机械设计基础精品课件_第6章_齿轮传动和蜗杆传动.ppt
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凡具备上述(1)、(2)两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功,而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看,机器与机构并无区别,它们 都是构件的组合,各构件之间具有确定的相对运动。因此,通 常人们把机器与机构统称为机械。
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机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机,
图1-5(a)闭式运动链
机械设计基础
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图1-5(a)开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定,并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时,其余构件 便随之作确定的运动,此时,运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架:固定不动的构件
• 原动件:输入运动的构件
• 从动件:其余的活动构件
1)运动副:两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素:两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副:点、线接触 低副:面接触
球面副 螺旋副
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运动副 转动副
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图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成,其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的,这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
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机械设计基础
国家精品课程课件 机械设计基础 完整版(641页)
机构
机械
原动机
机器 工作机
工作机的组成:
原动部分——是工作机动力的来源,最常见的是电动 机和内燃机。
工作部分——完成预定的动作,位于传动路线的终点。
传动部分——联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分——保证机器的启动、停止和正常协调动作。
原动机
传动
工作
控制
分析自动洗衣机的组成:
控制器(控制)
参数 。
定义:保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度。
原动件——能独立运动的构件。 ∵一个原动件只能提供一个独立参数
∴机构具有确定运动的条件为:
自由度=原动件数
一、 平面机构自由度的计算公式
作平面运动的刚体在空间的位 置需要三个独立的参数(x,y, y θ)才能唯一确定。
单个自由构件的自由度为 3
F=3
θ (x , y)
x
经运动副相联后,构件自由度会有变化:
y
y
y
2
x
θ1 x
12
x
1
2
S
R=2, F=1
R=2, F=1
R=1, F=2
运动副 自由度数
约束数
回转副
移x) + 2(x,θ) +
2(x,y) = 3 自由构 2(y,θ)= 3 件的自 1(y) = 3 由度数
课程安排:共48学时,其中讲授42学时,实验6学时。
要求: 1)作业必须按时完成,绘图准确,字迹工整,作业 量未达到规定者不能参加考试。 2)上课认真听讲,及时消化,不主张占用较多的课 外时间。
3)仔细观察实物和模型,欢迎到实验室参观,并动手 组装各种机构。
第2章 平面机构的运动简图及自由度计算
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。
2024年机械设计基础课件齿轮传动
机械设计基础课件齿轮传动机械设计基础课件:齿轮传动1.引言齿轮传动是机械设计中的一种基本传动方式,广泛应用于各种机械设备的运动和动力传递。
齿轮传动具有结构简单、传动效率高、可靠性好、寿命长等优点,因此在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
本课件将介绍齿轮传动的基本原理、分类、设计方法和应用。
2.齿轮传动的基本原理齿轮传动是利用齿轮副的啮合来传递动力和运动的一种传动方式。
齿轮副由两个或多个齿轮组成,其中主动齿轮通过旋转驱动从动齿轮,从而实现动力和运动的传递。
齿轮副的啮合是通过齿轮齿廓的接触来实现的,齿廓的形状和尺寸决定了齿轮传动的性能和精度。
3.齿轮传动的分类齿轮传动根据齿轮的形状和布置方式可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。
直齿圆柱齿轮传动是应用最广泛的一种齿轮传动方式,具有结构简单、制造容易、精度高等优点。
斜齿圆柱齿轮传动具有传动平稳、噪声低、承载能力强等优点,适用于高速和重载的传动场合。
直齿圆锥齿轮传动适用于空间狭小和角度传动的场合。
蜗轮蜗杆传动具有大传动比、自锁性和精度高等特点,适用于低速、大扭矩的传动场合。
4.齿轮传动的设计方法齿轮传动的设计主要包括齿轮的几何设计、强度设计和精度设计。
齿轮的几何设计是根据传动比、工作条件、材料等因素确定齿轮的齿数、模数、压力角等参数。
强度设计是保证齿轮传动在规定的工作条件下具有足够的承载能力和寿命,主要包括齿面接触强度和齿根弯曲强度的计算。
精度设计是保证齿轮传动的精度和运动平稳性,主要包括齿轮的加工精度和装配精度的控制。
5.齿轮传动的应用齿轮传动在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
在机床、汽车、船舶、飞机等机械设备中,齿轮传动用于传递动力和运动,实现各种复杂的运动轨迹和速度变化。
在风力发电、水力发电等能源领域,齿轮传动用于传递高速旋转的动力,实现能源的转换和利用。
在、自动化设备等高科技领域,齿轮传动用于实现精确的运动控制和动力传递,提高设备的性能和效率。
机械设计基础蜗杆传动
类型与特点
圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动具有结构紧 凑、传动比大、工作平稳 、噪音小等优点。常用于 减速装置中。
环面蜗杆传动
环面蜗杆传动的特点是承 载能力高、传动效率高, 但制造和安装精度要求较 高。
锥蜗杆传动
锥蜗杆传动具有较大的传 动比和较紧凑的结构,但 制造和安装精度也较高。
降低摩擦系数
加强冷却和润滑
通过采用先进的表面处理技术或添加减摩 剂等措施,降低蜗杆和蜗轮之间的摩擦系 数,从而减少摩擦损失。
采用有效的冷却和润滑措施,控制传动的工 作温度,以降低热损失和摩擦损失。
05
蜗杆传动的结构设计与制造工艺
结构设计要点
选择适当的蜗杆类型
根据传动要求选择合适的蜗杆类型,如圆柱 蜗杆、环面蜗杆等。
04
蜗杆传动的效率与润滑Biblioteka 效率分析1 2 3
蜗杆传动效率的计算公式
效率 = (输出功率 / 输入功率) × 100%。由于蜗 杆传动中存在滑动摩擦和滚动摩擦,因此其效率 通常低于齿轮传动。
影响蜗杆传动效率的因素
包括蜗杆头数、导程角、摩擦系数、中心距、传 动比等。其中,蜗杆头数和导程角对效率影响较 大。
首先根据蜗杆和蜗轮的相对位置及运动关系,确定作用在蜗杆和蜗轮上的外力 ;然后分析这些外力在蜗杆和蜗轮上产生的内力,包括弯矩、扭矩和轴向力等 。
蜗杆传动的受力特点
由于蜗杆和蜗轮的螺旋角不同,使得作用在蜗杆和蜗轮上的外力产生不同的分 力,这些分力在蜗杆和蜗轮上产生的内力也不同。因此,蜗杆传动的受力分析 较为复杂。
装配顺序与方法
按照先内后外、先难后易的原则进行 装配,注意保证蜗杆和蜗轮的正确啮 合。
《齿轮传动设计》PPT课件
三、渐开线齿轮的啮合特性
渐开线齿轮符合齿廓啮合基本定 律,即能保证定传动比传动 由齿廓啮合基本定律知
i12
1 2
O2P O1P
❖ 由渐开线性质知,
❖ 啮合点公法线与二基圆内公切
线重合
N2
❖ 二基圆为定圆,N1N2为定直线, 则节点P为定点
i12 12
O2Pr2'rb2 O1P r1' rb1
co
n. st
机械设计基础 ——齿轮传动
例题2
❖已知:一渐开线直齿圆柱齿轮,用卡尺测量出齿顶圆直径 da=208mm, 齿根圆直径df=172mm, 数得齿数z=24.
❖求:该齿轮的模数m,齿顶高系数ha*和顶隙系数c*
解:
da(z2ha *)m208 mm
df(z2h a *2c*)m 17m 2 m
m 8 mm
O1
1 rb1
P K’
N1 K
C1
C2
2 rb2
O2
机械设计基础 ——齿轮传动
三、渐开线齿轮的啮合特性
机械设计基础 ——齿轮传动
5-4 渐开线标准齿轮的基本尺寸
一、外齿轮 二、内齿轮 三、齿条
机械设计基础 ——齿轮传动
一、外齿轮
1 各部分名称和符号 2 基本参数 3 几何尺寸 4 例题
机械设计基础 ——齿轮传动
h
* a
1
c
*
0 .25
正常齿: 短齿:
m 1mm h a *1,c*0.25 m 1mm h a *1,c*0.35
ha*0.8,c*0.3
机械设计基础 ——齿轮传动
例题3
❖已知: 法向距离〔即公法线长度〕分别为 :W3 = 61.84mm,
《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
机械设计基础之蜗杆传动WormG
在通过蜗轮中间平面所截的蜗杆轴向平面内可见,蜗杆传 动又可视为斜齿圆柱齿轮与齿条的啮合传动。
6.1概述
蜗变轮应失力蜗效作特 杆用征形下的成
第一 项
蜗 杆 加 工
蜗杆传动分类 蜗杆传动特点
第二 第二 项项
蜗 轮 加 工
为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合 ,要用与蜗杆尺寸相同的 蜗杆滚刀来加工蜗轮。
6.1概述
a
=
m 2
(q
Z2)
1 2
m(Z1
Z2)
分度圆直径之和 (无变位)
6.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
主要参数
蜗杆传动变位 几何尺寸计算
第一 变位的目的:(1)配凑中心距
(2)改变传动比
项 第项二 第项二 变位方法:蜗轮变位
变位后蜗轮的节圆仍与分度 圆重合 ,而蜗杆在中间 平面上的节线不再与其分度线重合 。
第二 第二 项项
蜗杆下置式传动直接选取。如上置,则黏性提高30-50%。
6.4受力分析、失效形式与计算准则
变受应失力力效作特分用征下析的
失效形式
计算准则
第一 蜗杆上的力分量:
蜗轮上的力分量:
项 第二 第二 法向力Fn1:轴向力Fa1+径向力Fr1
+圆周力Ft1
项 项 摩擦力Fm1
法向力Fn2:轴向力Fa2 +径向力 Fr2 +圆周力Ft2 摩擦力Fm2
圆
df2
da2
中 圆 直 径
dm2
齿 形 角
ax
蜗 轮 齿 宽
b2
节
中
圆
圆
螺
螺
旋
旋
角
角
b2
bm2
机械设计基础 齿轮传动
径节的单位为1/英寸,分度圆直径的单位为英寸。 模数与径节的换算关系为:
m= 25.4 P
显然径节与模数正好相反,径节越大,周节越小,即模数小,英制齿轮常 用径节有以下几种: 2、2.5、3、4、6、8、10、12、16、20。
6.4.1
保持恒定的瞬时传动比
下图为一对啮合的齿轮。rb1、rb2为两齿轮的基圆半径,N1N2为两基圆的内公切 线,设在某一瞬时,两齿廓在K点接触,过K点作两齿廓的公法线nn,根据渐开线性 质2,过K和K’点作两圆的法线,必与N1N2重合。当经过Δt时间后,主动齿轮O1转过 角ψ1,从动齿轮转过角ψ2,两齿轮齿廓在K’点接触。渐开线齿廓的啮合点始终是 沿着两个基圆内公切线N1N2移动。所以N1N2就是啮合点K的移动轨迹,叫做啮合线。 根据渐开线性质1可知,弧长
(2)应用特点 在机械传动中,齿轮传动应用最广泛。在工程机械、矿山机械、冶金机械以及各 类机床中都应用着齿轮传动。齿轮传动所传递的功率从几w至几万kW;它的直径从不 到1mm的仪表齿轮,到10 m以上的重型齿轮;它的圆周速度从很低到100m/s以上。 大部分齿轮是用来传递旋转运动的,但也可以把旋转运动变为直线往复运动,如齿 轮齿条传动。 与其他传动相比齿轮传动有如下特点: ①瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠; ②适用范围广;可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动;传递的功率和速度 范围较大; ③结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比; ④传动效率高、使用寿命长; ⑤齿轮的制造、安装要求较高; ⑥不适宜远距离两轴之间的传动。 (3)对齿轮传动的基本要求 采用齿轮传动时,因啮合传动是个比较复杂的运动过程,对其要求是: ①传动要平稳 要求齿轮在传动过程中,任何瞬时的传动比保持恒定不变。以保 持传动的平稳性,避免或减少传动中的噪声、冲击和振动。 ②承载能力强 要求齿轮的尺寸小,重量轻,而承受载荷的能力大。即要求强度 高,耐磨性好,寿命长。
机械设计基础课件 第六章 带传动
O1 n1
F0 F1 O2
30/115
工作中
第三节 带传动工作情况分析
有效拉力 F 由工作条件确定
31/115
1000P F v
带轮之间的产生的摩擦力也越大 有效拉力可否无限大?
功率 圆周速度
带速一定时,传递的功率越大,有效拉力越大,要求带与
带 传 动
摩擦型 传动
带剖面
V 带
多楔带 圆形带
具体应用
窄形V带、
汽车V带、
宽V带等
啮合型 传动
同步带
第二节 带传动类型及工作原理
二、摩擦型带传动 传动带张紧在主、从动轮上产生张紧力 带与两轮的接触面间产生摩擦力 主动轮旋转时,正压力产生摩擦力拖拽带 运动,同样带拖拽从动轮旋转
14/115
d1
d2
第二节 带传动类型及工作原理
类型: 按带的截面形状,分为 平带传动 V带传动 多楔带传动 圆形带传动等具体型式。
15/115
第二节 带传动类型及工作原理
截面为矩形 内表面为工作面 带挠性好 带轮制造方便 适合于两轴平行,转向相同的
平带传动
16/115
远距离传动 轻质薄型的平带广泛用于高速 传动,中心距较大等场合
许多工作机的转速需要能根据工作要求进行调整, 而依靠原动机调速往往不经济,甚至不可能,而用 传动装臵很容易达到调整速度的目的
传动装置
(3) 改变运动形式
5/115
原动机的输出轴常为等速回转运动,而工作机要求的 运动形式则是多种多样的,如直线运动, 螺旋运动,间 歇运动等,靠传动装臵可实现运动形式的改变 (4) 增大转矩 工作机需要的转矩往往是原动机输出转矩的几倍或 几十倍,减速传动装臵可实现增大转矩的要求 (5) 动力和运动的传递和分配 一台原动机常要带动若干个不同速度,不同负载的工 作机,这时传动装臵还起到分配动力和运动的作用。
机械设计基础 齿轮传动
二、齿轮连续传动的条件
在啮合过程中,如果前一对齿轮到达B1点 终止啮合时,而后一对轮齿尚未在啮合线上进 入啮合,则不论保证两轮实现传动比的连续传 动,从而破坏了传动的平稳性。
第一系列1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50
第二系列1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 36 45
注:1、本表摘自GB1357-87。 2、本表适用于渐开线圆柱齿轮,对斜齿轮是指
3.渐开线齿廓的中心距可 分性
当一对渐开线齿轮制成 之后,其基圆半径不变,因 而两轮由的式中心距i 稍12有可 rr改知bb12 变,,即其使 角速比仍保持原值不变。这 种性质称为渐开线齿轮传动 的可分性。
§6-4 标准直齿 圆柱齿轮的主要 参数和几何尺寸 计算
一.概念
齿根齿圆轮直齿径数用用df z表表示示。;齿顶圆直径用da表示; 槽宽任用意e直k表径示d;k 的齿圆距周,上用,pk 齿表厚示用。sk 表示;齿
§6-1齿轮传动的类型和基本要求
一、齿轮传动的类型
1.平面齿轮传动
• 直齿圆柱齿轮传动 • 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 • 人字齿轮传动
§6-1齿轮传动的类型和基本要求
一、齿轮传动的类型
2.空间齿轮传动
• 圆锥齿轮传动 • 交错轴斜齿轮传动 • 蜗杆传动 • 准双曲面齿轮传动
二、齿轮传动的基本要求
中心距 a= r1’+r2’ 传动比 i= r2’/r1’