机械原理考研讲义九(齿轮机构和设计)
第十章齿轮机构及其设计
10.1本章知识点串讲
本章的重点有：齿轮的齿廓曲线；渐开线齿廓啮合传动的特点；渐开线各部分的名称、符号及标准齿轮几何尺寸的计算；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动的条件；变位齿轮传动的基本理论及设计计算；斜齿轮﹑蜗轮蜗杆及圆锥齿轮传动的重点是它的啮合传动及设计计算的特殊点等。
【知识点1】齿轮的齿廓曲线
一、渐开线的形成
二、渐开线的性质当一直线沿半径为rb的圆作纯滚动时，该直线上任一点K
的轨迹称为该圆的渐开线，该圆称为渐开线的基圆，直线
x-x称为渐开线的发生线，角θK 称为渐开线AK段的展角。
a．发生线在基圆上滚过的线段长度KN 等于基圆上被滚过的圆弧长度AN，即KN = AN。
b．渐开线上任一点的法线切于基圆。
c．切点N为渐开线上在点K处的曲率中心，NK为K点处的曲率半径。
d．基圆以内没有渐开线。
e．渐开线的形状仅取决于其基圆的大小。
f.同一基圆上任意两条渐开线间的法向距离相等。
【知识点2】渐开线齿廓啮合传动的特点
P
r
r b
ω
ω
O
O
K
r 2 ′
′
r 1 N
N
K ′
渐开线齿廓能保证定传动比
i O P O P
r r 1212212
1===ωω
渐开线齿廓传动的特点：
1．啮合线为定直线，啮合点的轨迹线——内公切线、啮合线、公法线三线合一
2．啮合角为常数，啮合角：啮合线与过节点P 处两节圆的内公切线之所夹锐角。——它等于两齿轮在节圆上的压力角。
3．可分性
【知识点3】渐开线各部分的名称、符号及标准齿轮几何尺寸的计算 一、齿轮各部分的名称及符号
二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸
1．渐开线齿轮的五个基本参数：齿数(z)，模数(m)，分度圆压力角(齿形角)，齿顶高系数ha *，径向间隙系数c *——亦称顶隙系数。
（1）齿数(z)
齿数根据设计需要确定，如：传动比、中心距要求、接触强度等。 （2）模数(m)
a. 定义：模数的定义为齿距P 与π的比值，即m= P/π
b. 模数的意义
确定模数m 实际上就是确定周节p ，也就是确定齿厚和齿槽宽e 。模数m 越大，周节p 越大，齿厚s 和齿槽宽e 也越大；模数越大，轮齿的抗弯强度越大。
（3）分度圆压力角(齿形角)a
a ：在分度圆上的受力方向线与被作用点速度方向线所夹锐角。国家标准中规定分度圆压力角为标准值为20°。
（4）齿顶高系数(h a *) 齿顶高：h a = h a * m
轮齿与齿槽
四圆：齿顶圆(ra ，da) 齿根圆(rf ，df)
基 圆(rb ，db) 分度圆(r ，d)
——设计基准圆 周向度量：齿厚(s) 齿槽(e)
周节(p=s+e) 径向度量：齿顶高(ha)
齿根高(hf) 全齿高(h)
（5）径向间隙系数(c*)
轮齿间的径向间隙：c = c*m
齿顶高系数h a *和径向间隙系数c*均为标准值。正常齿标准：h a * = 1，c*= 0.25 2．渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸
名
称
代号公式
分度圆直径 d d1=mz1 ，d2=mz2
基圆直径db db1=mz1 cosα，db2=mz2 cosα齿顶高ha ha = ha*m
齿根高hf hf = ( ha* + c* ) m
齿顶圆直径da da1= d1+2 ha = m (z1 +2 ha* )，da1= d1+2 ha = m (z1 ±2 ha* )
齿根圆直径df df1= d1 -2 hf = m (z1 -2 ha* -2c* )，df1= d1 + 2 hf = m (z1 +2 ha* +2c* )
周节p P=πm
齿厚s s=πm/2
基圆周节pb Pb=πm cosα
中心距 a a=m(z1 ±z2)/2
【知识点4】渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动的条件
一、一对渐开线齿轮正确啮合的条件
渐开线齿轮正确啮合的条件：
两齿轮的模数和压力角对应相等。
二、齿轮正确安装条件
1. 无齿侧间隙啮合条件：s1’=e2’;e1’=s2’
2. 保证两轮的顶隙为标准值：顶隙为标准值，即：c = c*m
按标准中心距安装时，两齿轮的分度圆相切，即此时两轮的分度圆与节圆重合。
3. 啮合角与中心距
啮合角α′：节点P处圆周速度方向与啮合线N1N2之间所夹锐角
a cosα=a’cosα′
三、啮合传动过程及连续条件
如图所示，两齿轮在B2点开始进入啮合，B1点脱离啮
合。B1B2实际上是理论啮合线N1N2的一段，称为实际啮合
线。N1，N2称为啮合极限点。
为了两齿轮能够连续地传动，必须保证在前一对轮齿
尚未脱离啮合时，后一对轮齿能及时进入啮合。为此，B1B2
应大于齿轮的法向齿距Pb。
故连续传动的条件为：重合度ε=B1B2/p b＞1 (其中为
实际啮合线的长度，p b为基圆周节)
ε值越大，承载能力越高，连续性和平稳性越好。
重合度的计算公式：
式中α′为啮合角，z1，z2及αa1，αa2分别为齿轮1，2的齿数及齿顶圆压力角。
重合度与模数无关，而随着齿数的增多面加大。
【知识点5】根切现象及变位齿轮的基本概念 一．根切现象及其避免方法 1. 根切现象及产生原因
根切现象：因某种原因，轮齿根部的渐开线被切削掉的现象。
用成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。根切的危害：根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合度，影响传动质量。
2. 最小不根切齿数
V=
ω
r
O
r
N 1 r a
ω
B
P
r b B
h a m
* 轮坯分度圆
刀具齿顶线
不产生根切条件：
PN 1≥ PB 2 PN 1= r sin α
PB 2= ha*m / sin α
所以有：r sin α≥ ha* m / sin α mz sin α/2≥ha*m/sin α 即：z ≥ 2ha* / sin 2α
当ha*=1，a = 20o时，z min =17
补充：证明重合度的计算公式
3. 避免根切的方法——变位齿轮的提出 1) 提高啮合极限点N 1 2) 降低刀具齿顶线——正变位 与此相反，还有所谓负变位。 4．变位齿轮的几何尺寸
5.切制变位齿轮时的最小变位系数
若用齿条形刀具切制齿数Z ≤Zmin 的变位齿轮时，当刀具的齿顶线恰好与被切齿轮的啮合极限点N1重合时，即刚好不发生根切，其刀具的最小变位系数为
x min =ha *(z min -z)/z min
N 1 P
O
α
B 2
分度圆
基圆
I K J m π/2
h a m
* xm
对于正变位齿轮有：
s = pm/2 + 2KJ = (p/2 + 2xtg α) m
e = pm/2 - 2KJ = (p/2 - 2xtg α) m
hf = ha*m+ c*m – xm = (ha*+ c*–x ) m
ha= ha*m+ xm = (ha*+ x ) m
xm
xmtg α α I
K J 补充：证明最小变位系数公式
由以上可得：
x ≥ha *
(z min -z)/z min
【知识点6】变位齿轮传动
一、变位齿轮传动问题的提出
1. 避免根切产生，以减小机构尺寸
2. 提高小齿轮承载能力，降低小齿轮根部磨损，实现“同时失效”。变位齿轮的承载能力可比标准齿轮提高20％以上。
3. 凑配中心距
二、变位齿轮传动
1.变位齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件与标准齿轮传动相同
2.变位齿轮传动的中心距
变位齿轮传动中心距的确定也应满足无侧隙啮合和顶隙为标准值这两方面的要求。要满足无侧隙啮合，要求其一轮在节圆上的齿厚应等于另一轮在节圆上的齿槽宽，由此可推得无齿侧隙啮合方程：
inv a′= 2tan a(x1+x2) / (z1+z2) + inv a
两轮作无侧隙啮合时的中心距为a′，它与标准中心距之差为ym，y称为中心距变动系数，即
a′＝a + ym（满足无齿侧间隙的中心距）
而
所以
为保证两轮之间具有标准的顶隙c=c*m，则两轮的中心距应等于
a″= r a1 + c + r f2 = r1 +(h*a + x1 ) m+ c*m+ r2 –(h*a + c* - x2 ) m= a + (x1 + x2 ) m（满足标准径向间隙的中心距）
由此可得，如果y= x1 + x2，就可以同时满足上述两个条件。但是经验表明：只要x1 + x2 ≠ 0 ，总是x1 +x2 > y。工程上的解决办法是：两轮按无侧隙中心距a′＝a + ym安装，而将两轮的齿顶高个减短△ym，以满足标准顶隙要求。△y称为齿顶高降低系数，其值为△y＝x1 + x2 －y。
这时有齿顶高为
h a= h a*m+ xm －△ym= (h a*+ x －△ym ) m
3.变位齿轮传动的类型及其特点
变位齿轮传动的特性与变位系数和x? =(x1+x2)的大小及变位系数x1，x2分配有关。根据x?，x1，x2的数值，可把齿轮传动分为三种基本类型。
1) 标准齿轮传动
a. 条件x? = x1 + x2 = 0 ，且：x1 = x2 = 0
b. 特点
这是变位齿轮传动的特例(变位系数等于零)；其啮合a′角等于分度圆压力角a，中心距a′等于标准中心距a。齿数条件：z >z min。这类齿轮传动设计简单，使用方便，可以保持标准中心距，但小齿轮的齿根较弱，易磨损。
2)等变位齿轮传动（又称高度变位齿轮传动）
a. 条件x? = x1 + x2 = 0，但：x1 = -x2≠0
b. 特点
由于它与标准齿轮传动一样，x?=0，x1=－x2，因此，a‘=a，a’=a，y=0，Δy=0 与标准齿轮相比，其啮合角a‘=a不变，仅仅齿顶高和齿根高发生了变化，即：h a1=(h*a+x1)m，h f1=(h*a+c*－x1)m，故称之为高度变位齿轮传动。
对于等变位齿轮传动，为有利于强度的提高，小齿轮用正变位，大齿轮用负变位，使大小齿轮的强度趋于接近，从面使齿轮的承载能力提高。
齿数条件：z1+z2≥2z min。
3)不等变位齿轮传动（又称角度变位齿轮传动）
条件：x?=x1+x2≠0
由于x?=x1+x2≠0,因而其啮合角a‘不再等于标准齿轮的啮合角a，故称为角度变位齿轮传动。它又可分为两种情况：
a. 正传动
x? =x1+x2 > 0
a‘> a，a’> a，y> 0 ，Δy> 0，这种齿轮传动的两分度圆不再相切而是分离ym。为保证标准径向间隙和无侧隙啮合，其全齿高应比标准齿轮缩短△ym。
正传动的主要优点是：可以减小机构尺寸，减轻轮齿的磨损，提高承载能力，还可以配凑并满足不同中心距的要求。齿数条件：两齿轮齿数均可小于17。
正传动的缺点是重合度减小较多。
b. 负传动
x?=x1+x2< 0
此时a‘< a，a’< a，y< 0，但Δy> 0；这种齿轮传动的两分度圆相交，它的主要优点是可以配凑不同的中心距，但是其承载能力和强度都有所下降。一般只在配凑中心距或在不得已的情况下，才采用负传动。齿数条件：z1+z2>34
负传动的优缺点正好与正传动相反，即其重合度略有增加，但轮齿的强度有所下降，所以负传动只用于配凑中心距这种特殊需要的场合。
4.变位齿轮传动的设计步骤
从机械原理的角度来看，变位齿轮传动设计问题可分为以下两类：
1）已知中心距的设计。这时的已知条件是z1、z2、m、a、a’，其设计步骤如下：
①计算啮合角，公式如下：
a‘=arcos[(acosa)/ a’]
②由无侧隙啮合方程（inv a′= 2tan a(x1+x2) / (z1+z2) + inv a）确定变位系数和
x1+x2=（inv a′- inv a）（z1+z2）/2tan a
③确定中心距变动变动系数
y=( a’- a)/ m
④确定齿顶高降低系数
Δy=(x1+x2)- y
⑤分配变位系数x1、x2并计算齿轮的几何尺寸
2）已知变位系数的设计。这时的已知条件是z1、z2、m、a、x1、x2，其设计步骤如下：
①计算啮合角
inv a′= 2tan a(x1+x2) / (z1+z2) + inv a
②确定中心距
a’= acosa/cosa‘
③确定中心距变动变动系数y及齿顶高降低系数Δy
y=( a’- a)/ m；Δy=(x1+x2)- y
④计算变位齿轮的几何尺寸
外啮合直齿圆柱齿轮传动的计算公式
【知识点7】斜齿轮传动的特殊性
下图所示为斜齿圆柱齿轮的一部分。斜齿轮的齿廓曲面与其分度圆柱面相交的螺旋线的切线与齿轮轴之间所夹的锐角（用β表示）称为斜齿轮分度圆柱上的螺旋角（简称斜齿轮的螺旋角），齿轮螺旋的旋向有左、右之分，故螺旋角也有正、负之别。
一、斜齿轮的基本参数与几何尺寸计算
1. 法面模数m n与端面模数m t
法面参数(m n ，αn ，h*an，c*n)与刀具的参数相同。
所以，标准参数在法面上
P n＝p t cosβ
即πm n＝πm t cosβ
所以m n＝m t cosβ
β为斜齿轮分度圆柱上的螺旋角。
2.斜齿轮标准中心距为
a =(d1+ d2) /2 = m n(z1+ z2) /2 cosβ
斜齿轮可以通过改变的螺旋角β大小来调节中心距.
3. 法面齿顶高系数h*an与端面齿顶高系数h*at
因为法面齿顶高与端面齿顶高相同
所以h an = h*an m n= h*at m t
则：h*at= h*a n m n/mt =h*an cosβ
4.斜齿轮传动的几何尺寸计算应注意的的问题：设计斜齿轮时，法面参数选标准值（主
要是从加工考虑）；计算斜齿轮的几何尺寸时，应先根据法面参数求出对应的端面参数，然
后，在端面上计算斜齿轮的尺寸。
二.斜齿轮的啮合传动
1.一对斜齿轮正确啮合的条件：模数相等m n1= m n2；压力角相等αn1=αn2；螺旋
角大小相等，外啮合时应旋向相反，啮合时应旋向相同β1 = ±β2。
2.斜齿轮传动的重合度
B
P t
P n
β β
πd
斜齿轮沿分度圆的展开图
上图为直齿轮传动的啮合面，L为啮合区，故直齿轮传
动的重合度为
εα=L/p bt (p bt为端面上的法向齿距)
下图为斜齿轮的啮合情况，由于其轮齿是斜的，故其
啮合区的长度为L+ΔL，其总的重合度为
斜齿轮的重合度包含有端面重合度εα与轴面重合度εβ两部分。其中端面重合度与直齿轮一样，是用端面参数按直齿轮的重合度公式来计算；而轴面重合度则与斜齿轮的螺旋角β与斜齿轮的齿宽B有关，且随β和B的增大而增大。
3.斜齿轮的当量齿轮与当量齿数
斜齿轮的当量齿数。我们虚拟一个齿轮，这个直齿轮的齿形与斜齿轮的法面齿形相当，我们把这个虚拟的直齿轮称为该斜齿轮的当量齿轮，而其参数则称为该斜齿轮的当量参数。Zv=z/cos3β。
斜齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸的计算公式
名称符号计算公式
螺旋角β（一般取8°—20°）基圆柱螺旋角βb tanβb =tanβcosαt
法面模数m n在标准系列中选标准值
端面模数m t m t=m n/cosβ
法面压力角αnαn =20°
端面压力角αt tanαt =tanαn/cosβ
法面齿距p n p n=πm n
端面齿距pt pt=πm t= p n/cosβ
法面基圆齿距p bn p bn=p n cosαn
法面齿顶高系数h an*h an*=1
法面顶隙系数c n*c n*=0.25
【知识点8】圆锥齿轮传动
圆锥齿轮正确啮合条件：大端的模数和压力角分别相等，即m1=m2,α1=α2.。
圆锥齿轮的当量齿数：zv=z/cosδ，δ为分度圆锥角。
【知识点7】蜗杆传动
蜗杆蜗轮正确啮合条件为：蜗轮的端面模数m t2和压力αt2角分别等于蜗杆的轴面模数m x1和压力角αx1；
蜗杆传动的中心距：a=r1+r2=m(q+z2)/2，其中q为蜗什杆直径系数。
10.2本章重难点总结
10.2.1重难点知识点总结
本章的重点是撑握渐开线标直齿圆柱齿轮外啮合传动以及变位齿轮传动的基本理论及设计计算。而斜齿轮、蜗轮蜗杆及圆锥齿轮传动的重点则是它的啮合传动及设计计算的特殊点。
本章难点是一对齿轮传动的啮合过程、齿廓工作段、斜齿轮的当量齿数及圆锥齿轮的当量齿数的概念。
要搞清一对齿轮传动的啮合过程，必须首先搞清楚啮合线、理论啮合线N1N2、啮合起始点B2、啮合终止点B1及齿廓工作段的概念。其次能根据两齿轮基本参数确定其基圆直径d b、分度圆直径d、齿顶圆直径da及中心距a，并用作图法作出两轮的各圆、理论啮合线N1N2、实际啮合线B1 B2及两轮齿廓工作段、进而估算重合度和判别单齿及双齿啮合区。在此基础上，还应搞清楚齿轮与齿条的啮合过程。此外，还要注意非标准中心距安装对齿轮各圆、顶隙、齿侧间隙、实际啮合线及重合度的影响。
要搞清楚当量齿轮的概念，主要是3个问题：一是为什么要提出当量齿轮的概念？即其意义是什么？二是何谓当量齿轮和当量齿数？三是当量齿数是如何确定出来的？
本章的特点是名词、概念多，符号、公式多，理论系统性强，几何关系复杂。学习时要注意清晰掌握主要脉络，对基本概念和几何关系应有透彻理解。以下是一些易混淆的概念。
(1) 法向齿距与基圆齿距
(2) 分度圆与节圆
(3) 压力角与啮合角
(4) 标准齿轮与零变位齿轮
(5) 变位齿轮与传动类型
(6) 齿面接触线与啮合线
(7) 理论啮合线与实际啮合线
(8) 齿轮齿条啮合传动与标准齿条型刀具成加工齿轮
10.2.2本章重难点例题讲解
【例题1】试说下模数的意义。
解析：模数的意义常以填空题或简答题的形式进行考查，要在理解的基础上说模数的意义。
m=P/π，确定模数m实际上就是确定周节p，也就是确定齿厚和齿槽宽e。模数m越大，周节p越大，齿厚s和齿槽宽e也越大。模数越大，轮齿的抗弯强度越大。
【例题2】重合度的意义。
解析：重合度ε值越大，承载能力越高，连续性和平稳性越好。
【例题3】已知一个斜齿轮的齿数Z=30，螺旋角β=15。，求其当量齿数。
解析：理解当量齿数的意义，根据公式计算当量齿数。
Zv=Z/cos3β=33.3
【例题4】渐开线齿轮传动的轴承磨损后，中心距变大，这时传动比将。
( ①增大②减小③不变)
解析：本题考查的是齿轮传动的相关知识，大家只要记住齿轮传动具有可分性和定比性就可以了，本题选③
【例题5】已知一对直齿圆柱齿轮传动的基本参数为m=2mm，α=20°。ha*=1，
c*=0.25；安装中心距a,=100mm；要求传动比i12=2.6（允许有少量误差）。
（1）确定安装齿轮的齿数和这对齿轮的传动类型；
（2）若这对齿轮用一以平行斜齿圆柱标准齿轮传动（其法面参数与题中所列基本参数的值相同）代替，试计算这对斜齿轮的螺旋角的数值。
解析：对齿轮的各种参数要有清楚的认识。
（1）先假定为标准安装，则
a=a, =m(z1+z2)/2=m(z1+i12z1)/2，
z1=2 a, /[m(1+i12)]=27.78，取z1=27
z2=27×2.6=70.2，取z2=70
则标准安装时的中心距a= m(z1+z2)/2=97mm﹤a,，所以采用正传动。
（2）β=arccos [m(z1+z2)/(2a)]= arccos[2×(27+70)/(2×100)]=14.07°
【例题6】一对正常齿制标准直齿圆柱齿轮啮合传动，其安装中心距a’=151mm, 两轮的传动比i12=2，模数m=4mm, 压力角α=20°。计算：(1) 两齿轮的齿数Z1=? Z2=? (所求齿数应圆整)；(2)齿数确定后，标准中心距a与安装中心距a’是否相等？若不等为保证无侧隙啮合应采用何种传动类型？(3)两齿轮的啮合角α’=？及分度圆r1？节圆r2, ？基圆r b
解析：要理解标准齿轮的各个参数的意义，并区分分度圆，节圆和基圆。
(1)a’ =m(z1+z2)/2=m(z1+i12z1)/2，
Z1=2 a’/[m(1+i12)]=25.167，取Z1=25，则Z2=50；
（2）a=150＜a′，正传动；
（3）a’cosα′= a cosα，则α′= 21.0178°，
r1=mz1/2=50，
r2′cosα′= r2cosα，则r2′=100.67，
r b1= r1 cosα=46.985。
【例题7】一对外啮合的斜齿圆柱齿轮传动(正常齿制)，已知：m=4mm，z1=24，z2=48，a=150 mm。试求：
（1）螺旋角β；
（2）两轮的分度圆直径d1，d2；
（3）两轮的齿顶圆直径d a1，d a2；
解析：本题主要考查了斜齿轮传动，同学们要熟练撑握斜齿轮的相关计算方法。
解题要点：
●斜齿轮的法面参数为标准值。
●斜齿轮的几何尺寸大都按其端面尺寸进行，但齿顶高和齿根高在法面或端面都是相
同的。
（1）β=arcos[m n(z1+z2)/2a]=16.26°；
（2）d1= m n z1/cosβ=100mm，d2 =m n z2/cosβ=200mm；
（3）da1= d1+2ha=(100+2×1×4)=108mm，da2=d2+2ha=(200+2×1×
4)=208mm；
【例题8】某机器上有一对标准安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮机构，已知：
z1=20，z2=40，m=4mm，ha*=1。为了提高传动的平稳性，用一对标准斜齿圆柱齿轮来替代，并保持原中心距，模数（法面），传动比不变，要求β＜20。。试设计这对斜齿圆柱齿轮的齿数z1，z2和螺旋角β，并计算小齿轮的齿顶圆直径d a1和当量齿数z v1。
解析：本题的解题要点有：
●根据已知条件，可求出直齿轮传动的中心矩。
●在保持原中心矩，模数，传动比不变的条件下，由螺旋角β＜20。求出齿数。
（1）确定齿数z1，z2和螺旋角β
由a=m n(z1+z2)/(2cosβ)= m n(z1+ 2z1)/(2cosβ)=6z1/cosβ=120(mm)
得cosβ=z1/20，z1＜20（且必须为整数）
当z1=19时，β=18.195。
当z1=18时，β=25.84。
当z1=17时，β=31.788。
由螺旋角β＜20。，所以这对斜齿圆柱齿轮的z1=19，z2=38，β=18.195。。
（2）计算d a1，z v1
d a1=d1+2h a=m n z1/cosβ+2h an*m n=88(mm)
z v1=z1/cos3β=22.16.
【例题9】一对直齿圆柱齿轮机构，已知压力角α=20度，齿轮2的齿数Z2=28，模数m=3mm，传动比i12=2，安装中心距a’=65mm，求：
（1）齿轮1的齿数Z1；
（2）两轮分度圆半径r1，r2；
（3）啮合角α’，两轮节圆半径r’1，r’2；
（4）设计该传动类型；
（5）计算分度圆齿厚S1，S2（取x1=x2）；
解析：
（1）i12 = z2 /z1 =2，故z1 =14
（2）r1 = mz1 /2=21mm，r2 = mz2/2 =42mm
（3）cosα’=(a/a’)cosα=(63/65) cos20。=0.9191，则α’=24.4。。
r’1= r1cosα/ cosα’=65/63r1=21.7；r’2= r2cosα/ cosα’=65/63r2=43.3。
（4）a’＞a，故采用正传动
（5）invα’=invα+2tanα(x1+x2)/(z1+z2)，x1+x2=0.75，又x1=x2，所以x1=0.375，S1=m(π/2+2x1tgα)=3×(1.57+0.75×0.364)=5.439(mm)，
S2= S1=5.439(mm)
【例题10】一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动，已知z1=z2=23，m=8mm，α=20°，ha*=1，实际中心距a′=180mm，试解以下各题：
（1）求啮合角α′和中心距变动系数y；
（2）按无侧隙要求确定两轮变位系数之和x1+x2；
（3）取x1=x2，计算齿轮的齿顶圆直径da；
（4）计算该齿轮传动的重合度。
注：无侧隙方程invα’=invα+2tanα(x1+x2)/(z1+z2)
重合度计算公式
中心距变动系数y=( a’- a)/ m；
齿顶高变动系数Δy=(x1+x2)- y
解析：本题属于已知中心距，设计变位齿轮传动的问题
（1）a=m(z1+z2)/2=8×(23+23)/2=184
cosα′=acosα/ a′=184×cos20°/180=0.96057
α′=16.142°
y= (a′- a)/m=(180-184)/8=0.5
（2）x1+x2=（z1+z2）(invα’- invα)/2 tanα= -0.455
（3）Δy=(x1+x2)- y= -0.455+0.5=0.045
x1=x2= -0.2275
da1=da2=m(z1+2ha*+2x1-2Δy)=195.64
（4）d b1=d b2=mz1cosα=172.903(mm)
αa1=αa1=arcos(db/da)=27.898°
ε=z1(tgαa1-tgα′)=1.757
【例题11】图示为按比例尺μ1=1mm/mm画出的齿轮啮合图。已知：压力角α=20。，啮合角α，=30。，节圆半径r1，=43.403mm，r2，=86.805mm。试作：（1）计算两轮基圆半径r b1，r b2和两轮分度圆半径r1，r2，并在齿侧c2上画出齿廓工作段（直接在题图中作出）；
（2）标出基节p b，法节p n，实际啮合线B1B2和理论啮合线N1N2（直接在图中作出）。
解析：本题比较简单，直接根据相应的公式和定义做。
（1）由公式可得：
r b1= r1，cosα，=43.403cos30。=37.588
r b2= r2，cosα，=86.805cos30。=75.175
r1= r1，cosα，/ cosα=40
r2= r2，cosα，/ cosα=80
齿廓工作段为图中w1w2段。
（3）基节为图中ab段圆弧，法节为图中cd段直线，实际啮合线为图中B1B2段直线，理论啮合线为图中N1N2段直线。
哈工大机械原理考研-习题
1 例2-10 在例2-10图所示中，已知各构件的尺寸及机构的位置，各转动副处的摩擦圆如图中虚线圆，移动副及凸轮高副处的摩擦角为?，凸轮顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力为Q 。试求该图示位置： 1． 各运动副的反力（各构件的重力和惯性力均忽略不计）； 2． 需施加于凸轮1上的驱动力矩1M ； 3 ． 机构在图示位置的机械效率η。 例2-10 解题要点： 考虑摩擦时进行机构力的分析，关键是确定运动副中总反力的方向。为了确定总反力的方向，应先分析各运动副元素之间的相对运动，并标出它们相对运动的方向；然后再进行各构件的受力分析，先从二力构件开始，在分析三力构件。 解：选取长度比例尺l μ(m/mm)作机构运动简图。 1． 确定各运动副中总反力的方向。如例2-10(a)图，根据机构的运动情况和力的平衡条件，先确定凸轮高副处的总反力12R 的方向，该力方向与接触点B 处的相对速度21B B v 的方向成090?+角。再由51R 应切于运动副A 处的摩擦圆，且对A 之矩的方向与1ω方向相反，同时与12R 组成一力偶与1M 平衡，由此定出51R 的方向；由于连杆3为二力构件，其在D ，E 两转动副受两力23R 及43R 应切于该两处摩擦圆，且大小相等方向相反并共线，可确定出23R 及43R 的作用线，也即已知32R 及34R 的方向线；总反力52R ，应切于运动副C 处的摩擦圆，且对C 之矩的方向应与25ω方向相反，同时构件2受到12R ，52R 及32R 三个力，且应汇交于一点，由此可确定出52R 的方向线；滑块4所受总反力54R 应与45v 的方向成090?+角，同时又受到34R ，54R 及Q 三个力，也应汇交于一点，由此可确定出54R 的方向线。 2． 求各运动副中总反力的大小。 分别取构件2，4为分离体，列出力平衡方程式 构件2 1232520R R R ++= 构件4 34540R R Q ++=
机械原理课程设计——牛头刨床
机械原理课程设计——牛头刨床（1）待续 2008-11-21 02:13 目录 一、概述 §1.1、课程设计的题目---------------------------------------2 §1.2.、课程设计的任务和目的-----------------------------2 §1.3、课程设计的要求---------------------------------------3 §1.4、课程设计的数据---------------------------------------3 二、运动分析及程序 §2.1、拆分杆组------------------------------------------------4 §2.2、方案分析------------------------------------------------4 §2.3、程序编写过程------------------------------------------5 §2.4、程序说明------------------------------------------------6 §2.5、C语言编程及结果------------------------------------6 §2.6、位移，速度，加速度图------------------------------10 三、各运动方案的分析与评价 §3.1 方案一的运动分析和评价--------------------------12 §3.2 方案二的运动分析和评价--------------------------13 §3.3 方案三的运动分析和评价--------------------------15 §3.4 方案四的运动分析和评价--------------------------16 四、小结--------------------------------------- 19 五、参考文献---------------------------------20 一、概述 §1.1．课程设计的题目 此次课程设计的题目是：牛头刨床的主传动结构的设计. §1.2．课程设计的任务和目的 1）任务： 1 牛头刨床的机构选型、运动方案的确定； 2 导杆机构进行运动分析； 3 导杆机构进行动态静力分析； 根据要求发挥自己的创新能力，设计4到5种牛头刨床的主传动机构，使其可以满足牛头刨床的传动需要。 2）目的：机械原理课程设计是培养学生掌握机械系统运动方案设计能力的技术基础课程，它是机械原理课程学习过程中的一个重要实践环节。其目的是以机械原理课程的学习为基础，进一步巩固和加深所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养学生分析和解决与本课程有关的具体机械所涉及的实际问题的能力，使学生熟悉机械系统设计的步骤及方法，其中包括选型、运动方案的确定、运动学和动力学的分析和整体设计等，并进一步提高计算、分析，计算机辅助设计、绘图以及查阅和使用文献的综合能力。 §1.3．课程设计的要求 牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，以及很好的动力特性。尽量是设计的结构简单，实用，能很好的实现传动功能。 §1.4．课程设计的数据 方案导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析
(机械制造行业)机械原理考研讲义九(齿轮机构及其设计)
（机械制造行业）机械原理考研讲义九(齿轮机构及其 设计)
第十章齿轮机构及其设计 10.1本章知识点串讲 本章的重点有：齿轮的齿廓曲线；渐开线齿廓啮合传动的特点；渐开线各部分的名称、符号及标准齿轮几何尺寸的计算；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动的条件；变位齿轮传动的基本理论及设计计算；斜齿轮﹑蜗轮蜗杆及圆锥齿轮传动的重点是它的啮合传动及设计计算的特殊点等。 【知识点1】齿轮的齿廓曲线 一、渐开线的形成 二、渐开线的性质 f.同一基圆上任意两条渐开线间的法向距离相等。 【知识点2】渐开线齿廓啮合传动的特点 【知识点3】渐开线各部分的名称、符号及标准齿轮几何尺寸的计算 一、齿轮各部分的名称及符号 二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 渐开线齿廓能保证定传动比 i O P O P r r 1212212 1===ωω 渐开线齿廓传动的特点： 1．啮合线为定直线，啮合点的轨迹线——内公切线、啮合线、公法线三线合一 2．啮合角为常数，啮合角：啮合线与过节点P 处两节圆的内公切线之所夹锐角。——它等于两齿轮在节圆上的压力角。 3．可分性 当一直线沿半径为rb 的圆作纯滚动时，该直线上任一点K 的轨迹称为该圆的渐开线，该圆称为渐开线的基圆，直线x -x 称为渐开线的发生线，角θK 称为渐开线AK 段的展角。
1．渐开线齿轮的五个基本参数：齿数(z)，模数(m)，分度圆压力角(齿形角)，齿顶高系数ha*，径向间隙系数c*——亦称顶隙系数。 （1）齿数(z) 齿数根据设计需要确定，如：传动比、中心距要求、接触强度等。 （2）模数(m) a.定义：模数的定义为齿距P与的比值，即m=P/ b.模数的意义 确定模数m实际上就是确定周节p，也就是确定齿厚和齿槽宽e。模数m越大，周节p 越大，齿厚s和齿槽宽e也越大；模数越大，轮齿的抗弯强度越大。 （3）分度圆压力角(齿形角)α α：在分度圆上的受力方向线与被作用点速度方向线所夹锐角。国家标准中规定分度圆压力角为标准值为20?。 （4）齿顶高系数(h a*) 齿顶高：h a=h a*m （5）径向间隙系数(c*) 轮齿间的径向间隙：c=c*m 齿顶高系数h a*和径向间隙系数c*均为标准值。正常齿标准：h a*=1，c*=0.25 2．渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸
机械原理创新设计_半自动晾衣架
机械原理创新设计 说明书 设计题目：半自动晾衣架
目录 绪论 (3) 1. 课题的选定和要求 (3) 2. 课程设计目的 (3) 方案设计 (3) 1. 方案一 (4) 2. 方案二 (5) 几个重要的参数 1. 绪论 1.1 课题的选定和要求。 1.1.1 课题的选定 晾晒衣服是频繁而单调的工作。衣物的沉重、晾架的高度以及衣物在天气变化时的容易受到损坏和弄脏，这些问题一直烦扰着家庭主妇们。目前，市面上出现了各式各样的晾衣架，其目的在于缓解举手晾衣的麻烦，避免天气带来的危害并充分利用阳光。但其实在很多方面并没有完全自动化甚至符合生活需求，只是适当的减少了工作量。以前，晾衣架最简单的一种是一根竹竿固定或悬挂在屋顶板下、窗外等地方；现在的居民很多是在天花板下焊接一根铁管作为晾衣架的挂具，晾衣服时，必须将衣服一件一件地穿上衣架，再用杈子将衣服挂在铁管上，工作效率低，又不方便，时常将衣服掉地弄脏，而且还不能充分利用阳光。即便近期出现的自动晾衣架，大多也只能通过升降来简化凉衣服的工作量，还不能同时实现升降并且伸缩屋内外这两方面的功能。针对以上提出的现象，经过研究调查，本人决定选择半自动晾衣架作为课题，设计可以同时实现升降和在屋内外伸缩的晾衣架。 1.1.2 课题要求 （1）晾衣架能自动升降以缓解举手晾衣的麻烦；
（2）晾衣架能自动伸出和缩回，既充分利用了阳光，减少事故隐患，又不影响整个小区的总体美观； （3）足够的承载力； （4）操作方便，省力。 1.2 课程设计目的 1）使学生初步了解机械设计的全过程，得到根据功能需要拟定机械运动方案的训练，初步具备的机构选型、组合和确定运动方案的能力； 2）以机械系统运动方案设计为切入点，把机械原理课程各章的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深所学的理论知识； 3）使学生掌握机械运动方案设计的内容，方法，步骤，并对动力分析与设计有一个较完整的概念； 4）进一步提高学生运算，绘图以及运用计算机和技术资料的能力； 5）通过编写说明书，培养学生表达，归纳，总结的能力； 6）培养学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能力和创新能力。 2. 方案设计 2.1 方案一 2.1.1 方案一结构示意图通过研究设计，绘制出方案一的结构示意图如图2-1A 和 B。
(完整版)南航考研机械原理简答题终极整理版
《机械原理》简答题 考研论坛 @麻花 整理 一、平面机构的结构分析 1.平面机构基本定义： 机器：可用来变换或者传递物料、能量或信息的装置 机构：能实现预期机械运动的构件的组合，包括原动件，从动件，机架 零件：机器制造单元 构件：机器运动单元 杆组：从动件系统中分解为若干不可再分，自由度为0的运动链 约束：对独立运动的限制 自由度：构件具有的独立运动的数目 运动副：由两构件直接接触形成的可运动联接 运动链：两个以上以运动副联接而成的系统 虚约束：对输出件的运动不起约束作用的约束 局部自由度：与输出件运动无关的自由度 2.在什么条件下，运动链具有运动可能性、运动确定性、可以成为机构？ 自由度大于零；自由度数目等于原动件数目；运动链中某构件固定为机架 3.高副低代时，齿轮副如何处理？ 齿轮副是将所引入的两个转动副分别位于相接触的两齿廓的曲率中心处，对于一对渐开线齿廓的齿轮副，曲率中心分别位于两齿轮的啮合极限点 二、平面机构的运动分析 1.什么是速度瞬心，相对瞬心与绝对瞬心的区别？ 速度瞬心：两构件上相对速度为零的重合点；绝对瞬心处的绝对速度为零 2.用速度瞬心法和矢量方程图作机构速度分析有什么优缺点？ 速度瞬心法：只能进行速度分析，适用于简单的平面机构 矢量方程图：作图不是很准确 3.什么是三心定理？ 作平面平行运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于一条直线上 4.机构在什么时候有哥氏加速度，如何确定？ 绝对运动：动点相对于定参考系的运动 相对运动：动点相对于动参考系的运动 牵连运动：动参考系相对于定参考系的运动 相对运动为转动，牵连运动为平动时两构件重合点有哥氏加速度，它是由于相对速度方向变化产生的加速度，θωsin 2r e c v a =
机械原理考研讲义三(平面机构的力分析)
第四章平面机构的力分析 4.1本章知识点串讲 作用在机械上的力 作用在机械构件上的力常见到的有：驱动力、生产阻力、重力、惯性力、摩擦力、介质阻力和运动副中的反力。 从做功的角度可分为驱动力和阻抗力。 驱动力：驱使机构产生运动的力特点：与作用点的速度方向相同、或成锐角——作正功——驱动功、输入功。 包括：原动力、重力（重心下降）等。 阻抗力：阻碍机构产生运动的力 特点：与作用点的速度方向相反、或成钝角——作负功——阻抗功。 包括：生产阻力、摩擦力、重力(重心上升) 本章的知识点主要有1个，运动副中摩擦力的确定。 1. 平面摩擦 2. 楔形面摩擦N R tgα=Px/Py Px—有效分力 Py—有害分力 而：N= -Py F= f N R—总支反力，正压力与摩擦力的矢量和；R与N之间夹角用 φ表示，称作摩擦角。 结论： (1) 摩擦角与摩擦系数一一对应，j =arctgf； (2) 总支反力永远与运动方向成90°+φ角。
3. 斜面摩擦 4. 螺旋副摩擦 Q P R 2 α+? Q P R 2 α-? a. 等速上升 物体平衡： P + Q + R = 0 所以有： P = Q tg (α+?) b. 等速下降 物体平衡： P + Q + R = 0 所以有： P = Q tg (α-?) Q N ′ N 2θ 90． -θ 90． -θ 以滑块作为受力体，有 F ′= f N ′ 所以 ，总摩擦力F =2F ′= 2f N ′ 因为：Q=2N ′* sin θ，即N ′=Q/2sin θ 所以：F =2F ′= 2f N ′= Q*f/sin θ 令：fv = f / sin θ 有F = Q*fv fv ——当量摩擦系数 N ′
2002-2016年中国矿业大学808机械原理考研真题及答案解析 汇编
2017版中国矿业大学《808机械原理》全套考研资料 我们是布丁考研网中国矿大考研团队，是在读学长。我们亲身经历过中国矿大考研，录取后把自己当年考研时用过的资料重新整理，从本校的研招办拿到了最新的真题，同时新添加很多高参考价值的内部复习资料，保证资料的真实性，希望能帮助大家成功考入中国矿大。此外，我们还提供学长一对一个性化辅导服务，适合二战、在职、基础或本科不好的同学，可在短时间内快速把握重点和考点。有任何考中国矿大相关的疑问，也可以咨询我们，学长会提供免费的解答。更多信息，请关注布丁考研网。 以下为本科目的资料清单（有实物图及预览，货真价实）： 中国矿业大学《机械原理》全套考研资料 一、中国矿业大学《机械原理》历年考研真题及答案解析 2016年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析）（11月份统一更新）2015年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2014年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2013年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2012年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2011年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2010年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2009年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2008年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2007年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2006年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2005年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2004年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2003年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 2002年中国矿业大学《机械原理》考研真题（含答案解析） 二、中国矿业大学《机械原理》期中期末试卷及答案 三、中国矿业大学《机械原理》笔记 1、中国矿业大学《机械原理》复习要点 2、中国矿业大学《机械原理》本科生课件 3、中国矿业大学《机械原理》参考书目、考试大纲、适用专业 四、中国矿业大学《机械原理》习题集 1、中国矿业大学《机械原理》近十年考研真题题型及要点分析 五、赠送（电子版，邮箱发送） 1、机械原理复习经验及流程 2、中国矿业大学机电学院2011-2016年报录比 3、中国矿业大学机电学院2012-2016年复试分数线 4、中国矿业大学机电学院硕士生导师简介及联系方式 以下为截图预览： 2015年真题答案
机械原理考研讲义九
第十章齿轮机构及其设计 10.1本章知识点串讲 本章的重点有：齿轮的齿廓曲线；渐开线齿廓啮合传动的特点；渐开线各部分的名称、符号及标准齿轮几何尺寸的计算；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动的条件；变位齿轮传动的基本理论及设计计算；斜齿轮﹑蜗轮蜗杆及圆锥齿轮传动的重点是它的啮合传动及设计计算的特殊点等。 【知识点1】齿轮的齿廓曲线 一、渐开线的形成 二、渐开线的性质当一直线沿半径为rb的圆作纯滚动时，该直线上任一点K 的轨迹称为该圆的渐开线，该圆称为渐开线的基圆，直线 x-x称为渐开线的发生线，角θK 称为渐开线AK段的展角。 a．发生线在基圆上滚过的线段长度KN 等于基圆上被滚过的圆弧长度AN，即KN = AN。 b．渐开线上任一点的法线切于基圆。 c．切点N为渐开线上在点K处的曲率中心，NK为K点处的曲率半径。 d．基圆以内没有渐开线。 e．渐开线的形状仅取决于其基圆的大小。
f.同一基圆上任意两条渐开线间的法向距离相等。 【知识点2】渐开线齿廓啮合传动的特点 P r r b ω ω O O K r 2 ′ ′ r 1 N N K ′ 渐开线齿廓能保证定传动比 i O P O P r r 1212212 1===ωω 渐开线齿廓传动的特点： 1．啮合线为定直线，啮合点的轨迹线——内公切线、啮合线、公法线三线合一 2．啮合角为常数，啮合角：啮合线与过节点P 处两节圆的内公切线之所夹锐角。——它等于两齿轮在节圆上的压力角。 3．可分性
【知识点3】渐开线各部分的名称、符号及标准齿轮几何尺寸的计算 一、齿轮各部分的名称及符号 二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 1．渐开线齿轮的五个基本参数：齿数(z)，模数(m)，分度圆压力角(齿形角)，齿顶高系数ha * ，径向间隙系数c * ——亦称顶隙系数。 （1）齿数(z) 齿数根据设计需要确定，如：传动比、中心距要求、接触强度等。 （2）模数(m) a. 定义：模数的定义为齿距P 与π的比值，即m= P/π b. 模数的意义 确定模数m 实际上就是确定周节p ，也就是确定齿厚和齿槽宽e 。模数m 越大，周节p 越大，齿厚s 和齿槽宽e 也越大；模数越大，轮齿的抗弯强度越大。 （3）分度圆压力角(齿形角)α α：在分度圆上的受力方向线与被作用点速度方向线所夹锐角。国家标准中规定分度圆压力角为标准值为20?。 （4）齿顶高系数(h a *) 齿顶高：h a = h a * m 轮齿与齿槽 四圆：齿顶圆(ra ，da) 齿根圆(rf ，df) 基 圆(rb ，db) 分度圆(r ，d) ——设计基准圆 周向度量：齿厚(s) 齿槽(e) 周节(p=s+e) 径向度量：齿顶高(ha) 齿根高(hf) 全齿高(h)
机械原理创新设计实习报告
机械原理机构创新设计实习报告 专业：机械设计制造及其自动化 班级：2011（1） 姓名：陶才万 学号：111404010059 同组成员：谭文奇谢光营 实习成绩： 指导教师：武权乔玉鹏 实习时间： 2013年6月 贵州师范大学机械与电气工程学院 2013年6月
一、实习目的 1. 培养学生理论联系实际，用已有理论和技能解决问题。 2. 在实践中形成强烈的创新意识和能力及掌握本专业的相关理论。 3. 以实践巩固理论，加深学生对理论知识的理解及运用。 二、实习任务 学生自己设计一简单机构，并在实习工作台上实现机构的运动，并照下机构的运动情况。 三、原理与设备 1.原理：利用杆件间的相互传动，实现机构的原本目标。 2设备：CQJP—D机构运动创新设计方案实验台（参看“CQJP—D机构运动创新设计方案实验台组件清单”） 1）齿轮：模数2，压力角20°，齿数为28、35、42、56，中心距组合为：63、70、77、84、91、98； 2）凸轮：基圆半径20㎜，升回型，从动件行程为30㎜； 3）齿条：模数2，压力角20°，单根齿条全长为400㎜； 4）槽轮：4槽槽轮； 5）拨盘：可形成两销拨盘或单销拨盘； 6）主动轴：轴端带有一平键，有圆头和扁头两种结构型式（可构成回转或移动副）； 7）从动轴：轴端无平键，有圆头和扁头两种结构型式（可构成回转副或移动副）； 8）移动副：轴端带扁头结构形式（可构成移动副）；
9）转动副轴（或滑块）：用于两构件形成转动副或移动副； 10）复合铰链Ⅰ（或滑块）：用于三构件形成复合转动副或形成转动副+移动副； 11）复合铰链Ⅱ：用于四构件形成复合转动副； 12）主动滑块插件：插入主动滑块座孔中，使主动运动为往复直线运动； 13）主动滑块座：装入直线电机齿条轴上形成往复直线运动； 14）活动铰链座Ⅰ：用于在滑块导向杆(或连杆)以及连杆的任意位置形成转动——移动副； 15）活动铰链座Ⅱ：用于在滑块导向杆(或连杆)以及连杆的任意位置形成转动副或移动副； 16）滑块导向杆（或连杆）； 17）连杆Ⅰ：有六种长度不等的连杆； 18）连杆Ⅱ：可形成三个回转副的连杆； 19）压紧螺栓：规格M5，使连杆与转动副轴固紧，无相对转动且无轴向窜动； 20）带垫片螺栓：规格M5，防止连杆与转动副轴的轴向分离，连杆与转动副轴能相对转动； 21）层面限位套：限定不同层面间的平面运动构件距离，防止运动构件之间的干涉； 22）紧固垫片：限制轴的回转； 23）高副锁紧弹簧：保证凸轮与从动件间的高副接触；
机械原理课程设计连杆机构b完美版
机械原理课程设计 任务书 题目：连杆机构设计B4 姓名：戴新吉 班级：机械设计制造及其自动化2011级3班 设计参数 设计要求： 1.用解析法按计算间隔进行设计计算； 2.绘制3号图纸1张，包括： (1)机构运动简图； (2)期望函数与机构实现函数在计算点处的对比表； (3)根据对比表绘制期望函数与机构实现函数的位移对比图；
3.设计说明书一份； 4.要求设计步骤清楚，计算准确。说明书规范。作图要符合国家标。按时独立完成任务。 目录 第1节平面四杆机构设计............................................ 1.1连杆机构设计的基本问题........................................... 1.2作图法设计四杆机构 (3) 1.3作图法设计四杆机构的特点 (3) 1.4解析法设计四杆机构 (3) 1.5解析法设计四杆机构的特点 (3) 第2节设计介绍.................................................... 2.1按预定的两连架杆对应位置设计原理 ................................ 2.2 按期望函数设计.................................................. 第3节连杆机构设计................................................ 3.1连杆机构设计..................................................... 3.2变量和函数与转角之间的比例尺 (8) 3.3确定结点值 (8)
(精选)考研机械原理复习试题(含答案)总结
考研机械原理复习试题（含答案）1 一、填空题： 1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。 3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。 4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。 6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。 7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程 作运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。 12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。 13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。 14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。 15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。 16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率。 18.刚性转子的动平衡的条件是。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。 20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。 21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。 22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。 25.平面低副具有个约束，个自由度。 26.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在。
机械原理考研讲义四(机械的效率和自锁)
第五章机械的效率和自锁 效率是衡量机械性能优劣的重要指标，而一部机械效率的高低在很大程度上取决于机械中摩擦所引起的功率损耗。研究机械中摩擦的主要目的在于寻找提高机械效率的途径。机械的自锁问题及移动副自锁条件的求解是本章的难点之一。 本章知识点串讲 【知识点1】机械效率及其计算 定义：机械的输出功与输入功之比称为机械效率，η= W r / W d。 性质：η<1(η= 1——理想机器——永动机) 表示方法： a. 功表示 η= W r / W d = 1- W f/ W d b. 功率表示 η= p r / p d = 1- p f/ p d c. 力(矩)表示 η= F0/ F= M0/ M 1）串联机器(组)的总效率等于组成该机器(组)各机械部分效率的连乘积 η=η1η2……ηK 2）对于并联机构的总效率计算就相对麻烦一点。 N r
η= (Nd1η1 + Nd2η2 + …+ NdK ηK) / (Nd1 + Nd 2 + …+ NdK) = (Nd1η1 + Nd2η2 + …+ NdK ηK) / Nd 并联机组的效率，不仅与各个机构的效率有关，而且与效率的分配有关 3）混联 兼有串联和并联的机构称为混联机构。为了计算其总效率，可先将输入功至输出功的路线弄清，然后分别计算出总的输入功率和总的输出功率，最后计算其总的机械效率。 【知识点2】机械自锁条件的确定 定义：由于摩擦的存在，沿某个方向的驱动力如何增大，也无法使受力对象产生运动的现象——称为机械的自锁。 同学们要注意的是，机械的自锁只是在一定的受力条件和受力方向下发生的，而在另外的情况下却是可动的，也就是说自锁具有方向性。 1）平面自锁条件： （1）当α>φ时，驱动力P 的作用线在摩擦角φ之外。Px > F ，即滑块加速； （2）当α=φ时，P 与R 共线。Px = F ： a. 滑块等速运动——原本运动； b.静止不动——原不动，具有运动趋势。 （3）当α＜φ时，驱动力P 的作用线在摩擦角φ之内。Px ＜ F ， a. 滑块减速运动减至静止——原本运动； b.静止不动——原不动，不论P 有多大。 故平面自锁条件——α≤φ，等号表示条件自锁。 N R
自卸车倾卸机构创新设计-机械原理课程设计
机械原理课程设计说明书——自卸车倾卸机构创新设计 学院：机械工程学院 班级： 组员： 指导教师： 二〇一三年一月四日
摘要 摘要 我们组选择自卸车倾卸机构的创新设计作为课程设计的题目.为了完成课程设计,我们首先查找了关于自卸车倾卸机构的发展史,了解了自卸车的发展历程与现状.然后我们查找了关于自卸的国内外专利,并分析其机构,画出机构简图.知道了自卸车有各种不同的机构,并了解了现在常用的自卸机构以及自卸机构未来的发展趋势. 为了创新设计,我们现场对常见自卸车的自卸机构拍照.分析机构,并进行了运动链的一般化,数综合,特定化和具体化等一系列过程.最后得出27个可能的机构简图.在进行比较时,我们选择了一个不是当前流行类型的机构简图作为自己的创新设计.按对自卸车较为常见的要求:车斗最大倾角,机构纵深,液压缸伸缩距离,结构合理等,我们设计了创新机构的尺寸.在用inventor对其进行运动仿真后,发现结构运动平稳.然后我们又用matlab对机构进行建模,仿真.得出机构的角速度,角加速度等图形.发现机构角速度变化幅度不大,符合仿真动画,满足实际要求,因此,我们确定了我们的创新设计符合要求并将其作为最终的课程设计的方案.
ABSRTACT Abstract Our group chooses dump truck dumping mechanism innovation design as curriculum design questions. In order to complete the course design, we first look for the dump truck dumping mechanism about the history of the dump truck, understand the development course and present situation. Then we find about dumping domestic and foreign patents, and analyzes the mechanism, draw the mechanism diagram. Know the dump truck, there are all kinds of different organizations, and to understand the present commonly used self-discharging institutions and self-discharging mechanism the future trend of development. In order to creative design, our site to the common dumper's self-discharging mechanism photos. Body analysis and the kinematic chain of generalization, several comprehensive, specialization and shape and a series of process that. At last, we give 27 possible mechanism diagrams. In comparison, we chose a not current popular type of mechanism diagram as their innovative design. According to the requirements of the more common to dump truck, car bucket maximum Angle of inclination, the agency depth, hydraulic cylinder expansion distance, reasonable structure and so on, we design the innovation organization in the size of the inventor. The motion simulation, found that the smooth movement structure. Then we use MATLAB to mechanism modeling, simulation. Draw mechanism of angular velocity, angular acceleration and angular velocity change graphics. Find institutions range is not too much, in line with the simulation animation, meet the practical requirements, therefore, we determine our innovative design meet the requirements as their final course design scheme.
机械原理_凸轮机构设计
机械原理课程设计——凸轮机构设计（一） 目录 (1) ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（一）、题目及原始数据 (2) （二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (3) （三）、计算程序方框图 (5) （四）、计算源程序 (6) （五）、程序计算结果及分析 (10) （六）、凸轮机构图 (15) （七）、心得体会 (16) （八）、参考书 (16)
（一）、题目及原始数据 试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，凸轮以1rad/s的角速度沿逆时针方向转动。要求： （1）、推程运动规律为等加速等减速运动，回程运动规律为五次多项式运动规律； （2）、打印出原始数据； （3）、打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值； （4）、打印出推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角； （5）、打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角； （6）、打印出凸轮运动的位移； （7）、打印最后所确定的凸轮的基圆半径。 原始数据如下： r0=0.015; 初选的基圆半径r0 Deltar0=0.0005; 当许用压力角或许用最小曲率半径不满足时，r0以Δr0 为步长增加重新计算 rr=0.010; 滚子半径r r h=0.028; 推杆行程h e=0.005; 偏距e omega=1; 原动件凸轮运动角速度，逆时针ω delta1=pi/3; 近休止角δ1 delta2=2*pi/3; 推程运动角δ2
delta3=pi/2; 远休止角δ3 delta4=pi/2; 回程运动角δ4 alpha1=pi/6; 推程许用压力角[α1] alpha2=(70/180)*pi; 回程许用压力角[α2] rho0min=0.3*rr; 许用最小曲率半径ραmin （二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程推杆运动规律： （1）近休阶段：0o≤δ<60 o s=0 v=0 a=0 （2）推程阶段：60o≤δ<180 o 等加速运动规律：60o≤δ<120 o s=2h(δ-60o)2/(120 o)2 v=4hω(δ-60o)/(120 o)2 a=4hω2/(120 o)2 等减速运动规律：120o≤δ<180 o s=h-2h(120o -(δ-60o))2/(120 o)2 v=4hω(120o -(δ-60o))/(120 o)2 a=-4hω2/(120 o)2 （3）远休阶段：180o≤δ<270 o
《机械设计》考研强化讲义
c:\iknow\docshare\data\cur_work\https://www.360docs.net/doc/e016671105.html,\ 武汉理工大学《机械设计》2011年考研强化讲义 第一部分指定教材 机械设计考试教材基本上没有什么变化，历年制定用书情况如下： 2009 《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版 2008 《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版 2007 《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版 《机械设计》濮良贵高等教育出版社，1989 2006 《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版 《机械设计》濮良贵高等教育出版社，1989 补充资料：1.机械设计02年到08年考研真题 2.机械设计本科教学课件 3.机械设计课程设计指导书（选看） 推荐使用教材： 《机械设计》彭文生李志明黄华梁，高等教育出版社 《机械设计学习指导与习题集（第二版）》杨昂岳，孙立鹏杨武山等，华中科技大学出版社《机械设计与机械原理考研指南（上）》（第二版）彭文生杨家军王均荣，华中科技大学出版社 第二部分分数线、录取人数、公费情况 武汉理工大学机电学院每年录取研究生160名左右，其中免试生占35人左右，强军计划5人左右，除掉以上人数，统考生录取人数约120左右。公费比例60%左右（含免试生），统考生公费比例约45%，但09今天武汉理工大学研究生教育全面改革，将取消公费制度，取而代之的是奖学金制度，具体细则还未确定。但人人都有奖学金，每年按成绩排名重新调整奖学金档次。近三年的录取分数线如下：
由于从09年起机电学院把机械电子工程、机械设计制造及自动化、机械设计及理论这三个专业合并成机械工程统一招生，且专业排名也统一排名，这对外校的学生争取奖学金提供一个个较好的机会。 第三部分专业课复习进度安排 结合自己考研总体复习的情况，有计划的组织复习。建议如下： 12月1日---12月20日：重点看教材和课件，结合讲义，逐章按知识点复习，弄清基本概念和常考点。 12月20日---1月9日：做02---08年真题，理解背诵06、07、08三年内部范围，以及大题的答题演练。 第四部分知识点串讲及强化 （知识点串讲见课件，知识点强化如下） 第一篇机械设计总论 第一章机械设计总论 考题类型 选择题，填空题，问答题 重点、常考点 1机械零件设计准则 2应力分类 3机械零部件中的磨损 4机械零部件中的润滑
机械原理课程设计压床机构设计
Z S T U Zhejiang Sci-Tech University 机械原理课程设计 说明书 设计题目: 压床机构设计 专业班级： XXX 姓名学号： XXX 指导教师： XXX 完成日期： 2012年X月X日 目录 一. 设计要求 -------------------------------------------------------3 1. 压床机构简介 ---------------------------------------------------3 2. 设计内容 -------------------------------------------------------- 3 (1) 机构的设计及运动分折 ----------------------------------------3 (2) 机构的动态静力分析 -------------------------------------------3 (4) 凸轮机构设计 ---------------------------------------------------3 二．压床机构的设计: --------------------------------------------4 1. 连杆机构的设计及运动分析 -------------------------------4 (1) 作机构运动简图
---------------------------------------------4 (2) 长度计算-----------------------------------------------------4 (3) 机构运动速度分析-------------------------------------------5 (4) 机构运动加速度分析----------------------------------------6 (5) 机构动态静力分析-------------------------------------------8 三．凸轮机构设计-------------------------------------------------11 四．飞轮机构设计-------------------------------------------------12 五．齿轮机构设计-------------------------------------------------13 六．心得体会-------------------------------------------------------14 七、参考书籍-----------------------------------------------------14 一、压床机构设计要求 1.压床机构简介 图9—6所示为压床机构简图。其中，六杆机构ABCDEF为其主体机构，电动机经联轴器带动减速器的三对齿轮z1-z2、z3-z4、z5-z6将转速降低，然后带动曲柄1转动，六杆机构使滑块5克服阻力Fr而运动。为了减小主轴的速度波动，在曲轴A上装有飞轮，在曲柄轴的另一端装有供润滑连杆机构各运动副用的油泵凸轮。 2.设计内容： （1）机构的设计及运动分折 已知：中心距x1、x2、y, 构件3的上、下极限角，滑块的冲程H，比值 CE／CD、EF／DE，各构件质心S的位置，曲柄转速n1。 要求：设计连杆机构 , 作机构运动简图、机构1～2个位置的速度多边形和加速度多边形、滑块的运动线图。以上内容与后面的动态静力分析一起画在l号图纸上。 （2）机构的动态静力分析 已知：各构件的重量G及其对质心轴的转动惯量Js(曲柄1和连杆4的重力和转动惯量（略去不计)，阻力线图(图9—7)以及连杆机构设计和运动分析中所得的结果。 要求：确定机构一个位置的各运动副中的反作用力及加于曲柄上的平衡力矩。作图部分亦画在运动分析的图样上。 （3）凸轮机构构设计
机械原理考研真题(A卷)
姓名 ： 报考专业： 准考证号码： 密封线内不要写题 2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（■A 卷□B 卷）科目代码：819 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1．对于机构，下面说法错误的是_____。 A. 由一系列人为的运动单元组成 B. 各单元之间有确定的相对运动 C. 是由构件组成的系统 D. 可以完成机械功或机械能转换 2．平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角的关系为_____。 A ．互余 B ．互补 C ．相等 D ．没关系 3．一对齿轮啮合过程中，下面关于节圆的说法错误的是 。 A ．始终相切 B ．始终通过节点 C ．始终和分度圆重合 D ．随中心距增大而增大 4．生产工艺要求某机构将输入的匀速单向运动，转变为按照正玄规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 。 A ．齿轮齿条机构 B.直动滚子从动件盘形凸轮机构 C.偏置曲柄滑块机构 D.摆动导杆机构 5．图1示转动副在驱动力矩M d 的作用下等速转动，Q 为径向载荷，ρ为摩擦圆半径，则运动副全反力R 21应是图中 所示作用线。 图1 M d Q A B C D R 21 ρ 1 2
p n p p = ．一对平行轴斜齿轮传动，其传动比 。 21v v z z B ．ω1a r D ．
）判断在用齿条型刀具加工这 0.013779 0.014904 0.016092 0.017345 0.018665 0.020054