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1、机械设计基础机械设计基础1.机械的概念及其组成机械的概念及其组成一一.机械的概念机械的概念首先，我们先看首先，我们先看2个例子：个例子：内燃机（见课件）内燃机（见课件）牛头刨床（见课件）牛头刨床（见课件）挖掘机挖掘机上述机械的共同特征：上述机械的共同特征：a.由许多人为实体组成；由许多人为实体组成；b.各实体之间具有确定的相对运各实体之间具有确定的相对运动动C.做有用的机械功或进行能量转做有用的机械功或进行能量转换换1.机器：机器：满足上面三个特征的满足上面三个特征的 实物组合体。实物组合体。机机器器是是由由若若干干机机构构组组成成的的，用用来来变变换换或传递能量、物料和信息的装置。或传递能量
2、、物料和信息的装置。将将其其它它形形式式的的能能量量变变换换为为机机械械能能的的机机器器称为称为原动机原动机。利利用用机机械械能能去去变变换换或或传传递递能能量量、物物料料、信息的机器信息的机器称为称为工作机工作机。机器的组成：机器的组成：机器机器的主体部分是由的主体部分是由机构机构组成的。组成的。一般机器包含四个基本组成部分：一般机器包含四个基本组成部分：动力部分；动力部分；传动部分；传动部分；控制部分；控制部分；执行部分。执行部分。2机构：满足上面前两个特征的机构：满足上面前两个特征的 实物组合体。实物组合体。机构与机器的区别：机构与机器的区别：机机构构只只有有一一个个构构件件系系统统，而
3、而机机器器除除构构件件系系统统之之外外还还包包含含电电气气、液液压压等等其其它它装装置置；机机构构只只用用于于传传递递运运动动(或或改改变变运运动动形形式式)和和力力，而而机机器器除除传传递递运运动动和和力力之之外外，还还具具有有变变换换或或传传递递能能量量、物料、信息的功能。物料、信息的功能。3.机械：机器和机构的统称。机械：机器和机构的统称。4.构件：构件：组成机构的人为实体。组成机构的人为实体。构件构件是机构是机构运动的最小单元体运动的最小单元体，是组成，是组成机构的基本要素。构件可能是一个零件；也机构的基本要素。构件可能是一个零件；也可能是由若干零件固联在一起的一个独立运可能是由若干零
4、件固联在一起的一个独立运动的整体动的整体。（见连杆、曲轴图）。（见连杆、曲轴图）5.零件：零件：制造制造的最基本单位。若将一部机器进行拆卸，的最基本单位。若将一部机器进行拆卸，拆到不可再拆的最小单元就是零件。拆到不可再拆的最小单元就是零件。有有通用零件通用零件与与专用零件专用零件之分。之分。通用零件：通用零件：各种机械都使用的零件，如各种机械都使用的零件，如螺栓、轴、键等；螺栓、轴、键等；专用零件：专用零件：只在某一类机械中使用的零只在某一类机械中使用的零件，如曲轴、吊钩、钢丝绳等。件，如曲轴、吊钩、钢丝绳等。构件与零件的区别构件与零件的区别：构件是运动单元：构件是运动单元：零件是制造单元。零
5、件是制造单元。6.部件：部件：由一些零件组成的实体，具有由一些零件组成的实体，具有特定的功能。如，连轴器，离合器。特定的功能。如，连轴器，离合器。7.装置：装置：静止的实物组合体，具有贮存静止的实物组合体，具有贮存或转换能量的功能。如，压力容器。或转换能量的功能。如，压力容器。2.平面连杆机构平面连杆机构一一.运动副的概念运动副的概念 1.构件的自由度构件的自由度：构件所具有的独立运动数目。：构件所具有的独立运动数目。在三维空间内自由运动的构件具有六个自由度在三维空间内自由运动的构件具有六个自由度。作平面运动的构件则只有三个自由度作平面运动的构件则只有三个自由度，这三个自由度可以用三个独立的参
6、数这三个自由度可以用三个独立的参数x、y和角度和角度表示。表示。2.约束约束：对构件的独立运动所加的限制。：对构件的独立运动所加的限制。3.运运动动副副：使使两两构构件件直直接接接接触触并并能能产产生生一一定定相相对对运运动动的的联联接接。是是由由两两构构件件组组成成的的可可动动联联接接。运运动动副副是是约约束束运运动动的的，构构件件组组成成运运动动副副后后，其其独独立立运运动受到约束，自由度便随之减少。动受到约束，自由度便随之减少。运动副的基本特征是：运动副的基本特征是：具具有有一一定定的的接接触触形形式式，并并把把两两构构件件上上直直接接参参与与接接触而构成运动副的部分触而构成运动副的部分
7、称为运动副元素；称为运动副元素；能产生一定形式的相对运动。能产生一定形式的相对运动。按按运运动动副副元元素素接接触触形形式式可可将将运运动动副副分分为为低低副副和和高高副。副。运动副按其所能产生相对运动形式分为运动副按其所能产生相对运动形式分为转动副、移动副、螺旋副和球面副等。转动副、移动副、螺旋副和球面副等。如果构成运动副的两构件间相对运动是平面运动，则称为平面运动副；如果构成运动副的两构件间相对运动是空间运动，则称为空间运动副4.运动副的种类运动副的种类a.低副两运动副元素通过面接触所构成的运动副。转动副和移动副都属于低副。转动副两构件间只能作相对转动的低副称为转动副或铰链。转动副及其简图
8、符号表示如下图所示。如果转动副中的一个构件为固定构件，则该转动副又称为固定铰链，否则称为活动铰链。转动副转动副的表示方法 移动副移动副两构件间只能作相对移动的低副两构件间只能作相对移动的低副称为移动副称为移动副，移动副及其简图符号表示如下，移动副及其简图符号表示如下图图所示。所示。移动副移动副的表示方法2.高副高副两运动副元素通过点或线两运动副元素通过点或线接触所构成的运动副接触所构成的运动副。如。如图图所示所示用简图表示高副时，应将两构件接触处的几何形状绘出(图1-4)。对于齿轮与齿轮啮合及齿轮与齿条啮合的高副，可按规定的简图表示。二二.机构的组成机构的组成运动链：运动链：两个以上的构件通过
9、运动副连接而组成的系统。其中，若构件构成首末封闭的系统称为闭链闭链，反之，称为开链开链。一般机构都是闭链。构件种类构件种类：1.原动件原动件：运动规律已知的构件。2.从动件从动件：随原动件运动而运动的构件。3.固定件固定件：固定不动的构件，也称机架。三三.平面连杆机构平面连杆机构1.平面连杆机构的概念平面连杆机构的概念 连杆机构连杆机构：构件间全部由低副连接组成的机：构件间全部由低副连接组成的机构。构。平面连杆机构平面连杆机构：连杆机构中的构件在同一平：连杆机构中的构件在同一平面内或在相互平行的平面内运动称其为平面连杆面内或在相互平行的平面内运动称其为平面连杆机构。机构。平面四杆机构平面四杆机
10、构由四个构件组成的平面连杆机构是最简由四个构件组成的平面连杆机构是最简单的平面连杆机构，简称平面四杆机构。单的平面连杆机构，简称平面四杆机构。平面四杆机构是具有转换运动功能而构平面四杆机构是具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。件数目最少的平面连杆机构。图2-1 铰链四杆机构2.平面连杆机构的特点平面连杆机构的特点.具有多种运动形式的转换，如转动变摆动具有多种运动形式的转换，如转动变摆动或逆运动；转动变转动；转动变直线或逆运或逆运动；转动变转动；转动变直线或逆运动；转动变特殊轨迹等。动；转动变特殊轨迹等。.运动副为低副，制造容易，寿命长，润运动副为低副，制造容易，寿命长，润滑方便，承载
11、能力强。滑方便，承载能力强。.结构复杂，运动误差积累大。结构复杂，运动误差积累大。3.平面连杆机构的应用平面连杆机构的应用搅拌机；搅拌机；压力机；压力机；内燃机等内燃机等四四.平面连杆机构的类型及演化平面连杆机构的类型及演化1.铰链四杆机构铰链四杆机构 所有运动副都是转动副的平所有运动副都是转动副的平面四杆机构。面四杆机构。图2-1 铰链四杆机构2.铰链四杆机构各部分名称铰链四杆机构各部分名称杆杆构件构件 .机机 架：固定构件。架：固定构件。.连架杆：与机架相连的杆；连架杆：与机架相连的杆；a.曲柄：曲柄：360转动的连架杆。转动的连架杆。b.摇杆：在某角度摇杆：在某角度摆动的连架杆。摆动的连
12、架杆。.连连 杆：不与机架相连的杆。杆：不与机架相连的杆。3.铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型 a.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 b.双曲柄机构双曲柄机构 c.双摇杆机构双摇杆机构4.平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性a.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 两两连连架架杆杆中中一一个个是是曲曲柄柄，一一个个是是摇摇杆杆的的铰铰链链四四杆机构杆机构。当曲柄为原动件时，可将当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动，转变为曲柄的连续转动，转变为摇杆的往复摆动。下摇杆的往复摆动。下图图所所示的雷达天线俯仰机构和示的雷达天线俯仰机构和颚式破碎机机构即为曲柄颚式破碎机机构即为曲柄摇杆机构的应用。摇杆机
13、构的应用。曲柄摇杆机构雷达天线调整机构和颚式破碎机雷达天线调整机构和颚式破碎机颚式破碎机机构急回特性急回特性在在曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构中中，当当曲曲柄柄为为原原动动件件并并作作等等速速转转动动时时，从从动动摇摇杆杆空空回回行行程程的的平平均均角角速速度度大大于于其其工工作作行行程程的的平平均均角速度，角速度，摇杆的这种运动特性称为摇杆的这种运动特性称为急回特性急回特性。曲柄摇杆机构的运动过程如图所示。摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。摇杆处于两极限位置时，主动件曲柄所夹的锐角称为极位夹角。图2-4 曲柄摇杆机构的急回特性死点位置死点位置如图所示，曲柄摇杆机构以摇杆CD作为主动件，而曲柄
14、AB为从动件时，则当摇杆处于极限位置时，连杆BC与曲柄AB共线，此时在主动件上无论施加多大的驱动力，连杆加给曲柄的力均通过铰链中心A，此力对A点不产生力矩，所以都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。摇摇杆杆作作为为主主动动件件时时曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构固固有有的的特特性性，在在此此位位置置从从动动件件会会出出现现“顶顶死死”现现象象，还还可可能能出出现现运运动动不不确确定定现现象。象。机构是否有死点取决于从动件与连杆是否有共线的机构是否有死点取决于从动件与连杆是否有共线的位置位置。为使机构正常运转，应设法避开死点。为使机构正常运转，应设法避开死点。在机构设计时，一般在机构设计时，一般
15、采用安装采用安装飞轮飞轮加大惯性加大惯性或采用相同机构或采用相同机构错位排列错位排列的方法，使机构闯的方法，使机构闯过死点过死点。在机车车轮。在机车车轮联动机构联动机构中，则是利用中，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确定性。种死点位置的运动不确定性。例如：缝纫机例如：缝纫机例如例如：机车联动装置机车联动装置：工程上也常利用死点来工作：压力角和传动角压力角和传动角在不计运动副中摩擦和构件质量的情况下，机构中从动件受力F方向和受力点绝对速度vC方向间所夹的锐角称为机构在此位置的压力角。如图2-7所示。压力角是衡量机构传力效果的一
16、个标志力力F在在vC方方向向的的有有效效分分力力F=Fcos ，即即压压力力角角愈愈小小，有有效分力愈大，对机构的传动愈为有利效分力愈大，对机构的传动愈为有利。机机构构运运转转时时，压压力力角角是是变变化化的的，为为了了保保证证机机构构具具有有较较好好的的传传动动特特性性，在在设设计计四四杆杆机机构构时时，要要求求最最大大压压力力角角小小于于许许用用压压力力角角，即即 maxmax ，通通常常取取50,此此条条件件称称为为机构的传力条件机构的传力条件。压压力力角角的的余余角角=90=900 0-，称称为为机机构构在在此此位位置置的的传传动动角角，如如图图2-7所所示示。对对于于连连杆杆机机构构
17、，传传动动角角往往往往表表现现为为连连杆杆与与从从动动件件之之间间所所夹夹的的锐锐角角，比比较较直直观观，所所以以有有时时用用传传动动角角来来反反映映机机构构的的传传力力性性能能较较为为方方便便。即即压压力力角角 越越小小，传传动动角角 越越大大，机机构构的的传传力力性性能能越越好好；反反之之，越越大大，越越小小，机机构传力越费劲，传动效率越低构传力越费劲，传动效率越低。b.双曲柄机构双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构四杆机构称为称为双曲柄机构双曲柄机构。当原动曲柄连续转动时，当原动曲柄连续转动时，从动曲柄也作连续转动从动曲柄也作连续转动，右图右图所示为所示为不等双
18、曲柄不等双曲柄机构机构。在双曲柄机构中，若其在双曲柄机构中，若其相对两杆相互平行如右相对两杆相互平行如右图图所示，则成为平行双所示，则成为平行双曲柄机构曲柄机构(或平行四边形机构或平行四边形机构)。不等双曲柄机构平行双曲柄机构惯性筛的四杆机构惯性筛的四杆机构ABCD便是便是双曲柄机构的应用双曲柄机构的应用机车车轮机车车轮联动机构联动机构及下及下图图均为平行四均为平行四边形机构的应用实例。边形机构的应用实例。反向双曲柄机构：反向双曲柄机构：反向双曲柄机构c.双摇杆机构双摇杆机构两两连连架架杆杆均均为为摇摇杆杆的的铰铰链链四四杆杆机机构构称称为为双双摇摇杆杆机机构构(如如下图下图)。右下右下图图所
19、示为双摇杆机构在鹤式起重机中的应用。所示为双摇杆机构在鹤式起重机中的应用。双摇杆机构鹤式起重机在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则形成在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则形成等腰梯形机构。下等腰梯形机构。下图图所示的汽车前轮转向机构，即为所示的汽车前轮转向机构，即为其应用实例。其应用实例。飞机飞机起落机轮收藏机构起落机轮收藏机构：加热炉炉门启闭机构加热炉炉门启闭机构：自动翻斗机构自动翻斗机构：5.平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化曲柄滑块机构曲柄滑块机构通过将摇杆改变为滑块，摇杆长度增至无穷大，通过将摇杆改变为滑块，摇杆长度增至无穷大，可得到曲柄滑块机构，进而还可演化出双滑块机可得到曲柄滑块
20、机构，进而还可演化出双滑块机构和正弦机构等。构和正弦机构等。下下图图所所示示为为曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构(图图a)，演演化化为为曲曲线线导导轨轨的的曲曲柄柄滑滑块块机机构构(图图b、c)、偏偏置置曲曲柄柄滑滑块块机机构构(图图d)和和对对心心曲曲柄柄滑滑块块机机构构(图图e)的的过过程程。曲曲柄柄滑滑块块机机构构广广泛泛应应用用于于压压力力机机、往往复复泵泵、压压缩缩机机等等装装置中。置中。导杆机构导杆机构摇块机构和定块机构摇块机构和定块机构双滑块机构双滑块机构双滑块机构是具有两个移动副的四杆机构。可以认为是由铰链四杆机构中的两杆长度趋于无穷大而演化成的。按照两个移动副所处位置的不同，可将双滑
21、块机构分成四种型式。两个移动副不相邻，如图2-19所示。从动件3的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正切机构。两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联，如图2-20所示。从动件3的位移与原动件转角的正弦成正比，故称为正弦机构。偏心轮机构偏心轮机构曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构或或曲曲柄柄滑滑块块机机构构通通过过扩扩大大转转动动副副尺尺寸寸，可得到偏心轮机构。可得到偏心轮机构。如如图图2-23所所示示为为由由曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构或或曲曲柄柄滑滑块块机机构构中中曲曲柄柄的的转转动动副副B的的半半径径扩扩大大至至超超过过曲曲柄柄的的长长度度时时，得得到到的的偏心轮机构。偏心距偏心轮机构。偏心距e
22、即是曲柄的长度。即是曲柄的长度。当曲柄长度很小时，通常都把曲柄做成偏心轮，这样当曲柄长度很小时，通常都把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可安装整体式连杆，使结而且当轴颈位于中部时，还可安装整体式连杆，使结构简化。因此，偏心轮广泛应用于传力较大的剪床、构简化。因此，偏心轮广泛应用于传力较大的剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机等机械中。冲床、颚式破碎机、内燃机等机械中。3.带传动带传动一一.带传动的类型和应用带传动的类型和应用1.组成组成 带传动是由固联于主动轴上的主动带轮1，固联于从动轴上的从动带
23、轮2和张紧在两带轮上的封闭环形带3 所组成(图13-1)。当原动机驱动主动带轮回转时，由于带和带轮间的摩擦(或啮合)，便拖动从动带轮一起回转，并传递一定的运动和动力。2.工作原理：工作原理：摩擦传动摩擦传动（V带传动）；轮齿啮合轮齿啮合（同步齿型带）；3.类型类型根据带的截面形状，可分为平带传动平带传动、V V带传带传动动、圆形带传动圆形带传动、多楔带传动多楔带传动和同步带传动同步带传动等。图13-2 带传动的主要类型平带传动平带传动V带传动带传动带传动多用于两轴平行，且回转方带传动多用于两轴平行，且回转方向相同的场合。这种传动亦称为开向相同的场合。这种传动亦称为开口传动。如口传动。如图图13
24、-3所示，所示，当带的张当带的张紧力为规定值时，两带轮轴线间的紧力为规定值时，两带轮轴线间的距离距离a称为称为中心距中心距。带与带轮接触弧带与带轮接触弧所对的中心角所对的中心角 称为称为包角包角。包角是带包角是带传动的一个重要参数传动的一个重要参数。4.V带传动特点带传动特点.带的弹性好，吸震缓和冲击，带的弹性好，吸震缓和冲击，V带无接头，平稳带无接头，平稳噪音小；噪音小；.过载打滑，对其它零件起保护作用；过载打滑，对其它零件起保护作用；.适合中心距大的两平行轴的运动和动力的传递；适合中心距大的两平行轴的运动和动力的传递；.构造简单，制造容易，维修方便，成本低；构造简单，制造容易，维修方便，成
25、本低；.弹性滑动使瞬时传动比不准确；弹性滑动使瞬时传动比不准确；.结构尺寸大、不紧凑；结构尺寸大、不紧凑；.传动效率低；传动效率低；.耐久性差，寿命短；耐久性差，寿命短；.带工作时要张紧，轴和轴承受力大；带工作时要张紧，轴和轴承受力大；5.适用条件适用条件功率P：（100kw以内）；带速V：（525m/s）；传动比i：(310).6.张紧装置张紧装置带张紧的原因带张紧的原因 带传动须保持在一定的张紧力状态下工作，长期张紧会使带产生永久变形而松弛，导致张紧力减小，传动能力下降，因此带传动要控制和及时地调整张紧力。常用的控制和调整张紧力的方法常用的控制和调整张紧力的方法是：调节中心距。水平或接近水
26、平的布置时用调节螺钉调节螺钉1使装有带轮的电动机沿滑轨2移动(图13-4a)。垂直或接近垂直的布置时用螺螺杆杆及及调调节节螺螺母母1使电动机绕小轴2摆动(图b)。若中中心心距距不不能能调调节节时时，可采用具有张张紧紧轮轮的传动(图c),它靠重锤1将张紧轮2压在带上，以保持带的张紧。二二.V带的结构与标准带的结构与标准V带有普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带、联组V带、齿形V带、汽车V带等多种类型，其中普通V带应用最广。1.结构结构：普通普通V带：抗拉体为帘布芯或绳芯带：抗拉体为帘布芯或绳芯,楔角为楔角为40度，相对度，相对高度近似为高度近似为0.7，梯形截面环形带，梯形截面环形带 窄窄V带带
27、:抗拉体为绳芯，楔角为抗拉体为绳芯，楔角为40度，相对高度度，相对高度近似为近似为0.9，梯形截面环形带，梯形截面环形带 齿型齿型V带带:抗拉体为绳芯结构，内周制抗拉体为绳芯结构，内周制成齿型的带成齿型的带大楔角大楔角V带带:抗拉体为绳芯，楔角为抗拉体为绳芯，楔角为60度的聚氨酯环行带度的聚氨酯环行带宽宽V带带:抗拉体为绳芯，相对高度近似抗拉体为绳芯，相对高度近似为为0.3梯形截面环形带梯形截面环形带 联组联组V带带:将几根普通将几根普通V带或窄带或窄V带的带的顶面用胶帘布等距粘接而成顶面用胶帘布等距粘接而成,2、3、4或或5根联成一组根联成一组 2.标准标准：楔角为40、相对高度(h/bd)
28、约为0.7的V带称为普通V带。普通V带分为：Y、Z、A、B、C、D、E，国产Z、A、B、C四种。V带轮上，与所配用带轮上，与所配用V带的节宽带的节宽bd相对应相对应的带轮直径称为的带轮直径称为基准直径基准直径d。V带轮的最带轮的最小基准直径小基准直径dmin及基准直径系列见下及基准直径系列见下表表3.计算长度：基准长度（节线长度）计算长度：基准长度（节线长度）打滑：打滑：当其它条件不变且张紧力F0一定时，这个摩擦力有一极限值(临界值)。当带有打滑趋势时，这个摩擦力正好达到极限值，带传动的有效拉力F 也就达到了最大值Fmax。如果再进一步增大带传动的工作载荷，就会出现打滑打滑。打滑打滑是带所需传
29、递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮发生的显著的相对滑动现象。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效，应当避免。应力分布应力分布：弹性滑动:由于带的弹性变形而引起的带在带轮上的滑动称为弹性滑动。注意带的弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以是带传动工作时的固有特性，是不可避免的。而打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。三三.同步带传动简介同步带传动简介同步带是以钢丝为抗拉体，外面包覆聚氨脂或橡胶而组成。它是横截面为矩形、带面具有等距横向齿的环形传动带(图13-
30、18)。带轮轮面也制成相应的齿形，工作时靠带齿与轮齿啮合传动。由于带与带轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步，故称为同步带传动。它的缺点是：带及带轮价格较高，对制造、安装要求高。当带在纵截面内弯曲时，在带中保持原长度不变的任意一条周线称为节线(图13-18)，节线长度为同步带的公称长度。在规定的张紧力下，带的纵截面上相邻两齿对称中心线的直线距离称为带节距pb，它是同步带的一个主要参数。4.齿轮传动齿轮传动一一.工作原理工作原理通过齿轮轮齿间的啮合来传递运动和动力。通过齿轮轮齿间的啮合来传递运动和动力。二二.特点特点齿轮传动是用来传递任意两轴间的运动和动力的，它是应用最为广泛的一种机械传动。(
31、1)主主要要优优点点 1)适用的圆周速度和功率范围广；2)机械效率高；3)可实现准确的传动比、且传动平稳；4)寿命长；5)工作可靠；6)可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动；7)结构紧凑。(2)主主要要缺缺点点 1)要求有较高的制造和安装精度，成本相对较高；2)不适宜于远距离两轴之间的传动。三三.齿轮传动分类齿轮传动分类按齿轮轮齿齿廓：按齿轮轮齿齿廓：渐开线、摆线、圆弧渐开线、摆线、圆弧四四.轮系轮系一一.一对齿轮传动存在的问题一对齿轮传动存在的问题 由前述知，在机械传动中若传动比较大时使用一对齿轮，其结构尺寸就会很大；若想多速也无法实现，因此，齿轮传动在使用中通常是多对齿轮组合在一起，从而
32、实现一些单对齿轮传动无法实现的内容。二二.轮系的概念轮系的概念 由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。定轴轮系周转轮系及其转化三三.轮系的功用轮系的功用1.实现较远的两轴之间传动主、从动轴之间距离较远时，用多级定轴轮系实现大传动比，可使传动外廓尺寸(图中实线所示)较一对齿轮传动(图中双点划线所示)小，节约材料和减轻重量，且制造、安装方便。2.实现变速、变向传动实现变速、变向传动在主动转速和转向不变的情况下，利用轮系可使从动轴获得不同转速和转向。如图所示汽车变速箱，按照不同的传动路线，输出轴可以获得四挡转速(见下表)。输入轴输出轴3.获得大的传动比获得大的传动比采用周转轮系，可用较少的齿轮获得很大
33、的传动比，如上述例题双排外啮合行星轮系传动比可达10000。再如下图a所示的少齿差行星传动也可获得大的传动比。4.合成运动和分解运动合成运动和分解运动5.其他其他a.如利用轮系可以使一个主动构件同时带动若干个从动构件转动，实现分路传动。(钟表）b.利用行星轮系还可在较小外廓尺寸下实现大功率传动。c.利用轮系还可使输出构件实现复合运动，如下图所示机械手手腕机构。四四.轮系的种类轮系的种类1.定轴轮系：定轴轮系：轮系中安装各齿轮的轴线固定不动；轮系中安装各齿轮的轴线固定不动；定轴轮系2.周转轮系周转轮系轮系中至少有一个齿轮轴线既有自转又绕着轮系中至少有一个齿轮轴线既有自转又绕着某个齿轮的轴线公转某个齿轮的轴线公转 周转轮系及其转化3.混合轮系混合轮系轮系中有部分定轴轮系和部分周转轮系