《机械基础》第三版全部课件.ppt

1、机械基础（第三版）,设计、制作 ：许学利 绪论 第一章 摩擦轮传动和带传动 第二章 螺旋传动 第三章 链传动和齿轮传动 第四章 轮系 第五章 平面连杆机构 第六章 凸轮机构 第七章 其他常用机构 第八章 轴系零件 第九章 液压传动的基本概念 第十章 液压元件 第十一章 液压基本回路及液压系统实例,绪论,0-1引言 0-2性质、任务、内容 0-3概述,0-1引言,机械是人类劳动的主要工具，也是生产力发展水平的重要标志。,0-2性质、任务、内容,性质：专业基础课 任务： 1、熟悉和掌握基本知识、工作原理、应用特点 2、掌握分析机械工作原理的基本方法 3、能做简单的计算 4、会查资料、会选 标准件

2、内容： 1、常用机械传动：带、螺旋、链、齿轮、蜗杆、轮系 2、常用机构：平面连杆机构、凸轮机构、其他常用机构 3、轴系零件：常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器、制动器 4、液压传动：基本概念、液压元件、液压回路、液压系统,0-3概述,机器和机构 构件和零件 运动副 机械传动的分类,机器和机构,1、机器 定义：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息 特征：1）由许多构件组合而成（图0-1单缸内燃机） 2）各运动实体之间具有确定的相对运动 3）实现能量转换、完成有用功 分类：1）发动机（原动机）：非机械能机械能 2）工作机：做有用功 2、机构 定义：是用来传递运动和力的构件系统 特征

3、：传递或转变运动的形式 3、区别 机器的功用：利用机械能做功或实现能量的转换； 机构的功用：在于传递或转变运动的形式 4、机器的组成,图0-1单缸内燃机,组成：汽缸、活塞、连杆、 曲轴、轴承。,机器的组成,动力部分：动力的来源 如：电动机、内燃机、空气压缩机 工作部分：完成工作，处于传动装置的终端 如：机床的主轴、拖板、工作台 传动装置：将动力部分的运动和动力传递给 工作部分。 在自动化机器中，还有自动控制部分,构件和零件,构件 定义：是机构中的运动单元体。（也就是相互之间能作相对运动的物体） 如图0-2内燃机的连杆构件 分类：固定构件（又称机架） 运动构件（又称可动构件）：主动件、从动件 零

4、件 定义：是构件的组成部分 区别 构件是运动 的单元，零件是加工制造的单元,图0-2内燃机的连杆构件,运动副,定义：两个构件之间的可动连接。 低副：两个构件以面接触的运动副。 分转动副、移动副、螺旋副 高副：两个构件以点或线接触的运动副 低副机构：机构中所有运动副均为低副； 高副机构：机构中至少有一个运动副为高副。,转动副,移动副、螺旋副,高副,机械传动的分类,机械传动,第一章 摩擦轮传动和带传动,第一节 摩擦轮传动 一、工作原理和传动比 二、特点 三、类型和应用场合 第二节 带传动 一、工作原理和传动比 二、平带传动 三、V带传动 四、平带传动和V带传动的特点 五、带传动的张紧装置,工作原理

5、和传动比,1、工作原理：利用两轮直接接触所产生的摩擦力来传递运动和动力。（图1-1） 失效形式：打滑 （摩擦力矩阻力矩） 放滑措施：增大摩擦力（正压力、摩擦因数） 2、传动比：瞬时输入速度与输出速度之比i=n1/n2=D2/D1,图1-1,特点,1、结构简单，使用维修方便，中心距较小； 2、躁声小，可在运转中变速、变向； 3、过载会打滑，可防止零件损坏； 4、传动比不够准确； 5、传动效率低，传递转矩较小，适合高速、小功率。,类型和应用场合,1、两轴平行 外接圆柱式摩擦轮传动（转动方向相反） 内接圆柱式摩擦轮传动（转动方向相同） 2、两轴相交（图1-2、3） 外接圆锥式 内接圆锥式 另有圆柱圆

6、盘式结构（适合无级变速） I=n1/n2=r2/r1 （滚子1沿平盘2表面径向移动，r2改变 ， n2随之改变，实现无级变速。）,图1-2,图1-3,工作原理和传动比,定义：带传动是由带和带轮组成，传递运动和动力的传动。 分类（图1-4）：摩擦传动（平带、V带、圆带）和啮合传动（同步带） 工作原理：利用带（扰性件）与带轮之间的摩擦力或啮合来传递运动和动力 传动比 ：i=n1/n2,图1-4,平带传动,组成：平带、带轮 工作面：平带内侧面 1、平带传动形式 2、平带传动的主要参数 3、平带的类型：皮革平带、帆布芯平带、编织平带、复合平带。 4、平带的接头方式（图1-9）：胶合、缝合、铰链带扣。,

7、平带传动形式,开口传动： 两轴平行，转向相同 交叉传动： 两轴平行，转向相反 半交叉传动：两轴空间交错 角传动： 两轴平面相交,图1-9,平带传动的主要参数,1、包角：接触弧所对的圆心角。 F 1150 小带轮包角1的计算： 开口传动 1 =180 -（D2-D1）/a*60 2、带长L：带的内周长 3、传动比i：i=n1/n2=D2/D1,三、V带传动,工作面 ： V带的两侧面 1、V带的结构和类型 2、普通V带传动的主要参数 3、普通V带传动的选用要点 4、普通V带传动的正确使用,V带的结构,普通V带截面形状,普通V带截面形状,V带的类型,2、普通V带传动的主要参数,普通V带的截面尺寸（表

8、1-1） 轮槽截面(图1-12) 传动比i=n1/n2=dp2/dp1 带的基准长度Ld LdLd0=2a+(dd2+dd1)/2+ (dd2-dd1)2 /4a0 传动实际中心距a 小带轮包角 =180-57.3*(dd2-dd1)/a,普通V带的截面尺寸（表1-1）,轮槽截面(图1-12),3、普通V带传动的选用要点,特点：传动平稳，不易振动，摩擦力大，传递功率大（=平带的3倍）。 步骤：功率、n1 v带的型号、根数 带轮基准直径dd(dd dmin) 确定带的基准长度Ld 各项验算。 注意问题： （1）两带轮直径选用适当（ dd1 w ) （2）5m/s v 25m/s （3）中心距a适

9、当,4、普通V带传动的正确使用,正确安装、调整、使用和维护是保证v带传动正常工作和延长寿命的有效措施。 注意： （1）选用普通V带时，要注意带的型号和基准长度不要搞错，以保证v带在轮槽中的正确位置。图113 （2）安装带轮时，各带轮轴线应相互平行，各带轮相对应的V形槽的对称平面应重合，误差不得超过20 。图114 （3）V带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。（拇指按下15mm）。 （4）对V带传动应定期检查并及时调整。（一组同换） （5）V带传动必须安装防护罩（防伤人、防老化）。,v带在轮槽中的正确位置为b）,图114,四、平带传动和V带传动的特点,1、结构简单，使用维护方便，适用于两轴中心距

10、较大的场合。a平av 2、缓冲、吸振 传动平稳、噪声低。 3、过载打滑 防止零件损坏。 4、传动比不准确。 5、外廓尺寸大、低。,五、带传动的张紧装置,1、调整中心距（图1-16、17） 2、使用张紧轮（图1-18、19）,2、使用张紧轮（图1-18、19）,第二章 螺旋传动,第一节 螺纹的种类及应用 一、螺纹的形成和种类 二、螺纹的应用 三、普通螺纹的主要参数 四、螺纹代号与标记 第二节 螺旋传动的应用形式 一、螺旋传动的特点 二、普通螺旋传动 三、差动螺旋传动 四、滚珠螺旋传动,螺纹的形成和种类,1、螺纹的形成 （1）螺旋线：是沿着圆柱或圆锥表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移和相应的角位移

11、成正比。 （2）螺纹：是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。 牙（或凸起）：是指螺纹两侧面间的实体部分。 圆柱螺纹：在圆柱表面上所形成的螺纹。 圆锥螺纹：在圆锥表面上所形成的螺纹。 2、螺纹的种类 内外螺纹（图2-2、3）、左右旋螺纹（图2-4）、单线多线螺纹； 三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹（图2-5）,内外螺纹（图2-2、3）,左右旋螺纹（图2-4）,单线右旋,双线左旋,三线右旋,图2-5牙型,螺纹的应用,1、连接螺纹 特点：多用单线、粗牙普通螺纹；牙型为三角形（摩擦力大、强度高、自锁性好） 适用：粗牙强度高；细牙（自锁性更好、但易滑扣）薄壁、冲击、交

12、变载荷、微调 管螺纹：牙型角55；分为：非螺纹密封（圆柱螺纹）、用螺纹密封（圆锥螺纹） 2、传动螺纹 （1）梯形螺纹：牙型（等腰梯形），牙型角（30 ），特点（牙根强度高、对中性好、加工工艺性好、效率略低），适用于螺旋机构。 （2）锯齿形螺纹：承载牙侧角3 ，非承载牙侧角30 ，特点（牙根强度高、对中性好、效率高），适用于单向受力机构。 （3）矩形螺纹：牙型（正方形），特点（牙根强度低、对中性差、效率高）适用于传力机构。,牙型角,普通螺纹的主要参数 （图2-8）,大径(D,d) ：是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。普通螺纹的公称直径是大径。图2-9。 小径（D1，d1）：是指与

13、外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。 中径（D2，d2）：是指一个假想圆柱（牙槽=牙宽）的直径。 螺距（P）：是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。图2-10。 导程（Ph）：是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。单线： Ph= P；多线： Ph = n*P 牙型角（ ）及牙侧角（ 1，2 ）： 图2-11、12。 螺旋角（ ）：又称导程角，是指在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于轴线的平面的夹角。图2-13。,图2-8,图2-9、10,图2-11、12、13,螺纹代号与标记,1、普通螺纹的代号与标记 普通螺纹代号：M24；M24*1.5；M24*1.5LH

14、普通螺纹标记：螺纹代号+螺纹公差带代号+螺纹旋合长度代号（S、N、L） 例：M105g6gS: 5g中径公差带代号；6g顶径公差带代号；S短旋合长度（图2-14） M10*16H： 6H中径和顶径公差带代号（相同） M20*26H/6g： 6H内螺纹中径和顶径公差带代号； 6g外螺纹中径和顶径公差带代号 M20*2LH6H/ 5g6g： 6H内螺纹中径和顶径公差带代号； 5g外螺纹中径公差带代号； 6g外螺纹顶径公差带代号 2、管螺纹的标记 3、梯形螺纹的代号与标记,图2-14,管螺纹的标记,1、用螺纹密封的管螺纹的标记 组成：螺纹特征代号+尺寸代号 螺纹特征代号有三个：RC圆锥内螺纹；RP圆

15、柱内螺纹；R圆锥外螺纹 例： RC 1(1/2) 圆锥内螺纹； RP2(1/2)/R2(1/2) 圆柱内螺纹与圆锥外螺纹的配合； RC1（1/4）/R1（1/4）LH 左旋圆锥内螺纹与圆锥外螺纹的配合。 2、非螺纹密封的管螺纹的标记 组成：螺纹特征代号+尺寸代号+公差等级代号 螺纹特征代号：G； 公差等级代号：外螺纹分A、B两级，内螺纹不标。 例：G1（1/2）内螺纹； G1（1/2）AA级外螺纹； G1（1/2）BLH左旋B级外螺纹； G1（1/2）/ G1（1/2）ALH左旋螺纹副,梯形螺纹的代号与标记,梯形螺纹的代号：单线螺纹=Tr+公称直径*螺距；多线螺纹=Tr+公称直径*导程（P螺距

16、） 例： Tr40*7； Tr40*14（P7）LH 梯形螺纹的标记：螺纹代号+公差带代号+螺纹旋合长度代号 例： Tr40*77H： 内螺纹 Tr40*77e: 外螺纹 Tr40*7LH 7e：左旋外螺纹 Tr40*77H/ 7e：螺旋副 Tr40*14（P7）8eL：旋合长度为L组的多线外螺纹 Tr40*77e140：旋合长度为特殊需要的外螺纹,螺旋传动的特点,1、是一种空间运动（转动+移动） 2、主动件转动 从动件移动 优点：结构简单、工作连续平稳、承载能力大、传动精度高 缺点：摩擦损失大、传动效率低,普通螺旋传动,1、普通螺旋传动的应用形式 （1）螺母不动，螺杆回转+直线运动（台虎钳）

17、 （2）螺杆不动，螺母回转+直线运动（螺旋千斤顶） （3）螺杆回转，螺母作直线运动（机床工作台移动机构） （4）螺母回转，螺杆作直线运动（观察镜螺旋调整装置） 2、直线运动方向的判定方法 （1）右旋用右手，左旋用左手；四指沿转向，拇指要竖直。 （2）螺杆转又移，螺母却不动；螺杆啥移向，请看拇指向。图2-19。 （3）螺母移而螺杆转，螺母恨离大拇指。图2-20。 3、直线运动距离 ： L=NPh 移动速度 ： v=nPh,台虎钳,螺旋千斤顶,机床工作台移动机构,观察镜螺旋调整装置,图2-19,图2-20,差动螺旋传动,1、定义：由两个螺旋副组成，能使活动的螺母与螺杆产生差动的螺旋传动。 2、差动

18、螺旋传动原理：一个螺杆与两个导程不同的螺母组成两个螺旋副，螺杆旋转一周，活动螺母实际移动距离为两段螺纹导程之差。（图221） 3、差动螺旋传动的移动距离和方向确定： （1）应先确定螺杆移动方向。L=N（ Ph1土Ph2），旋向相反取“+”，旋向相同取“-” 。结果为正，移动方向相同；反之，移动方向相反。 （2）两螺母旋向相同，活动螺母移动距离减小。Ph1 Ph2，方向同； Ph1 Ph2 ，方向反； Ph1 = Ph2 ，活动螺母移动距离=0。 （3）两螺母旋向相反，活动螺母移动距离增大，移动方向同。 4、差动螺旋传动的应用实例（图2-22、23）：测微器、计算机、分度机、仪器、精密切削机床等

19、。,图221,图2-22、23,滚珠螺旋传动（图2-24）,原因：滑动摩擦（阻力大）滚动摩擦（阻力小） 组成：螺杆、螺母、滚珠、滚珠循环装置 特点：（1）阻力小、磨损小、效率高、运动平稳、动作灵敏 （2）结构复杂、外形大、技术高、成本也高 适用于：数控机床、自动控制装置、升降机构、精密测量仪器,图2-24,第三章 链传动和齿轮传动, 3-1 链传动的类型和应用特点 3-2 齿轮传动的类型和应用特点 3-3 渐开线齿廓 3-4 直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 3-5 其他常用齿轮及其传动简介 3-6 齿轮的根切现象、最少齿数和变位齿轮简介 3-7 渐开线圆柱齿轮精度简介 3-8 齿轮轮齿的

20、失效形式 3-9 蜗杆传动, 3-1 链传动的类型和应用特点,一、链传动及其传动比 二、链传动的常用类型 （1）传动链：应用最广，主要用来传递运动和动力，输送物料。 最常用的是滚子链和齿形链。 （2）输送链：用于输送工件、物品、材料。 （3）曳引链：传递力，起牵引、悬挂物品作用，兼作缓慢运动。 三、链传动的应用特点,一、链传动及其传动比,1、链传动：是由链条和链轮组成的传递运动或动力的传动。 2、传动比：i=n1/n2=z2/z1 3、链节：是组成链条的基本结构单元。 4、节距：是两相邻链节铰链副理论中心间的距离。 5、基本节距（公称节距p ）：设计给定的节距。,链传动,滚子链（套筒滚子链）,

21、组成：内链板、外链板、销轴、套筒、滚子。 配合：过盈配合销轴与外链板、套筒与内链板；间隙配合销轴与套筒 多排链：可承受较大载荷、传递较大功率，其承载能力与排数（双排或三排）成正比。 连接：使用连接链节（两端内链节，链节数为偶数）或过渡链节（一端内链节一端外链节，链节数为奇数，尽量不用。） 标记：链号排数*链节数+GB1243.1 例：24A2*60 GB1243.1 表示A系列、节距38.1mm、双排、60节的滚子链。,组成,多排链,连接方式,齿形链,组成：齿形链板、导板、套筒、销轴 分类：内导式、外导式 特点：传动平稳、速度高、耐冲击、噪声小（又称无声链）；结构复杂、装拆难、质量大、易磨损、

22、成本高 标记：链号链宽 导向形式链节数 GB10855 例：CL0822.5W60 GB 10855 表示节距p=12.7mm，链宽b=22.5mm，外导式，60个链节的齿形链,组成,三、链传动的应用特点,与带传动相比，链传动有下列特点： 1、传动比准确； 2、传递功率大，张紧力小，轴上力小； 3、传动效率高（0.950.98）； 4、适用：低速、重载、高温、恶劣环境（扬尘、淋水、淋油）； 5、一根链条同时带动几根平行轴转动； 6、瞬时链速不是常数，会产生动载荷和冲击，不适合精密传动； 7、安装和维护要求较高； 8、铰链磨损后，链条节距变大，链条容易脱落； 9、无过载保护作用。, 3-2 齿轮

23、传动的类型和应用特点,一、齿轮传动的应用特点 1、齿轮、齿轮副与齿轮传动 2、传动比 3、应用特点 二、齿轮传动的基本要求 1、传动要平稳 2、承载能力要大 三、齿轮传动的常用类型,1、齿轮、齿轮副与齿轮传动,齿轮：是任意 一个有齿的机械元件，它能利用它的齿与另一个有齿元件连续啮合，从而将运动传递给后者，或者从后者接受运动。 齿轮副：是由两个相互啮合的齿轮组成的基本机构，两齿轮轴线相对位置不变，并各绕其自身的轴线转动。是线接触的高副。 齿轮传动：是利用齿轮副来传递运动或动力的一种机械传动。 啮合：齿轮副的一对齿轮的齿依次交替地接触，从而实现一定规律的相对运动的过程和形态。 齿轮传动属啮合传动。

24、,齿轮传动,2、传动比,i =1/ 2 = n1/n2 = z2/z1 传动比大结构尺寸大制造、安装不便 常用传动比 ： 圆柱齿轮副 i 8； 圆锥齿轮副 i 5。 例3-1（P39）,3、应用特点,优点： 1）i 恒定，传动平稳，传递运动准确可靠； 2）传递的功率、速度范围大； 3）传动效率高， =0.940.99； 4）机构紧凑，工作可靠，寿命长 缺点： 1）精度要求高，有噪声； 2）传动比受限制，不能实现无级变速； 3）结构庞大、笨重，适合中心距小的场合。,1、传动要平稳,在齿轮传动过程中，应保证瞬时传动比恒定不变，以保持传动的平稳性，避免或减小传动中的冲击、振动和噪声。,2、承载能力要

25、大,要求齿轮的结构尺寸小、体积小、质量轻，而承受载荷的能力强，即强度高，耐磨性好，寿命长。,齿轮传动的常用类型 图3-7、8、9,1、据两轴相对位置分： 、平行轴齿轮传动（图3-7），属平面传动； 、相交轴齿轮传动（图3-8），属空间传动； 、交错轴齿轮传动（图3-9），属空间传动； 2、据齿轮分度曲面分： 、圆柱齿轮传动（图3-7、图3-9 a）； 、锥齿轮传动（图3-8 、图3-9 b）。 3、据齿线形状分： 、直齿齿轮传动（图3-7 a、d、e，图3-8 a） 、斜齿齿轮传动（图3-7b，图3-8 b，图3-9 a） 、曲线齿齿轮传动（图3-8c，图3-9 b ） 4、据工作条件分： 、

26、闭式齿轮传动：齿轮副在箱体内，润滑良好； 、开式齿轮传动：齿轮副外露，易受灰尘及有害物质侵袭，润滑不良。 5、据齿廓曲线分： 、渐开线齿轮传动（应用最广）； 、摆线齿轮传动； 、圆弧齿轮传动。,齿轮传动的常用类型,图3-9, 3-3渐开线齿廓,一、渐开线的形成 二、渐开线的性质 三、渐开线齿廓的啮合特性,一、渐开线的形成,渐开线：在平面上，一条动直线（发生线）沿着一个固定的圆（基圆）作纯滚动时，此动直线上一点的轨迹。 图3-10中，rb基圆半径，AB发生线，CKD渐开线。 渐开线齿轮：齿轮轮齿的两侧可用齿廓是由同一基圆的两条相反（对称）的渐开线组成的。（图3-11）。,图3-10,图3-11,

27、二、渐开线的性质,1、线段NK=弧长NC；(图3-10) 2、渐开线上任意一点的法线必定与基圆相切。 3、渐开线上各点的曲率半径不相等。K点离基圆越远，其曲率半径越大，渐开线越平直；K点离基圆越近，其曲率半径越小，渐开线越弯曲；K点与基圆上的C点重合，曲率半径=0。 4、渐开线的形状取决于基圆的大小。 rb，渐开线越弯曲；rb ，渐开线越平直。 rb ，渐开线成直线（即齿条的齿廓曲线）。（图3-12） 5、基圆内无渐开线。 6、渐开线上各点的齿形角不相等。齿形角 k 力与速度的夹角，又称压力角（图3-13）。 K点离基圆越近， k越小，传动越省力。,图3-12,图3-13,三、渐开线齿廓的啮合

28、特性,0、一对齿轮啮合时才存在的节点、节圆、啮合角，单个齿轮却没有。（图3-14） 节点P：啮合线N1N2与O1O2的交点。 节圆：以O1、O2为圆心，过P点的两个相切圆。 啮合角：公切线tt与啮合线N1N2锐角 1、能保持传动比的恒定：P点恒定，v1=v2，r1 1= r2 2，i= 1 / 2 = r2 / r1 =r b2/rb1=常量。 2、具有传动的可分离性：传动比只与基圆半径有关，而与中心距无关，即传动比不受中心距误差的影响。 3、齿廓间具有相对滑动：两轮线速度在节点P处相等，此外的线速度大小和方向均不同，两齿廓就产生相对滑动。啮合点离节点P越远，相对滑动速度越大。（图3-15）,

29、图3-14,图3-15, 3-4 直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算,一、直齿圆柱齿轮几何要素的名称和代号 二、直齿圆柱齿轮的基本参数 三、标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 四、直齿圆柱内齿轮 五、齿轮副的正确啮合条件和连续传动条件,一、直齿圆柱齿轮几何要素的名称和代号图3-16,1、端平面：在圆柱齿轮上，垂直于齿轮轴线的平面。 2、齿顶圆柱面（齿顶曲面）、齿顶圆da（齿顶曲面与端平面的交线）。 3、齿根圆柱面（齿根曲面）、齿根圆df（齿根曲面与端平面的交线）。 4、分度圆柱面（分度曲面）、分度圆d（分度曲面与端平面的交线）。 5、齿宽（b）：分度圆柱面沿轴线方向的宽度。 6、端面齿距（或齿距

30、p）：两个相邻而同侧齿廓间的分度圆弧长。 7、端面齿厚（或齿厚s）：一个齿的两侧齿廓间的分度圆弧长。 8、端面齿槽宽（槽宽e）：一个齿槽的两侧齿廓间的分度圆弧长。 9、齿顶高（ha）：齿顶圆与分度圆间的径向距离 10、齿根高（hf）：齿根圆与分度圆间的径向距离,图3-16,二、直齿圆柱齿轮的基本参数,1、齿数z：模数一定，齿数越多，尺寸越大，渐开线的曲率半径越大，齿廓越平直。 2、模数m： pz= d d=z*p/ p/ =m d= m z。 （图3-17、18） 3、齿形角 ：指分度圆上的齿形角（图3-20） 。 基本齿廓的参数及代号见表3-4。 4、齿顶高系数ha*： ha =mha*，标

31、准ha* =1。 ha =m. 5、顶隙系数c*：c= mc*，顶隙可防顶底相碰、可贮油润滑。 c*=0.25，hf=ha+c=（ ha* + c* ）m=1.25m,图3-17、18,模数越大，轮齿越大，承载就大； 模数越小，轮齿越小，承载就小。,表3-4,图3-20,cos =rb/r，r不变时， 减小， rb增大，齿顶变宽，齿根变瘦，承载降低，传动省力； 增大， rb减小，齿顶变尖，齿根变厚，承载增大，但传动费力。 国标规定： =20 。,三、标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算,采用标准模数m、齿形角=20 、 ha* =1、 c*=0.25、s=e的渐开线直齿圆柱齿轮称为标准直齿圆柱齿轮。

32、 主要计算公式： d=mz da=d+2ha=m（z+2） df=d-2hf=m（z-2.5） ha=1*m hf=1.25*m h=2.25m a=m（z1+z2）/2 例题3-2、3、4,四、直齿圆柱内齿轮,内齿轮：齿顶曲面位于齿根曲面之内的齿轮。 内齿轮副：有一个齿轮是内齿轮的齿轮副(图3-21)。 内齿轮的几何要素（图3-22） 内外齿轮的不同点： （1）内齿轮齿廓内凹，外齿轮齿廓外凸。 （2）内齿轮的齿顶圆在其分度圆之内，齿根圆在其分度圆之外。 （3）为了使内齿轮齿顶两侧齿廓全部为渐开线，齿顶圆必须大于齿轮基圆。 计算公式中不同的有： da2=d2-2ha2=m（z2-2） df2=

33、d2+2hf2= m（z2+2.5） a=（d2-d1）/2=m（z2-z1）/2 1外，2内。,内齿轮副,图3-22,五、齿轮副的正确啮合条件和连续传动条件,1、正确啮合的条件 （1）两齿轮的模数必须相等，m1=m2 （2）两齿轮分度圆上的齿形角必须相等， 1=2 2、连续传动条件,2、连续传动条件,总作用弧： 啮合时一个齿面从啮合开始到啮合终止所转过的分度圆弧长。 作用角（ ）： 总作用弧所对圆心角。 齿距角（ ）： 整个圆周与齿数之比。 重合度（ ）： 作用角与齿距角之比。=/ 重合度=1时，能连续传动；一般齿轮传动 1；直齿圆柱齿轮1 2。中心距增大，重合度降低。, 3-5 其他常用齿

34、轮及其传动简介,一、斜齿圆柱齿轮及其传动 1、斜齿圆柱齿轮 2、斜齿圆柱齿轮传动的特点 3、标准斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 4、斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件 二、直齿锥齿轮及其传动 三、齿轮齿条传动 1、齿条 2、齿轮齿条传动,1、斜齿圆柱齿轮,斜齿轮：齿线为螺旋线的圆柱齿轮 渐开螺旋面：平面沿着一个固定的圆柱面（基圆柱面）作纯滚动时，此平面上的一条以恒定角度与基圆柱的轴线倾斜交错的直线在固定空间内的轨迹曲面（图3-24）。其恒定角度称为基圆螺旋角（ b）。 基圆螺旋角（ b）： 当 b =0时，为直齿圆柱齿轮； 当 b 0时，为斜齿圆柱齿轮。,图3-24,2、斜齿圆柱齿轮传动的特点,1）、传动

35、平稳、承载能力高图3-25）斜齿轮副啮合时，齿面上的接触线是倾斜的，沿着齿宽由短变长逐渐接触，再由长变短逐渐离开，直至啮合终止，其啮合过程比直齿长。另外，斜齿轮副同时啮合的齿的对数比直齿轮副多，即总重合度大，因此传动平稳，连续性好，承载能力高，适用于高速、大功率传动。 2）、传动时产生轴向力 （图3-26）由于轮齿倾斜，作用在斜齿轮上的法向力有一个沿着轴向的分力。 3）、不能用作变速滑移齿轮,图3-25,图3-26,3、标准斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算,标准斜齿圆柱齿轮（标准斜齿轮）：法向模数mn采用标准模数、 =20 、ha=m、h=2.25m的斜齿圆柱齿轮。 名称、定义、计算公式见表3-7、

36、图3-27 计算时，应将mn换算成mt进行： mt = mn /cos 分度圆螺旋角,图3-27,4、斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件,斜齿圆柱齿轮的旋向：沿轴线竖放，“右高左低为右旋；左高右低为左旋”。 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件（平行轴）： 1）两齿轮法向模数相等，mn1=mn2； 2）两齿轮法向齿形角相等，n1 =n2 ； 3）两齿轮螺旋角相等，旋向相反，1=-2。,二、直齿锥齿轮及其传动,1、直齿锥齿轮 2、标准直齿锥齿轮几何尺寸的计算 3、直齿锥齿轮的正确啮合条件,1、直齿锥齿轮,锥齿轮：分度曲面为圆锥的齿轮。适用于相交轴、交错轴齿轮传动。 锥齿轮分类：直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮、曲线齿锥齿轮

37、 直齿锥齿轮：齿线是分度圆锥面的直母线的锥齿轮。适用于相交轴齿轮传动，交角 =90 ，如图3-29。 几何特点：三锥（顶、分、根）交一点；轮齿分布在圆锥面上，齿槽在大端处宽而深，在小端窄而浅；大端齿廓曲线为渐开线。 大端至小端，模数不同。计算时以大端模数为依据。 锥齿轮大端端面模数的标准值（表3-8）。,如图3-29,表3-8,适用于直齿、斜齿及曲线齿锥齿轮。,2、标准直齿锥齿轮几何尺寸的计算,标准直齿锥齿轮：大端端面模数采用标准模数、法向齿形角 =20 、齿顶高=m、齿高=2.2m的直齿锥齿轮。 标准直齿锥齿轮几何要素的名称、定义和计算公式（图3-30、表3-9）,名称、定义和计算公式,3、

38、直齿锥齿轮的正确啮合条件,直齿锥齿轮的轴交角 =90 。 正确啮合条件： （1）大端端面模数相等 m1=m2。 （2）齿形角相等 1 =2 。,1、齿条,齿条：等距离分布着一系列齿的平板或直杆。 分类：直齿条、斜齿条。 特点： 1）齿廓上各点的法线相互平行、运动速度的大小方向均一致、齿形角均相等（=20 ）； 2）各齿的同侧齿廓平行，故与分度线平行的直线上的齿距均相等。 计算公式如下： ha=1m hf=1.25m h=2.25m S=e=p/2=m/2,2、齿轮齿条传动,齿条副：由直齿条（或斜齿条）与直齿（或斜齿）圆柱齿轮组成的运动副。如图3-31。 作用：齿轮的回转运动= 齿条的直线运动。

39、 齿条的移动速度：v=n1d1=n1m1z1。,图3-31,3-6齿轮的根切现象、最少齿数和变位齿轮,一、齿轮轮齿的加工方法 二、齿轮的根切现象、最少齿数 三、变位齿轮简介,一、齿轮轮齿的加工方法,1、仿型法（又称成型法）：利用与齿廓曲线相同的成型刀具直接加工出齿的方法。（图3-32） 特点：逐齿加工，效率低，精度低；适合单件修配。 2、展成法：利用齿轮啮合的原理来加工轮齿的方法。 常用：滚齿（图3-33）、插齿、剃齿、珩齿、磨齿 特点：加工效率高，精度高；适合成批生产。,图3-32,图3-33,二、齿轮的根切现象、最少齿数,1、根切现象：加工齿数太少，会出现齿轮刀具的顶部切入轮齿根部，使轮齿

40、根部渐开线齿廓被切去一部分的现象。（图3-34） 后果：齿轮轮齿根切会使齿根部位变窄，轮齿强度削弱，重合度减小，平稳性降低。 2、最少齿数：Zmin=17,图3-34,三、变位齿轮简介,1、标准齿轮的局限性 2、齿轮变位的概念 3、变位齿轮传动的类型,1、标准齿轮的局限性,1）、z 17时，会产生根切现象； 2）、sb1 sb2 小齿轮齿根强度减弱 小齿轮寿命降低小齿轮轮齿啮合频率高 3）、标准齿轮不适用非标准中心距，中心距大齿隙增大、重合度减小， 4）、标准齿轮磨损修复后不再标准，经济性差。,2、齿轮变位的概念,变位齿轮：通过改变齿条形刀具与齿坯相对位置而展成加工出来的齿轮。（图3-36）

41、变位齿轮是非标准齿轮。 径向变位量为xm，径向变位系数为x。 X=0，标准齿轮，齿条基准平面与齿轮分度圆柱面相切； X0，正变位齿轮，齿条基准平面离开齿轮分度圆柱面； x0，负变位齿轮，齿条基准平面靠近齿轮分度圆柱面,图3-36,齿根厚度增大，强度提高，齿顶变尖。,有根切现象，强度降低。,3、变位齿轮传动的类型,变位齿轮副：至少包含一个变位齿轮的齿轮副。 按其中心距改变与否，分为： （1）高度变位齿轮传动 （2）角度变位齿轮传动,（1）高度变位齿轮传动,高度变位齿轮(高变位):名义中心距=标准中心距 特点：1）高变位时中心距与未变位时相同； 2）x1=-x2； 3）啮合线、节点和齿形角不变；

42、4）s、e、ha、hf已变，而其他参数不变。 高度变位齿轮传动又称零传动，因为x1+x2=0。标准齿轮传动，因为x1+x2=0+0=0。 使大小齿轮强度、寿命相近的方法： 小齿轮正变位（齿根变厚、强度和寿命提高）；大齿轮负变位（强度减小，但比小齿轮高）,（2）角度变位齿轮传动,角度变位齿轮（角变位）：名义中心距标准中心距 特点：1）高变位时中心距与未变位时不同； 2）x1-x20； 3）啮合线、节点和齿形角已变，齿高也已变。 正角度变位齿轮传动（正传动）：x1+x20 正传动中心距标准中心距，齿根厚增加，强度提高，减轻磨损。 负角度变位齿轮传动（负传动）：x1+x20 强度减小，须防根切，适用

43、于凑配啮合中心距标准中心距, 3-7 渐开线圆柱齿轮精度简介,一、齿轮精度要求 1、运动精度 2、工作平稳性精度 3、接触精度 4、齿轮副的侧隙 二、渐开线圆柱齿轮的精度等级及选择原则 1、精度等级 2、精度等级的选择原则 3、齿轮副的侧隙要求 三、齿轮精度的图样标注 1、齿轮的三个公差组精度等级相同 2、齿轮的三个公差组精度等级不同 3、齿厚极限偏差自行确定,1、运动精度,运动精度：齿轮传动中传递运动的准确性。 表示方法：齿轮每回转一周，其转角的误差。 转角误差越小，传递运动越准确，传动比越恒定。,2、工作平稳性精度,造成工作不平稳的原因及其后果： 原因：齿形误差、基节误差。 后果：瞬时传动

44、比不稳定，引起冲击、 振动和产生噪声。 表示方法：齿轮每回转一周，瞬时传动比变化的限度。 瞬时传动比变化越小，传动越平稳。,3、接触精度,接触精度：齿轮传动中，工作齿面上载荷分布的均匀性。 表示方法：接触斑点面积占整个齿面的百分比和接触位置。 若接触不均匀局部应力 磨损 工作寿命 。,4、齿轮副的侧隙,齿轮副的侧隙：非工作齿面间的间隙。 留侧隙的原因： 以防止由于受力变形、受热膨胀而造成齿轮副卡死； 可贮存润滑油，改善齿面摩擦条件。 保证侧隙的方法： 选择适当的齿厚极限偏差； 控制齿轮副的中心距偏差。,1、精度等级,GB10095-1988对渐开线圆柱齿轮及其齿轮副规定了12个精度等级，1级最

45、高，12 级最低。 两个齿轮精度等级一般相同，特殊情况不同（按精度等级较低者确定）。 超精密等级：1、2级（难以加工和测量，着眼于发展） 高精度等级：3、4、5级 中等精度等级：6、7、8级（7级为基础等级，常用） 低精度等级：9、10、11、12级 齿轮精度的评定指标分为、 三个公差组， 影响传递运动的准确性； 影响传递运动的平稳性； 影响载荷分布的均匀性。,2、精度等级的选择原则,1、一般情况下，三个公差组的精度等级一致。 2、当三个公差组选用不同的精度等级时： 第公差组的精度等级可高于或低于第公差组（但不得高过2级或低过1级）； 第公差组的精度等级不能低于第公差组。,3、齿轮副的侧隙要求

46、,法向侧隙（jn）：非工作齿面间的最短距离。见图3-37。 侧隙的确定依据： 根据工作条件要求的最大极限侧隙jnmax和最小极限侧隙jnmin确定； 通过控制影响齿轮副侧隙的齿厚极限偏差和公法线平均长度极限偏差来保证。 GB10095规定了14种齿厚极限偏差 代号：C D E F G H J K L M N P R S，其偏差值依次递增； 上述代号所表示的齿厚偏差值以齿距极限偏差fpt的倍数表示； 齿厚极限偏差的上偏差Ess和下偏差Esi从表3-10中选取。 例： Ess选用F（= -4 fpt ）， Esi选用L（= -16 fpt ），则齿厚极限偏差用代号FL表示。,图3-37,表3-10

47、,1、齿轮的三个公差组精度等级相同,2、齿轮的三个公差组精度等级不同,3、齿厚极限偏差自行确定, 3-8 齿轮轮齿的失效形式,失效：齿轮在啮合传动是时，发生轮齿折断、齿面损坏，从而失去工作能力的现象。 失效的原因：闭式与开式、低速与高速、轻载与重载，材料性能、热处理工艺、尺寸大小、加工精度等。 失效形式如下： 一、齿面点蚀 二、齿面磨损 三、齿面胶合 四、轮齿折断 五、齿面塑性变形,一、齿面点蚀,点蚀的产生：接触面积很小 接触应力很大循环次数足够产生微小疲劳裂纹裂缝内渗入润滑油另一齿轮挤压裂缝内油压急剧升高裂纹扩展表层剥落小块金属形成小坑。 点蚀产生的位置：靠近齿根表面处（图3-38、39）。

48、 后果：传动不平稳、产生噪声、逐渐恶化至报废。 开式齿轮传动无点蚀的原因：磨损快，来不及产生点蚀就被磨掉。 防止措施：提高表面硬度，减小表面粗糙度，增大润滑油黏度。,图3-38、39,二、齿面磨损,原因： （1）工作齿面间有相对滑动 （2）齿面不干净（有金属微粒、尘埃、污物） （3）润滑不好,三、齿面胶合,原因（高温熔焊）： （1）高速重载散热不好油温升高黏度下降润滑油膜破坏。 （2）低速重载润滑油膜不易产生。 防止措施：低速选高黏度润滑油，高速选硫化润滑油；提高表面硬度，减小表面粗糙度，选择亲和力小的材料。,四、轮齿折断,原因： 齿根处弯曲应力最大； 过渡区应力集中； 交变载荷 防止措施：

49、模数和齿宽适当，保证轮齿强度； 采用合适材料和热处理方法； 圆角要大，表面不粗，齿根弯曲应力w,五、齿面塑性变形,产生原因： 材质软，硬度低，载荷大，摩擦力大。 变形方式： 主动轮-摩擦力背离节线 小坑；从动轮-摩擦力指向节线凸棱。 防止措施： 提高齿面硬度，采用黏度较高的润滑油。, 3-9 蜗杆传动,一、蜗杆、涡轮及传动 1、蜗杆、蜗轮、蜗杆副等有关术语的定义 2、圆柱蜗杆的分类 3、蜗杆传动 二、蜗杆传动的特点 三、蜗杆传动的基本参数(图3-19) 四、蜗杆传动的正确啮合条件,1、蜗杆、涡轮、蜗杆副等有关术语的定义,蜗杆 一个齿轮、当它只有一个或几个螺旋齿，并且与蜗轮啮合而组成交错轴齿轮副

50、时称为蜗杆。 蜗轮 是交错轴齿轮副中的大轮，与蜗杆啮合。蜗杆、蜗轮的分度曲面可以是圆柱面、圆锥面或圆环面。 蜗杆副 由蜗杆及其配对蜗轮组成的交错轴齿轮副。 圆柱蜗杆 分度曲面为圆柱面的蜗杆。 圆柱蜗杆副 由圆柱蜗杆及其配对蜗轮组成的交错轴齿轮副。,2、圆柱蜗杆的分类,阿基米德蜗杆（ZA 蜗杆）（图3-35）应用广 渐开线蜗杆（ZI 蜗杆） 法向直廓蜗杆（ZN 蜗杆） 锥面包络圆柱蜗杆（ZK 蜗杆） 圆弧圆柱蜗杆（ZC 蜗杆）,蜗杆传动的组成：蜗杆（主动件）、蜗轮（从动件）。分为左右旋，单多头。蜗杆头数z1=1 4。 蜗杆传动比 I=1/ 2=n1/n2=z2/z1 分度机构单头（ z1=1）；

51、传递动力z1=23；传递大功率，为提高传动效率 z1=4 蜗杆传动方向的确定 右旋右手、左旋左手；半握拳，四指指向蜗杆旋转方向，蜗轮旋转方向与大拇指指向相反。如图3-47。,3、蜗杆传动,图3-47,二、蜗杆传动的特点,1、传动比大 动力传动 i=1030,一般传动 i=860,分度机构 i=6001000。 2、传动平稳，噪声小 逐渐进退，同时啮合的齿数多，故传动平稳，没有冲击，噪声小。 3、容易实现自锁 当导程角 摩擦角时，能自锁。单头蜗杆导程角小， 5 ，大多自锁。 4、承载能力大 因同时接触的蜗轮齿数多。 5、传动效率低 啮合区相对滑动速度大，摩擦损失大，传动效率低 。 =0.70.8

52、,三、蜗杆传动的基本参数(图3-49),1、模数m：蜗杆轴向模数=蜗轮端面模数 2、齿形角 ：指轴向齿形角x=20 3、蜗杆直径系数q:分度圆直径d1/轴向模数m 4、分度圆柱导程角 ：螺旋线上任一点的切线与端平面所夹的锐角 5、轴向齿距px：轴平面上，相邻同侧齿廓间的轴向距离。 6、蜗杆头数z1：1、2、4、6 7、齿顶圆直径dn1和齿根圆直径df1 8、中心距a：两轴线间的距离 9、传动比i:基本值10、20、40、80,四、蜗杆传动的正确啮合条件,1、在中间平面内，蜗杆的轴向模数mx1和蜗轮的端面模数mt2相等, 即mx1 = mt2 =m。 2、在中间平面内，蜗杆的轴向齿形角x1和蜗轮

53、的端面齿形角t2相等， 即x1=t2=20 3、蜗杆分度圆柱面导程角1和蜗轮分度圆柱面螺旋角2相等，且旋向一致， 即1=2,第四章 轮系,4-1 轮系的应用与分类 4-2 定轴轮系 4-3 周转轮系简介,4-1 轮系的应用与分类,一、轮系及其应用特点 1、轮系的组成 由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统 2、轮系的应用特点 二、轮系的分类 1、定轴轮系（图4-1） 各齿轮的几何轴线 位置都是固定的轮系 2、周转轮系,2、轮系的应用特点,（1）可获得很大传动比。 一对齿轮的传动比(i=35,imax=8) （2）可作较远距离传动。 （3）可实现变速要求。 采用滑移齿轮改变传动比，实现多级变速要求

54、。 （4）可实现改变从动轴回转方向 采用惰轮或三星轮可改变从动轴回转方向，实现从动轴正反转变向。 （5）可实现运动的合成或分解。 一个回转运动=两个回转运动,2、周转轮系,周转轮系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。,齿轮2既绕O2自转，又绕O1和OH公转。,4-2 定轴轮系,一、定轴轮系的传动比 指轮系中首末两轮的角速度（或转速）之比，同时要确定末轮的回转方向。 在变速轮系中，还须确定末轮有多少种转速及其大小和范围（最大至最小）。 1、齿轮副的传动比及回转方向 2、定轴轮系传动比的计算 3、定轴轮系中任意从动轮转速的计算 4、定轴轮系末端带移动件的计算

55、二、定轴轮系传动实例计算,1、齿轮副的传动比及回转方向,外啮合，两轮转向相反。i12=n1/n2= - z2/z1,内啮合，两轮转向相同。i12=n1/n2= z2/z1,2、定轴轮系传动比的计算,4、5内啮合,惰轮,末轮转向确定：正同首轮；负反首轮。若有锥、蜗副，只需标箭头（图4-5）,惰轮,惰轮的作用：改变从动轮的回转方向,图4-5 用箭头表示回转方向, 箭头表示近距离所见回转方向,3、定轴轮系中任意从动轮转速的计算,i12=z2/z1,i =z6/z5 z7/z4 z8/z3,i =z10/z9,总传动比：i = i12* i * i,例题4 1,例题4-1,z1=26,z2=51,z3

56、=42,z4=29,z5=49,z6=36,z7=56,z8=43,z9=30,z10=90,n= 200rpm.求:n3 , n 4,n 5.,解：n3 = n（ z1 z3 z9/z2z8z10),=200*（26*42*30/51*43*90）,=33.20rpm；,n 4= n（ z1 z4z9/z2z7z10)=,200*（26*29*30/51*56*90）,=17.60rpm；,n 5 = n（ z1 z5z9/z2z6z10)=,200*（26*49*30/51*36*90）,=46.26rpm,4、定轴轮系末端带移动件的计算,丝杠螺旋传动,i14=n1/n4=z2z4/z1z

57、3 n4=n1 z1z3/ z2z4 当n1=1rpm时 n4= z1z3/ z2z4 L4=phn4 = phz1z3/ z2z4,例题4-2、3,例题4-2,z1=28,z2=56,z3=38 z4=57,n1=50rpm. 求L,v及其方向。,解：L= phz1z3/z2z4,=3*28*38/56*57=1mm,v=n1phz1z3/z2z4,=50 *3*28*38/56*57,=50mm/min,丝杠为右旋，砂轮架向右移动,例题4-3,z1=4(右),z2=30,z3=24,z4=50,z5=23,z6=69, z7=15,z8=12 m8=3mm,n1=40rpm 求：齿条的移动

58、速度和移动方向,解：滑移齿轮3与齿轮4啮合，齿条移动速度： v=n1*(m8z8)* z1z3z5/z2z4z6 =40*3.14*3*12*4*24*23/30*50*69 =96.46mm/min 移动方向如图向左。,二、定轴轮系传动实例计算,例题4-4（5、6）,例题4-5,z1=15,z2=28,z3=15,z4=35, z8=1,z9=40,n坯=64。滚刀为单头，滚刀转1周，齿坯转1个齿。问 i75应为多少？,解： n坯=n9,n刀/n坯=64 i刀坯= n刀/n坯 =z1z4z6z7z9/z2z3z5z6z8= z1z4z7z9/z2z3z5z8 i75=z5/z7=z1z4z9

59、 n坯/z2z3z8 n刀=15*35*40/28*15*1*1/64 =25/32,例题4-6,D1=D2=180mm,z1=45,z2=72, z3=36,z4=81,z5=59,z6=54,z7=25z8=88.n=1443rpm. 求：主轴 的各级转速。,解：z1-z3与z5-z7双联齿轮使轴 获得2*2=4种转速。 1-2、5-6啮合：n =nD1z1z5/D2z2z6 =1443*180*45*59/180*72*54=985.4rpm 3-4、5-6啮合： n =nD1z3z5/D2z4z6=700.7rpm 1-2、7-8啮合： n =nD1z1z7/D2z2z8=256.2rpm 3-4、7-8啮合： n =nD1z3z7/D2z4z8=182.2rpm,4-3