《机械设计基础课件》第五章
机械设计基础-图文课件5章

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5.1 液压控制阀概述 5.2 压力控制阀 5.3 流量控制阀 5.4 方向控制阀 5.5 其他控制阀 5.6 液压阀的选用、安装与常见故障分析
5.1 液压控制阀概述
5.1.1 液压阀的分类
(1)按用途,液压阀可以分为压力控制阀(如溢流阀、顺序阀 、减压阀等)、流量控制阀(如节流阀、调速阀等)、方向控制阀( 如单向阀、换向阀等)三大类。
3.溢流阀的应用
在液压系统中,溢流阀的主要用途有以下几方面: (1)作溢流阀用,使系统的压力保持恒定。 (2)作安全阀用,对系统起过载保护作用。 (3)作背压阀用,接在系统的回油路上,产生一定的回油阻力, 以改善执行装置的运动平稳性。 (4)作卸荷阀用,由先导式溢流阀和二位二通电磁阀配合使用, 可使系统卸荷。 (5)作远程调压阀用,用管道将先导式溢流阀的控制口接至调节 方便的远程调压阀进口处,以达到远程控制的目的。
5.2 压力控制阀
5.2.2 减压阀
2.减压阀与溢流阀的区别
(1)减压阀利用出口油压力与弹簧力相平衡,以保持出口 压力基本不变,而溢流阀则利用进口油压力与弹簧力相平衡,并 保持进口压力基本不变。
(2)减压阀的进、出油口均有压力,所以它的先导阀弹簧 腔的泄油是单独外接油箱的,而溢流阀则可以沿内部通道经回油 口流回油箱。
5.1.3 液压传动系统对液压阀的基本要求
液压传动系统对液压阀的基本要求如下: (1)动作灵敏、使用可靠,工作时冲击和振动要 小,使用寿命长。 (2)油液通过液压阀时压力损失要小,密封性能 好,内泄漏少,无外泄漏。 (3)结构简单紧凑,安装、维护、调整方便,通 用性好。
5.2 压力控制阀
5.2.1 溢流阀
p2A1+p2A2=p3A+Fs(5-1) 式中,A、A1和A2分别为b腔、c腔和d腔内的压力油作用于 阀芯的有效面积,且A=A1+A2。
机械设计基础第五章凸轮机构

其他应用实例
01
纺织机械
02
包装机械
03
印刷机械
在纺织机械中,凸轮机构被用于控制织 物的引纬、打纬和卷取等运动。通过合 理设计凸轮的形状和尺寸,可以实现织 物的高速、高效织造。
在包装机械中,凸轮机构常用于控制包 装材料的输送、定位、折叠和封口等操 作。通过凸轮的精确控制,可以实现包 装过程的自动化和高效化。
传动比的计算 根据凸轮的轮廓形状和尺寸,以及从动件的运动 规律,可以通过几何关系或解析方法计算出凸轮 机构的传动比。
传动比的影响因素 凸轮机构的传动比受到凸轮轮廓形状、从动件运 动规律、机构中的摩擦和间隙等因素的影响。
凸轮机构的压力角与自锁
压力角的定义
压力角是指从动件受力方向与从动件运动方向之间的夹角。在凸轮机构中,压力角的大小反 映了从动件所受推力的方向与其运动方向之间的关系。
等速运动规律
从动件在推程和回程中均保持匀速运动。
等加速等减速运动规律
从动件在推程和回程中按等加速和等减速规律运动。
简谐运动规律
从动件按简谐运动规律振动。
组合运动规律
根据实际需要,将从动件的运动规律组合成复杂的运动形式。
凸轮机构的尺寸设计
凸轮基圆半径的确定
根据从动件的运动规律和机构的结构要求,确定 凸轮的基圆半径。
03
凸轮机构的类型与特性
盘形凸轮机构
凸轮形状
盘形凸轮是一个具有特定 轮廓的圆盘,其轮廓线决 定了从动件的运动规律。
工作原理
通过凸轮的旋转,驱动从 动件按照预定的运动规律 进行往复直线运动或摆动。
应用范围
广泛应用于内燃机、压缩 机、自动机械等领域。
移动凸轮机构
凸轮形状
移动凸轮是一个在平面上移动的具有特定轮廓的 构件。
机械设计基础第五章轮系

2. 根据周转轮系的组合方式,利用周转轮系传动比计算公式求
03
出周转轮系的传动比。
实例分析与计算
1
3. 将定轴轮系和周转轮系的传动比相乘,得到复 合轮系的传动比。
2
4. 根据输入转速和复合轮系的传动比,求出输出 转速。
3
计算结果:通过实例分析和计算,得到了复合轮 系的输出转速。
05 轮系应用与实例分析
仿真结果输出
将仿真结果以图形、数据等形式输出,以便 进行后续的分析和处理。
实验与仿真结果对比分析
01
数据对比
将实验数据和仿真数据进行对比 ,分析两者之间的差异和一致性 。
结果分析
02
03
优化设计
根据对比结果,分析轮系设计的 合理性和可行性,找出可能存在 的问题和改进方向。
针对分析结果,对轮系设计进行 优化和改进,提高轮系的性能和 稳定性。
04 复合轮系传动比计算
复合轮系构成及特点
构成
由定轴轮系和周转轮系(或几个周转轮系)组合而成,称为复合轮系。
特点
复合轮系的传动比较复杂,其传动比的计算需结合定轴轮系和周转轮系的传动比计算公式进行。
复合轮系传动比计算公式
对于由定轴轮系和周转轮系组成的复合轮系,其传动比计算 公式为:i=n1/nK=(Z2×Z4×…×Zk)/(Z1×Z3×…×Zk-1)×(1)m,其中n1为输入转速,nK为输出转速,Z为各齿轮齿数 ,m为从输入轴到输出轴外啮合齿轮的对数。
火车车轮与轨道
通过轮系保证火车在铁轨 上的平稳运行和导向作用 。
船舶推进器
利用轮系将主机的动力传 递给螺旋桨,推动船舶前 进。
军事装备中轮系应用举例
坦克传动系统
采用轮系实现坦克发动机的动力 输出与行走机构的连接,确保坦 克在各种地形条件下的机动性。
机械设计基础第5章课件

机械设计基础第5章课件一、教学内容1. 轮系及其传动特点:本部分将介绍轮系的分类、特点以及传动比的计算方法。
通过实例分析,使学生了解不同轮系的应用场景和优缺点。
2. 齿轮传动:本部分将讲解齿轮的分类、标准,以及齿轮传动的原理和计算方法。
同时,介绍齿轮的材料、热处理和安装等方面的知识。
3. 蜗轮蜗杆传动:本部分将阐述蜗轮蜗杆传动的原理、特点和计算方法,以及蜗轮蜗杆的材料、热处理和安装等方面的知识。
4. 轴承和轴的设计:本部分将介绍轴承的分类、特点和选用方法,以及轴的设计原则和计算方法。
二、教学目标1. 使学生了解轮系及其传动特点,能够根据实际需求选择合适的轮系。
2. 使学生掌握齿轮传动的基本原理和计算方法,能够对齿轮传动系统进行设计和分析。
3. 使学生了解蜗轮蜗杆传动的特点和应用,能够对蜗轮蜗杆传动系统进行设计和分析。
4. 使学生掌握轴承和轴的设计原则和方法,能够对机械传动系统中的轴承和轴进行设计和分析。
三、教学难点与重点1. 教学难点:轮系传动比的计算方法,齿轮、蜗轮蜗杆传动的设计和分析。
2. 教学重点:轮系及其传动特点,齿轮、蜗轮蜗杆传动的基本原理和计算方法,轴承和轴的设计原则和方法。
四、教具与学具准备1. 教具:多媒体课件、黑板、粉笔、模型轮系、模型齿轮、模型蜗轮蜗杆、图纸等。
2. 学具:教材、笔记本、尺子、计算器等。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过展示汽车传动系统的图片,引导学生思考轮系在实际机械中的应用。
2. 轮系及其传动特点:讲解轮系的分类、特点,以及传动比的计算方法。
以实例分析不同轮系的应用场景和优缺点。
3. 齿轮传动:讲解齿轮的分类、标准,以及齿轮传动的原理和计算方法。
介绍齿轮的材料、热处理和安装等方面的知识。
4. 蜗轮蜗杆传动:讲解蜗轮蜗杆传动的原理、特点和计算方法,以及蜗轮蜗杆的材料、热处理和安装等方面的知识。
5. 轴承和轴的设计:讲解轴承的分类、特点和选用方法,以及轴的设计原则和计算方法。
机械设计基础课件 第五章

例1:已知各轮齿数, 求传动比i1H
3' 2 输入 1 3 2' 4 H 1' 输出
1、分析轮系的组成
1,2,2',3——定轴轮系 1',4,3',H——周转轮系 2、分别写出各轮系的传动比
1 2 Z 2 Z3 定轴轮系 : i13 (1) 3 Z1Z 2
H 4. iGK
是利用定轴轮系解决行星轮系问题的过渡环节。
例行星轮系如图所示。已知 Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且两太阳轮1、 4转向相反。试求行星架转速nH及行星轮转速n3。
例图示的输送带行星轮系中,已知各齿轮的齿数分别为 Z1=12,Z2=33,Z'2=30,Z3=78,Z4=75。电动机的转速n1=1450r/min。试 求输出轴转速n4的大小与方向。
§5—3 行星齿轮系传动比计算 一.单级行星齿轮系传动比的计算
不能直接用定轴轮系传动比的公式计算行星轮系的传动比。可 应用转化轮系法,即根据相对运动原理,假想对整个行星轮系 加上一个与nH大小相等而方向相反的公共转速-nH,则行星架被 固定,而原构件之间的相对运动关系保持不变。这样,原来的 行星轮系就变成了假想的定轴轮系。这个经过一定条件转化得 到的假想定轴轮系,称为原行星轮系的转化轮系。
当车身绕瞬时转心转动时,左右两车 轮走过的弧长与它们至瞬心的距离成 正比 n1 (r L) r L n3 (r L) r L 又 H n1 n2 n1 n4 z3
i13 n3 n2 n1 n4 z1 1 n1 n3 2n4
当给定发动机的转速或转速n5和轮距L 时,左右两后轮的转速随转弯半径r的 大小不同而自动改变,即利用该差速器 在汽车转弯时可将原动机的转速分解为 两后车轮的两个不同的转速,以保证汽 车转弯时,两后轮与地面均作纯滚动
机械设计基础(第五版)第5章

三、定轴轮系中首末两轮的转向确定 z 定轴轮系中首末两轮的转向确定 zz⋯ 1、平面定轴轮系 平面定轴轮系 2、空间定轴轮系 空间定轴轮系
H z2 z3 z3 n1 n1 − nH H i13 = H = =− =− n3 n3 − nH z1z2 z1
转化轮系的传动比 ◆ 转化轮系的传动比
一般式: 一般式:
周转轮系的传动比及转速的求法 ◆ 周转轮系的传动比及转速的求法 已知条件满足的情况下,列出转化轮系的传动 已知条件满足的情况下, 比计算公式,当已知n 比计算公式,当已知 1、n3、nH中任意两个的大小 和转向时,即可求第三个和任意两个之比(传动比 传动比)。 和转向时,即可求第三个和任意两个之比 传动比 。 式中n 式中 1、n3、nH是真实的
H i1H =1−i13
作业: 一 作业:5一2、3、4、5、8、9
已知: 例5 - 2 已知:z1=27、z2=17、z3=61、n1=6000 r/min 求:i1H=? 、nH=? 解:由图可知该轮系是行星轮系
H n1 Z H =1− − 3 i1H =1−i =1− Z 1 n3 61 =1− − ≈ 3.26 符号确定 27 H 13
正号说明n 转向相同。 正号说明 1、nH、转向相同 转向相同
n1 6000 nH = = ≈1840 r m in i1H 3.26
若求n 若求 2:
H n1 n1 − nH z2 H i12 = H = =− n2 n2 − nH z1
机械设计基础课程设计第五章减速器装配草图设计

5.1初绘减速器装配草图
❖ 6)确定减速器箱体的结构尺寸
减速器的箱体式支承和安设齿轮等传动零件的基座,因此 它本身必须具有很好的刚性,以免产生过大的变形而引起齿 轮上载荷分布不均。为此目的,在轴承座凸缘的下部设有肋 板。箱体多制成剖分式,剖分面一般在水平位置并与齿轮轴 线平面相重合。
批量或大量生产时,箱体一般是用铸铁(如HT150、 HT200等)铸成。 由于箱体的结构形状比较复杂,箱体的各 部分尺寸多借助于经验公式来确定。按经验公式计算出尺寸 后应将其圆整,有些尺寸应根据结构要求适当修改。与标准 件有关的尺寸(如螺栓、螺钉、销的直径)应取相应的标准 值。
5.1初绘减速器装配草图
❖ (4)初步确定轴的直径。 ❖ 1)初步确定高速轴外伸段直径,如果高速轴外伸段上安装带轮,其轴
径可按式(1.5—1)求得 ❖ 2)低速轴外伸段轴径按式(1.5—1)确定并按标准直径圆整。若在该外伸
段上安装链轮,则这样确定的直径即为链轮轴孔直径;若在该外伸段上 安装联轴器,此时就要根据计算转矩Tc及初定的直径选出合适的联轴器。 轴外伸段可做成圆柱形或圆锥形。在单件生产和小批量生产中优先采用 圆柱形,因为圆柱形制造较为简便。在成批和大量生产中通常做成圆锥 形,因为零件与圆锥体配合能保证装拆方便,定位精度高,轴向定位不 需轴肩,并能产生适当过盈。
2)查出所选电动机的安装尺寸
按已选定的电动机型号查出其安装尺寸,如电动 机轴伸直径D和轴伸长度E以及中心高H等。
5.1初绘减速器装配草图
❖ 3)选择联轴器的类型
联轴器的类型应根据它在本传动系统中所要完成的功能来选择。 当原动机和减速器安装在公共底座上时,两轴的同心度容易保证, 因此用于此处的联轴器无需很高的补偿功能。另外这个联轴器联接高速 轴,为了减小起动载荷,它应具有较小的转动惯量和良好的减震性能。 这里多采用带弹性元件的联轴器,如弹性柱销联轴器、弹性套柱销联轴 器和梅花型联轴器(见表2.5-1~2.5-3)等。 联接减速器和工作机构的联轴器,由于它处于低速轴,一次对这个 联轴器不必提出具有较小转动惯量的要求。如果减速器和工作机构也是 安装在同一底座上时,也可采用上述几种结构的联轴器。假如工作机构 和联轴器不是安置在公共底座上,则对这个联轴器就要求有较高的补偿 功能。滑块联轴器(见参考文献[3]表4.7-4)等就能满足这些要求。
机械设计基础 第5章轮系

§5-2 定轴轮系及其传动比
轮系的传动比:轮系中输入轴与输出轴的角速度之比。iab。
n1 z2 i12 n2 z1 齿轮系:设输入轴角速度ω a,输出轴角速度ω b,按定义有: i 1 2 i12 2 ' 3 3 2 计算轮系传动比:1)确定iab数值;2)确定两轴的相对转动方向。 ' nn2 n3 z2 z2z1 1 i1 n12 2 z 一、传动比的计算 z z i12 i n2n31 3z4 2n i3' 2 ' 3 4 z n2、n2′n 转速。同一轴 图(a)轮系:z1、z2、z2′‥齿数;n1、n 2 ‥ n4 z2z3' 1 3 '
2)分析混合轮系内部联系。
(1)定轴轮系中内齿轮5与差动轮系中系杆H是同一构件,因而n5=nH; (2)定轴轮系中齿轮3′与差动轮系中心轮3是同一构件, 因而n3′=n3。
3
设实箭头朝上为正,则n1= 120r /min,n3=-120r /min , 代入上式得
120-nH -120-nH = (+)
40 60
解得:nH=600r /min。nH与n1转向同。
1)行星轮2-2′的轴线与齿轮1(或3)及行星架H的轴线不平行,不能用5-2 式计算n2。(转化轮系中两齿轮轴线不平行时,不能直接计算!) 2)实箭头—表示齿轮真实转向—对应n1、n3、…。虚箭头—表示虚拟转化 轮系中的齿轮转向—对应n1H、n2H、n3H。 3)运用(5-2)时, i13H的正负取决于n1H和n3H,即取决于虚线箭头。而代 入n1、n3数值时需根据实线箭头判定其正负。
二、周转轮系传动比的计算
周转轮系的行星轮不是绕固定轴线的简单运动,传动 比不能直接用求定轴轮系传动比的方法求解。
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•优点:结构简单、运转可靠、传动平稳、无噪声,适用于高 速、中载和高精度分度的场合。 •缺点:凸轮加工比较复杂,装配与调整要求也较高
第五章
间歇运动机构
§5.1 棘轮机机构
5.1 棘轮机构
5.1.1 棘轮机构的工作原理:
机构组成
它主要有摇杆、棘爪、棘轮、 制动爪和机架组成。弹簧使制 动爪和棘轮保持接触。
工作过程
摇杆逆时针摆动——棘爪插入 齿槽——棘轮转过角度——制 动爪划过齿背 摇杆顺时针摆动——棘爪划过 脊背——制动爪组织棘轮作顺 时针转动——棘轮静止不动 因此当摇杆作连续的往复摆动 时,棘轮将作单向间歇转动。
5.2 槽轮机构
5.2.2 槽轮机构的类型、特点及应用
内啮合棘轮机构
外啮合棘轮机构
空间棘轮机构
•优点:结构简单、工作可靠、机械效率高,能较平稳、间歇 地进行转位 •缺点:圆柱销突然进入与脱离径向槽,传动存在柔性冲击, 不适合高速场合,转角不可调节,只能用在定角场合
5.2 槽轮机构
5.2.3 槽轮槽数z和拨盘圆柱销数k 的选择
观看演示
5.1 棘轮机构
5.1.2 棘轮转角的调节
1.调节摇杆摆动角度的大小,控制棘轮的转角
5.1 棘轮机构
2. 用遮板调节棘轮转角
5.1 棘轮机构
5.1.3 棘轮机构的特点与应用
结构简单,制造容易运动可靠
棘轮的转角在很大范围内可调 工作时有较大的冲击和噪声、运动精度不高,常用于低速场合 棘轮机构还常用作防止机构逆转的停止器。
5.2 槽轮机构
3.如果要求槽轮机构的 大于0.5,则可在拨盘上安装多个圆柱销。设 拨盘1上均匀分布k个圆柱销,则:
k t m k ( z 2) t 2z
由于 应当小于1,故
2z k z2
得到:
z=3 z=4或5 z≧5
k=1~5 k=1~3 k=1或2
(k、z为整数)
5.3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构
5.3.1 不完全齿轮机构
外啮合不完全齿轮机构
内啮合不完全齿轮机构
•优点:结构简单、制造方便,从动轮的运动时间和静止时间 的比例不受机构结构的限制 •缺点:从动轮在转动开始及终止时速度又突变,冲击较大 一般仅用于低速、轻载场合
5.3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构
5.3.2 凸轮式间歇运动机构
5.2 槽轮机构
5.2.1 槽轮机构的工作原理
当拨盘上的圆柱销A没有 进入槽轮的径向槽时,槽轮 的内凹锁止弧面被拨盘上的 外凸锁止弧面卡住,槽轮静 止不动。当圆柱销A进入槽轮 的径向槽时,锁止弧面被松 开,则圆柱销A驱动槽轮转动。 当拨盘上的圆柱销离开径向 槽时,下一个锁止弧面又被 卡住,槽轮又静止不动。由 此将主动件的连续转动转换 为从动槽轮的间歇运动
槽轮槽数z和拨盘圆柱销数k是槽轮机构的主要参数 在一个运动循环内,槽轮的运动时间tm与拨盘的运动时间t 之 比称为运动系数,用 表示。当拨盘作等速转动时,有
tm z 2 t 2z
由上式可知: 1.由于 必须大于零,所以z 应大于或等于3 2.单圆柱销槽轮机构的运动系数 总小于0.5,也就是说槽轮的运 动时间总小于其静止的时间