机械设计基础4
机械设计基础 第4章齿轮机构(4-56)讲解
刀具刀号的选择——按被加工齿轮的m、α、z 。
这种切齿方法简单，不需要专用机床，但生产率低、精度差， 故仅适用于单件生产及精度要求不高的场合。
2、拉刀(broaching tool)拉齿
拉刀拉齿主要用来拉削内齿轮，拉刀的形状与齿轮齿 槽形状相同。因拉刀的制造成本高，故它适用于批量生产 的情况。
2、切削过程中的运动（以插齿为例） 1）范成运动
齿条插刀：刀具的节线与被加工齿轮齿坯的分度圆相 切并作纯滚动的运动——刀具移动v =ωr = ωm z / 2。
齿轮插刀：刀具的节圆与齿坯节圆相切并作纯滚动的 运动—— i =ω0 /ω= z /z0）
2）切削运动（↑↓）：刀具沿齿轮毛坯轴向的切齿运动。 3）让刀运动（←→）：插齿刀具返回时，为避免擦伤已
∵ 分度圆与中线作纯滚动，且刀具分度线上s=e=πm/2；
∴ 切出的齿轮： s=e=πm/2；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
ω1
∴ 被切的齿轮
是标准齿轮。 ra1r1'==r1
rb1
h a* m
N1
α '=α
P V2
N 2∞
2 ）切制非标准齿轮时，刀具的加工节线与被加工齿轮的 分度圆相切，刀具的加工节线与中线不重合。
∵ 刀具的加工节线上s≠e； ∴ 被切的齿轮是非标准齿轮。
§4—5 渐开线标准齿轮的啮合传动
一、正确啮合条件 如图4-7所示，当前一对齿
在K点接触时，后一对齿在另一 点K′点接触，则点K和K′点应在 啮合线N1N2上，这样才能保证 各对轮齿都能正确地进入啮合。 为此，两齿轮的相邻两齿同侧 齿廓间的法向齿距（即基圆齿 距）应相等。即：
机械设计基础第四章
对心尖端直动从动件 12 盘形凸轮机构
等速运动规律 等加速等减速运动规律 余弦加速度运动规律 正弦加速度运动规律
13
一、等速运动规律
h v2 常数 t1
h s2 v2 t t t1
a2 0
刚性冲击
14
从动件的速度有突变，加速度理论上
发生无穷突变，产生巨大的惯性力， 从而对凸轮机构造成强烈冲击。
轮廓的设计方法及步骤
凸轮机构的基圆半径与许用压力角有什么关系？ 棘轮机构和槽轮机构各有什么特点？ 槽轮机构有哪些主要参数？如何选取？
76
作业
85～86页： 4-2，4-3，4-4，4-5，4-9，4-11
77
rk＜ρmin时，可画出完整的轮廓曲线β’
49
rk＝ρmin时， ρ′=0
β’出现尖点 易磨损，从而改变预定的从动件运动规律
50
rk>ρmin时， ρ’<0 β’将出现交叉，在交 叉点以上部分的曲线 加工时将被切去，致 使从动件不能实现预 期的运动规律而发生 运动失真。
51
外凸时，rk min ,
3
内 燃 机 的 凸 轮 配 气 机 构
4
绕线机的凸轮绕线机构
5
缝纫机的凸轮拉线机构
6
移动凸轮机构
7
分类
按凸轮的形状分
盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
8
按从动件的结构型式分
尖顶从动件
构造简单、易磨损、用于仪表机构
滚子从动件
磨损小，应用广
平底从动件
受力小、润滑好，用于高速传动
9
按从动件的运动方式分
※ 从动件在反转时依次占据的位置均是偏距圆的切线55
机械设计基础 第4章 齿轮机构
b. 模数的意义 ◆ 模数的量纲 mm m=
p ，确定模数 m 实际上就是确定周节 p ，也就是确
p
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。
c. 确定模数的依据 根据轮齿的抗弯 强度选择齿轮的 模数
一组齿数相同，模数不同的齿轮。
（3）分度圆压力角(齿形角)
p 0.5p 0.5p ha=m m c
上各点具有相同的
压力角，即为其齿 形角，它等于齿轮
F V
分度圆压力角。
b. 与齿顶线平行的任一直线上具有相同的齿距p= p m。
c. 与齿顶线平行且齿厚s等于齿槽宽e的直线称为分度线，
它是计算齿条尺寸的基准线。
三、参数间的关系
表5-5渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸公式表 名 称
式
齿根圆直径
周 节 齿 厚 基圆周节 中心距
df
p s pb a
P= p m s= p m/2
Pb= p m cosa
a=m(z1 ±z2)/2
注：上面符号用于外齿轮或外啮合传动，下面符号用于内齿轮或内啮合传动。
一对标准齿轮：
1 1 a ( d 2 d 1 ) m ( z 2 z1 ) 2 2 ①m、z决定了分度圆的大小，而齿轮的大小主要
取决于分度圆，因此m、z是决定齿轮大小的主要
参数 * ha ， ②轮齿的尺寸与 m，
c*
有关与z无关
③至于齿形， rb r cos
mz cos ，与m，z， 2
有关
可见，m影响到齿轮的各部分尺寸， ∴又把这种以模数为基础进行尺寸计算的齿轮称m制齿轮。 欧美：径节制 P
机械设计基础-第4章-1-凸轮机构
30
30
120
120
90
δ
360
七、解析法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x y
(s0 (s0
s) sin j s) cosj
e cosj esinj
上式即为凸轮理论廓线方程
实际廓线与理论廓线在法线上相距
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传 递动力不大的场合。
示例一 内燃机配气机构
示例二 靠模车削机构
示例 绕线机的凸轮绕线机构
示例 缝纫机的凸轮拉线机构
凸轮机构的主要优点： 使从动件实现预定的运动规律，结接触，容易磨损。 用于传递动力不大的控制机构或调节机构。
2、自D0起，沿-ω方向取δ1-4 角，等分各部分，从D1起以 从动件长度为半径作圆，与基 圆交于C点。
3、C1D1起，分别量取β角， 与2的圆交于B点，连接B0、 B1、B2…，即为凸轮曲线。
例题：设计盘形凸轮机构，已知凸轮角速度ω1逆时针转动， 基圆半径r0=30mm，从动件的行程h=40mm。从动件的 位移线图如下：
第四章 凸轮机构及间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从 动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
当凸轮继续以角速度ω1逆时针 转过角度δ2时，从动件尖顶从 C到D，在最远位置停止不动， 对应的δ2是远休止角。
机械设计基础 第四章
(1) 盘形凸轮机构
盘形凸轮机构是最常见的凸轮机构， 其机构中的凸轮是绕固定轴线转动并具 有变化向径的盘形零件，如图4-2所示。
图4-2 内燃机配气机构
(2) 移动凸轮机构
当盘形凸轮的 回转中心趋于无穷 远时，凸轮不再转 动，而是相对于机 架作直线往复运动, 这种凸轮机构称为 移动凸轮机构(参见 图4-4)。
用光滑的曲线连接这些点便得到推程等加速段的位移线图，等
减速段的位移线图可用同样的方法求得。
等加速、等减速运动规律的位移、速度、加速度线图如图 4-10所示。由图4-10(c) 可知，等加速、等减速运动规律在运动 起点O、中点A 和终点B 的加速度突变为有限值，从动件会产生 柔性冲击，适用于中速场合。
4.3 盘形凸轮轮廓的绘制
凸轮轮廓的设计方法有作图法和解析法两种。其中，作图 法直观、方便，精确度较低，但一般能满足机械的要求；解析 法精确高，计算工作量大。本节主要介绍作图法。
4.3.1 凸轮轮廓曲线设计的基本原理
凸轮机构工作时，凸轮是运动的，而绘在图纸上的凸轮是静 止的。因此，绘制凸轮轮廓时可采用反转法。
s
2h
2 0
2
(4-2)
等加速、等减速运动规律的位移线图的画法为：
将推程角
0 两等分，每等分为
0 2
；
将行程两等分，每等分 h ，将 0 若干等分，
2
2
得点1、2、3、…，过这些点作横坐标的垂线。
将 h 分成相同的等分，得点1′、2′、3′、…，连01′、02′、
2
03′、…与相应的横坐标的垂线分别相交于点1″、2″、3″、…，
图4-5 平底从动件
3. 按从动件与凸轮保持接触的方式分
(1) 力锁合的凸轮机构
机械设计基础第4章
第四章凸轮机构在各种机器中，尤其是自动化机器中，为实现各种复杂的运动要求，常采用凸轮机构，其设计比较简便。
只要将凸轮的轮廓曲线按照从动件的运规律设计出来，从动件就能较准确的实现预定的运动规律。
本章将着重研究盘状凸轮轮廓曲线绘制的基本方法和凸轮设计中的相关问题。
§4—1 凸轮机构的应用与分类一、凸轮机构的应用凸轮机构的组成凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。
凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。
从动件是被凸轮直接推动的构件。
凸轮机构就是由凸轮、从动件和机架三个主要构件所组成的高副机构。
图4-1所示为内燃机配气凸轮机构。
当具有一定曲线轮廓的凸轮1以等角速度回转时，它的轮廓迫使从动作2（阀杆）按内燃机工作循环的要求启闭阀门。
图4-2为自动机床上控制刀架运动的凸轮机构。
当圆柱凸轮1回转时，凸轮凹槽侧面迫使杆2运动，以驱动刀架运动。
凹槽的形状将决定刀架的运动规律。
内燃机，配气机构凸轮一般作连续等速转动，从动件可作连续或间歇的往复运动或摆动。
凸轮机构广泛用于自动化和半自动化机械中作为控制机构。
但凸轮轮廓与从动件间为点、线接触而易磨损，所以不宜承受重载或冲击载荷。
凸轮机构的特点1)优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，且机构简单紧凑。
2)缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
二、凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多，通常按凸轮和从动件的形状、运动形式分类。
⒈按凸轮的形状分类（1）盘形凸轮它是凸轮的最基本型式。
这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化半径的盘形零件，如图4-1。
（2）移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动，这种凸轮称为移动凸轮。
在以上两种凸轮机构中，凸轮与从动件之间的相对运动均为平面运动，故又统称为平面凸轮机构。
（3）圆柱凸轮(圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。
机械设计基础第四章平面机构运动简图及自由度
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
1）复合铰链
由三个或三个以上构件组成的轴线重合的转动副称为复合铰链。
由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1)个转动副。
两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些约束。每个 低副引入两个约束，每个高副引入一个约束。
设某平面机构，除机架外共有n个活动构件，又有pL个 低副和pH个高副，根据自由构件的自由度、运动副引入 的约束，活动构件之间的关系，可以得出平面机构自由 度的计算公式如下：
平面机构的自由度 F = 3n - 2PL – PH
一、构件及其自由度
一个自由构件作平面运动时， 具有三个独立运动；沿x轴和y轴 的移动以及绕垂直于xOy平面内 任一点A转动。
一个作平面运动的自由构件 具有三个自由度。
二、运动副与约束
运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。
运动副元素：两构件上参加接触而构成运动的部分， 如点、线、面。 约 束：两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受 到某些限制。
b.两构件上某两点间 的距离在运动过程中 始终保持不变时；
c.联接构件与被联接 构件上联接点的轨迹 重合时；
虚约束经常发生的场合：
d.机构中对运动不起作用的对称部分。
e.两构件组成若干个轴线互相重合的转动副.
采用虚约束是为了改善构件的受力情况； 传递较大功率；或满足某种特殊需要。
例题1
n=8 Pl=11 Ph=1 F=1
§4.2.2 平面机构运动简图
机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表 示机构的运动特性，并按一定的比例画成的简单图形。并利 用机构运动简图对机构进行结构、运动和动力等分析。
机械设计基础 第4版-习题答案
《机械设计基础》部分习题答案第一章1-1.各种机器尽管有着不同的形式、构造和用途，然而都具有下列三个共同特征：①机器是人为的多种实体的组合；②各部分之间具有确定的相对运动；③能完成有效的机械功或变换机械能。
机器是由一个或几个机构组成的，机构仅具有机器的前两个特征，它被用来传递运动或变换运动形式。
若单纯从结构和运动的观点看，机器和机构并无区别，因此，通常把机器和机构统称为机械。
1-2. 都是机器。
1-3.①杀车机构；有手柄、软轴、刹车片等。
②驱动机构；有脚踏板、链条、链轮后轴，前轴等。
1-4.(1)断裂；(2)过量变形；(3)表面失效；(4)破坏正常工作条件引起的失效。
1-5.（1）由专门化工厂大量生产标准件，能保证质量、节约低成本；（2）选用标准件可以简化设计工作、缩短产品的生产周期；（3）选用参数标准化的零件，在机械制造过程中可以减少刀具和量具的规格；（4）具有互换性，从而简化机器的安装和维修。
第二章2-1. 问题一：机构是由许多构件以一定的方式联接而成的，这种联接应能保证构件间产生一定的相对运动。
这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副。
问题二：运动副的类型可按接触方式的不同分为两大类。
1．低副2．高副2-2. 问题一：绘制机构运动简图的目的是便于机构设计和分析。
问题二：(1)分析机构的运动原理和结构情况，确定其原动件、机架、执行部分和传动部分。
(2)沿着运动传递路线，逐一分析每个构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目。
(3)选择视图平面，通常可选择机械中多数构件的运动平面为视图平面，必要时也可选择两个或两个以上的视图平面，然后将其画到同一图面上。
(4)选择适当的比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、常用机构的运动简图符号和简单的线条来绘制机构运动简图。
(5)从原动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代号。
在原动件上标出箭头以表示其运动方向。
机械设计基础 第4章 螺纹连接
圆柱管螺纹
牙型角为=55的英制螺纹，内、外螺纹旋合后无径向间 隙。螺纹副本身不具密封性，连接要求密封时，可压紧被连接 件螺纹副外的密封面，也可在密封面间添加密封物。多用于压 力为1.568Pa以下的水、煤气管路，润滑和电线管路系统。
15
2.矩形螺纹
牙型角为0 ，传动效率高于其他螺纹，但牙根强度低，精 确制造困难，对中精度低，未标准化，逐渐被梯形螺纹代替。
第四章
连接的分类
螺纹连接
1.按机械工作时被连接零（部）件间是否有相对运动分 静连接 连接 动连接 2.按能否拆开分 可拆连接 螺纹连接、键连接，销连接、型面连接 焊接、粘接和铆接等
1
螺纹连接、键连接、花键连接、销连接 导向平键连接、导向花键连接及各种运动副
连接
不可拆连接
d2
4.1
螺纹的主要参数和常用类型 螺纹的形成及其分类
43
5.自攻螺钉——由螺标准，扁，厚
45
圆螺母+止退垫圈——带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入
轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧
46
7.垫圈
平垫圈
斜垫圈
h
d1 d2
47
4.4
螺栓连接的强度计算
螺栓连接强度计算的目的是：根据强度条件确定螺 栓直径或校核其强度 ，而螺栓和螺母的螺纹牙及其他各 部分尺寸均按标准选定。 普通螺栓连接在工作时，螺栓主要承受轴向力(包 括预紧力)，故又称受拉螺栓。 铰制孔用螺栓连接工作时，螺栓只承受横向力，又称 受剪螺栓。
受力时被连接件接合面间不 应相对滑移失效，预紧力F 的大 小根据板件的静力平衡条件可得 ：
F f s zm k f FR (即F
k f FR f s zm
机械设计基础第四版栾学钢(2024)
有色金属
如铜、铝、锌等，具有良 好的导电性、导热性和耐 腐蚀性，常用于电气元件 和装饰件。
合金材料
通过添加合金元素改善金 属性能，如提高强度、硬 度、耐磨性等，常用于高 性能要求的零件。
9
非金属材料分类及性能特点
2024/1/29
工程塑料
01
具有优良的耐腐蚀性、绝缘性、减摩性和耐磨性，易于加工，
蜗杆传动的失效形式主要包括齿面磨损、胶合、点蚀和断裂等。
防止措施
为了防止蜗杆传动失效，可以采取选择合适的材料、提高制造和安装精度、改善润滑条件等措施。
2024/1/29
38
蜗杆传动效率计算及提高方法
效率计算
蜗杆传动的效率可以通过计算输入功率和输出功率的比值来得到，一般情况下，蜗杆传动的效率较低 。
正确标注构件尺寸和运动副位 置
简化图形，突出重点
15
自由度概念及计算方法
自由度概念
机构中独立运动的构件数目
VS
计算方法
F=3n-2PL-Ph（n为构件数，PL为低副数 ，Ph为高副数）
2024/1/29
16
机构具有确定运动条件
机构自由度大于零 机构原动件数目等于机构自由度
2024/1/29
17
04
由四个刚性构件通过低副连接 而成的平面连杆机构，包括曲 柄摇杆机构、双曲柄机构、双
摇杆机构等。
2024/1/29
凸轮机构
由凸轮、从动件和机架三个基 本构件组成的高副机构，通过 凸轮的轮廓形状控制从动件的 运动规律。
齿轮机构
由两个或多个齿轮组成的高副 机构，通过齿轮的啮合实现传 动比和转向的改变。
平面连杆机构特点
颗粒增强复合材料
机械设计基础阶段性作业四(含答案)
第四次作业一、填空题1、机械静联接又可以分为___可拆___联接和___不可拆___联接，其中键联接、螺纹联接、销联接属于____可拆_____。
2、螺纹联接防松的目的是防止______螺纹副的相对运动____，按工作原理的不同有三种防松方式：____摩擦力_____、____机械_____、____其它方法_____。
3、键B18×50的含义是______宽度为18mm,长度为50mm的平头普通平键_。
4、普通平键的三种形式为圆头普通平键，平头普通平键，单圆头普通平键。
5、楔键的两个侧面，上下面为工作面。
二、选择题1、齿轮减速器的箱体与箱盖用螺纹联接，箱体被联接处的厚度不太大，且需经常拆装，一般宜选用什么联接? （ A ）A、螺栓联接B、螺钉联接C、双头螺柱联接2、经校核，平键联接强度不够时，可采用下列措施中的几种?①适当地增加轮毂及键的长度；②改变键的材料；③增大轴的直径，重新选键；④配置双键或选用花键。
（ D ）A、①、②、③、④均可采用B、采用②、③、④之一C、采用①、③、④之一D、采用①、②、④之一3、普通平键联接传递动力是靠___B____。
（A）两侧面的摩擦力（B）两侧面的挤压力（C）上下面的挤压力（D）上下面的摩擦力4、设计键联接的几项主要内容是：a按轮毂长度选择键的长度 b按要求选择键类型 c 按内径选择键的剖面尺寸 d进行必要强度校核具体设计时一般顺序为___B____。
(A)b-a-c-d (B)b-c-a-d (C)a-c-b-d (D)c-d-b-a5、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为___B____。
（A）剪切与挤压破坏（B）拉断（C）拉扭断裂三、判断题1、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来选择。
（√）2、在螺纹联接的结构设计中，通常要采用凸台或鱼眼坑作为螺栓头和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受弯曲和减小加工面。
2024年春国家开放大学机械设计基础形考任务4试题与答案
国开电大机械设计基础形考任务4答案1.蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。
A.对B.错题目1答案：错2.连续工作的闭式蜗杆传动需进行热平衡计算，以控制工作温度。
A.对B.错题目2答案：对3.周转轮系的自由度一定为1。
A.对B.错题目3答案：错4.差动轮系的自由度为2。
A.对B.错题目4答案：对5.带传动中打滑现象是不可避免的。
A.对B.错题目5答案：错6.带传动在工作时，产生弹性滑动是由于传动过载。
A.对B.错题目6答案：错7.动联接中，被联接的零、部件之间可以有相对位置的变化。
A.对B.错题目7答案：对8.带传动的轴受力较小，因此带传动的寿命长。
A.对B.错题目8答案：错9.运动副是联接，联接也是运动副。
A.对B.错题目9答案：错10.压入法一般只适用于配合尺寸和过盈量都较小的联接。
A.对B.错题目10答案：对11.三角形螺纹具有较好的自锁性能。
螺纹之间的摩擦力及支承面之间的摩擦力都能阻止螺母的松脱。
所以就是在振动及交变载荷作用下，也不需要防松。
A.对B.错题目11答案：错12.一个平键联接能传递的最大扭矩为T，则安装一对平键能传递的最大扭矩为T。
A.对B.错题目12答案：对13.仅传递扭矩的轴是转轴。
A.对B.错题目13答案：错14.通过连轴器联接的两轴可在工作中随时分离。
A.对B.错题目14答案：错15.杆传动装置中，蜗杆的头数为z1，蜗杆直径系数为q，蜗轮齿数为z2，则蜗轮蜗杆传动的标准中心距a等于________。
A.m(z1+z2)/2B.mq/2C.m(z1+q)/2D.m(q+z2)/2题目15答案：m(q+z2)/216.阿基米德圆柱蜗杆的_______模数，应符合标准数值。
A.端面B.法面C.轴面D.无题目16答案：轴面17.在普通圆柱蜗杆传动中，若其他条件不变而增加蜗杆头数，将使_______。
A.传动效率提高B.蜗杆强度提高C.传动中心距增大D.蜗杆圆周速度提高题目17答案：传动效率提高18.传动比大而且准确的传动是_______。
机械设计基础作业4
机械设计基础作业410 齿轮传动思考题10-1 齿轮传动中常见的失效形式有哪些？齿轮传动的设计计算准则有哪些？在工程设计实践中，对于一般的闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么？10-2 在齿轮传动设计时，提高齿轮的疲劳强度的方法有哪些？10-3 与直齿轮传动强度计算相比，斜齿轮传动的强度计算有何不同？10-4 如何确定齿轮传动中的许用接触强度和许用弯曲强度值？10-5 根据齿轮的工作特点，对轮齿材料的力学性能有何基本要求？什么材料最适合做齿轮？为什么？10-6 齿轮传动设计的流程怎样？如何用框图表示？10-7 在齿轮结构设计时，齿轮的结构主要由什么参数决定？习题10-1 有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大、小齿轮的许用接触应力[σH2]、[σH1]各提高30%，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭距和允许传递的功率可提高百分之几？10-2 单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮的材料为45钢调质处理，大齿轮的材料为ZG270-500正火，P=7.2kW，n1=960r/min，m=4mm，z1=25，z2=73，b1=84mm，b2=78mm，单向转动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试验算此单级传动的强度。
10-3 已知开式直齿圆柱传动i=2.3，P=3.2kW，n1=150r/min，用电动机驱动，单向转动，载荷均匀，z1=21，小齿轮为45钢调质，大齿轮为45钢正火，试计算此单级传动的强度。
10-4 已知闭式直齿圆柱齿轮传动的传动比i=3.6，n1=1440r/min，P=25kW，长期双向转动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，采用硬齿面材料。
试设计此齿轮传动，校核齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
题图10-5 题图10-610-5 在题图10-5中，当轮2为主动时，试画出作用在轮2上的圆周力F t2、轴向力F a2和径向力F r2的作用线和方向。
机械设计基础第4章
如图4-25a所示，已知某对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构的基圆
半径为r0，凸轮以角速度沿逆时针方向转动，行程为h，推程运
动角=〖120°〗^，远休止角s = 60°，回程运动角′=90°，
近休止角s′=90°，凸轮的位移曲线如图4-25b所示。下面用作
图法求凸轮轮廓。
高副接触的实例，用凸轮来控制进、排气阀门的启闭。
• 3.利用几何形状来维持接触
（1）槽凸轮机构：如图4-8a所示，凸轮轮廓曲线做成凹槽，从动件的
滚子置于凹槽中，依靠凹槽两侧的轮廓曲线使从动件与凸轮在运动过
程中始终保持接触。
（2）等宽凸轮机构：如图4-8b所示，从动件做成矩形框架形状，而凸
轮廓线上任意两条平行切线间的距离都等于框架上下两侧的宽度，因
（1）直动从动件
如图4-5所示，从动件作往复直线移动。
（2）摆动从动件
如图4-6所示，从动件作往复摆动。
• 三、凸轮与从动件维持高副接触的方式
• 1.利用重力维持接触
利用重力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触的凸轮机构，又称为
力封闭型凸轮机构。
• 2.利用弹簧力维持接触
如图4-7所示发动机凸轮机构的基本形式，它是利用弹簧力来维持
（2）滚子从动件
如图4-5b所示，示为平底从动件，从动件与凸轮轮廓
之间为线接触，接触处易形成油膜，润滑状况好。
（4）球面从动件
如图4-5d所示，从动件为一球面。球面从动件
克服了尖底从动件的尖底易磨损的缺点。在工程中的应用也较多。
• 3.按从动件的运动形式分类
第四章
凸轮机构
第一节 凸轮机构概述
• 一、凸轮机构的组成和特点
• 1. 凸轮机构的组成
机械设计基础_第4章_变位齿轮
(1)、分度圆齿厚s与齿间e
r
O
ab
xm
sm2xmtg
2
rb
c
em2xmtg
xm
B
xm
N
ab
Pc
ham
2
(2)、齿根高
h
与
f
齿顶高h a
hf (hac*)mxm
在 保 证 齿 全 高 不 变 时 ： h a h a m x m
x1x20,且 x1x20
aa(rr),
齿数xx21条xx件12m m：iinnhhaa((Z ZZ Zm mm m iinniinnZ Z12))两 则 式 Z 相 1 加Z ， 2设 h2 aZ m 1in
优点：减小机构的尺寸，改善磨损情况； 提高小齿轮强度，提高承载能力。
解： ∵ s'
m 2xmtg
2
s'
19.52162 2x216tg20
x20.482
x 1 x 20 .4 8 2
计算尺寸，校核 sa1 ?
解：1)确定传动类型
m
4 .2 5
a 2 (Z 1 Z 2 )2(1 3 4 4 ) 1 2 1 .1 2 5
∵ a a , 可 采 用 等 移 距 变 位 齿 轮 传 动 。
2)选择变位系数，计算参数
1713
小齿轮正变位： x1x1m in 17 0.235 大齿轮负变位： x 2 x 1 0 .2 3 5
k in(vk)
θ
二、变位齿轮传动
1、正确啮合条件与连续传动条件同 标准齿轮传动。
即 ： m 1m 2m ,12; [].
机械设计基础试卷四及答案
机械设计基础试卷四及答案一、判断题（判断下面说法的正误，对的在括号中打√，错的打×。
每题1分，共10分。
）1.齿轮常用的材料一般是40Cr正火或调质。
（）2.渐开线标准斜齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数为17。
（）3.对心移动平底从动件盘形凸轮机构中，其压力角始终保持不变。
（）4.在曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角称为极位夹角。
（）5.V带截面的楔角应比V带轮的轮槽角小。
（）6.所谓惰轮，是指在轮系中不起作用的齿轮。
（）7.带传动过程中，由紧边和松边的拉力产生的是弯曲应力。
（）8.零件是组成机械的最小运动单元。
（）9.普通平键联接，键的截面尺寸通常根据承载的大小来选择。
（）10.带传动的打滑是可以避免的，弹性滑动是不可避免的。
（）二、选择题（每题只有一个正确答案，请将其字母序号写在括号内。
每题2分，共20分。
）1.设计V带传动时，限制带轮的最小直径的目的是降低（）。
A、小带轮包角B、带的弯曲应力 C 、带的速度2.增大轴在轴肩过渡处的圆角半径，其目的是（）。
A、使轴上零件可靠定位B、便于加工和装配C、减少应力集中提高轴的强度3.设计承受较大载荷而无很大冲击的轴，宜选用的材料是（）。
A、45钢调质B、40Cr调质C、QT800-24.当滚动轴承主要承受径向力，而转速较高时，应优先选用的是（）。
A、深沟球轴承B、推力球轴承C、圆锥滚子轴承5.按扭转强度计算出的轴的直径，一般作为轴的（）。
A、最小直径B、最大直径C、危险截面直径6.普通平键联接，传递运动和动力是利用（）。
A、两侧面的摩擦力B、两侧面的挤压力C、上下面的挤压力D、上下面的摩擦力7.对于软齿面齿轮传动，大小齿轮的齿面硬度是（）。
A、相等B、无关C、不等8、对于工作温度变化较大的长轴，轴承组合的轴向固定方式应选（）。
A、两端单向固定B、一端双向固定，一端游动C、两端游动9.过盈配合用于（）。
A、轴向固定B、周向固定C、轴向定位D、周向定位10.带传动传递运动和动力，主要是依靠（）。
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k tm k(z 2)
t
2z
由于t 应当小于1，故
k 2z z2
得到：
z=3
k=1～5
z=4或5 k=1～3
z≧6
k=1或2
(k、z为整数)
11
第3节 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
12
13
8
第2节 槽轮机构
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
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第2节 槽轮机构
3 槽轮槽数z和拨盘圆柱销数k 的选择 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
第4章 间歇运动机构
第1节 棘轮机构 第2节 槽轮机构 第3节 不完全齿轮机构
1
第1节 棘轮机构
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。
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。
7
第2节 槽轮机构
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
t 之比称为运动系数，用t 表示。当拨盘作等速转动时，有
由上式可知：
tm z 2
t 2z
1.由于t 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t 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
10
第2节 槽轮机构
3.如果要求槽轮机构的t 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：
2
第1节 棘轮机构
•双动式棘轮机构
钩头双动式棘轮机构
直头双动式棘轮机构
3
第1节 棘轮机构
•双向式棘轮机构
矩形齿双向式棘轮机构
回转棘爪双向式棘轮机构
4
第1节 棘轮机构
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
第1节 棘轮机构
2. 用遮板调节棘轮转角
6
第1节 棘轮机构 棘轮机构的特点与应用