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1、第1部分分 课程程概述本部分内内容包括括课程简介介及与其其他课程之之间的关关联，课课程的知知识体系系，课程程教学的的内容结结构及教教材与多多媒体课课件的关关联，并并对自学学方法提提出一些些参考意意见。1.1课课程简介介机械设设计基础础主要要研究机机械中的的常用机机构和通通用零件件的工作作原理、机机构特点点、基本本的设计计理论和和计算方方法，是工科科院校机机械类、机电类专业的一门必修主干课程，是对学生的设计能力、创新能力、工程意识进行培养训练的一门重要的技术基础课。将为有关专业的学生学习专业课程提供必要的基础。通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养学生初步具备运用相关知识、手册设计简单传动装置
2、的能力。机械设设计基础础是机机械工程程类专业业的一门门必修主主干技术术基础课课，综合合了应用用工程图图学、工工程力学学、材料料与热处处理、金金属工艺艺学、机机械制造造基础、公公差与技技术测量量等学科科和课程程。具有有鲜明的的工程实实践性。是先修基础课的综合应用，又是后继专业课的基础，在基础课和专业课间起着承上启下的桥梁过渡作用。1.2课课程的知知识体系系机械设设计基础础综合合浓缩了了机械械原理和和机械械设计两两门课程程的内容容，而这这两门课课程是机机械类专专业本科科必修的的专业基基础课。机械设计基础课程的内容包括机械原理课程中的平面机构自由度及运动分析；常用机构运动原理和设计方法（平面连杆机构
3、、凸轮机构、齿轮机构、轮系）；间歇运动机构；机器动平衡问题，以及机械设计课程中常用联接、常用传动装置和轴系零部件的设计等部分内容。因此，本本课程的的知识体体系包括括：（1）、机机器与机机构，机机械零件件设计准准则基本概概念；（2）、常常用机构构的运动动原理及及运动系系统设计计确定机械械功能和和运动原原理；（3）、常常用联接接与传动动及轴系系零部件件的设计计确定机械械零件的的具体形形状尺寸寸及材料料。1.3课课程的内内容结构构第一章 平面机机构的自自由度和和速度分分析第二章 平面连连杆机构构 第三章 凸轮机机构第四章 齿轮机机构第五章 轮系系*第六章章 间歇歇运动机机构*第七章章机械运运转速度度
4、波动的的调节*第八章章 回转转件的平平衡第九章机机械零件件设计概概述第十章 联接第十一 齿轮传传动第十二章章蜗杆传传动第十三章章 带传传动和链链传动第十四章章 轴第十五章章 滑动动轴承第十六章章 滚动动轴承*第十七七章 联联轴器、离离合器与与制动器器*第十八八章 弹弹簧 （带星号号的章节节为自学学内容）1.4自自学方法法1.4.1 理理解课程程的性质质和任务务为了学好好本课程程，首先先要具有有正确的的学习目目的和态态度，在在学习中中要刻苦苦钻研、踏踏踏实实实、虚心心求教、持持之以恒恒。在学学习时要要理解基基本概念念、基本本原理，要要注意各各部分内内容之间间的联系系，不要要孤立地地去看待待每一部
5、部分的内内容。重重在理解解，能提提出问题题，积极极思考，不不要死记记；对于于设计部部分，着着重掌握握设计的的原理和和方法。通通过习题题可以巩巩固和加加深对所所学理论论的理解解，并培培养分析析问题和和设计能能力。深刻领会会课程的的性质和和任务，把把整体课课程内容容分界为为若干个个知识体体系，掌掌握基本本知识、基基本理论论和基本本方法，分分清主次次，抓住住问题的的关键和和本质，环环绕总纲纲、目标标和体系系进行学学习。通通过各个个学习环环节，培培养分析析和解决决问题的的能力和和创新精精神。1.4.2 采采用合理理的学习习方法在学习过过程中，对对于机构构要着重重理解对对其工作作原理、运运动特性性、特点
6、点、应用用和设计计的分析析；对任任一机械械零部件件要着重重理解其其组成、工工作原理理、特点点、失效效形式、工工作能力力计算和和结构设设计的内内容。本课程的的研究对对象多，内内容繁杂杂，课程程内容多多、公式式多、参参数多、系系数多，需需要查找找的数据据资料多多。所以以必须对对每一个个研究对对象的基基本知识识、基本本原理、基基本设计计思路方方法进行行归纳总总结，并并与其他他研究对对象进行行比较，掌掌握其共共性与个个性，只只有这样样才能有有效提高高分析和和解决设设计问题题的能力力。学习机械械设计不不仅在于于继承，更更重要的的是应用用创新，机机械科学学产生与与发展的的历程，就就是不断断创新的的历程。只
7、只有学会会创新，才才能把知知识变成成分析问问题与解解决问题题的能力力。第2部分分 课程程学习计计划顺次教材章节节重点难点必做习题题1绪论1.11.33运动副和和自由度度的概念念平面机构构自由度度计算复合铰链链、局部部自由度度和虚约约束的识识别1-51-11222.12.2铰链四杆杆机构的的基本型型式及特特性铰链四杆杆机构有有整转副副的条件件急回运动动特性死点的产产生2-1、2-33、2-4432.32.4平面四杆杆机构的的设计图解法设设计平面面四杆机机构2-5、2-99、2-11043.13.2凸轮机构构的应用用和类型型从动件的的常见运运动规律律53.33.4凸轮机构构的压力力角图解法设设计凸
8、轮轮机构凸轮机构构的压力力角3-1、3-2264.14.2齿轮机构构的特点点和类型型齿廓实现现定角速速比传动动的条件件齿廓实现现定角速速比传动动的条件件74.34.4渐开线齿齿廓齿轮各部部分名称称及基本本尺寸4-1、4-2284.54.6渐开线齿齿轮啮合合切齿原理理94.74.84.9根切、最最少齿数数斜齿轮机机构和圆锥齿齿轮机构构的特点根切产生生的原因因105.15.2定轴轮系系传动比比115.35.45.5周转轮系系传动比比复合轮系系传动比比差动轮系系传动比比复合轮系系传动比比5-1、55-2、55-4、55-111、5-12126.16.44间歇运动动机构的的工作原原理138.18.33
9、回转件平平衡计算算的目的的149.19.7机械零件件的强度度、接触触强度变应力下下的许用用应力1510.1110.3310.44螺纹的主主要参数数常用螺纹纹的种类类和特点点螺纹联接接的基本本类型及及应用场场合1610.5510.66螺纹联接接预紧的的目的及及防松方方法；普普通螺栓栓联接承承受横向向载荷和和轴向载载荷时的的强度计计算、铰铰制孔螺螺栓联接接的强度度计算紧螺栓联联接承受受轴向载载荷时的的强度计计算10.55、100.6、110.991710.7710.8810.99螺栓材料料的强度度等级、提提高螺栓栓联接强强度的措措施1810.11010.111键联接的的工作原原理和设设计方法法花键
10、联接接的特点点、销联联接的应应用1911.1111.2211.3311.44齿轮传动动常见的的失效形形式、制制造齿轮轮常用的的材料及及其特点点、直齿齿圆柱齿齿轮的受受力分析析、载荷荷系数的的概念直齿圆柱柱齿轮受受力分析析11-112011.5511.66 直直齿圆柱柱齿轮的的齿面接接触强度度和弯曲曲强度计计算11-33、111-42111.7711.8811.99 11.10斜齿圆柱柱齿轮的的受力分分析直齿圆锥锥齿轮的的受力分分析斜齿圆柱柱齿轮螺螺旋角和和轴向力力的判断断11-77、111-82212.1112.2212.332312.4412.5512.662413.1113.2213.33
11、2513.4413.5513.882614.1114.222714.3314.4414.552815.1115.2215.332915.4415.5515.663016.1116.223116.333216.4416.55第3部分分 课程程学习指指导第1章 平面机构构的自由由度及其其计算本章基本本要求和和重点、难难点1. 本本章基本本要求（1）掌掌握以下下基本概概念：自由度、运运动副、高高副、低低副、复复合铰链链、虚约约束、局局部自由由度（2）绘绘制平面面机构的的运动简简图（3）计计算平面面机构的的自由度度。掌握握机构具具有确定定运动的的条件，能能识别机机构中的的复合铰铰链、局局部自由由度和虚
12、虚约束。能能熟练运运用自由由度计算算公式计计算平面面机构的的自由度度。2. 本本章重点点（1）绘绘制平面面机构的的运动简简图（2）计计算平面面机构的的自由度度。3.本章章难点复合铰链链、局部部自由度度和虚约约束的正正确判断断。主要知识识点归纳纳1.11基本概概念1.1.1 自自由度构件是机机构中运运动的单单元体，因因此它是是组成机机构的主主要要素素。构件件的自由由度是构构件可能能出现的的独立运运动。自由度：构件相相对于参参考坐标标系所具具有的确确定运动动的数目目。平面上的的构件11：具有有3个自由由度。空间中的的构件22：具有有6个自由由度。1.1.2运动动副1.什么么是运动动副？平面机构构中
13、每个个构件都都不是自自由构件件，而以以一定的的方式与与其他构构件组成成动联接接。这种种使两构构件直接接接触并并能产生生运动的的联接，称称为运动动副。两两构组成成运动副副之后，就就限制了了构件的的独立运运动，两两构件组组成运动动副时构构件上参参加接触触的点、线线、面称称为运动动副元素素，显然然运动副副也是组组成机构构的主要要要素。2.运动动副的分分类1）根据据构成运运动副的的两构件件的接触触情况分分：低副：面面接触高副：点点或线接接触2）根据据构成运运动副的的两构件件的运动动范围分分：平面副：组成运运动副的的两构件件都在同同一或平平行平面面内运动动。空间副：组成运运动副的的两构件件不在同同一或平
14、平行平面面内运动动。3）根据据构成运运动副的的两构件件的相对对运动分分：移动副：组成运运动副的的两构件件作相对对移动。转动副：组成运运动副的的两构件件作相对对转动。螺旋副：组成运运动副的的两构件件作螺旋旋运动。球面副：组成运运动副的的两构件件作球面面运动。3.平面面运动副副平面低副副：两个个构件通通过面接接触形成成的运动动副。如如：移动动副、转转动副（铰铰链） 面接触触接触触面积大大，承载载能力大大。 接触面面为平面面或柱面面便于于加工，成成本低，便便于润滑滑。 平面高副副：两个个构件通通过点、线线接触形形成的运运动副。如如齿轮啮啮合 点、线线接触接触触面积小小， 承载能能力小。 接触面面为曲
15、面面不便便于加工工和润滑滑。1.22平面机机构的运运动简图图根据机构构的运动动尺寸，按按一定的的比例尺尺定出各各运动副副的位置置，用 国标规规定的运运动副及及常用机机构运动动简图的的符号和和简单的的线条将将机构的的运动情情况表示示出来，与与原机构构运动特特性完全全相同的的，表示示机构运运动情况况的简化化图形。1构件件的分类类固定构件件（机架架）：用用于支承承活动构构件原动件（主主动件）：运动规规律已知知的构件件，运动动的输入入构件。从动件：机构中中随着原原动件的的运动而而运动的的其余活活动构件件。2. 运运动副的的表示abc转转动副；deffghii移动副副；j平平面高副副图1-11 运动动副
16、的表表达方法法3. 构件的表表示图1-22 构件的表表达方法法 机机构运动动简图中中构件表表示方法法如右图图所示，图图a、bb表示能能组成两两个运动动副的一一个构件件，图aa、组成成两个副副动副一一个构件件，图bb组成一一个转动动副和一一个移动动副的一一个构件件；图cc、d表表示能组组成三个个转动副副的一个个构件。 4. 平平面机构构运动简简图的绘绘制绘制步骤骤：1) 分析机构构运动，目目的：确确定构件件及运动动副的类类型及数数目。2) 恰当选择择投影面面 适当选选择比例例尺 l = 3) 审核1.33平面机机构的自自由度1.机构构自由度度的计算算公式设某机构构共有nn个构件件、PL个低副副、
17、PH个高副副，则该该机构的的自由度度应为：2.机构构具有确确定运动动的条件件3.计算算机构自自由度应应注意的的问题（1）复复合铰链链两个以以上的构构件同在在一处以以转动副副相联接接。（2）局局部自由由度 某些不不影响整整个机构构运动的的自由度度。（3）虚虚约束两个以以上的构构件同在在一处以以转动副副相联接接。出现虚约约束的情情况：两两个构件件之间组组成多个个导路平平行的移移动副，只只有移动动副起作作用，其其余都是是虚约束束；两个构构件之间间组成多多个轴线线重合的的转动副副时，只只有一个个转动副副起作用用，其余余都是虚虚约束；机构中中传递运运动不起起独立作作用的对对称部分分。第2章 平面连杆杆机
18、构及及其设计计本章的基基本要求求和重点点、难点点1. 本本章基本本要求（1）了了解平面面连杆机机构的组组成及其其主要优优缺点；（2）了了解平面面连杆机机构的基基本形式式及其演演化和应应用；（3）掌掌握曲柄柄存在条条件、急急回运动动、行程程速比系系数、传传动角、压压力角、死死点等概概念。（4）掌掌握按给给定行程程速比系系数设计计四杆机机构和按按给定连连杆位置置设计四四杆机构构的方法法。2. 本本章重点点（1）平平面四杆杆机构的的基本特特性（2）平平面四杆杆机构的的图解法法设计3.本章章难点 平面连连杆机构构的压力力角和传传动角。主要知识识点归纳纳2.11 铰链链四杆机机构铰链四杆杆机构全部部由回
19、转副副组成的的平面四四杆机构构。铰链四杆杆机构的的组成：2.1.1铰链四四杆机构构的基本本型式1. 曲曲柄摇杆杆机构：若两连连架杆之之一为曲曲柄，另另一连架架杆为摇摇杆,则则该铰链链四杆机机构称为为曲柄摇摇杆机构构。它能能使整周周回转运运动变为为往复摆摆动，也也能把往往复摆动动变为整整周回转转运动。2. 双双曲柄机机构：当当铰链四四杆机构构的两个个连架杆杆都是曲曲柄时，则则该机构构称为双双曲柄机机构 3. 双双摇杆机机构：当当铰链四四杆机构构的两连连架都是是摇杆时时，该机机构称为为双摇杆杆机构；双摇杆杆机构可可把主动动摇杆的的摆动变变为从动动摇杆的的摆动。2.1.2 曲柄摇摇杆机构构的运动动特
20、性1.急回回运动特特性 名词词解释 11）极限限位置：摇杆的的两个极极限位置置 22）摆角角：摇杆杆的两极极限位置置所夹的的锐角 33）极位位：当摇摇杆处于于两极限限位置时时，机构构所处的的这两个个位置。 44）极位位夹角：当机构构在两极极限位置置时，原原动件AAB所处处两个位位置之间间所夹的的锐角，用用表示。 55）急回回运动：摇杆摆摆回的速速度大于于工作行行程的速速度，摇摇杆的这这种运动动性质称称为急回回运动。 6）行程程速比系系数：用用来表明明急回运运动的急急回程度度，用KK表示。 上式表明明，K随的增大大而增大大。所以以，可以以通过分分析机构构中是否否存在极极位夹角角及极位位夹角的的大
21、小来来判定是是否存在在急回运运动及急急回运动动的程度度。2.压力力角和死死点位置置1）压力力角与传传动角压力角作用用在从动动件上的的驱动力力与该力力作用点点绝对速速度之间间所夹的的锐角，用用a表示。传动角压力力角的余余角，用用g 表示示。g = 990-a 压压力角可可以做为为判断机机构传动动性能的的标志。 2）死点点位置曲柄摇杆杆机构以以曲柄为为从动件件时，当当曲柄与与连架杆杆共线时时，若不不计各杆杆质量，则则曲柄不不能转动动，将出出现死点点位置。2.22 铰链链四杆机机构有整整转副的的条件1.铰链链四杆机机构有整整转副的的条件 （1）最最短杆与与最长杆杆长度之之和小于于或等于于其余两两杆长
22、度度之和； （2）整整转副是是由最短短杆与其其邻边组组成的。 2.当机机构有整整转副时时，取不不同构件件为机架架可以得得到不同同类型的的四杆机机构，通通常我们们根据以以下原则则进行判判断： （1）取取最短杆杆为机架架时，机机架上有有两个整整转副，得得双曲柄柄机构。 （2）取取最短杆杆邻边为为机架时时，机架架上只有有一个整整转副，得得曲柄摇摇杆机构构。 （3）取取最短杆杆对边为为机架时时，机架架上没有有整转副副，得双双摇杆机机构。 但注意，若若铰链四四杆机构构中的最最短杆与与最长杆杆长度之之和大于于其余两两杆长度度之和，则则该机构构中没有有整转副副，无论论取哪个个构件为为机架都都只能得得到双摇摇
23、杆机构构。 2.33 铰链链四杆机机构的演演化形式式一般生产产中广泛泛应用的的四杆机机构，都都可看作作是从铰铰链四杆杆机构演演化而来来的。 把原动动件的回回转运动动转换为为滑块的的往复移移动。 偏置置曲柄滑滑块机构构 对对心曲柄柄滑块机机构 图图 2-1 曲曲柄滑块块机构 改变曲曲柄滑块块机构中中的固定定构件 图 2-2 导导杆机构构3、摇块块机构和和定块机机构 图 2-3 摇摇块机构构和定块块机构2-44 平平面四杆杆机构的的设计平面四杆杆机构的的设计主主要是根根据给定定的运动动条件，确确定机构构运动简简图的尺尺寸参数数。设计计方法有有作图法法、解析析法和实实验法，其其中作图图法是重重点。1
24、.用作作图法设设计平面面四杆机机构 根据不同同的设计计要求，作作图法可可以分为为以下两两种： （1）按按给定的的行程速速比系数数K设计平平面四杆杆机构 对于曲柄柄摇杆机机构设计计，已知知条件通通常有：从动件件摇杆长长度l3，从动动件摆角角,机构的的行程速速比系数数K。作图图步骤的的基本步步骤如下下（如图图2-44a）： 通过K求求出极位位夹角q； 确定一个个固定铰铰链中心心，然后后根据几几何条件件作出摇摇杆的两两个极限限位置； 作C22C1PP=900- q， C1CC2P=90； 作作CC2C11P 的的外接圆圆，则另另一个固固定铰链链中心便便在该外外接圆上上。最后后由其他他附加条条件可以以
25、把这个个固定铰铰链中心心位置定定下来，从从而四杆杆机构设设计完成成。对于曲柄柄滑块机机构或是是导杆机机构，基基本方法法同上，只只是在曲曲柄滑块块机构中中滑块行行程与曲曲柄摇杆杆机构中中摇杆的的摆角作作用是相相对应的的（作图图见图22-4b）；在导杆杆机构中中从动件件导杆的的摆角与与机构的的极位夹夹角大小相等等（作图图见图22-4c）。 a b cc图244 按行行程速比比系数设设计平面面四杆机机构（2）按按给定的的连杆位位置设计计四杆机机构 这类设计计通常是是已知连连杆长度度，并知知道连杆杆在运动动过程中中的三个个位置，要要求确定定固定铰铰链中心心。两个个活动铰铰链的运运动轨迹迹是绕各各自固定
26、定铰链中中心的圆圆的一部部分，因因此我们们可用求求圆心法法来解决决问题（见见图2-6）。 如果只给给定连杆杆的两个个位置，则则可根据据其他附附加条件件得到确确定解。图2-55 按给给定连杆杆位置设设计平面面四杆机机构第3章 凸轮机构构及其设设计本章的基基本要求求和重点点1.本章章基本要要求（1）了了解凸轮轮机构的的分类及及应用；（2）了了解从动动件常用用的运动动规律及及位移线线图的绘绘制方法法；（3）掌掌握压力力角与自自锁的关关系；（4）掌掌握凸轮轮机构设设计的反反转法原原理，能能按照给给定的运运动规律律设计凸凸轮的轮轮廓曲线线。2.本章章重点盘形凸轮轮机构轮轮廓曲线线的设计计。3.本章章难点
27、 凸轮机机构的压压力角和和传动角角。主要知识识点归纳纳3.11 凸凸轮机构构的应用用和分类类3.1.1凸轮轮机构的的应用 组成：凸轮；从动件件；机架 特点：优点：可使从从动件得得到各种种预期的的运动规规律；结结构紧凑凑。 缺点：高副接接触，易易于磨损损，多用用于传递递力不太太大的场场合；加加工比较较困难；从动件件行程不不宜过大大，否则则会使凸凸轮变得得笨重。3.1.2 凸凸轮机构构的分类类 按按凸轮的的形状分分：盘形形凸轮、移移动凸轮轮、圆柱柱凸轮 按从动动件的形形状分：尖端从从动件、滚滚子从动动件、平平底从动动件按从动件件运动形形式分：直动从从动件、摆动从从动件按从动件件与凸轮轮保持接接触的
28、方方式分：力封闭闭（弹簧簧力或重重力）、形封闭（形形状锁合合）3.22 从从动件的的运动规规律3.2.1基本本概念 基圆以凸轮轮的最小小曲率半半径为半半径所作作的圆称称为基圆圆，基圆圆半径用用r0表示。 推程，推推程运动动角t； 远休止止，远休休止角s； 回程，回回程运动动角h； 近休止止，近休休止角s；行程从动件件在推程程或回程程中移动动的距离离，用hh 表示。3.2.2 从从动件运运动规律律从动件的的运动规规律，是是指从动动件在运运动时，即在推程或回程时，其位移s、速度v、和加速度a 随时间t变化的规律。凸轮一般为等速运动，即其转角1与时间t成正比，所以从动件的运动规律更常表示为从动件的运
29、动参数随凸轮转角1变化的规律。常用运动动规律有有：等速运动动规律 有刚刚性冲击击。等加等减减速运动动规律 有柔性性冲击。简谐运动动规律 亦有柔柔性冲击击，只是是冲击的的次数有有所减少少。3.33 凸轮机机构的压压力角当不计凸凸轮与从从动件之之间的摩摩擦时，凸凸轮给从从动件的的力F与与从动件件的运动动方向之之间所夹夹的锐角角，称为为凸轮机机构的压压力角。力F可分分解为沿沿从动件件运动方方向的有有效分力力和垂直直于从动动件运动动方向的的有害分分力。压压力角越越大，有有害分力力越大，当当压力角角增大到到一定程程度时，将将出现自自锁现象象，即无无论凸轮轮施加给给从动件件的力有有多大，从从动件都都不能运
30、运动。为保证机机构有一一定的传传动效率率，防止止自锁，必必须限制制压力角角的大小小。图311 凸轮机机构的压压力角3.33 凸凸轮机构构轮廓曲曲线的设设计3.3.1 凸轮廓廓线设计计方法的的基本原原理反转法法 图322 反转转法原理理无论是采采用作图图法还是是解析法法设计凸凸轮轮廓廓曲线，所所依据的的基本原原理都是是反转法法原理。该该原理可可归纳如如下：在凸轮机机构中，如如果对整整个凸轮轮机构绕绕凸轮轴轴心O加上一一个与凸凸轮转动动角速度度1大小相相等方向向相反的的公共角角速度 (-1)；这时时凸轮与与从动件件之间的的相对运运动关系系并不改改变。但但此时凸凸轮将固固定不动动，而移移动从动动件将
31、一一方面随随导路一一起以等等角速度度(-1)绕O点转动动，同时时又按已已知的运运动规律律在导路路中作往往复移动动；摆动动从动件件将一方方面随其其摆动中中心一起起以等角角速度(-11)绕O点转动动，同时时又按已已知的运运动规律律绕其摆摆动中心心摆动。由由于从动动件尖端端应始终终与凸轮轮廓线相相接触，故故反转后后从动件件尖端相相对于凸凸轮的运运动轨迹迹，就是是凸轮的的轮廓曲曲线。根根据这一一原理求求作出从从动件尖尖顶在从从动件作作这种复复合运动动中所占占据的一一系列位位置点，并并将它们们连接成成光滑曲曲线，即即得所求求的凸轮轮轮廓曲曲线。这这种设计计方法称称为反转转法。3.3.2 用图解解法设计计
32、凸轮轮轮廓曲线线 参阅教材材中图33-100，3-11，33-122，3-14第4章 齿轮机构构本章的基基本要求求和重点点1.本章章的基本本要求 (1)了了解齿轮轮机构的的特点及及主要类类型； (2)理理解齿廓廓实现定定角速比比传动的的条件； (3)掌掌握渐开开线的性性质； (4)掌掌握渐开开线齿廓廓的特点点； (5)掌掌握渐开开线标准准直齿圆圆柱齿轮轮及其啮啮合传动动； (6)掌掌握渐开开线齿轮轮的切齿齿原理、方方法及根根切现象象； (7)理理解变位位齿轮的的特点及及几何尺尺寸计算算； (8)掌掌握斜齿齿圆柱齿齿轮及其其啮合传传动的特特点； (9)掌掌握直齿齿圆锥齿齿轮及其其啮合传传动的特特
33、点。 2. 本本章重点点渐开线直直齿圆柱柱齿轮外外啮合的的基本理理论和几几何尺寸寸计算；斜齿圆柱柱齿轮、锥锥齿轮啮啮合传动动的特性性。 3.本章章难点 范成法法加工渐渐开线齿齿轮发生生根切的的原因；渐开线齿齿廓的啮啮合特性性。主要知识识点归纳纳4.11 齿轮轮机构的的特点和和应用4.1.1齿轮轮传动的的特点1.齿轮轮机构的的主要优优点适用速速度和效效率范围围广；效率高高；传动比比稳定；寿命长长；工作可可靠；可实现现平行轴轴、相交交轴、任任意交错错轴之间间的传动动。 2.齿轮轮机构的的主要缺缺点：制造和和安装精精度要求求高、成成本高；不能实实现远距距离两轴轴之间的的传动。 4.1.2 齿齿轮传动
34、动的分类类按照一对对齿轮轴轴线的相相互位置置，可分分为：1. 两轴平行行的圆柱柱齿轮传传动，如如直齿圆圆柱齿轮轮传动（外外啮合、内内啮合）、齿齿轮与齿齿条传动动、斜齿齿圆柱齿齿轮传动动、人字字齿轮传传动等；2. 两轴相交交的圆锥锥齿轮传传动（直直齿、曲曲齿）；两轴交交错的齿齿轮传动动，如交交错轴斜斜齿轮传传动、蜗蜗轮蜗杆杆传动。 4.22 齿廓廓实现定定角速比比传动的的条件要使两齿齿轮作定定传动比比传动，则则两齿廓廓必须满满足的条条件是：不论两两齿廓在在何位置置接触，过过接触点点所作的的两齿廓廓公法线线必须与与两齿轮轮的连心心线相交交于一定定点。称称此定点点为节点点。能实实现预期期运动要要求的
35、一一对齿廓廓称为共共扼齿廓廓，在机机械中，最最常用的的齿廓是是渐开线线齿廓。4.33 渐开开线齿廓廓1. 渐开线的的形成直线在基基圆上做做纯滚动动，直线线上任意意一点的的轨迹就就是渐开开线。2. 渐开线的的性质1）,如如图41a。2）渐开开线上任任一点的的法线恒恒与基圆圆相切。切切点B是点K的曲率率中心，而而线段是是渐开线线在点KK的曲率率半径。3）4）渐开开线的形形状取决决于基圆圆大小,如图441bb。5）基圆圆内没有有渐开线线。 a bb图411 渐开开线的性性质3. 渐渐开线齿齿廓啮合合特性1）渐开开线齿廓廓能保证证定传动动比传动动要求 i12=1/2= 常数数 2）渐渐开线齿齿廓间的的
36、正压力力方向不不变啮合线齿轮轮传动时时其齿廓廓啮合点点的轨迹迹称为啮啮合线 3）渐渐开线齿齿廓传动动具有可可分性 当渐开开线齿轮轮的中心心距稍有有改变，其其角速度度比仍保保持原值值不变。4.44 齿轮轮各部分分的名称称及渐开开线标准准齿轮的的基本尺尺寸4.4.1 各各部分的的名称和和符号1. 齿顶圆：齿顶所所在的圆圆，用dda和ra表示。2. 齿根圆：齿根所所在的圆圆，用ddf和rf表示。3. 齿厚：任任意圆周周上量得得的齿轮轮两侧间间的弧长长，用ssk表示。4. 齿槽宽：任意圆圆周上量量得的相相邻两齿齿齿廓间间的弧长长，用eek表示。5. 齿距：任任意圆周周上量得得的相邻邻两齿同同侧齿廓廓间
37、的弧弧长，用用pk表示。i. pk=ssk+ek 6. 分度圆：计算基基准圆，用用d和r表示。7. 齿顶高：介于分分度圆与与齿顶圆圆之间的的轮齿部部分的径径向高度度，用hha表示。8. 齿根高：介于分分度圆与与齿根圆圆之间的的轮齿部部分的径径向高度度，用hhf表示。9. 全齿高：齿顶圆圆与齿根根圆之间间的轮齿齿部分的的径向高高度，用用h表示。i. h=haa+hf 4.2.2基本本参数齿数：用用z表示。模数：用用m表示。单单位：mmm，d=zzm m是决定定齿轮尺尺寸的基基本参数数，已标标准化。分度圆压压力角：用表示。 压力力角也是是决定齿齿轮尺寸寸的基本本参数,国标规规定的标标准值,=200
38、。齿顶高系系数h*a。顶隙系数数c*。4.2.3 各部分分尺寸的的计算公公式1. 分度圆直直径 d=mmz2. 齿顶高 ha=h*am 3. 齿根高 hf=(h*a+c*)m 4. 齿全高 h=hha+hf=(2h*a+c*)m 5. 齿顶圆直直径 dda=d+2ha=(z+2 hh*a)m 6. 齿根圆直直径 df=d-2hf= mzz - 2(h*a+c*)m= (z -2 hh*a- 2c*)m 式中，hh*a和c*的标准值值为：hh*a=1、cc*=0.257. 基圆直径径 db= dcoss= mzcoos8. 齿距 p =m9. 标准齿轮轮m、h*a、 c*均为标标准值，且且s =
39、 e的齿轮轮。4.55 渐开开线标准准齿轮的的啮合4.5.1 正正确啮合合条件渐开线齿齿轮正确确啮合的的条件是是：两轮轮的模数数和压力力角应分分别相等等。4.5.2 标标准中心心距1. 齿齿轮的正正确安装装条件齿侧间隙隙为零，要要使齿侧侧间隙为为零，则则必须使使其分度度圆与节节圆重合合。具有标准准顶隙，c = c *m；2. 当当顶隙为为标准值值时，设设两轮的的中心距距为a，则： a = ra1+c+rf2 = r1+h*am+cc*m+rr2- ( h*am+cc*m) = r1+r2= m (z1+z2)/22 即两轮的的中心距距a应等于于两轮分分度圆半半径之和和，我们们把这种种中心距距称
40、为标标准中心心距。4.5.3重合合度由图4-2开始啮合合点：从从动轮齿齿顶与主主动轮齿齿根接触触点B11终止啮合合点：从从动轮齿齿根与主主动轮齿齿顶接触触点B22实际啮合合线段：B1BB2之间间的线段段理论啮合合线段：两齿轮轮基圆内内公切线线切点之之间的线线段N11N2。重合度：为了保保证连续续传动，则则 通常将用用表示，称称为重合合度。于于是可得得连续传传动条件件为：实际 式中：许用用重合度度。 啮合角：两轮传传动时其其节点CC的圆周周速度方方向与啮啮合线NN1N2之间所所夹的锐锐角，其其值等于于节圆压压力角。故故用 表示。图422 渐开开线齿廓廓的啮合4.66 渐开开线齿轮轮的切齿齿原理4
41、.6.1成形法用渐开线线齿形的的成形铣铣刀直接接切出齿齿形，常常用盘形形铣刀和和指状铣铣刀，加加工方法法简单，但但生产率率低，精精度差。 盘形铣刀刀 指状铣铣刀图 43成形形法加工工轮齿4.6.2范成成法利用一对对齿轮（或或齿轮与与齿条）互互相啮合合时其共共轭齿廓廓互为包包络线的的原理来来切齿，把把其中一一个齿轮轮（或齿齿条）做做成刀具具。常用刀具具：（1） 齿轮插刀刀（2） 齿条插刀刀（3） 齿轮滚刀刀4.77 根切切、最少少齿数及及变位齿齿轮用范成法法加工齿齿轮时若若加刀具具的齿顶顶线超出出齿轮理理论啮合合线的极极限点时时，齿轮轮根部的的渐开线线齿廓将将被切去去一部分分，这种种现象称称为根切切。在用用范成法法切齿时时，如果果刀具的的齿顶线线超过了了啮合线线与轮坯坯基圆的的切点（即即啮合极极限点）N1，则被切齿轮的轮齿必将发生根切现象。根切使齿根削弱，减小重合度，应避免。不产生根根切的最最少齿数数是h*a和的函数数。当h*a=1、=200时，zminn=17。图 44根切切现象4.88 平行行轴斜齿齿轮4.8.1斜齿齿轮传动动的特点优点传动平平稳。齿