机械工程设计基础

1、重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期 教 学 课 题平面连杆机构概述 四杆机构的基本形式及其演化教学目的与要求了解平面连杆机构的组成、特点及其应用掌握铰链四杆机构类型判断的方法教学重点各类四杆机构的特点及其应用难点四杆机构的演化教 具各类型的平面连杆机构讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 概述平面连杆机构：各构件通过低副连接，其均在同一平面内运动的机构平面连杆机构的特点优点： 1）低副联接为面接触，压强小，易润滑磨损小2）易制造，且加工精度较高3）能实现各种运动的转换和得到多种运动轨迹和运动规律缺点： 1）由于低副联接产生的间隙，使机构运动规精度不

2、高2）工作中有冲击，产生一定的噪声和振动l 四杆机构的基本形式及其演化一、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的组成：机架（固定不但的构件4）连杆（与机架不相连的构件2）连架杆（与机架相连的构件）铰链四杆机构的类型：1曲柄摇杆机构：两连架杆之一为曲柄，另一为摇杆（实例分析图5-2、5-3）2双曲柄机构：两连架杆均为曲柄（实例分析图5-4、5-5、5-6）3双摇杆机构：两连架杆均为摇杆（实例分析图5-8、）二、四杆机构的演化形式1曲柄滑块机构：当曲柄摇杆机构中的摇杆长度趋于无穷大时其C点的轨迹为直线曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构 注意：偏置曲柄滑块机构中AB杆为曲柄的条件是l1=el2*由运动副的

3、复习引出低副机构平面连杆机构*提问：请同学们试举几个生活与工程中的四杆机构的实例*注意分析各类四杆机构的运动传递关系和各构件的动作*注意四杆机构演化为滑块机构的过程分析（不要求掌握）实例分析：图5-4曲柄滑块机构的应用2导杆机构：曲柄滑块机构中的构件1做机架导杆机构实例分析：图5-11导杆机构的应用3摇杆机构 ：曲柄滑块机构中的构件2做机架摇块机构 实例分析：图5-12摇块机构的应用4定块机构：曲柄滑块机构中的构件3做机架定块机构 实例分析：图5-13定块机构的应用 摇块机构 定块机构*注意各类滑块机构的运动分析与各构件的动作分析*小结讨论题：四杆机构的类型有哪几种？它们各自的特点是什么？ （

4、由老师以小结的方式指导学生完成）课 后 作 业5-1，5-6重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期 教 学 课 题四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念教学目的与要求掌握四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念，能正确分析判断各类型的四杆机构理解四杆机构的基本特性及其应用教学重点四杆机构的基本特性，曲柄存在的条件难点机构极限位置、死点位置，传动角、压力角的分析教 具四杆机构的教具和挂图讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念一、铰链四杆机构存在曲柄的条件1整转副存在的条件杆长和条件：lmax + lmin = l2 + l3

5、2曲柄存在的条件：1）机构满足杆长和条件2）连架杆和机架中必有一杆为最短杆3铰链四杆机构基本类型的判别方法 例题分析：习题5-7 二、平面四杆机构的运动特性1平面连杆机构的极限位置与极位夹角 极限位置（极位）：连杆与曲柄的两次共线位置 极位夹角：曲柄对应两极限位置所夹的锐角2平面连杆机构的急回特性 工作行程：从动件由C1 C2 ，曲柄转过1，从动件C点运动的速度为v1 空回行程：从动件由C2 C1 ，曲柄转过2，从动件C点运动的速度为v2因曲柄匀速转动，故有v2v1即空回行程快于工作行程急回特性3行程速比系数K：度量急回特性程度的物理量 或转换成 各类机构的急回特性分析*课前提问：（在黑板上随

6、意画出两个四杆机构）你能判断该机构是属于哪种类型的四杆机构？若不能判断请说明原因。由此引出四杆机构曲柄存在的条件和判断方法*画出几个四杆机构，让同学们分析其属于哪一类四杆机构*通过习题5-7的分析要求学生掌握四杆机构类型的判断方法*通过四杆机构极限位置与极位夹角的分析引导学生完成导杆机构的极限位置与极位夹角的分析*对行程速比系数的公式只做简单的推导，重点在分析各类机构的急回特性，特别是牛头刨床和摆动导杆机构急回特性的分析三、平面四杆机构的传力性能1压力角与传动角 有效分力：有害分力：压力角：从动件受力方向与受力点速度方向所夹锐角 传动角：连杆与从动件之间所夹锐角 压力角与传动角的关系：压力角与

7、传动角的物理意义：与是度量连杆机构传力性能的物理量，小（大），有效分力大，机构的传力性能好，反之则差。最小传动角的分析：对于四杆机构，最小传动角出现在曲柄与机架两次共线位置之一。工程中，为保证机构的传力性能，应使 2止点位置（死点位置）：机构中，当=0（或=90）时，从动件受力点的受力方向与该点运动方向垂直，其有效分力为零，机构的该位置即为止点位置（机构处于停顿位置） 注意：1）当曲柄为主动件时，机构不存在止点位置 2）机构的止点位置出现在机构的两个极限位置 止点位置的利用 止点位置的克服3自锁现象：在摩擦力作用下，无论驱动力多大，都不能使原来不动的机构产生运动的现象*重点分析压力角与传动角的

8、关系及其物理意义，对最小传动角作一简单介绍（引导学生分析摆动导杆机构的压力角与传动角）*提问：摆动导杆机构当以曲柄为主动件时，其压力角有什么特性？*在给出止点位置的同时，启发学生自己分析死点位置出现在机构什么运动位置，并提问：当曲柄为原动件时，机构会出现死点位置吗？给出注意的问题*通过图讲解死点位置的利用与克服*注意讲解自锁现象与死点的区别课 后 作 业5-2，5-3，5-4，5-6重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程计基础 20062007学年上学期 教 学 课 题凸轮机构的组成、特点及其应用 从动件常用运动规律教学目的与要求熟悉凸轮机构的类型，了解凸轮机构的特点及应用领会从动件常用

9、的三种运动规律，能正确绘制该三种运动规律的位移线图教学重点凸轮机构的特点、应用，三种位移线图的绘制难点凸轮机构的运动特性分析教 具凸轮机构讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 凸轮机构概述一、凸轮机构的应用和特点1凸轮机构的组成：凸轮、从动件和机架高副机构机构运动简图 实例分析：1）内燃机配气机构（图6-1）2）自动车床中的凸轮机构（图6-2）3）缝纫机拉线机构，补鞋机中的凸轮机构2凸轮机构的特点 优点：能实现从动件的各种预期的、复杂的运动规律；结构简单、紧凑，工作较可靠，应用广泛。 缺点：高副接触，不易润滑，易磨损；凸轮加工成本高。二、凸轮机构的分类 按凸轮形状分类盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸

10、轮机构 按从动件形式分类尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件凸轮机构 按锁合方式分类力锁合、形锁合凸轮机构l 从动件常用运动规律简介一、凸轮机构的工作过程1凸轮机构的工作过程：凸轮转动（一般为匀速转动）实现从动件：升停降停的运动循环 注意：凸轮机构工作中，其从动件升、降的动作必有，而停可以没有2几个基本概念 基圆：以凸轮轮廓的最小向径rb所作的圆升程推称运动角0行程h（从动件的最大位移）远停程远停程角s回程回程角0/近停程近停程角s/*由挂图讲明凸轮机构的组成与工作原理*由图6-3、6-4、6-5讲解凸轮机构的分类以及各类凸轮机构的具体名称的确定方法*通过凸轮机构演示其工作过程和工作特性*利用挂

11、图，以凸轮的一个运动周期讲明概念3运动线图 位移曲线：表明从动件位移与时间的关系的曲线（s(t)曲线） 速度曲线：表明从动件速度与时间的关系的曲线（v(t)曲线） 加速度曲线：表明从动件加速度与时间的关系的曲线（a(t)曲线）二、从动件常用运动规律简介l 图解法设计盘形凸轮轮廓简介一、图解法的原理机构运动的相对性反转法原理给整个机构一公共角速度（各构件的相对运动不变）凸轮固定不动，从动件与机架以相对凸轮转动从动件尖底的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线二、直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计1对心式尖底从动件盘形凸轮轮廓设计 设计步骤：选定比例尺画运动位移曲线画基圆等分基圆与位移线图根据反转法，在各自的等

12、分线上切取相应的位移长度的一系列点依次连接各点凸轮轮廓曲线（详细步骤见教材图6-10） 注意的问题：1）从动件反转的方向不能搞错2）基圆上的等分点一定要与位移线图上的等分点一一对应2滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计设计步骤：1）按运动线图作尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线理论轮廓曲线 2）以理论轮廓曲线为滚子圆的圆心作一系列滚子圆滚子圆的内包络曲线即为滚子从动件盘形凸轮轮廓轮廓曲线注意的问题：1）凸轮的基圆为理论轮廓曲线的基圆 2）实际轮廓曲线与理论轮廓曲线法线距离始终相等，但不是两轮廓线各出处相距滚子半径*注意分析等速运动和等加等减的个运动线图的特性和各自发生冲击的类型和位置以及介绍消除冲击的方法（在

13、此简单介绍简谐运动规律）*在黑板上图示各运动线图的画法课 后 作 业自习章节后的思考题，6-8重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械设计基础 20062007学年上学期 教 学 课 题其它常用机构教学目的与要求了解螺旋机构、棘轮机构和槽轮机构的组成、工作原理、运动特点和应用教学重点各间歇运动机构的工作原理及其应用难点各类机构的运动分析教 具间歇运动机构讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 螺旋机构一、螺纹的基本知识与螺旋机构概述1螺纹的基本知识 螺纹的形成旋向（左旋、右旋）主要参数类型及应用2螺旋机构概述螺旋机构的组成：螺杆、螺母和机架螺旋机构的工作原理：螺杆的转动（或螺母的移动）转换为螺母

14、的一动（或螺杆的转动+移动）螺旋机构的分类：滑动螺旋机构、滚动螺旋机构和静压螺旋机构（本节字讲滑动螺旋机构）螺旋机构的特点：（优点）结构简单、传动连续平稳，有较大的传动比且承载能力强，传递运动准确，具有自锁功能；（缺点）低副联接面接触摩擦损耗大传动效率低二、螺旋机构的传动效率与自锁1传动效率：，其中2自锁条件： 注意：越大，越高；越大，越低；具有自锁性能的螺旋机构其效率低（）三、滑动螺旋机构1单螺旋机构：螺杆、螺母移动方向的判定（左、右手法则）移动速度2双螺旋机构：组成类型 差动螺旋机构：两螺旋副的螺纹旋向相同若l1l2，则移动螺母相对机架的位移为常用于微调装置实例分析 复式螺旋机构：两螺旋副

15、的螺纹旋向相反移动螺母相对机架的位移为常用于快速移动和调整的装置实例分析l 棘轮机构一、棘轮机构的工作原理和类型棘轮机构的组成：棘轮、棘爪、摇杆和机架工作原理：摇杆摆动时，摇杆上的主动棘爪进入棘轮的棘槽中，推动棘轮转动；摇杆反向摆动时，主动棘爪在棘轮齿背上滑动，止退棘爪卡住棘轮使之不动，使棘轮作时动时停的间歇运动棘轮机构的类型：齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构*开关水龙头引出螺旋机构，并要求学生举出几个生活与工程中的螺旋机构*对螺纹的基本知识作简单介绍，着重讲解螺纹旋向的判定和螺距、导程、螺旋升角等概念*由力学的自锁条件引出螺旋机构的自锁性能和自锁条件*注意讲解各种类型的螺旋机构的特点、应用二、棘

16、轮转角大小的调节方法改变曲柄的长度用覆盖罩调节转角用双动棘爪调节机构转角三、齿式棘轮机构的特点及应用 特点：结构简单、制造方便、运动可靠，可根据需要调节棘轮转角，能实现送进、制动和超越运动；但机构传递动力能力小启动时有冲击和噪声棘轮机构的应用：间歇进给式输送（牛头刨床进给机构，浇注式流水线进给装置）超越运动与超越离合器（图7-6内啮合棘轮机构的超越性能）四、摩擦式棘轮机构简介机构的组成工作原理机构的特点及其应用l 槽轮机构一、槽轮机构的组成和工作原理槽轮机构的组成：主动拨盘、从动槽轮与机架工作原理：当主动拨盘匀速转动时，连于其上的圆销进入槽轮的的径向槽中驱使槽轮运动；脱离槽轮的径向槽则槽轮不动

17、。槽轮机构的类型：外槽轮机构、内槽轮机构槽轮转角与拨销、槽数的关系：槽轮每次转角 一个运动周期槽轮转动的次数为拨销数k注意：1）槽数Z应大于等于3 2）外槽轮机构k=15，内槽轮机构，k只能取1二、槽轮机构的特点和应用 特点：结构简单、工作可靠，槽轮起动和停止时运动比较平稳；但当Z与k确定后，槽轮的转角大小不能随意调节 应用：放映机卷片机构、自动传送装置*通过棘轮与槽轮机构的教具的运动过程讲解这两类机构，重点讲明机构的特点和应用课 后 作 业自习章节后的思考题，7-5重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期 教 学 课 题带传动的组成、类型、特点及应用

18、带传动的受力分析 带传动的弹性滑动及传动比教学目的与要求对带传动的类型、特点及应用作一般了解通过对带传动的受力与应力分析，理解带传动的失效形式，明确弹性滑动与打滑的概念教学重点带传动的受力分析 带传动的弹性滑动及传动比难点受力分析、弹性滑动机理分析教 具挂图讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 带传动的组成、类型、特点及应用一、带传动的组成及其工作原理组成：主动带轮、从动带轮、挠性带和机架组成带传动工作原理：带传动工作时依靠张紧在带轮上的传动带与带轮间的摩擦力来传递运动与动力二、带传动的主要类型1摩擦带传动 平带传动：带为卷带，可任意截取，带内表面为工作面，承载能力不够高 V带传动：带为圈带无

19、接头，带两侧面为工作面，承载能力强，一般为平带的3倍 多楔带传动：多根平带与V带的组合，具有V带的特点 圆带传动：承载能力低，常用于小功率的运动传递2啮合带传动简介：同步带传动齿孔带传动三、带传动的特点及应用（P171）l 带传动的受力分析与应力分析一、带传动的受力分析 初拉力F0：带静止时带轮两边带中承受的拉力紧边拉力F1：带传动工作时在摩擦力的作用下绕入主动轮一边的带被拉紧，拉力由F0增大到F1，称为紧边拉力松边拉力F2：绕出主动轮一端的带被放松，拉力有F0减至为F2，称为松边拉力有效圆周力： Fe = F1 -F2（注意：带传动摩擦力的总和 与有效圆周力永远保持相等。其有效拉力由工作机的

20、阻力所确定，而摩擦力由带传动本身的因素决定，与带传动的弹性滑动有关）有效圆周力的欧拉公式： 由上式可知，带所传递的圆周力F与下列因素有关：1）初拉力F0 （初拉力F0愈大，有效拉力F就愈大，所以安装带时，要保持一定的初拉力。但F0过大，会加大带的磨损，致使带过快的松弛，缩短其工作寿命）2）摩擦因数f （摩擦因数f愈大，摩擦力也愈大，所能传递的圆周力F就愈大。V带的fv= f / sin203 f，所以传递能力高于平带）3）包角a（ F随包角的增大而增大。增大包角会使整个接触弧上的摩擦力的总和增加，从而提高传动能力。水平装置的带传动通常将松边放置在上边以增大包角。由于大带轮的包角大于小带轮的包角

21、打滑会首先在小带轮上发生，所以只需考虑小带轮的包角a1。一般要求120）*由设计课题引出带传动，并说明带传动一般置于高速级*简单分析带传动的类型，重点讲解V带传动*带传动的特点以讲解为主，不写板书*带传动的受力分析部分，注意讲明初拉力、紧边、松边拉力的概念与判断，对各类力的定量分析只做简单介绍*由欧拉公式认真分析有效圆周力与哪些因素有关二、带传动的应力分析1拉应力F1产生的应力 F2产生的应力 2离心拉应力 q为单位长度的质量（kg/m）。注意高速传动时宜采用轻质带，以利于减小离心拉应力。3弯曲应力 4最大的拉应力 max = 1 + c + b1 （最大拉应力发生在紧边入主动轮处） 三、带传

22、动的弹性滑动：由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动传动带是弹性体带由紧边绕过主动轮进入松边时，带的拉力逐渐降低，其弹性变形量也逐渐缩短带运动滞后于轮使v带v轮2注意：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是不可避免的。带传动弹性滑动程度用滑动率表示即 带传动的实际传动比为 注意：由于很小，在一般计算中，可忽略的影响*边讲各类应力边画应力分布图，引导学生找出最大应力点*提问：传动带所受的应力是静应力还是交变应力？在此应力作用下，带产生什么样的破坏形式？课 后 作 业9-1重庆工业职业技术学院教案与讲稿

23、课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期教 学 课 题V带的结构和标准 V带轮的常用材料与结构 普通V带传动的失效形式与设计准则教学目的与要求了解V带的结构和标准和普通V带轮的常用材料与结构明确普通V带传动的失效形式与设计准则教学重点V带与V带轮的结构和尺寸，普通V带传动的失效形式与设计准则难点单根V带额定功率的确定的方法教 具讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l V带的结构和标准V带的构造：抗拉体1（承受载荷的主体，帘布：抗拉强度高；线绳：抗弯强度高）、顶胶2（弹性材料）、底胶3及包布层4（耐磨）节线与节面：V带运行时不伸长、不缩短的圆周，称为节线，全部节线组成带的节面，带的节面宽

24、度称为节宽，用bp表示带轮基准直径dd：和节宽相对应的带轮直径称为基准直径表（9-2）基准长度Ld：V带在规定的张紧力下，带与带轮基准直径上的周线长度。V带的基准长度已标准化（表9-3）截面尺寸：V带截面尺寸已标准化，按截面大小分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号（表9-1），截面尺寸大的传递的功率也愈大。l 普通V带轮的常用材料与结构一、V带轮的材料当v25m/s时：HT150、HT200当v 25m/s时：铸钢或钢板焊接的带轮小功率带轮：铸铝或塑料二、V带轮的结构和尺寸1带轮的结构带轮由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成轮缘：带轮的外缘部分轮毂：带轮与轴相配合的部分。通常带轮与轴用键连接，轮毂上

25、开有键槽，孔的尺寸ds按轴的强度和刚度要求确定。轮辐：轮缘与轮毂相连的部分。轮辐的结构形式随带轮的基准直径而异，直径小的做成实心式，中等的做成腹板式，大的做成辐条式2带轮的尺寸（表9-4）10-4 普通V带传动的失效形式与设计准则一、 带传动的失效形式1打滑：过载（有效拉力超过极限摩擦力）引起带在带轮上打滑不能正常工作2带的疲劳破坏：带上的交变应力带脱层、撕裂、拉断*课前提问：1）带传动有哪些特点？与平带比较，V带传动有哪些特点？2）普通V带有几种型号？哪个型号的截面尺寸最大？3）何谓带传动的弹性滑动与打滑，两者各由什么原因引起？它们的性质有何根本区别？*结合表图讲解V带与V带轮的结构及几何尺

26、*由上讲的受力分析与应力分析讲述带传动的失效形式与设计准则寸二、带传动的计算准则1保证带传动不打滑2保证带具有足够的疲劳强度和使用寿命疲劳强度条件： max = 1 + c + b1 3单根V带额定功率的确定 带传动所能传递的功率： 单根V带额定功率的确定：P1=（P1 +P1）KaKL注意：P1为额定功率（kW），按带的型号、小轮的转速n1和基准直径dd1查表9-5；P1为单根V带当i 1时所能传递功率的增量（kW）。当实际传动比i 1时，由于带绕经大轮时的弯曲应力小于带绕经小轮时的弯曲应力，可使带轮的疲劳强度有所提高，即传递的功率将增大。P1按带的型号，小轮的转速n1与传动比i，查表9-6

27、确定。 Ka为包角系数。按实际包角查表9-7。KL为带的长度系数。按实际基准长度查表9-3。*引导与启发学生完成单根V带额定功率的确定（注重讲解查图查表方法）课 后 作 业9-29-6重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期教 学 课 题普通V带传动的参数选择和设计计算方法 带传动的张紧、安装与维护教学目的与要求掌握普通V带传动的参数选择和设计计算方法了解带传动的张紧、安装与维护教学重点普通V带传动的参数选择和设计计算方法难点设计中图、表的正确运用教 具挂图讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 普通V带传动的参数选择和设计计算方法一、V带传动的参数选择1

28、设计的已知条件：传动用途、载荷性质、需传递的功率、小带轮的转速、传动比以及对外廓尺寸的要求等。2参数选择： V带的型号、长度和根数，以及V带轮的基准直径、V带传动的中心距；计算V带的初拉力和作用在轴上的压力二、V带传动设计的计算方法及步骤1确定计算功率Pc ： Pc = KA P （kW） 式中KA工作情况因数，查表102确定带的型号：按计算功率Pc和小轮转速n1由图10-12选带的型号3确定两轮的基准直径dd1、dd21） 确定小轮的基准直径dd1：带轮的直径小可使传动的结构紧凑，但另一方面又使带中的弯曲应力增大，而使带的寿命降低。设计时应使基准直径大于表9-2规定的最小值2）计算大轮的基准

29、直径dd2：dd2= i dd1，大带轮的直径应圆整成相近的带轮基准直径的标准值4验算带速： 注意：当传递的功率一定时，提高带速，有效拉力将减小，可减少带的根数。但带速过高，离心应力过大，使摩擦力减小，传动能力反而降低。因此，带的速度一般应在525m/s。5确定中心距a和带的基准长度Ld1）初定中心距a0： 0.7（ dd1 + dd2 ） a0 2（ dd1 + dd2） 2）确定基准长度Ld： L d 0为带的基准长度的计算值，查表10-6选定带的基准长度的L d标准值3）确定实际中心距a： 为了张紧和调整需给中心距一定的调整公差，一般取 -0.015 L d + 0.03L d6验算小轮

30、包角 ：120若不满足此条件，可适当增大中心距或减小两轮的直径差，也可以加张紧轮*课前提问：1）带传动的失效形式有哪些？右提问引出带传动的设计*结合例题完成V带传动设计的计算方法及步骤的讲解7计算带的根数z： 带的根数应取整数，为使各带的受力均匀，根数不能太多，一般z10。8计算带的初拉力F0： 安装带时，必须予以保证9计算带对轴的压力： F Q是设计轴和选择轴承的依据。l 带传动的张紧、安装与维护一、带传动的张紧带安装时应张紧以保证一定的初拉力。另外，带工作一段时间后就会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小，传动能力下降，这时又需要重新张紧1调整中心距方式：定期张紧（定期调整中心距以恢复张紧力。

31、滑道式摆架式自动张紧）2 紧轮方式：若带传动的轴间距不可调整时，可采用张紧轮装置（调位式内张紧轮装置摆锤式张紧轮装置）注意：张紧轮一般设置在松边的内侧靠近大轮处。若设置在外侧时，则应使其靠近小轮，这样可以增加小带轮的包角，提高带的疲劳强度。二、带传动的安装和维护（P181）1平行轴传动时，各带轮的轴线必须保持规定的平行度。各轮宽的中心线，V带轮、多楔带轮对应轮槽的中心线否则会加速带的磨损，降低带的寿命 2同组使用的V带应型号相同、长度相等，不同厂家生产的V带、新旧V带不能同时使用，应定期检查胶带，如有一根松弛或损坏则应全部更换新带3安装时，应按规定的初拉力张紧，也可凭经验张紧，带的张紧程度以1

32、00m带长大拇指能将带按下15mm为宜。4带传动装置外面应加以保护罩，以保护安全，防止带与酸、碱或油接触而腐蚀传动带，带传动不需润滑，应及时清理带轮槽内及传动带上的油污。结合教科书的图例和挂图讲解带传动的张紧、安装与维护和注意的问题课 后 作 业9-10 重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期教 学 课 题齿轮传动的特点、应用及分类 渐开线的形成与性质 渐开线齿轮的几何参数与尺寸教学目的与要求了解齿轮传动的特点、应用及分类，明确渐开线形成的原理及其基本性质熟悉渐开线齿轮的几何参数和几何尺寸计算公式教学重点渐开线基本性质、齿轮的主要参数与几何尺寸难点渐开

33、线的形成原理与性质、渐开线参数方程教 具齿轮实物与挂图讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 齿轮传动的特点、应用及分类1齿轮传动的特点优点：传递功率大、速度范围广、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长；且能实现恒定的传动比和空间任意两轴的运动与动力传递缺点：制造和安装精度要求高、成本高；且不宜用于中心距较大的传动；低精度齿轮易产生较大的噪声和振动2齿轮传动的分类及应用 分类：（图10-1） 应用：广泛用于各类传动机构中l 渐开线的形成原理和基本特性一、渐开线的形成及其特性1渐开线的形成：发生线NK沿半径为rb的圆作纯滚动则发生线上的任意一点K的轨迹曲线该圆的渐开线。2渐开线的特性：1）发生线在基

34、圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即NK长等于弧长AN2）发生线NK是基圆的切线和渐开线上K点的法线，线段NK为渐开线在K点的曲率半径，N点为其曲率中心。3）渐开线上某一点的法线（受力时不计摩擦时的正压力Fn方向线），与该点速度vK方向所夹的锐角aK，称为该点的压力角： 渐开线上各点的压力角不等，离开基圆越远的点，其压力角越大。4）渐开线的形状决定于基圆的大小，基圆越大渐开线越平直，反之则越弯曲5）基圆内无渐开线。二、渐开线极坐标方程简介：l 渐开线齿轮的参数及几何尺寸 一、主要几何参数1齿数z：分布在齿轮圆周上的轮齿数2模数m和压力角a 模数：定义齿轮分度圆上的比值p/p为模数，并规定为

35、标准值(mm)我国规定的标准模数系列见表10-1压力角：齿轮分度圆上的压力角用a表示并规定为标准值 a=20分度圆：齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆*课前提问：带传动的传动比恒定吗？影响带传动传动比的因素是什么？由此引出齿轮传动*让学生列举齿轮传动实例*在黑板上通过教具演示渐开线的形成并讲解渐开线的性质*极坐标方程的应用待用时再讲3齿顶高因数ha*和顶隙因数c*对于圆柱齿轮正常齿制，标准规定：ha*=1， c*=0.25 顶隙：c*m一齿轮齿顶圆与另一齿轮齿根圆之间的径向距离。顶隙可防止相互啮合的轮齿的齿顶齿根发生顶撞，并储存润滑油利于齿轮啮合传动 注意：在齿轮各参数中，模数是齿轮的一个重要

36、参数。模数越大，轮齿的厚度和高度也越大，从而轮齿的抗弯能力也越强标准齿轮：具有标准模数、标准压力角、标准齿顶高因数和标准顶隙因数，且分度圆上齿厚等于齿槽宽的齿轮二、渐开线圆柱齿轮几何尺寸计算公式名 称外 齿 轮内 齿 轮分度圆直径dd=mzd=mz齿顶高haha= ha*mha= ha*m齿根高hfhf= ha + c =( ha*+c*)m=1.25 mh f = ha + c =( ha*+c*)m=1.25 m顶隙cc=c*m=0.25 mc=c*m=0.25 m齿高hh= ha+ hf=( 2ha*+c*)m=2.25 mh= ha+ hf=( 2ha*+c*)m=2.25 m齿顶圆直

37、径dada=d+2ha=m(z+2 ha*)= m(z+2)da=d-2ha=m(z-2 ha*)= m(z-2)齿根圆直径dfdf= d-2hf= m(z-2 ha*-2 c*)= m(z-2.5)df= d+2hf= m(z+2 ha*+2 c*)= m(z+2.5)基圆直径dbdb= mzcosadb= mzcosa齿距pp=mp=m齿厚ss= p /2=m/2s= p /2=m/2齿槽宽ee= p /2=m/2e= p /2=m/2标准中心距a外啮合齿轮传动： a=m(z1+z2)/2内啮合齿轮传动： a=m(z2-z1)/2渐开线齿轮参数的确定及几何尺寸的计算实例例 一对标准直齿圆柱

38、齿轮传动，其大齿轮已损坏。已知小齿轮的齿数z1=24，齿顶圆直径da1=130mm，两齿轮传动的标准中心距a=225mm。试计算这对齿轮的传动比和大齿轮的主要几何尺寸。解 模数：大齿轮齿数：传动比：分度圆直径 d2330 mm，齿顶圆直径 da2=340 mm，齿根圆直径df2=317.5 mm，齿顶高 ha= 5 mm，齿根高 hf = 6.25 mm，全齿高h = 11.25 mm，齿距 p = 15.70 mm，齿厚和齿槽宽s = e = 7.85 mm*强调齿轮参数的概念与作用，特别要模数和压力角标准的贯彻*短齿制齿轮在此只作简单提示*强调标准齿轮的定义*直接给出齿轮几何尺寸的计算公式

39、并要求学生记忆该公式课 后 作 业6-3，6-6，6-8重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期教 学 课 题 渐开线齿轮的啮合传动 渐开线齿轮的切齿原理与根切现象教学目的与要求明确齿轮啮合传动的特性了解渐开线齿轮的切齿原理与根切现象教学重点齿轮啮合传动的特性难点齿轮啮合传动的特性分析及根切的原因教 具挂图讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动一、渐开线齿廓的啮合特性1瞬时传动比不变性（齿廓啮合基本定律）相互啮合的一对齿廓在任一瞬时的传动比与两齿轮的连心线与该对啮合齿廓接触点的公法线所分得的两线段成反比即 i=w1/w2=O2

40、C/O1C=常数节圆：分别以O1和O2为圆心、以O1C和O2C为半径作圆，其半径用r1和r2表示2中心距可分性在图中，因为O1N1CO2N2C，所以 在齿轮加工完成后因其基圆半径已经确定，所以即使两齿轮的中心距稍有改变（象制造和安装误差以及磨损等原因），也不会影响齿轮的传动比。3传递压力的方向不变性（啮合角为常数）啮合线：齿轮传动时其齿廓接触点的轨迹线称（渐开线齿廓啮合时，由于无论在哪一点接触，接触齿廓的公法线总是两基圆的内公切线N1N2。故渐开线齿廓的啮合线就是直线N1N2）啮合角：啮合线N1N2与两齿轮节圆的公切线tt间的夹角a啮合角在数值上等于渐开线在节圆上的压力角。分析：由于两齿廓啮合

41、时，其间的正压力是沿齿廓法线方向作用，也就是沿啮合线方向传递。故啮合角不变齿廓间压力方向不变若齿轮传递的力矩恒定，则轮齿之间、轴与轴承之间压力的大小和方向也均不变，从而传动平稳。这也是渐开线齿廓传动的一大优点。实际中心距： 实际中心距与标准中心距的关系： 注意：1）当一对齿轮相互啮合时才有节圆和啮合角，单个齿轮没有节圆和啮合角，只有分度圆与压力角 2）当a=a/ 时为标准安装（无侧隙安装），只有此时齿轮的节圆与分度圆重合*提问：1）渐开线是怎样形成的？它有哪些特性？2）为何将齿轮的模数取成标准值？它对齿轮传动有何影响？*齿廓啮合基本定律不作推导，只加以说明；强调节圆与节点的概念*由传动比公式分

42、析中心距可分性，注重讲明其重要作用*强调啮合线、基圆内公切线与齿廓公法线三线合一，并由此讲明啮合角与压力角的关系和齿轮传递的压力*利用教具和挂图分析齿轮的啮合过程。分析理论啮合线段与实际啮合线段的内在关系*对标准齿轮正确啮合的条件的来由作简单的推导证明，提醒学生注意该条件的重要性*引导学生分析齿轮连续传动的条件后引出重合度概念，并强调重合度的物理意义课 后 作 业10-10重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期教 学 课 题渐开线齿轮的切齿原理 根切现象与最少齿数教学目的与要求理解展成法加工齿轮的原理，熟悉展成法加工齿轮的几种方法了解仿形法加工齿轮的原

43、理和所使用的机床、刀具；明确根切现象与最少齿数教学重点展成法加工渐开线齿轮的原理与方法，齿轮不根切的最少齿数 难点展成原理与根切现象的分析教 具挂图讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 渐开线齿轮的切齿原理渐开线齿轮轮齿的成形方法有铸造、模锻、热轧、切削加工等。最常用的是切削法。切削法按其原理又可分为仿形法和展成法两种。一、仿形法简介 加工机床铣床铣刀轴向剖面的形状与齿轮齿槽轴向剖面的形状相同加工方法（以卧铣为例图10-6）简单介绍特点二、展成法1展成原理：利用一对齿轮传动时，其轮齿齿廓互为包络的原理展成法加工齿轮：1）轮坯与刀具的节圆作纯滚动：展成运动轮坯与刀具由机床保证按一定的定传动比运动

44、2）刀具具有渐开线齿廓的刀刃2加工方法1）齿轮插刀插齿：齿轮插刀顶部比正常轮齿高出c*m，以便切出齿轮的顶隙。插齿时，插刀沿轮坯轴线方向作往复切削运动，同时强迫插刀与轮坯以一定的角速比转动，直至切出全部齿廓。因齿轮插刀的齿廓是渐开线，所以插制的齿轮也是渐开线。根据正确啮合条件，被切齿轮的模数和压力角必定与插刀的模数和压力角相等。故用同一把刀具可加工出具有相同模数和压力角、而齿数不同的齿轮。*课前提问：1）分度圆与节圆有何区别？压力角与啮合角有何区别？2）渐开线齿廓有哪些啮合特性？3）标准直齿圆柱齿轮正确的啮合条件是什么？连续传动的条件是什么？*对照挂图讲解访形法加工齿轮的方法、特点*由渐开线的

45、形成原理讲解展成原理然后到展成法加工齿轮的两个重要条件的讲解*注意分析说明插齿的几个动作2）齿条插刀插齿：齿条插刀的刀齿顶比传动齿条的齿顶高出c=c*m的距离，同样是为了保证切制出齿轮的顶隙。齿条插刀插制齿轮时，其展成运动相当于齿条与齿轮的啮合传动，插刀的移动速度与轮坯分度圆上的圆周速度相等3）齿轮滚刀滚齿：滚刀形状类似螺旋，其轴向截面为一齿条。当滚刀绕其轴线回转时，相当于齿条在连续不断地移动。当滚刀和轮坯分别绕各自轴线转动时，便按展成原理切制出轮坯的渐开线齿廓3仿形法与展成法加工齿轮的特点比较l 根切现象与最少齿数1根切现象：用展成法加工齿数过少的齿轮时，齿轮坯的齿廓根部将被刀具的齿顶过多地

46、切削掉的现象根切不仅使轮齿根部削弱，弯曲强度降低，而且使重合度减小，因此应设法避免2不根切的最少齿数分析：产生根切的直接原因是刀具顶线超过了理论啮合线的上界点N1。由于基圆以内无渐开线，则超过N1的刀刃不能展成渐开线齿廓。因此在刀具与被加工轮坯所进行的展成运动中，这部分刀刃必然会将被加工齿轮根部的渐开线齿廓多切去一部分为了防止根切，必须保证刀具的顶线不超过N1点。可以证明，满足不根切的条件是： 标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数：当a=20、h*a=1时，zmin=17*在比较仿形法与展成法加工齿轮特点的基础上说明各自应用的场合*由渐开线特性和齿数过少齿轮基圆半径小分析形成根切的原因*由图6-2

47、5、6-26简单推导不发生根切的最少齿数的计算公式课 后 作 业10-15，10-16重庆工业职业技术学院教案与讲稿课程：机械工程设计基础 20062007学年上学期教 学 课 题渐开线变位齿轮概述教学目的与要求了解变位齿轮的形成，能对变位齿轮与标准齿轮进行比较能正确分析变位齿轮的传动类型及其应用教学重点正、负变位齿轮的形成、特点，变位齿轮的传动类型及应用难点变位齿轮的几何尺寸教 具挂图讲 稿（教学要点与板书）教 学 法l 变位齿轮传动简介标准齿轮的局限性：1)齿数小于zmin会根切；2)aa会无法安装或出现过大的齿侧间隙；3)大小齿轮齿根抗弯能力有差别一、变位齿轮的切制及其齿形特点标准齿轮的

48、形成齿条刀具的中线与被加工齿轮的分度圆相切作纯滚动变位齿轮的形成将刀具中线相对被加工齿轮的分度圆移动一段距离xm，使齿轮分度圆不再与刀具中线相切，而是与和中线平行的另一直线(机床节线)相切，这种因改变刀具和轮坯的相对位置而切制出来的齿轮称为变位齿轮变位量：刀具移动的距离xm变位因数：x刀具向远离轮坯中心的方向移动称为正变位，规定x为“+”，反之为负变位，规定x为“” 与标准齿轮相比，变位齿轮的齿形具有下列特点：1）与标准齿轮相同的齿数模数和压力角由于齿条刀具的刀刃为直线，各处具有相同的模数和压力角。因此用同一把刀具加工出来的无论是标准齿轮还是变位齿轮，不仅具有相同的齿数，而且还具有相同的模数和

49、压力角2）用与标准齿轮相同的渐开线齿廓曲线变位齿轮与标准齿轮不仅分度圆直径相同，而且基圆直径也相同。故变位具有与标准齿轮相同的渐开线曲线（同一渐开线上的不同曲线弧段）3）某些几何尺寸发生了变化对于正变位齿轮，由于刀具位置的变化，齿厚、齿根圆直径增大，齿根强度增大，齿根高减小，齿顶变尖。对于负变位齿轮则反之。 二、变位齿轮传动的无侧隙啮合方程及几何尺寸计算1变位齿轮传动的无侧隙啮合方程变位齿轮传动按无侧隙啮合条件，即要求两齿轮在节圆上满足s1=e2、s2=e1和p= s1+ e1=s2+ e2的条件无侧隙啮合方程： 注意：xS=x1+x2=0，则a=a=20，两轮节圆与分度圆重合；若xS0，则aa，两轮节圆与分度圆不重合。*课前提问：1）什么叫根切？