机械设计课件CH17
机械设计CH4凸轮机构
v ds ds d ds dt d dt d
a
2
d 2s
d 2
1. 多项式类运动规律
1）、匀速运动规律
运 svt
动 规
s h
律
v h
a0
缺点：
存在着刚性冲击 。只能
用于低速轻载工况
2)、等加速等减速运动规律
（抛物线运动规律） • a = 常数 • 起、中、终点加速度有
§3 凸轮轮廓曲线设计
已知凸轮从动件的运动规律和基本参数后 ， 可进行凸轮轮廓设计。
设计方法
图解法 解析法
1、凸轮设计的基本原理
反转法
给整个凸轮机构加一个 () ，这时，凸轮静止不 动，从动件作两个运动：1）、绕O以()反转； 2）、相对与机架以给定的运动规律运动。
2、凸轮轮廓设计 1）、尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓设计
作滚子圆族及滚子圆族的内包络线，
得实际轮廓曲线。
理论轮廓曲线
• 实际轮廓——凸轮与从
动件直接接触的廓线，
为凸轮的工作廓线。
•理论轮廓——对于滚子从 动件，把滚子圆心看作从
实际 廓线
动件的尖点，该点的运动
轨迹称为凸轮的理论廓线。
理论 廓线
滚 rr
子
• 实际廓线与理论廓线是法向等距曲线。
• 基圆——以凸轮理论轮廓曲线上的最小半径为 半径所画的圆。
典型的凸轮机构的工作原理
机架
从动件 滚子
凸轮
应用实例：
2、凸轮机构的分类
1）按照凸轮的形状
盘形凸轮 disk cam 移动凸轮 translating cam 圆柱凸轮
cylinder cam
机械设计基础ch03 唐林
= 90º –
( 摇杆 CD与连杆 BC之间的夹角 )
Fn C B A D F Ft
α
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
压力角 传动角 机构效率愈高 机构传力性能愈好
Fn C B A D F α Ft
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
2.1 曲柄摇杆机构
两个连架杆中，一个为曲柄，一为摇杆。
2.1.1 应用实例 实例 1 雷达天线俯仰角调整机构
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
实例 2 搅拌机-1
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
实例 7 颚式破碎机
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
实例 8 旋转泵
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
实例 9 打谷机
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
2.1.2 急回运动特性 图示曲柄摇杆机构中 杆AB 曲柄 杆BC 连杆
G’ G C
A
E F
D
B
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3.1 平面连杆机构基本型式及特性
2.2.2 反平行四边形机构
对边杆长相等，但连杆与机架不平行 主、从动曲柄沿相反方向转动
摇杆摆角（） 摇杆极限位置C1D 与C2D间夹角 极位夹角（） 摇杆在C1D、C2D 时，曲柄在对应位置间 所夹锐角。
机械基础键连接和销连接课件整理
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第二十六页，共七十页。
4．切向键—静联接(lián jiē)
轴的直径
d
bh
自 6~8 2 2 > 8~10 3 3 > 10~12 4 4
> 12~17 5 5
> 17~22 6 6 > 22~30 8 7 > 30~38 10 8 > 38~44 12 8 > 44~50 14 9 > 50~58 16 10 > 58~65 18 11
> 65~75 20 12
轴毂联接(lián jiē)的功用：
对轴上零件进行周向固定(gùdìng)，并传递转矩。
轴毂联接(lián jiē)的分类：
1·键联接
°
2·
3·销联接
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键连接
一．类型(lèixíng)：（有四种）
由一对斜度为1：100的楔键组成，其工作面是由一对楔 键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。单个时只能传递
单向转矩，传递双向转矩时必须用方向相反(xiāngfǎn)的双键且
夹角在120°--135°之间。一般用于直径大于100cm
的轴上，如大型带轮、飞轮
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机械优化设计
2016/6/16
现代设计的基本方法
理论、方法和实现方法的工具
首先要有理论，然后研究方法，并开发工具来实现方法。
基本方法：
创新设计 仿真与虚拟现实 异地协同设计 超级并行计算 远程资源共享
产品设计的典型理论方法
通用设计理论(GDT)和泛设计理论(UDT) Pahl和Beitz的理论(P&B) 公理设计（Axiomatic Design；简称AD）理论 TRIZ理论 分布式资源设计理论 可靠性设计理论 优化设计理论
化、多样化的消费需求使 得市场快速多变，不可捉摸，无法预 测。 ——最大限度地满足用户的要求。 小批量、快速交货：客户化、小批量、多品种、快速交货的生产要 求不 断增加。各种新技术的涌现和应用更加剧了市场的快速变化。
市场的动态多变性：迫使制造企业改变策略，时间因素被提高到首 要地位。 ——产品生命周期缩短，交货期成为主要的竞争因 素。
什么是现代设计？
现代设计的主要特点
全生命周期的设计
考虑从产品诞生到报废全过程的每一个环节的问题的
设计。
产品的全生命周期
销售
维 修
回 收
概 念 设 计
用户 需求
7
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什么是现代设计？
现代设计的一般过程
详细设计 画图不等于设计，同样，计算也不等于设计
设计需要在广泛的范围中联想（灵感）；它同时又是一个知识获取 的过程。二者都不可能仅仅按照某种程式运算或推理来获得解。图形和 图像是设计的结果，而不是它的出发点，设计的起点是对产品性能的需 求。图也不是设计的唯一结果，同时还要有一份设计说明书，描述图所 不能表达的内容。几何特征不是产品唯一特征。产品的性能特征是控制 整个设计过程的基本特征。
《CATIA V5R21基础与应用案例教程》教学课件 第七章
surface】选项，将截面轮廓拉伸至指定的曲面处。
下拉列表框：用于定义拉伸第二方向属性，其中的各选项的作用与
下拉列
表框中的相同。
【Mirrored extent】复选框：选中此复选框，可对称拉伸以生成钣金壁。
【Automatic bend】复选框：选中此复选框后，当轮廓截面中有尖角时，系统自动创建圆角。
边线侧壁只能附着在已有钣金壁的直线边上。 默认情况下，边线侧壁带有折弯。
7.2.3 创立边线侧壁
如图7-22所示的【Height & Inclination】选项卡，用于定义边线侧壁的高度和倾斜角度，该选项卡中各选项 的作用如下。
【Height：】下拉列表框：用于设置侧壁的高度类型。其中，【Height：】选择表示通过指定的高度值限制
1．自动形式的边线侧壁
下面看一个创立自动形式的边线侧壁的实例。
步骤1 翻开本书配套素材文件“CH07〞>“7-2-3a.CATPart〞，如图7-21所示
选择此棱边（上侧 的边）作为附着边
图7-21 素材
7.2.3 创立边线侧壁
步骤：
步骤1 翻开本书配套素材文件“CH07〞>“7-2-3a.CATPart〞，如图7-21所示 步骤2 单击【Walls】工具栏中的【Wall On Edge】按钮 ，或选择【插入】>【Walls】 >【Wall On Edge】菜单项，弹出【Wall On Edge Definition】对话框。 步骤3 此时，【Type】下拉列表框中的【Automatic】选项被选中，然后选取如图7-21 所示的棱边为附着边。
钣金设计根底 创立钣金壁 折弯与展平钣金件 创立成型特征 其他钣金操作
7.1 钣金设计根底
2024年机械设计基础课件!齿轮机构H
机械设计基础课件!齿轮机构H机械设计基础课件：齿轮机构一、引言齿轮机构是机械设计中应用最广泛的一种传动机构，其结构简单、传动效率高、可靠性好，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮机构由齿轮副组成，包括齿轮、轴、轴承等零部件。
本课件将介绍齿轮机构的基本原理、分类、传动比计算、齿轮啮合条件、齿轮强度计算等内容。
二、齿轮机构的基本原理齿轮机构是利用齿轮的啮合来实现两轴之间的运动和动力传递的装置。
当两个齿轮啮合时，主动齿轮转动，通过齿轮啮合将动力传递给从动齿轮，从而实现运动的传递。
齿轮的啮合原理是基于齿廓曲线的几何关系，齿廓曲线是齿轮啮合的基础。
三、齿轮机构的分类齿轮机构根据齿轮的形状和布置方式可以分为多种类型，常见的有直齿轮机构、斜齿轮机构、蜗轮蜗杆机构等。
1.直齿轮机构：直齿轮机构是齿轮齿面与轴线垂直的齿轮机构，其传动平稳、噪音低，但承载能力相对较小。
2.斜齿轮机构：斜齿轮机构是齿轮齿面与轴线呈一定角度的齿轮机构，其传动效率高、承载能力强，但噪音相对较大。
3.蜗轮蜗杆机构：蜗轮蜗杆机构是利用蜗杆和蜗轮的啮合来实现传动的，其传动比大、传动平稳，但效率相对较低。
四、齿轮机构的传动比计算齿轮机构的传动比是指主动齿轮与从动齿轮转速的比值。
传动比的计算公式为：传动比=从动齿轮齿数/主动齿轮齿数在实际应用中，根据工作需求确定传动比，然后根据传动比选择合适的齿轮齿数，以满足设计要求。
五、齿轮啮合条件1.齿廓重合条件：齿轮啮合时，齿廓必须保持连续接触，避免齿廓间的冲击和滑动。
2.齿顶隙条件：齿轮啮合时，齿顶之间应保持一定的间隙，以避免齿顶干涉。
3.齿根隙条件：齿轮啮合时，齿根之间应保持一定的间隙，以避免齿根干涉。
4.齿侧隙条件：齿轮啮合时，齿侧之间应保持一定的间隙，以允许润滑油的进入和排出。
六、齿轮强度计算齿轮强度计算是齿轮设计的重要环节，主要包括齿面接触强度计算和齿根弯曲强度计算。
1.齿面接触强度计算：齿面接触强度计算是确定齿轮齿面接触应力是否满足材料屈服极限的要求。
作业及试探题机械设计
第6章螺纹联接1、图所示螺栓连接中采纳2个M 20的螺栓，其许用拉应力为[σ]=160MPa ，被联接件结合面的摩擦系数μ，假设考虑摩擦传力的靠得住系数f k ，试计算该连接许诺传递的静载荷Q F 。
2、 题2图所示，凸缘联轴器由HT 200制成，用8个受拉螺栓联接，螺栓中心圆直径D ＝220mm ，联轴器传递的转矩T ＝5000，摩擦系数μ=0.15，靠得住性系数f k ，试确信螺栓直径。
3、题3图所示两根钢梁，由两块钢盖板用8个M 16的受拉螺栓联接，作用在梁上的横向外力F R =1800N ，钢梁与盖板接合面之间的摩擦系数μs ＝，为使联接靠得住，取摩擦力大于外载的20%，螺栓的许用应力[σ]＝160MPa ，问此联接方案是不是可行？题2图4、题4图所示的气缸盖连接中，已知：气缸中的压力在0到MPa 间转变，气缸内径D =250mm ，螺栓散布圆直径0D =346mm ，凸缘与垫片厚度之和为50mm 。
为保证气密性要求，螺栓间距不得大于120mm 。
试选择螺栓材料，并确信螺栓数量和尺寸。
5、题5图所示有一支架用一组螺栓与机座联接如图示，所受外载为F =10000N ，45=α。
结合面的摩擦系数为，摩擦传力靠得住系数2.1=f K ，螺栓的许用应力[]400=σMPa 。
试求螺栓的计算直径。
第7章 键、花键、销、成形联接三、题1图所示为在直径d =80mm 的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长Ld ，工作时有轻微冲击。
试确信平键联接尺寸，并计算其能传递的最大转矩。
第11章 带传动1、已知某单根一般V 带能传递的最大功率P ＝4.7kW,主动轮直径D 1=100mm ，主动轮转速n 1＝1800r/min,小带轮包角α＝ 1350，带与带轮间的当量摩擦系数25.0=v μ。
求带的紧边拉力1F 、松边拉力及有效拉力F （忽略离心拉力）。
2、V 带传动传递的功率5.7=P kW ，带的速度10=v m/s ，紧边拉力是松边拉力的5倍，即215F F =。
机械设计基础课件齿轮机构H
垂直轴传动
蜗杆蜗轮机构主要用于垂直轴之间的传动，具有 较大的传动比和自锁功能。
螺旋齿形
蜗杆和蜗轮的齿形为螺旋形，可实现连续、平稳 的传动。
高效率与低噪音
蜗杆蜗轮机构传动效率高，噪音低，适用于各种 高精度、低噪音要求的场合。
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其他特殊类型齿轮机构
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非圆齿轮机构
非圆齿轮机构可实现变传动比传动，满足某些特殊机械装置的需 求。
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工业革命时期
随着工业革命的兴起，金属加工技 术的进步促进了齿轮机构的快速发 展，出现了各种高精度、高效率的 齿轮传动装置。
现代时期
随着计算机技术和先进制造技术的 不断发展，现代齿轮机构设计更加 精确、制造更加精细，应用领域也 更加广泛。
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02
齿轮机构基本原理
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7
齿轮传动比计算
10
03
齿轮机构设计方法与步骤
2024/1/26
11
设计目标确定与参数选择
确定设计目标
明确齿轮机构的使用场合、传递 功率、转速等要求。
选择齿轮参数
根据设计目标，选择合适的齿轮 模数、齿数、压力角等参数。
确定齿轮精度等级
根据使用要求和制造成本，选择 合适的齿轮精度等级。
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齿轮类型选择及优缺点比较
啮合特点
齿轮传动具有恒定的传动 比，且传动平稳、噪音小 、效率高。
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齿轮受力分析及强度计算
受力分析
根据齿轮的啮合原理，分 析齿轮受到的径向力、圆 周力和轴向力。
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强度计算
根据齿轮的受力情况，进 行齿面接触强度和齿根弯 曲强度计算。
ch07 轮系分析与设计
7－4 复合轮系的传动比计算
7－5 轮系的功用 7－6 几种特殊的行星齿轮传动
机械工程基础部 33
第七章 轮系设计
7－1 轮系的分类 7－2 定轴轮系的传动比计算 7－3 周转轮系的传动比计算
7－4 复合轮系的传动比计算
7－5 轮系的功用 7－6 几种特殊的行星齿轮传动
n1 900 n6 3.7r / min i16 243
3、在图中画箭头指示n6的方向。
机械工程基础部 19
7.2 定轴齿轮系传动比的计算
[例题] 在如图所示的齿轮系中，已知z1 z2 z3 z4 20 ,齿轮1、3、3’ 和5同轴线，各齿轮均为标准齿轮。若已知轮1的转速n1=1440r/min，求轮 5的转速
含义：以H为参考构件的转化轮系的a-b的传动比计算
机械工程基础部 27
几点注意： 1）a、b、H三个构件的轴线应互相平行。
H H H iab 2）iab iab ， a / bH 是转化后定轴轮系传动比， iab 是原周转轮系中a、b的绝对角速度比。
H 三者均为代数值，计算时应当将其 b ， 3） a ， 本身的正负号同时代入。
机械工程基础部
8
7.1 轮系的分类
二、周转轮系 至少有一个齿轮的轴线位置不固定，可绕另 一齿轮的固定轴线转动的轮系。
H
2 1
O
ω3 ωH
ห้องสมุดไป่ตู้
2
H
3
O
ω1
3
机械工程基础部
1
9
7.1 轮系的分类
三、复合轮系 将定轴轮系和周转轮系组合在一起或将几个 周转轮系组合在一起的轮系。
1 2
3
机械创新设计实例分析
输入运动的位移函数 非线性函数 非线性函数
第二十八页，共46页。
表9-3 根据(gēnjù)输出运动函数的数学性质划分原动机的类型
原动机类型 线性原动机 非线性原动机
输出运动的位移函数 线性函数
非线性函数
举例 普通直流马达，普通交流马达
步进马达，伺服马达
二、凸轮机构的主动控制(kò ngzhì)
将控制(kò ngzhì)系统与凸轮机构结合起来，融合其优点， 改善凸轮机构的动态特性，并使凸轮机构标准化，为凸轮机 构的发展开辟出新的途径。
主动。
i
K HG
1 iHGK
1 zG zG zK
zK zK zG
（3）外齿中心轮的齿形综合 （4）外激波摆动活齿传动的优缺点
第二十页，共46页。
第二十一页，共46页。
1）省掉了少齿差传动中的W输出机构 2）提高了摆动活齿与激波器高副的接触强度 3）外齿中心轮K的特点 4）外激波器的尺寸大，动平衡性能差 2．带传动的选择 图9-14a所示为带传动的一种从动带轮结构。如图9-14b所 示，齿轮(chǐlún)副合状态和轴承4的受力状态都得到改善，取得 极好效果。称这种结构的带轮为卸荷带轮。带传动的从动带轮仍 采用卸荷结构。
能传递运动和扭矩的，所以必须要用三片以上的内齿轮才能正常
地工作。
3．运动学分析
iHGK
zK zG zK
4．外平动齿轮传动的特点 （1）传动比大、分级密集，单级传动比在11~99之间，双级传动比
可达9801。 （2）承载能力大 啮合时几乎是面接触，齿面赫兹应力小。单个转
臂轴承变换为多个转臂轴承分担载荷，转臂轴承的寿命可达两万 小时，且转臂轴承等基本(jīběn)构件不受内齿轮尺寸的限制，可 以按强度要求确定，利于按强度进行优化设计。
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第十七章机座和箱体简介
§17-1 概述
§17-2 机座和箱体的截面形状及肋板布置
§17-3 机座和箱体设计概要
概述
概述正确选择机座和箱体等零件的材料和正确设计其结构形式及尺寸，是减小机器质量、节约金属材料、提高工作精度、增强机器刚度及耐磨性等的重要途径。
一、机座和箱体的一般类型
机座和箱体按构造形式可分为：
机座类、机架类、基板类和箱壳类等四大类。
详细对比
二、机座和箱体的材料及制法
固定式机器的机座和箱体通常采用铸铁或铸钢。
运行式机器的机座和箱体通常采用钢或轻合金材料。
批量生产且结构复杂的零件以铸造为宜。
单件或少量生产的零件则以焊件为宜。
形状机座和箱体的截面形状及肋板布置一、截面形状
大多数机座和箱体的受力情况很复杂，因而要产生拉伸、压缩弯曲、扭转等变形。
机座和箱体受到弯曲或扭转载荷时，截面形状对于它们的强度和刚度有着很大的影响。
正确设计机座和箱体的截面形状，在既不增大截面面积，又不增大零件质量的条件下，来增大截面系数及截面的惯性距，从而提高它们的刚度和强度。
二、肋板布置正确地增设肋板可以有效地增大机座和箱体的强度和刚度。
如果肋板布置，不仅不能增大机座和箱体的强度与刚度，反而会造成浪费工料及增加制造的难度。
详细对比详细对比
机座和箱体设计概要
设计概要
机座和箱体等零件工作能力的重要指标是刚度，其次是强度、抗振性能和耐磨性等。
一般机座和箱体的结构尺寸可按经验公式、经验数据或类比法设计，对于重要的机座和箱体应进行精确计算。
设计机座和箱体时，应便于加工、装拆、吊装，联接可靠，对于冲击振动大的机器、机架和地基间应加装隔振板器。