反转法定义（结合动画演示讲解）重点回顾:1.从动件常用的运动规律2.凸轮轮廓设计基本原理——反转法作业与练习6次课的教学整体安排授课时间第3周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：凸轮轮廓曲线的设计授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）掌握凸轮轮廓曲线的设计方法；（2）掌握凸轮基本尺寸的确定。教学内容（：（1）基本内容：凸轮轮廓曲线的设计方法及凸轮基本尺寸的确定（2）重点：凸轮轮廓曲线的设计方法（3）难点：影响凸轮基本尺寸的因素课程设计：导入新课：当从动件运动规律已知时，如何采用反转法原理设计凸轮廓线？§3凸轮轮廓曲线的设计二、凸轮轮廓设计对心尖顶直动从动件盘形凸轮对心滚子直动从动件盘形凸轮滚子从动件的运动特点：1）凸轮廓线与滚子的接触点到滚子中心的距离恒等于滚子的半径；2）作一系列滚子圆（滚子中心在理论廓线上）的切线——实际廓线★设计时应注意两点：1）r0是作理论廓线的基圆半径；2）实际廓线和理论廓线是两条法向的等距曲线对心平底直动从动件盘形凸轮4.偏置从动件盘形凸轮（在尖端从动件基础上进行）★与对置从动件不同点：1）需画辅助圆；2）反转中从动件导路位置与辅助圆相切。★注意：e的正负：凸轮逆时针，e偏在右侧时——为正；e偏在左侧——为负；凸轮顺时针，e偏在右侧时——为负；e偏在左侧——为正；§4凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定一、凸轮机构的压力角α从动件在接触点B处所受力的方向与其速度方向之间所夹的锐角。压力角是反映凸轮机构受力情况的一个重要参数。通常规定：αmax≤[α]推程：直动从动件[α]=30º～40º摆动从动件[α]=35º～45º回程：[α]=70º～80º二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系vPvOPOPvds 可根据[α]计算基圆半径r0★注意：增大基圆半径可减小压力角；采用正偏位凸轮机构来改善直动从动件盘形凸轮机构传力性能或减小凸轮尺寸；平底直动从动件盘形凸轮机构，为了保证从动件运动不“失真”，要求凸轮轮廓全部外凸且平底要足够长。三、滚子半径的选择arar滚子半径的选择:滚子半径 rr<ρmin一般 ρamin≥1～5mmrr=(0.1~0.15)r0作业与练习7次课的教学整体安排授课时间第4周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：带传动授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课80分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）了解带传动的特点、类型及应用；（2）掌握带传动的受力分析。教学内容（：（1）基本内容：带传动的类型、特点、受力分析（2）重点：受力分析（3）难点：弹性滑动分析课程设计：带传动§1带传动概述一、带传动的工作原理及特点原理：靠摩擦力传递运动和动力特点：结构简单、造价低廉。传动平稳，清洁。吸振缓冲、过载保护。传动比不准确、寿命低。V带传动三、普通V带参数节面——当V带受弯曲时，长度不变的中性层。节宽——节面的宽度bp。相对高度——V带高度h与节宽bp之比。约为0.7带轮基准直径——VVbpdd。带的基准长度——V带在带轮上张紧后，位于带轮基准直径上的周线长度Ld。一、带传动中的力分析不工作时：

§2带传动工作情况分析F2带必须以一定的拉力张紧在带轮上， 1 2此时，传动带两边的拉力相等，都等F1于F0。工作时：FFFeF1ef→欧拉公式F2带所能传递的最大有效拉力Femaxe1 11/eFemax2F0ef12F011/ef影响最大有效拉力的因素：预紧力Fx0随包角α的增大而增大。摩擦系数xf。课堂小结1、带传动的工作原理及特点；2、V带传动：V带的型号、参数、V带轮的参数；3、带传动受力分析：最大有效拉力及其影响因素；作业与练习8次课的教学整体安排授课时间第4周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：带传动授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习10分钟，授新课120分钟，布置作业（思考题）5分钟。教学目的、要求（：（1）掌握带传动的应力分析；（2）掌握带传动的弹性滑动分析。（3）掌握弹性滑动和打滑的区别。教学内容（：（1）基本内容：带传动的应力分析、弹性滑动分析（2）重点：应力分析（3）难点：弹性滑动分析课程设计：带传动二、带的应力分析21、离心应力：qvc A2、拉应力：1 A 2 Ah h3、弯曲应力ED 2ED1 2最大应力：mxc11三、带传动的弹性滑动和打滑1、弹性滑动：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动——弹性滑动。这是带传动正常工作时不可避免的现象。2、带传动的滑动率εv2v1，其降低量称为弹性滑动率。v2100% iD2n2 v21)1 1%~2%in1D22n21)11 n2 13、打滑当弹性滑动区段扩大到整个接触弧时，带传动的有效拉力即达到最大值，此时若工作载荷再进一步增大，则带与带轮间将发生显著的相对滑动。4．打滑和弹性滑动的区别：本质上：定义。打滑是可避免的，而弹性滑动是带所固有的，不可避免的。影响：打滑使带传动失效，弹性滑动将使得带传动的传动比不准确。课堂小结1、带传动应力分析：影响带中应力的因素；2、弹性滑动和打滑：产生的原因、区别和现象。作业与练习9次课的教学整体安排授课时间第5周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：V带传动授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习10分钟，授新课75分钟，布置作业（思考题）5分钟。教学目的、要求（：（1）掌握V带传动的设计、安装及维护；（2）掌握减速器中每根轴转速、功率、扭矩的计算。（3）通过课程设计掌握V带传动的设计步骤。教学内容（：（1）基本内容：V带传动的安装及维护；结合课程设计实例讲解传动装置的总体设计方法和步骤（2）重点：带的张紧；减速器中每根轴转速、功率、扭矩的计算教学设计：§3V带传动的设计计算一、设计准则和单根V带所能传递的功率主要失效形式： 打滑、疲劳破坏设计准则： 保证带传动不打滑的条件下具有一定的疲劳强度和寿命。F F1)A(11)由 emax 1 efv 1 efvxc11]单根V带所能传递功率：([])(11)Avc b1 fP ev0 1000特定实验条件：包角a=180°；i=d2/d1=1；特定带长；工作条件平稳。二、带传动设计步骤：1、确定计算功率Pca:Pca=KAP KA——工作情况系数。2、选择带型 由n1和Pca查图选取3、确定带轮的基准直径D1和D2初选D1，算速：v 11 5ms<v<253ms601000* D1、D2均应符合带轮基准直径系列4、确定中心距a和带长Ld初定中心距a0 0.7(D1+D2)<a0<2(D1+D2)初算带长 (DD)2 靠标准Ld L'd2a0 (D2)2 1 d2 4a0重算实际中心距a aaL'd0 2验算主动轮上的包角α1 1800D260012001 a5、确定带的根数z z 10(P0P0)KKL6、确定带的预紧力F0及压轴力QF500Pca(2.51)qv20 zvKQ2Fs2Fs1)2Fn10 2 0 (2 2 0 27、设计带轮实心式：D≤（2.5~3）d 腹板式：D≤300mm孔板式：D1-d1≥100mm 轮副式：D>300mm8、设置张紧装置: 定期张紧、自动张紧、加张紧轮本章小结1、带传动的工作原理、特点；2、V带及V带轮的标准、参数；3、带传动受力情况及应力情况分析；传动能力的影响因素及应力的影响因素4、带传动的两种滑动现象；产生原因、造成后果、能否避免5、V带传动设计方法；失效形式及设计准则、叁数及尺寸的确定方法6、带传动正常使用。作业与练习作业与练习10次课的教学整体安排授课时间第5周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：齿轮机构授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）了解齿轮机构应用及分类；（2）掌握渐开线的形成及特性；（3）掌握齿廓啮合的基本定律。教学内容（：（1）基本内容：齿轮机构应用及分类、齿廓曲线、渐开线的形成及特性（2）重点：齿廓啮合的基本定律（3）难点：渐开线特性分析课程设计：齿轮传动§1齿轮传动的特点和类型一、齿轮传动的主要特点1、效率高；2、结构紧凑；3、工作可靠、寿命长；4、传动比稳定。二、齿轮传动的分类：平面齿轮机构1）直齿圆柱齿轮传动① 外啮合齿轮传动② 内啮合齿轮传动③ 齿轮齿条传动 p2）斜齿圆柱齿轮传动3）人字齿轮传动空间齿轮机构锥齿轮传动交错轴斜齿轮传动蜗杆传动三、齿廓啮合的基本定律由三心定理得，P点为速度瞬心11P2Pi 12P12 OP2 11.齿廓啮合的基本定律2.节点——过两齿廓接触点所作的齿廓公法线与两轮连心线O1O2的交点P。3.节圆——分别以O1、O2为圆心，O1P、O2P为半径的圆称为轮１与轮２的节圆。其半径用r’表示。i12P2' OOOPOPrr'12 OP r' 12 1 2 1 22 1 1结论：传动比等于节圆半径的反比两节圆作纯滚动外啮合齿轮传动中心距等于节圆半径之和§2渐开线齿轮一、渐开线的形成（动画演示）当一直线沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹AK就是该圆的渐开线。二、渐开线的特性1.发生线沿基圆滚过的长度，等于 渐开线 发生线基圆上被滚过的圆弧长。2.渐开线上任意点的法线恒与其基圆相切。3.渐开线齿廓上某点的法线与速度方向线所夹的锐角αk称为该点的压力角。cosrbk rk 基圆基圆内无渐开线。渐开线的形状取决于基圆的大小。课堂小结1、齿轮传动的主要特点及分类2、齿廓啮合的基本定律提出的原因及满足的条件3、渐开线的形成及其特性形成过程及表现的五点特性重点回顾：1．渐开线的形成2．渐开线的特性（5点）作业与练习第11次课的教学整体安排授课时间第6周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：渐开线齿轮授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习10分钟，授新课75分钟，布置作业（思考题）5分钟。教学目的、要求（：（1）掌握渐开线齿廓啮合特性；（2）掌握渐开线齿轮基本参数；（3）掌握齿轮各部分名称及几何尺寸计算。教学内容（：（1）基本内容：渐开线齿廓啮合特性、渐开线齿轮基本参数，齿轮各部分名称及几何尺寸计算（2）重点：齿轮基本参数及其尺寸计算（3）难点：啮合特性分析教学设计：导入新课：为什么工程上常用渐开线齿廓？渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律？其优势何在？如何保证渐开线标准齿轮连续平稳的传动？§2渐开线齿轮四、渐开线齿廓啮合特性1.保证定传动比传动过啮合点所作的两齿廓的公法线为两基圆的一条内公切线N1N2,,它与连心线的交点P为一定点。2.传动具有可分性（右图）既使两齿轮实际中心距与设计中心距略有变化，也不会影响两轮的传动比。 OP r 12b2 传动比等于基2 1P 1圆半径的反比3.齿廓间正压力方向不变N1N2线是渐开线齿廓接触点的轨迹——啮合线，P——α表示。五、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸1、齿轮各部分名称2．齿轮的基本参数和尺寸计算zm分度圆周长: πd=zpp分度圆直径: dz压力角α渐开线齿廓在分度圆上的压力角——齿轮压力角标准压力角α=20°。★分度圆——具有标准模数和标准压力角的圆。3．齿轮的几何尺寸计算（略）公式中正常齿制时：ha*——齿顶高系数，标准值为ha*=1c*——顶隙系数，标准值为c*=0.254．标准齿轮：标准齿轮——1）m、α、ha*、c*均为标准值；2）分度圆上s=e的齿轮。5．齿轮的测量尺寸测量公法线长度——标准齿轮的公法线长度计算公式：Wm[2.9521(k0.5)0.014z]kz0.59作业与练习。12次课的教学整体安排。授课时间第6周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：齿轮啮合授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习7分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）3分钟。教学目的、要求（：（1）掌握齿轮啮合传动，了解切齿原理；（2）掌握齿轮正确啮合、正确安装条件；（3）掌握重合度计算方法。教学内容（：（1）基本内容：渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动，渐开线齿廓的切齿原理与变位（2）重点：齿轮正确啮合、正确安装条件、范成切齿原理（3）难点：齿轮啮合过程分析、重合度的意义课程设计：§3渐开线标准齿轮的啮合一、正确啮合条件m1=m2=ma1=a2=a——渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件i 102Cb2d2z212 0C r d z2 1 1 1★ 传动比等于分度圆半径的反比传动比等于齿数的反比二、标准中心距1）保证两轮齿侧间隙为零侧隙：一对齿轮啮合时，一轮节圆上齿槽宽与另一轮节圆上的齿厚之差。2）保证两轮的顶隙c为标准值顶隙一对啮合齿轮中从一轮的齿顶至另一轮齿槽底之间的径向间隙。用c表示。 其标准值c=c*m。ara1crf2(rh*m)c*m(rh*mc*m)1 a 2 ar1r2★中心距等于两轮分度圆半径之和——标准中心距。a r' r ''i1222 1' 1m（e2e22——齿侧间隙为零）三、连续传动条件1.一对轮齿的啮合过程啮合起始点B2——啮合线N1N2与从动轮齿顶圆的交点。啮合终止点B1——啮合线N1N2与主动轮齿顶圆的交点。线段B1B2——实际啮合线段。啮合线N1N2——理论啮合线段。N1、N2——啮合极限点。2.连续传动条件实际啮合线段≥法向齿距重合度——实际啮合线段与法向齿距的比值。用εα表示。 a p b★连续传动条件——重合度大于1 即 1§4渐开线齿轮的切齿原理、根切及最少齿数一、切齿原理仿形法范成法1)刀具 2)原理（动态演示加工原理）3)特点二、齿廓的根切1.根切——范成法加工齿轮时，刀具的顶部将齿廓根部的渐开线切去一部分的现象。产生根切的原因——如果刀具的齿顶线超过了啮合线轮坯基圆的切点N1， rb则被切齿轮的齿廓必将发生根切。 B2.根切的危害： N，轮齿强度降低；重合度降低，传动 平衡性降低。三、最少齿数避免根切应满足PN1PBPNrsinmzsin1 2 Orh*m rbPBa sinB N2h* 2h* Pza 即:zmina sin2 sin2*当ha=1, α=20°时，zmin=17zmin——用范成法加工渐开线标准直齿轮时不根切的最少齿数为17。课堂小结一、渐开线齿廓的啮合特性；二、标准直齿圆柱齿轮的基本参数及其几何尺寸计算标准齿轮、基本参数、几何尺寸计算三.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件四．标准中心距:计算公式、标准中心距时节圆和分度圆、啮合角和压力角间的关系五．连续传动条件：理论啮合线段及实际啮合线段的确定；重合度的意义。作业与练习13次课的教学整体安排授课时间第7周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：齿轮失效授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习10分钟，授新课75分钟，布置作业（思考题）5分钟。教学目的、要求（：（1）掌握齿轮的主要失效形式；（2）掌握齿轮的受力分析；（2）理解并掌握齿轮的强度计算方法。教学内容（：（1）基本内容：齿轮的材料、热处理、轮齿的失效形式和受力分析，直齿圆柱齿轮的强度计算（2）重点：齿轮失效形式分析、受力分析、强度计算方法教学设计：§6齿轮的失效形式和设计准则一、失效形式齿面点蚀、轮齿折断、齿面磨损、齿面胶合、塑性变形注意上述失效发生的原因、场合及相应的措施二、设计准则保证齿面接触疲劳强度；保证齿根弯曲疲劳强度。闭式齿轮传动中：软齿面时以保证齿面接触疲劳强度为主，硬齿面时以保证齿根弯曲疲劳强度为主。开式齿轮传动中：以保证齿根弯曲疲劳强度为准则并考虑，磨损情况将模数增大。三、齿轮材料1、常用材料钢：锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料2、齿轮热处理正火和调质 ≤350HBS (中碳钢或中碳合金钢)表面淬火 48~54HRC 中碳钢或中碳合金钢）渗碳淬火 58~63HRC （低碳钢或低碳合金钢）选材原则满足工作条件的要求；考虑齿轮尺寸大小热处理和制造方法；考虑经济性；考虑配对齿轮等强度。四、齿轮传动的精度精度等级：1——12 共12个级 高——低 常用6~9级§7标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、 轮齿的受力分析方向： F2T1t d1大小：FrFttgF n cos二、计算载荷考虑实际因素影响的载荷即计算载荷FcaFcaKFn式中：Fn：作用于齿面上的理论载荷K——载荷系数，主要有三方面的影响。三、齿根弯曲疲劳强度计算齿根应力分析：Y Fa]F bm Fa z2m3 F bd1 引入 d ——齿宽系1数齿根弯曲强度设计计算公式m32KT1YFaz2[]d1 F四、齿面接触疲劳强度计算齿面接触应力计算：齿面接触强度校核计算公式670(u1)KT1H d3u Hd1齿面接触强度设计计算公式d3(670)2KT11[σH]——许用接触应力1 uH d五、齿轮传动强度计算公式使用说明六、齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择1、参数选择齿数比u：u≤5。小轮齿数z1:闭式软齿面齿轮传动，可取z1=20～30。开式齿轮传动，常取z1=17～20。齿宽系数Ψd：轮齿愈宽，承载能力愈高；但同时载荷沿齿宽分布愈不均匀。2、许用应力[]limSS——疲劳强度的最小安全系数。σlim——齿轮的疲劳极限。课堂小结一、齿轮的失效形式和设计准失效发生的原因、场合及相应的措施及设计准则的正确使用二、齿轮常用材料及选材原则三、齿轮传动的精度及其标注四、轮齿的受力分析大小及其方向的确定五、齿轮强度计算1、齿根弯曲疲劳强度计算齿根应力分析齿根弯曲强度校核计算公式齿根弯曲强度设计计算公式2、齿面接触疲劳强度计算齿面接触应力计算齿面接触强度校核计算公式齿面接触强度设计计算公式3、齿轮传动强度计算公式的正确使用4、齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选、大小及其方向的确定作业与练习14次课的教学整体安排授课时间第7周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：斜齿圆柱齿轮授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）掌握齿轮强度计算；（2）了解当量齿轮。教学内容（：（1）基本内容：直齿圆柱齿轮的强度计算，斜齿圆柱齿轮（2）重点：强度计算公式的理解、应用，斜齿轮主要参数（3）难点：斜齿轮当量齿轮课程设计：§8标准斜齿圆柱齿轮传动一、齿面形成及传动特点1．齿面形成：直齿轮、斜齿轮对比进行讲解2.传动特点：（1）啮合性能好（传动平稳、噪声小）（2）重合度大（3）传动机构紧凑（小轮可较小）（4）产生轴向力二、基本参数及尺寸计算法面参数（标准值、端面参数（尺寸计算）四、重合度'由端面重合度及轴面重合度二部分组成，值大p p a bt bt五、当量齿数当量齿轮——与斜齿轮法面齿形相当的假想直齿轮。zv表示。z2 d mnz zv m cos2m cos3m cos3n n n作业与练习15次课的教学整体安排授课时间第8周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：斜齿圆柱齿轮授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习8分钟，授新课75分钟，布置作业（思考题）7分钟。教学目的、要求（：（1）掌握斜齿圆柱齿轮的受力分析；（2）了解斜齿轮的强度计算方法。教学内容（：（1）基本内容：斜齿圆柱齿轮受力分析及强度计算（2）重点：斜齿轮受力分析教学设计：§8标准斜齿圆柱齿轮传动五、受力分析周力 F1 向力 Fttnt d r cos1轴向力 法向力 F n coscosn主动轮轴向力Fa：左旋用左手；右旋用右手判断。从动轮与其相反。为输出运动的从动轮。若要使Ⅱ2及轮3的螺旋线方向，及两轮轮齿的受力方向。六、齿根弯曲疲劳强度计算计算特点斜齿轮因重合度增大，故接触线长度增大；斜齿轮因轮齿倾斜，故影响其弯曲强度。1.6KT1YF[]弯曲强度校核计算公式 F z2m3 Fd1 n弯曲强度设计计算公式 m3n z]d1 F七、齿面接触疲劳强度计算计算特点斜齿轮因重合度增大，故接触线长度增大；斜齿轮实际啮合的曲率半径应按法面内计算。610(u1)KT1[]齿面接触强度校核计算公式 H d3u Hd1齿面接触强度计算计算公式 d3(610)211 ] u作业与练习Hd16次课的教学整体安排授课时间第8周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：轮系授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体 模型 实物 挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）理解轮系及其分类；（2）掌握定轴轮系、周转轮系传动比的计算。教学内容（：（1）基本内容：轮系及分类、定轴轮系及周转轮系传动比计算（2）重点：轮系传动比计算（3）难点：转化轮系的理解课程设计：轮系§1概述一、轮系：有一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统二、轮系的类型由齿轮轴线位置是否固定：定轴轮系：无动轴齿轮周转轮系：至少有一个动轴齿轮复合轮系：定轴＋周转或几个周转轮系的组合§2定轴轮系传动比计算一、定轴轮系的传动比（大小及转向关系）轮系的传动比：i 首首 首末末 末1、一对齿轮的传动比1一对圆柱齿轮传动比： z2z（外啮合）1i 11z2 z 212 n z 2（内啮合）2 2 1 z112一对空间齿轮：i 11z212 n z2 2 1 （）蜗轮蜗杆转向关系：左（右）手法则判定锥齿轮： 2、定轴轮系传动比的计算公式i 1从1K轮所有从动轮齿数之积1K 1轮所有主动轮齿数之积K3、在应用上式时请注意：1）若各轮轴线平行，可用（-1）m来判断首轮和末轮转向关系,m表示外啮合齿轮的次数；也可用画箭头的方法判断。2）若各轮轴线不平行（轮系中有锥齿轮或蜗杆传动）时，只能用画箭头的方法判断其转向关系。※齿轮2称为惰轮或过桥齿轮：能改变齿轮的转向§3周转轮系传动比计算一、周转轮系的结构组成行星轮：动轴齿轮2行星架H（转臂或系杆）支撑行星轮 基本构件太阳轮：与行星轮啮合（23）机架二、周转轮系的类型三、周转轮系的传动比计算：反转法2 2nHH 3H 1 131、转化轮系传动比的通用计算公式：nH nGnHiHGGKnH nKnHK转化轮系中由G至K各从动轮齿数的乘积转化轮系中由G至K各主动轮齿数的乘积3、应用上式时应注意：1）G轮、K轮、转臂H三构件轴线平行。2）代入nG、nH、nK时，应同时代入正、负号。3）iGKH≠iGK4）等式右边的正、负号按转化机构正确判断。5）iH为正号的周转轮系称为正号机构；反之称为负号机构。GK6）周转轮系中带有锥齿轮时，公式右边不能用(-1)m判断正、负号，只能用画虚箭头的方法判断。nH nn zz 2iH11 H23 313 nH nn zz 23 3 H 12'例-2 在右图行星轮系中，各轮齿数 Hz1=27，z2=17，z3=61。n1=6000r/min，1求传动比i1H和转臂的转速nH、及行星轮转速n2。H nH nn z 1nH1：131 1 H3 0n 7nH 3nH 1 H21H11613.36nH 27设n1转向为正，则nH160001840 rmnnH和11H 26由iH1nHz2 60001840172 2nH 1 n21840 27得n2467 r/min 号示2和n1向反。重点回顾：1、轮系的基本类型2、周转轮系的组成及分类3、定轴轮系传动比的计算公式4、转化轮系传动比的通用计算公式作业与练习17次课的教学整体安排授课时间第9周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：复合轮系、滚动轴承授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课80分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）掌握复合轮系中轮系的划分方法及轮系传动比的计算；（2）了解轮系的功用，学会根据工作要求选择轮系的类型；（3）掌握滚动轴承的类型、特点。教学内容（：（1）基本内容：复合轮系的传动比计算、轮系功用，滚动轴承特点、类型（2）重点：传动比计算（3）难点：复合轮系中基本轮系的分析、滚动轴承类型选择教学设计：导入新课：在定轴轮系及周转轮系传动比计算的基础上可进行较为复杂的复合轮系传动比的计算。§4复合轮系传动比计算区分基本轮系：定轴轮系与周转轮系分别列出方程，联立求几个单一的周转轮系关键：基本轮系的划分例-4：已知各轮齿数如右图所示，已知n1300rmin解：划分基本轮系：周转轮系：齿轮2’、3、4和行星架H；定轴轮系：齿轮1、2。iHn2nHz480424 nn z 204 H 2i z240212 n z 202 1解n2n2n40nH30rmin 负号表明nH与n1转向相反§5.轮系的功用（结合实例讲解）一、基本概念：定轴轮系、惰轮、周转轮系、转化轮系、复合轮系。二、轮系传动比计算（重点）、定轴轮系传动比的计算（大小、方向）、周转轮系传动比的计算（列式、正负号、代值）、复合轮系传动比的计算（区分、列式、联立求解）三、轮系的功用滚动轴承§1滚动轴承的组成和特点一、滚动轴承的组成：由套圈（内、外圈）滚动体、保持架等部分组成二、滚动轴承的特点§2滚动轴承的类型及选择一、滚动轴承的分类1、按承受载荷方向分：（1）向心轴承 ：（0°≤α≤45°）径向接触（α=0°） 向心角接触（0°＜α＜45°）（2）推力轴承：（45°＜α≤90°）轴向接触（α=90°） 推力角接触（0°＜α＜45°）2、按滚动体形状分： 球轴承 滚子轴承二、常用滚动轴承的类型：（0、3、7、6、N、5类轴承）三、滚动轴承的类型选择1．工作载荷大小及性质的影响：载荷较小且较平稳：球轴承载荷较大且有冲击：滚子轴承2．工作载荷方向的影响：径向载荷——宜选用向心轴承轴向载荷——宜选用推力轴承径向载荷轴向载荷同时作用：Fr较大，Fa较小——向心角接触轴承Fr较小，Fa较大——推力角接触轴承 或向心轴承+推力轴承3．极限转速的影响：转速高——宜选用球轴承，且采用油润滑转速低——宜选用滚子轴承，且采用脂润滑4．两轴孔相对位置的影响：两座孔不同轴不平行——调心轴承两座孔同轴平行——非调心轴承作业与练习18次课的教学整体安排授课时间第9周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：滚动轴承授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）掌握常用的5种滚动轴承的代号；（2）理解滚动轴承的主要失效形式。教学内容（：（1）基本内容：滚动轴承代号，轴承失效形式分析，设计准则的确定（2）重点：滚动轴承代号、失效分析教学设计：§3滚动轴承的代号一、轴承代号二、代号表示注意问题：1、公差等级代号为0可以省略；2、内径代号含0不能省略；30（2类、3；4、类型代号为0可以省略。代号举例： §4滚动轴承的受力及失效形式失效形式：作业与练习作业与练习1、点蚀——正常工作条件下可能的失效★2、塑性变形——转速很低或只作摆动的轴承的失效3、磨损——润滑密封不良时可能的失效4、套圈或保持架破裂——安装不良或受冲击载荷时可能的失效课堂小结一、滚动轴承的组成和特点二、滚动轴承的分类按承受载荷方向及按滚动体形状两种情况分类三、常用滚动轴承的类型、结构特点及其应用四、滚动轴承的类型选择五、滚动轴承的代号：代号的意义及表示方法19次课的教学整体安排授课时间第10周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：角接触轴承授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型 实物挂图音像其他教学过程设计：复习5分钟，授新课80分钟，布置作业（思考题）5分钟。教学目的、要求（：（1）掌握滚动轴承的寿命计算方法；（2）掌握角接触轴承轴向载荷的计算方法。教学内容（：（1）基本内容：轴承的寿命计算、角接触轴承轴向载荷计算（2）重点：寿命计算方法（3）难点：角接触轴承轴向载荷计算教学设计：§5滚动轴承的动载荷和寿命计算一、基本概念：基本额定寿命：以概率的形式来定义比较准确，以106转为单位。用L表示。基本额定动载荷：106C表示。二、基本额定寿命的计算式及使用条件:L(Cr）P6L10(ftC(h——h 60nfPp其中：ε——轴承寿命指数，球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3。ft——轴承工作温度系数；fP——载荷系数；CfpPnC——f 106t算所需轴承应具有的基本额定动载荷以选型号其中：C’——计算所需轴承的基本额定动载荷；C——所选轴承型号的基本额定动载荷；Lh’——预期轴承寿命。三、当量动载荷P：PXFrYFaX——径向载荷系数；Y——轴向载荷系数。只能受径向载荷的轴承：P=Fr；只能受轴向载荷的轴承：P=Fa角接触轴承： P四、角接触轴承的轴向载荷计算派生轴向力S(由Fr引起)派生轴向力大小——由轴承类型及接触角定派生轴向力方向——指向轴承外圈开口方向轴承支反力作用点——轴承外圈法向反力与轴承轴线的交点。1、轴承安装方式正装：反装：2、滚动轴承的松紧端紧端轴承轴向力=除自身内部轴向力外其它所有轴向力的代数和；松端轴承的轴向力=轴承本身派生轴向力；3、轴向载荷计算步骤；（；安装方式的确定；紧端和松端的确定；轴向载荷确定例题1：试计算图示各轴承所受的轴向载荷，FA1=3000N，FA2=8000N其内部轴向力FS＝0.7Fr。FA1 FA2S1 S2正装：1、确定内部轴向力的大小和方向S1=0.7Fr1=0.7×5500=3850NS2=0.7Fr2=0.7×8000=5600N2、判断紧端和松端S2+FA2=5600+8000=13600N>S1+FA1=3850+3000=6850N轴向左移，则轴承1为紧端；轴承2为松端3、求轴承所受轴向力Fa1=FA2+S2-FA1=8000+5600-3000=10.6KNFa2=S2=5600N=5.6KN课堂小结一、基本概述：基本额定寿命、基本额定动载荷、当量动载荷二、基本额定寿命的计算（公式及使用条件）三、当量动载荷的计算四、角接触轴承的轴向载荷计算（难点）作业与练习20次课的教学整体安排授课时间第10周授课学时3授课题目（教学章、节或主题：滚动轴承的组合结构设计、轴结构设计的基本要求授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 线上 讨论 指导 其他教学资源：多媒体模型实物挂图音像其他教学过程设计：复习6分钟，授新课125分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）掌握滚动轴承的组合设计；（2）掌握轴的分类、了解轴的材料；（3）轴结构设计的基本要求。教学内容（：（1）基本内容：滚动轴承的组合设计，轴的概述（2）重点与难点：滚动轴承的组合设计课程设计：§6滚动轴承的组合设计一、滚动轴承的定位方式轴承轴向定位措施：轴肩、轴环、套筒、弹性挡圈、螺母、轴承端盖定位二、轴系支点固定1．两端单向固定：用于普通温度下的短轴2．一端双向固定一端游动：用于轴间距较大且温差变化较大处3．两端游动；如人字齿轮，其中一轴要求能双向移动三、滚动轴承的配合配合特点：内圈与轴配合为基孔制；外圈与座孔配合为基轴制。内圈基准孔公差带为负值。 （a） （b）标注内圈与轴的配合时省去基准孔公差；标注外圈与座孔配合时省去基准轴的公差。一般圆柱体基准孔基准轴的公差带（图a）滚动轴承内外径的公差带（图b）配合的选择：工作载荷方向不变时，转动圈应比不动圈配合紧；转速愈高、载荷愈大、振动愈强时，所选配合愈紧；当需轴承外圈轴向游动或放置在对开式壳体中时，轴承外圈与孔的配合应较松；4）工作时轴承套圈温度要高于相邻零件，因而会影响配合性质。四.滚动轴承的安装和拆卸轴承安装与拆卸时不允许滚动体传力五.轴系刚度和同轴度的提高提高同轴度：两端支承尽量选同型号轴承或在一端加套杯提高座孔刚度：加大支座壁厚；加筋板六.轴系结构调整锥齿轮、蜗轮等轴系结构调整七.滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑：根据轴承的dn值选择润滑方式滚动轴承的密封：接触式密封、非接触式密封轴§1概述一、轴的分类(重点按载荷分)转轴：受弯矩+扭矩心轴(转动心轴、固定心轴)：主要受弯矩传动轴：只受扭矩二、轴的材料三、轴设计的主要问题1. 轴的结构设计：根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的强度计算：多数情况下轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。轴的刚度计算：（如车床主轴课堂小结1．轴承固定结构形式的选择滚动轴承的配合：配合特点、配合选择滚动轴承的安装和拆卸轴系刚度和同轴度的提高提高同轴度及提高座孔刚度的相应措施轴系结构调整：锥齿轮、蜗轮等轴系结构调整滚动轴承的润滑和密封作业与练习21次课的教学整体安排授课时间第11周授课学时2授课题目（教学章、节或主题：轴的结构设计授课类型：理论课讨论课实验课练习课其他教学方式：讲授 讨论 指导 其他教学资源：多媒体 模型 实物 挂图 音像 其他教学过程设计：复习6分钟，授新课80分钟，布置作业（思考题）4分钟。教学目的、要求（：（1）了解轴的设计特点；（2）掌握轴的结构设计方法；（3）轴上零件的轴向和周向定位方法及特点；（4）理解并掌握轴的结构设计中应注意的问题。教学内容（：（1）基本内容：轴的结构设计（2）重点与难点：轴的结构设计教学设计：§2轴的结构设计一、轴的结构要求二、拟定轴上零件的装配方案预定出轴上主要零件装配方向、顺序和相互关系三、轴上零件的周向固定目的：防止轴与轴上零件的相对转动，以传递运动和扭矩常用的方法有：键连接、花键连接、成型连接、销连接、过盈配合等。四、轴上零件的轴向固定目的：防止零件在载荷作用下轴向移动，保证零件的准确工作位置1、轴肩：#一般零件的定位轴肩：注意：ra＜C＜a，ra＜r＜a常取：a=（0.07~0.1）d#滚动轴承的定位轴肩：由轴承标准定轴肩高度及圆角半径2、挡圈弹性挡圈：可承受较小的轴向载荷轴端挡圈：固定可靠，可承受较大的轴向载荷，常用于轴端连接3、圆螺母：可承受较大的轴向载荷，但削弱了轴的强度4、套筒：用于轴上零件相距不大且不便用轴肩处注意：#用套筒、轴端挡圈及圆螺母固定轴上零件时，零件所在轴段长2～3mm五、各轴段直径和长度的确定1、直径的确定#有配合要求的直径，应尽量采用标准直径。#（部位轴径应取为相应的标准值2、长度的确定主要由轴上零件的轮毂宽度；相邻零件间必要的间距来确定。b（b1b2；a：转动零件端面与箱体内壁间的距离；一般a＝10～15l2：箱体内壁至轴承内端面距离:油润滑：3～5mm；脂润滑：5～10mmB：轴承宽度（由轴承型号定）l2:由轴承盖的结构尺寸定l4:＝15～20mm l5：由配合零件的轮毂宽度定六、提高轴的强度的措施：目的：提高轴的承载能力，减小轴的尺寸1、改善受力：转轴改为心轴，改进轴上零件结构；减小轴受弯矩、合理布置轴上零件；减小轴所受转矩，改变支点位置，改善轴的强度和刚度；采用力平衡或局部相互抵消的办法减小轴的载荷。2、减小应力集中：七、轴的结构工艺性1、为便于轴的加工，轴上台阶应尽可能少，台阶高度应尽可能小a=1～2mm；2、为了便于装配零件并去毛刺，轴端应倒角；3、需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的段，应留有退刀槽；4、为了减少装夹工件的时间，同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。课堂小结1．转轴、心轴和传动轴的载荷和应力的特点2．轴的结构设