机械设计基础-第六章

机械设计基础.第六章_间歇运动机构

21 2 2
2
运动关系(运动特性系数τ )：
tm 21 z 2 t 2 2z
讨论：τ >0，z≥3
21 z 2 2 2z
(2)销数 K
在0~0.5 之间，运动时间小于静止时间。
K ( z 2) 2z
讨论：τ <1 常用K=1
§6-1 棘轮机构
组成：棘轮机构主要由
棘轮2、驱动棘爪3、摇杆1、止动爪5和机架等组成。
工作原理：原动件1逆时针摆动时，棘轮逆时针转动原动机1顺时针摆动时，棘轮不动
类型1：运动形式来分
单动式棘轮机构（转动、移动）齿式棘轮机构双动式棘轮机构可变向棘轮机构
棘条机构（移动）钩头双动式棘轮机构
运动；
加工复杂；
刚性冲击，不适于高速。
应用于计数器、电影放映机和某些具有特殊运动要求的专业机械中。
§ 6-4 凸轮式间歇机构（不讲）
图6-11 圆柱形凸轮间歇运动机构
此机构实质上为一个摆杆长度为R2、只有推程和远休止角的摆动从动件圆柱凸轮机构。
蜗杆凸轮分度机构
凸轮如蜗杆，滚子如涡轮的齿。
作业：
6-2、6-3
2z K z2
增加径向槽数z可以增加机构运动的平稳性，但是机构尺寸随之增大，导致惯性力增大。一般取 z = 4～8。

几何尺寸计算，学会参考机械设计手册
§6-3. 不完全齿轮机构
不完全齿轮机构是由普通齿轮机构演化而成。如图所示，主动轮1为只有一个齿或几个齿的不完全齿轮，从动轮2由正常齿和带锁止弧的厚齿彼此相间组成。
（2）制动机构
在卷扬机中通过棘轮机构实现制动功能，防止
链条断裂时卷筒逆转。

【机械设计基础】第六章带传动和链传动

第六章
带传动和链传动
带传动和链传动都是利用挠性元件（带和链）传递运动和动力的机械传动，适于两轴中心距较大的场合。第一节带传动概述
带传动常用在传递中心距大的场合，传递的功率<50kW,传动比常用<5
机械一、带传动的组成及带的类型设固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；计固联于从动轴上的带轮3(从动轮)；基紧套在两轮上的传动带2。础
5.适于两轴中心距较大的传动。
a.由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；
b.带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑； c.带的寿命较短，传动效率较低，需要经常更换； d.不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。
第六章带传动的应用
带传动和链传动
摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不准确、中小功率的远距离传动。
带传动和链传动
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。而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以机械设计基础弹性滑动是不可以避免的。
第六章
四、Ｖ带传动的设计准则
带传动和链传动
带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
第六章
带传动和链传动
工作情况分析(力分析)
在带即将打滑的状态下，F达到最大值。此时，根据挠性体摩擦
的欧拉公式，对于平带传动，忽略离心力的影响，F1与F2之间的关系
为：
F1 F2e

（6-5）（6-6）
e 1 2 F 2 F0 2 F0 (1 ) e 1 e 1
第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础第六章带传动和链传动机械设计基础vv带带轮的结构设计要求二vv带轮的材料和结构质量小且质量分布均匀

机械设计基础第六章凸轮机构

6.2.1 凸轮机构的运动循环及基本名词术语
凸轮机构的一个运动循环大致包括：推程、远休程、回程、近休程四个部分
术语：基圆偏距近休程近休止角推程推程运动角远休程远休止角回程回程运动角行程推杆运动规律

6.2.2 几种常用的推杆运动规律
等速运动规律：
s h / 0 h 1 / 0 a0
凸轮廓线设计步骤：（1）划分位移曲线；
（2）取长度比例尺，绘出凸轮基圆，偏心距圆；
（3）获取基圆上的等分点；（4）绘出反转过程中的导路位置线；
（5）计算推杆的预期位移；
（6）将从动件尖顶点连成光滑曲线，即为凸轮轮廓。
理论轮廓线实际轮廓线
尖顶从动件
滚子从动件

滚子半径的选择
滚子从动件作用： 1、化滑动摩擦为滚动摩擦； 2、降低凸轮与从动件之间的局部接触应力。

6.3.2 压力角与凸轮机构尺寸的关系
tan
OC e
PC OP OC BC BC
BC s r02 e 2
P为凸轮和从动件的速度瞬心，故：
v OP
即： OP
v

ds d
于是：
tan
ds e d s r02 e 2
增大基圆半径或设置偏置均可减小压力角，
存在速度突变，加速度及惯性力理论上将无穷大，称为刚性冲击。用于低速轻载场合。
等加速等减速运动规律：
s 2h 2 / 02 4h1 / 02 2 a 4h1 / 02
s h 2h( 0 ) 2 / 02 4h1 ( 0 ) / 02 2 a 4h1 / 02

机械设计基础第六章机械常用机构

一、铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-6 双曲柄机构
一、铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-7 机车车轮联动机构
一、铰链四杆机构的基本形式及应用
3. 双摇杆机构两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。如图6-８a所示，双摇杆机构的两摇杆均可作为主动件，当主动摇杆1往复摆动时，
通过连杆2带动从动摇杆往复摆动。如图6-8b所示门式起重机的变幅机构即是双摇杆机构，当主动摇杆1摆动时，从动摇杆3随之摆动，使连杆2的延长部分上的E点(吊重物
平面连杆机构中，最常见的是四杆机构。下面主要介绍其类型、运动转换及其特征。
一、铰链四杆机构的基本形式及应用
如图6-1所示，当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。机构中固定不动的构件4称为机架，与机架相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的构件2称为连杆。连架杆相对于机架能作整周回转的构件(如杆1)称为曲柄，若只能绕机架摆动的称为摇杆(如杆3)。
图6-3 缝纫机踏板机构
一、铰链四杆机构的基本形式及应用
在双曲柄机构中，如两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行双曲柄机构(图6-6的ABCD)。平行双曲柄机构有两种情况：图6-6a所示为同向双曲柄机构；图6-6b所示为反向双曲柄机构。
图6-5 惯性筛
图6-4 双曲柄机构运动示意图
第一节平面连杆机构
连杆机构是由若干构件用转动副或移动副连接而成的机构。在连杆机构中，所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构，称为平面连杆机构。
平面连杆机构能够实现多种运动形式的转换，构件间均为面接触的低副，因此运动副间的压强较小，磨损较慢。由于其两构件接触表面为圆柱面或平面，制造容易，所以应用广泛。缺点是连接处间隙造成的累积误差比较大，运动准确性稍差。

2024版《机械设计基础》第六章齿轮传动

安全系数
在强度计算中引入安全系数，以保证齿轮在极端工况下仍能安全可靠地工作。
齿轮疲劳寿命预测方法
疲劳寿命概念
齿轮在循环载荷作用下，经过一定次数的应力循环后发生疲劳破坏的寿命。
影响因素
齿轮的疲劳寿命受多种因素影响，如材料性能、制造工艺、润滑条件和使用环境等。
预测方法
基于疲劳累积损伤理论，结合齿轮的受力分析和材料特性，采用试验或数值模拟等方法预测齿轮的疲劳寿命。
确定合理的齿轮参数
包括模数、齿数、压力角、螺旋角等，以满足传动比、承载能力和传动平稳性等要求。
保证齿轮的精度和强度
通过合理的制造工艺和材料选择，确保齿轮具有足够的精度和强度，以承受传动过程中的载荷和冲击。
考虑润滑和冷却
为齿轮传动装置提供适当的润滑和冷却，以减少磨损、降低温度和防止腐蚀。
典型齿轮传动装置实例分析
齿轮热处理工艺选择及优化
退火
消除齿轮内部应力，降低硬度，便于加工。
正火
提高齿轮硬度和强度，改善切削性能。
淬火
使齿轮获得高硬度和高耐磨性，提高齿轮使用寿命。
回火
消除淬火产生的内应力，稳定齿轮尺寸，提高韧性。
齿轮制造工艺流程简介
01
02
齿轮毛坯加工
包括锻造、铸造、焊接等工艺，获得齿轮的基本形状。
齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。同时，齿轮传动也具有制造和安装精度要求高、成本较高等缺点。
齿轮传动分类及应用
分类
根据齿轮的轴线相对位置，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。根据齿轮的齿形，齿轮传动又可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等。

机械设计基础知识06

t m 21 τ= = t 2π
讨论： 1、τ>0，∴Z≥3 、， 2、 τ = 2 Z < 2 3、要使 τ >
1 1 1
τ=
21 Z 2 1 1 = = 2π 2Z 2 Z
=0，（τ=0，槽轮始终不动）。槽轮的运动时间总小于静止时间。槽轮的运动时间总小于静止时间。
1 须在构件1上安装多个圆销。须在构件1上安装多个圆销。 2 2Z 设K为均匀分布的圆销数 τ = K ( Z 2) < 1 K< Z 2 2Z
槽轮机构的主要参数是槽数 Z和拨盘圆销数和拨盘圆销数K 和拨盘圆销数通常，为了使槽轮在开始和通常，为了使槽轮2在开始和终止运动时的瞬时角速度为零。终止运动时的瞬时角速度为零。以避免圆销与槽发生撞击，以避免圆销与槽发生撞击，圆销进入、销进入、退出径向槽的瞬间使 O1A⊥O2A 则有：则有： ⊥
四、槽论机构应用一般用于转速不很高的自动机械、一般用于转速不很高的自动机械、轻工机械或仪器仪表中。械或仪器仪表中。电影放映机的送片机构
ξ6ξ6-3 凸轮式间歇运动机构
一、凸轮式间歇运动机构工作原理及特点
1. 组成主动凸轮、主动凸轮、从动盘 2. 工作原理主动凸轮连续转动，推动主动凸轮连续转动，从动盘实现间歇分度转动。从动盘实现间歇分度转动。 3. 机构特点 ★结构紧凑，不需定位装置即结构紧凑，可获得高的定位精度 ★廓线设计得当，可使从动件廓线设计得当，获得预期的任意运动；获得预期的任意运动； ★动载荷小，无冲击，宜高速；动载荷小，无冲击，宜高速； ★加工成本高，安装、调整要加工成本高，安装、求严。求严。
2π 2 1 = π 2 2 = π Z

机械设计基础第6章齿轮传动

2.展成法 2.展成法展成法是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）啮合时，两轮齿廓互为包络线的原理来切制轮齿的加工方法展成法切制齿轮时常用的刀具有齿轮插刀
插直齿
插斜齿
齿条插刀
齿轮滚刀
用此方法加工齿轮，只要刀具和被加工齿轮的模数m和压力角α 相等，则不管被加工齿轮的齿数是多少，都可以用同一把刀具来加工。这给生产带来很大的方便，得到广泛应用。
3.传动的平稳性
啮合线：N1N2线叫做渐开线齿轮啮合线传动的啮合线。啮合角：啮合线N1N2与两轮节圆啮合角公切线t-t之间所夹的锐角称为啮合角，用α′表示。啮合角在数值上等于渐开线在节圆处的压力角。啮合角α′恒定。啮合线N1N2又是啮合点的公法线，而齿轮啮合传动时其正压力是沿公法线方向的，故齿廓间的正压力方向（即传力方向）恒定。至此可知，啮合线、公法线、压力线和基圆的内公切线四线重合，为一定直线。
渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称和符号
4.齿厚:分度圆上一个齿的两侧端面齿廓之间的弧长称为齿厚，用s表示 5.齿槽宽：分度圆上一个齿槽的两侧端面齿廓之间的弧长称为齿槽宽，用e表示 6.齿距：分度圆上相邻两齿同侧端面齿廓之间的弧长称为齿距，用p表示，即p=s+e 7.齿宽：轮齿部分沿齿轮轴线方向的宽度称为齿宽，用b 表示 8.齿顶高：分度圆与齿顶圆之间的径向距离，用ha表示 9.齿根高：分度圆与齿根圆之间的径向距离，用hf表示 10全齿高：齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，用h表示显然 h=ha+hf 11.齿宽:轮齿的轴向长度，用b表示
（3）齿数因db=dcosα=mzcosα，只有m、z、α都确定了，齿轮的基圆直径db 才能确定，同时渐开线的形状亦才确定。所以m、z、α是决定轮齿渐开线形状的三个基本参数。当m、α不变时，z越大，基圆越大，渐开线越平直。当z→∞时，db→∞，渐开线变成直线，齿轮则变成齿条（4）齿顶高系数ha*和顶隙系数c* 齿轮的齿顶高、齿根高都与模数m成正比。即ha=ha*mhf=（ha*+c*）mh=（2ha*+c*）m

《机械设计基础》第六章齿轮传动

由渐开线特性可知，线段B2K等于基圆齿距pb，比值B1B2/pb称为重合度，用 ε表示。于是连续传动条件是：ε≥1 ε越大，表示同时啮合的轮齿对数越多，齿轮传动越平稳。
§6-6 齿轮的材料与制造
一、齿轮材料及热处理
齿轮材料的基本要求：齿面硬度高、齿芯韧性好。常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等。一般采用锻件和轧制钢材。当齿轮较大（直径大于400～600mm）而轮坯不易锻造时，可采用铸钢；低速传动可采用灰铸铁；球墨铸铁有时可代替铸钢，非金属材料的弹性模量小，且能减轻动载和降低噪声，适用于高速轻载、精度要求不高的场合，常用的有夹木胶布、尼龙、工程塑料等。见表6－3。齿轮常用的热处理方法有：表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮。调质和正火处理后的齿面硬度较低（HB ≤350），为软齿面；其他三种（HB>350）为硬齿面。软齿面的工艺过程较简单，适用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时，考虑到小齿轮齿根较薄，受载次数较多，故选择材料和热处理时，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高20～50HB。硬齿面齿轮的承载能力较高，但生产成本高。当大小齿轮都是硬齿面，小齿轮的硬度可与大齿轮相等。
上式表明：一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心线O1O2被啮合齿廓接触点公法线所分割的两线段成反比。这一定律为齿廓啮合的基本定律。
欲使两齿轮瞬时角速度比恒定不变，必须使C点为连心线上的固定点。凡能满足上述要求的一对齿廓称为共轭齿廓。机械中常用的齿廓曲线有渐开线、圆弧和摆线等，过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。一对齿轮的啮合传动可以看作其中应用最广泛的是渐开线齿廓。一对节圆作纯滚动。一对外啮合齿轮的中心距等于其节圆半径之和。
n1 1 r2 rb 2 i12 n2 2 r1 rb1