机械设计基础第四章机械精度设计基础
精密机械设计基础4-2
C D4
A 1 B
3
2
5
E
视频
6
13
7
第四章 机构的结构分析
例题一：绘制图示颚式破碎机的机构运动简图
1
6
A
B
4
2
3
5
8
第四章 机构的结构分析
例题二：绘制图示偏心轮传动机构的运动简图
提示： 偏心轮2为原动件
9
第四章 机构的结构分析
例题二：绘制图示偏心轮传动机构的运动简图
10
第四章 机构的结构分析
11
第四章 机构的结构分析
12
第四章 机构的结构分析
2 从动件
确定运动！
3 4
1原动件
机架
第四章 机构的结构分析
例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 摇块 4机架
B 1 A
2 3
C
4
视频
4
第四章 机构的结构分析
机构运动简图的绘制 ➢ 分析机械的结构和工作原理，沿着运动传递
路线，找出原动件、工作执行构件及机架。 ➢ 确定构件数，运动副的数目、类型和相对位
第四章 机构的结构分析
1
第四章 机构的结构分析
常 用 平 面 运 动 副 表 示 法
2
第四章 机构的结构分析
机构中构件类型 ➢ 机架：固定构件；一般相对地面固定不动。 ➢ 原动件：按给定已知运动规律独立运动的构
件；常以转向箭头表示。 ➢ 从动件：其余活动构件；其运动规律决定于
机械设计基础各章知识点
机械设计基础各章知识点第一章：机械设计基础概述机械设计基础是机械工程学科的基础内容，是机械设计的理论和基本方法。
它包含了机械设计的基本原理、基本方法和基本规范，并介绍了机械设计的基本流程和设计过程中常用的软件和工具。
机械设计基础的学习对于理解和掌握机械设计的核心思想和基本技能具有重要意义。
第二章：机械工程材料机械工程材料是机械设计中非常重要的一部分内容。
机械工程材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料包括钢、铁、铝、铜等，非金属材料包括陶瓷、聚合物等。
机械工程材料的选择应根据设计要求、使用条件和成本等因素进行综合考虑。
第三章：机械零件设计机械零件设计是机械设计中的关键环节。
机械零件设计应遵循设计规范和原则，确保零件的功能和性能满足设计要求。
机械零件设计需要考虑零件的材料选择、尺寸设计、工艺性和可制造性等问题。
在进行机械零件设计时，还需要考虑零件与其他零件的配合、连接和传递力的问题。
第四章：机械传动基础机械传动是机械设计中的常见问题，它是将动力从一个部件传递到另一个部件的过程。
机械传动有很多种形式，包括齿轮传动、链传动、皮带传动等。
机械传动的设计需要考虑传动效率、传动比、传动扭矩和传动功率等因素。
第五章：机械结构设计机械结构设计是机械设计的一个重要方面。
机械结构设计包括机架、支撑件、外壳等结构的设计。
机械结构的设计应考虑结构的刚性、强度、稳定性和装配性等因素。
第六章：机械设计中的涉及计算机械设计中经常涉及到各种各样的计算。
比如，机械设计中常用的计算有力学计算、热传导计算、流体力学计算等。
机械设计中的计算需要掌握相应的计算方法和工具，以确保设计的正确性和可靠性。
第七章：机械设计中的创新方法机械设计中的创新方法是提高设计质量和效率的关键。
机械设计中的创新方法包括设计思维、设计过程和设计工具等。
在机械设计中，创新方法可以提高设计的可操作性、可靠性和适应性，同时也能够减少设计的时间和成本。
总结：机械设计基础各章知识点涵盖了机械设计的核心内容和基本方法。
(完整版)机械设计课后习题答案
第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。
机械设计基础第四章
讲解了零件在静载荷和动 载荷作用下的强度与刚度 设计方法和步骤，包括许 用应力与安全系数的确定 、载荷分析与计算、应力 分析与计算等。
阐述了摩擦、磨损和润滑 的基本原理和影响因素， 以及减少摩擦和磨损、提 高润滑效果的方法和措施 。
机械设计领域发展趋势探讨
智能化设计
随着人工智能和大数据技术的发展 ，机械设计将越来越智能化，能够 实现自动化设计、优化设计和智能 决策等功能。
模型实验设计
对于尺寸巨大或结构复杂的重要零件，尤其是初次设计的新型结构零件，在初步设计阶段 ，有时要按初步设计图制成一定比例的小尺寸模型，或者根据相似性原理制成模拟真实工 作条件的模型进行实验。
机械设计流程与步骤
设计流程
根据用户订货、市场需要和新科研成果制定设计任务。
初步设计。包括确定机械的工作原理和基本结构形式，进行运动设计、结构设计并 绘制初步总图以及初步审查等。
机械设计中的材 料选择
零件的强度与刚 度设计
摩擦、磨损与润 滑
介绍了机械设计的基本定 义、目的和任务，以及机 械设计的主要特点和要求 。
详细阐述了机械设计的一 般过程，包括设计准备、 方案设计、技术设计和施 工设计等阶段，以及各阶 段的主要任务和方法。
介绍了材料选择的原则、 方法和步骤，以及常用机 械工程材料的特性和应用 。
案例二
销连接的优化设计，通过改进销轴形状、增加定 位结构、采用自锁装置等措施提高连接的定位精 度和可靠性。
案例三
焊接连接的优化设计，通过选择合适的焊接方法 、优化焊缝形状、控制焊接变形等措施提高焊接 质量和效率。
07 总结与展望
第四章重点内容回顾
01
02
03
04
05
机械设计基础分章知识点
机械设计基础分章知识点第一章：机械设计概述机械设计是一门工程技术学科，主要研究机械系统的结构、工作原理、选材、制造工艺等方面内容。
它是机械工程学科的重要组成部分，对于各个行业的机械产品设计与开发具有重要意义。
第二章：材料力学基础在机械设计中，对材料的力学性能有着重要的考虑。
了解材料力学基础知识对于正确选择合适的材料、设计结构具有指导作用。
材料力学基础涉及弹性、塑性、疲劳等内容。
第三章：机械连接机械连接是机械设计中不可或缺的部分。
它包括螺栓连接、键连接、销连接等，具有固定和传递力的作用。
机械连接的设计需考虑连接强度、连接刚度和连接可靠性等因素。
第四章：轴系设计轴系设计主要涉及轴的强度计算、轴的选择和轴的配合等内容。
合理的轴系设计可以保证机械系统的正常运行，减少故障和失效。
第五章：机械零件设计机械零件设计是机械设计的重要组成部分。
它包括零件的尺寸设计、几何形状设计、加工工艺选择等内容。
合理的零件设计可以提高机械产品的性能和可靠性。
第六章：机械传动机械传动是机械设计中的关键部分。
它包括齿轮传动、带传动、链传动等多种形式。
机械传动的设计需要考虑传动比、传动效率和传动可靠性等因素。
第七章：机械弹性变形机械弹性变形是指机械在受到外力作用时产生的变形。
了解机械弹性变形的原因、计算方法等对于机械结构的设计和使用具有重要意义。
第八章：机械设计的优化机械设计的优化是指通过改变设计参数，使设计方案在满足设计要求的前提下，具有更好的性能和更低的成本等。
机械设计的优化需要综合考虑多个因素，包括力学性能、制造成本、使用寿命等。
第九章：机械设计的检验与试验机械设计的检验与试验是为了验证设计方案的可行性和性能是否满足要求。
它包括静态试验、动态试验和性能测试等内容。
合理的检验与试验可以及时发现问题，提高设计方案的可靠性。
第十章：机械设计的CAD与CAMCAD（计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）技术在机械设计中的应用越来越广泛。
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
机械基础第4章
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4.1 平面四杆机构
• 2.导杆机构 • 导杆机构可以看成是通过改变曲柄滑动机构中固定件的位置演化而来
的。当曲柄滑块机构选取不同构件作为机架时，会得到不同的导杆机 构类型，见表4-4。
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4.2 凸轮机构
• 4.2.1 凸轮机构的类型及特点
• 如图4-18所示，凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。 其中，凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，主动件凸轮通常作等 速转动或移动，凸轮机构是通过高副接触使从动件移动得到所预期的 运动规律。
第4章 常用机构
• 4.1 平面四杆机构 • 4.2 凸轮机构 • 4.3 间歇机构
返回
4.1 平面四杆机构
• 4.1.1 平面机构概述
• 在同一平面或相互平行平面内运动的机构称为平面连杆机构。平面连 杆机构是由一些刚性构件，用转动副或移动副相互连接而组成，并在 同一平面或相互平行平面内运动的机构。平面连杆机构的构件形状多 种多样，不一定为杆状，但从运动原理看，均可用等效的杆状构件替 代。
运动特点来工作的。
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4.3 间歇机构
• 4.3.3 不完全齿轮机构
• 不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮演变而成的一种间歇运动机构。 如图4-30所示，将主动轮的轮齿切去一部分，当主动轮连续转动时， 从动轮作间歇转动；从动轮停歇时，主动轮外凸圆弧和从动轮内凹圆 弧相配，将从动轮锁住，使之停止在预定位置上，以保证下次啮合。
4.3 间歇机构
• 4.3.2 槽轮机构
• 1.槽轮机构的组成和工作原理 • 图4-27所示为单圆销外啮合槽轮机构，它由带圆柱销的拨盘、具有径
向槽的槽轮和支撑它们的机架组成。在槽轮机构中，由主动拨盘利用 圆柱销带动从动槽轮转动，完成间歇转动。主动销轮顺时针作等速连 续转动，当圆销未进入径向槽时，槽轮因内凹的锁止弧被销轮外凸的 锁止弧锁住而静止；圆销进入径向槽时，两弧脱开，槽轮在圆销的驱 动下转动；当圆销再次脱离径向槽时，槽轮另一圆弧又被锁住，从而 实现了槽轮的单向间歇运动。
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4章齿轮机构(4-56)讲解
3）ha *↑→ ra ↑→αa↑→ε↑； 4）a′↑→α′↑→ε↓。
§4—6 渐开线齿轮的切齿原理
齿轮的加工方法很多，有铸造、热轧、冲压、模锻、 粉末冶金和切削法等，其中最常用的是切削法。
渐开线齿轮的切齿方法按加工原理的不同，可分为： 成形法（仿形法）：分铣削法、拉削法和冲压法；
1、刀具及其齿形 刀具的选择依据——按被加工齿轮的m、α。而齿数z 由机床的传动系统来保证。
1）齿条插刀 (又称梳齿刀) ： 标准齿条型刀具
其齿形与标准齿条相似，只是齿顶比标准齿条高出 c*m（如图4-13），以切出轮齿齿根部分的过渡曲线。
齿顶线 中线
齿根线
刀具顶线 齿顶线 中线
齿根线
刀具顶线 齿顶线
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
（常来加工大模数m>20的齿轮和人字齿轮）。 铣刀轴向剖面形状——与齿轮齿槽的齿廓形状完全相同；
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。
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
机械设计基础第四章
28
第二十八页，编辑于星期日：十五点 六分。
Fy Fn cos；Fx Fn sin
Fx → 摩擦力Ff
Fy推动从动件运动，需克 服工作阻力FQ和Ff。
当Fy< Ff时，即使FQ=0， 不论Fn有多大，都无法推
动从动件运动。
——自锁
29
第二十九页，编辑于星期日：十五点 六分。
❖ 凸轮机构的自锁: 从动件在驱动力作用下, 所引起
13
第十三页，编辑于星期日：十五点 六分。
一、等速运动规律
v2
h t1
常数
s2
v2
t
h t1
t
a2 0
刚性冲击
14
第十四页，编辑于星期日：十五点 六分。
❖ 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。
❖ 匀速运动规律适用于低速轻载的凸轮机 构。
第四章 凸轮机构及其他 间歇运动机构
1
第一页，编辑于星期日：十五点 六分。
❖ 凸轮机构的应用和分类 ❖ 从动件常用的运动规律 ❖ 凸轮机构的压力角与基圆半径 ❖ 盘形凸轮轮廓曲线的设计 ❖ 常见的间歇运动机构
2
第二页，编辑于星期日：十五点 六分。
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮：具有一定形状的曲线 轮廓或凹槽的构件
rk＜ρmin时，可画出完整的轮廓曲线β’
49
第四十九页，编辑于星期日：十五点 六分。
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
第五十页，编辑于星期日：十五点 六分。
rk>ρmin时， ρ’<0
β’将出现交叉，在交
机械设计基础第4章PPT
1
2
机械设计基础 常用机构 概论
3
带传动和链 传动
4
齿轮传动
5
蜗杆传动
6
轮系及减速 器
7
8
9
螺纹联接与 轴的设计及
螺旋传动
轮毂连接
轴承
10
联轴器和离 合器
11
弹簧
12
机械的平衡 与调速
目录 / CONTENTS
第4章
齿轮传动
第4章 齿轮传动
学习目标
• 知识学习目标 ●了解齿轮机构的类型及功用 ●理解齿廓啮合基本定律、渐开线的性质和齿廓的啮合特性 ●掌握渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动需要满足的条件 ●了解范成法切齿的基本原理和根切现象产生的原因，掌握不发
法向力
Fn=
Fn1
=
Fn2
=
Ft cos
18
4.6直齿圆柱齿轮传动的设计
4.6.1 直齿圆柱齿轮传动的受力分析
第4章 齿轮传动
各力方向 判定
(1)在主动轮上的圆周力Ft1 与其回转方向相反；在从动 轮上的圆周力Ft2与其回转方 向相同。
(2) 两轮的径向力Fr1、Fr2的 方向均是由啮合点指向各自 的轮心。
19
4.6直齿圆柱齿轮传动的设计
4.6.2直齿圆柱齿轮承载能力计算
1. 齿面接触疲劳强度计算
1）齿面接触疲劳强度的设计公式
KT1(i 1)
d ≥76.63 d [ H ]2 i
第4章 齿轮传动
2）齿面接触强度校核公式
бH 671
KT1(i 1) bd12 i
≤[бH] （MPa）
2. 齿根弯曲疲劳强度计算
响，将设计出的模数加大10%~30%。
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机械设计基础第四章机械精度设计基 础
2.尺寸公差与偏差
n 1)尺寸偏差（简称偏差）
某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差， 称为尺寸偏差。
上偏差：最大极限尺寸与其基本尺寸的代数差。 下偏差：最小极限尺寸与其基本尺寸的代数差。 极限偏差：上偏差和下偏差统称为极限偏差。 实际偏差：实际尺寸与基本尺寸的代数差。
2）基本尺寸段：
•基本尺寸分为若干尺寸段。在每一个尺寸 段内，是按各个尺寸的几何平均值来规定 公差的。
•同一公差等级在同一尺寸段内，不论孔 或轴，也不论何种配合，其标准公差值仅 有一个。
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机械设计基础第四章机械精度设计基 础
2 基准制
n 基准制：
是以两个相配零件中的一个零件为基准件， 并选定标准公差带，然后按使用要求的最小 间隙（或最小过盈）确定非基准件的公差带 位置，从而形成各种配合的一个制度。
机械设计基础第四章机械精度设计基 础
在下列情况下选用基轴制是有利的：
n 2、农业机械和纺织机械中，用于某些等直径 长轴的配合。这类轴可用冷拉钢材不经切削直 接与孔配合。这时采用基轴制有明显的经济效 益。
n 3、直径小于1mm的轴比同级孔加工困难，故 采用基轴制较经济。
n 4、用于某些特殊零、部件的配合，如滚动轴 承的外圈与基座孔的配合。
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配合的种类
n 分类： 间隙配合、过盈配合、过渡配合
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1）间隙配合
具有间隙（包括最小
间隙等于零）的配合。•Xmax=Dmax－dmin =ES-ei 它 带的 在特 轴点 的是公孔差的带公之差上。•Xmin=Dmin－dmax =EI-es
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3) 公差
n 公差： 是零件几何参数允许的变化范围，公
差是产品设计时给定的。 n 可分为： (1)尺寸公差：零件尺寸允许的变动范围； (2)形状公差：零件形状允许的变动范围； (3)位置公差：零件位置允许的变动范围。
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n 对于基准孔H8的EI=0,其ES为 ES=EI+IT8=+33
n 对于f7得es=-20 μm,其ei=es-IT7=-20-21=-
41 μm
•＋0.033
n 由此可得：φ30H8= φ30••－0 0.020
•Φ30f7= φ30 •－0.041
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•基轴制
•是将轴的公差带位 •置固定不变，而变 •动孔的公差带位置
•国标规定 基准轴的公差带在零线以下，上偏差为0，以“h”为基准轴的代号
础
在下列情况下选用基轴制是有利的：
n 1、同一基本尺寸的某一段轴，必须与几 个不同配合的孔结合。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/18
机械设计基础第四章机械精度设计基 础
•解：孔的上偏差：ES=Dmax－D=25.021－25=+0.021mm 孔的下偏差：EI=Dmin－D=25-25=0 轴的上偏差：es=dmax－d=24.980-25=-0.02mm 轴的下偏差：ei=dmin－d=24.967-25=-0.033 mm 孔的公差：
轴的公差：
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4.2.3 公差与配合在图上的标注
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4.2.4 公差与配合的选用
1）公差等级的选用
2） 配合的选用 类比法
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分类 H6
轴a 轴b
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ES－孔的上偏差；EI－孔的下偏差； ES=Dmax－D ；EI=Dmin－D ； es －轴的上偏差；ei－轴的下偏差； es=dmax－d ； ei=dmin－d ；
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2)尺寸公差（简称公差）
轴c
轴d 间 隙 配 轴e e7 合
轴f f6
孔 H7 H8
摘要 H11
间隙很大一般极少用
c8
c9
c11 大间隙特别松的转动配合
d8
d8/d 10
d11
松转动配合
e8
e8/e 9
易运转配合
f7
f8
转动配合
轴g g5
g6
g7
紧转动配合
轴h h5
h6
h7/h 8
h11
滑合
j5 j6 j7 轴j
推合
k5 6k k7 轴k
间和费用，保证设备原有的性能。
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4.1.3 误差和公差
1) 误差与精度
零件加工后的实际几何参数与理想零件几 何参数相符合的程度，称为加工精度（简称精 度）。
它们中间的差值称为误差。 加工误差的大小反映了加工精度的高低， 故精度可用误差来表示。 2) 零件几何参数误差的种类 n （1）尺寸误差：实际尺寸与理想尺寸之差； n （2）形状误差：实际形状与理想形状之差； n （3）位置误差：实际位置与理想位置之差。
3.不完全互换：
如果把一批两种互相配合的零件按尺寸大小分成若干 组，在一个组内的零件才有互换性；或者虽不分组，但需 做少量修配和调整工作，才具有互换性，这种互换性称不 完全互换。
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•4.1.2 互换性的作用
1) 有利于组织专业化生产； 2) 产品设计标准化，缩短设计周期； 3) 维修时易更换配件，减少修理时
公差带：代表上下偏差 的两条直线所限定的一 个区域，称为尺寸公差 带或公差带。
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n 例一：已知：孔、轴基本尺寸为φ25mm, Dmax= φ25.021mm，Dmin= φ25.000mm， dmax= φ24.980mm，dmin= φ24.967mm。 求：孔与轴的极限偏差和公差，并注明孔与轴的 极限偏差在图样上如何标注。
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n (3) 计算φ30H8/f7和φ30F8/h7配合 极限间隙 对于30H8/f7 Xmax=ES-ei=+33-(-41)=+74 μm Xmin=EI-es=+20-0=+20 μm 对于30F8/h7 X`max=ES-ei=+53-(-21)=+74 μm X`min=EI-es=+20-0=+20 μm
可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公 差带与轴的公差带相互交叠。
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4）配合公差
间隙或过盈允许的变动量，用Tf表示。
•间隙配 合
•过盈配 合 •过渡配 合
•配合公差亦等于孔公差与轴公差之和，即
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•4.2.2 标准公差与基本偏差
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例二 ：
查表确定φ30H8/f7和φ30F8/h7配合中 孔、轴的极限偏差，计算两对配合的极 限间隙并绘制公差带图。
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n 解：（1）查表确定φ30H8/f7配合中孔、轴
的极限偏差
n 基本尺寸φ30查表IT7=21μm, IT8=33μm
过
渡 配
轴m
m5
m6
m7
合
n6 n7 轴n
用木锤轻击连接 用铜锤打入 用轻压力连接
p7
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p5 p6 轴p
r5
r6
轴r
s5
s6
s7
轴s
t5
t6
t7
轴t
过
盈 配
轴u
u5
u6
u7
合
轴v
轴x
轴y
轴z
轻压入 压入 重压入 重压入或热装
过盈量依次增大，一般不推荐
n (2)查表确定φ30F8/h7配合中孔、轴的极限偏 差 对于F8的EI=+20 μm,其ES为
ES=EI+IT8=20+33 =+53μm 对于基准轴h7得es=0 ,其ei=es－IT7=-21 μm
由此可得φ30F8= φ30 •+0.053
•+0.020
•0
φ30h7= φ30
•-0.021
n 国标规定了两种基准制：
基孔制和基轴制，并规定应优先选用基 孔制。
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•基孔制
•是将孔的公差带位 •置固定不变，而变 •动轴的公差带位置
•国标规定 基准孔的公差带在零线以上，下偏差为0，以“H”为基准孔的代号 •
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尺寸公差：允许尺寸的变动量，即最大极限
尺寸和最小极限尺寸的代数差的绝对值，也等 于上偏差和下偏差的代数差的绝对值。