机械基础第四版第四章PPT
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机械基础(第四版)课件第四章 机械传动
三、滚子链 1.滚子链的组成 滚子链由滚子、套筒、轴销、内链板和外链板组成。
2.滚子链的参数
滚子链的基本特性参数为节距p。节距越大，链的 各组件尺寸越大，链传动的功率也就越大。但当链轮齿 数确定后，节距大会使链轮直径增大。
四、链传动比
五、链轮的结构与材料 链轮是链传动的重要零件，链轮齿形已经标准化。
（3）传动比 V带传动的传动比i≤7。
（4）带的基准长度Ld 带的基准长度是V带在规定的张紧力下，位于测量带 轮基准直径上的周线长度。（注意：基准长度有国标）
（5）传动实际中心距a
中心距一般根据结构要求来确定，若未给出中心距，
可根据下式初 定中心距，即：
0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）
自行车用链传动
汽车叉车用链传动
一、链传动的组成 链传动是由主动链轮、链条、从动链轮组成的。链 轮上制有特殊齿形的齿，通过链轮轮齿与链条的啮合来 传递运动和动力。
链传动
二、链传动的类型、特点和应用
链传动的特点
优点是： 1.没有弹性滑动与打滑现象，平均传动比恒定不变； 2.链条装在链轮上，不需要很大的张紧力，对轴的压力小； 3.能传递较大的圆周力，效率较高； 4.维护容易，并有一定的缓冲减振作用； 5.能在较恶劣的环境下（如高温、多尘、油污、潮湿、泥 沙、易燃及有腐蚀性条件）工作。 缺点是： 瞬时传动比不恒定，工作时有噪音；磨损后容易发生跳齿； 不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。
2.传动时噪声小，并可在运转中变速、变向。 3.过载时，两轮接触处会产生打滑，可以防止薄弱零 件的损坏，起到安全保护作用。 4.因在接触处有产生打滑的可能，所以不能保证准确 的传动比，传动效率比较低。
最新机械设计基础课件第4章
4.2 从动件常用运动规律
• 4.2.2 从动件常用规律
简谐运动规律位移线图画法如上图中S2-δ1关系曲线所示。 （1）以从动件的升程h画半圆，将此半圆分成若干等分，得到1＇＇、 2＇＇…… 6＇＇。 （2）将代表凸轮推程运动角的横坐标线段分成相等的等分，并作垂线 11＇、22＇…… 66＇。 （3）将半圆上的等分点投影到相应的垂线上得1＇、2＇…… 6＇点。 （4）用光滑曲线联接1＇、2＇…… 6＇点，得到从动件大位移线图。 由图可知，在运动始末两点，加速度为有限突变，所以仍有柔性冲击 存在，因此，这种运动规律适用于中速中载的场合。
4.2 从动件常用运动规律
• 4.2.2 从动件常用规律
3.简谐运动规律 从动件的加速度按余弦规律 变化的运动规律称为简谐运 动规律。指质点在沿半径为R 的圆上作匀速圆周运动时， 其在这个圆上的投影所形成 的运动称为简谐运动。 其S2-δ1、v2-δ1、a2-δ1的关系曲 线如图所示。
图4-11 简谐运动规律
机械设计基础课件第4章
教学重点、难点
• 教学重点
本章主要介绍凸轮机构中从动件的常用运动规律； 按给定的从动件运动规律绘制凸轮轮廓曲线的方法以及凸 轮机构设计中应注意的几个问题。
• 教学难点
从动件的位移线图和尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓 曲线的绘制。
4.2 从动件常用运动规律
• 4.2.1 凸轮机构的运图解法设计
1.作图原理 凸轮机构工作时，一般以凸轮为原动件， 凸轮是运动的，而绘在图纸上的凸轮是静 止的，因此绘制凸轮轮廓曲线是采用“反 转法”。根据相对运动原理，给整个机构 加上一个公共角速度ω绕凸轮轴心O转动 时，各构件间相对运动不变。若公共角速 度与凸轮的角速度ω1等值、反向，则凸轮 静止，而从动件随机架以-ω1转动，又沿 导路作相对移动；由于从动件始终与凸轮 接触，尖顶的运动轨迹就是凸轮的理论轮 廓。
化工设备机械基础(第四版)第4章内压薄壁圆筒与封头的
若取第三强度理论，
S
பைடு நூலகம்
PD
2 t
S PcDi S
2[]t
整理得到计算壁厚S的公式，
❖ 若基于外径：
S
Pc Di
2[ ]t
Pc
基于内径的圆筒 计算壁厚公式
同样取第三强度理论，S
PD
2 t
S
PcDo S
2[]t
整理得到计算壁厚S的公式，
S
Pc Do
2[ ]t
Pc
基于外径的圆筒 计算壁厚公式10
若考虑腐蚀裕量C2，得到 设计壁厚Sd， Sd S C2 名义壁厚 Sn Sd C1
对于承受均匀内压的薄壁容器，其主应力规定为：
环向应力 轴向应力
1
PD 2S
2
m
PD 4S
径向应力 3 r 0
5
2.1 第一强度理论
根据：当作用在构件上的外力过大时，材料就会沿着最大拉应力
所在的截面发生脆性断裂，也就是说，不论在什么样的应力状态
下，只要三个主应力中最大拉应力σ1达到了 材料的极限应力，材 料就发生破坏；
GB150-1998规定： • 碳素钢和低合金钢制容器，取Smin3mm • 高合金钢制容器，取 Smin2mm
24
4. 压力试验及其强度校核
➢ 为了检查容器的宏观强度和有无渗漏情况，容器投入使用之前， 必须作压力试验或气密性试验；
➢ 压力试验一般采用液压试验，对于不适合液压试验的容器，可进 行气压试验；
21
3.5.2 腐蚀裕量C2
• 由于容器在使用过程中会受到介质的腐蚀，因此必须考虑一定的 腐蚀裕量；
• 介质不同、材料不同，所考虑的腐蚀裕量值也不尽相同。
齿轮传动——机械基础(第四版)
蜗杆传动 两轴交错
交错轴斜齿轮传动
5.按照齿廓表面的硬度分： 软齿面（硬度≤350HBS）齿轮传动 硬齿面（硬度＞350HBS）齿轮传动
常见类型及应用特点
1.圆柱齿轮传动 用于平行轴间的传动，一般传动比单级可到8,最大20，两级可到 45,最大60，三级可到200，最大300。传递功率可到10万千瓦,转 速可到10万转/分，圆周速度可到300m/s。单级效率为0.96～0.99。 直齿轮传动适用于中、低速传动。斜齿轮传动运转平稳，适用于中、 高速传动。人字齿轮传动适用于传递大功率和大转矩的传动。圆柱齿 轮传动的啮合形式有3种:外啮合齿轮传动，由两个外齿轮相啮合，两 轮的转向相反；内பைடு நூலகம்合齿轮传动，由一个内齿轮和一个小的外齿轮相 啮合，两轮的转向相同；齿轮齿条传动，可将齿轮的转动变为齿条的 直线移动，或者相反。
z 1 、z 2 ——主、从动轮的齿数。
§4-2 渐开线齿廓
一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求：
齿轮用于传递运动和动力，必须满足以下两个要求: 1. 传动准确、平稳 齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变。以避免产生动载 荷、冲击、震动和噪声。这于齿轮的齿廓形状、制造和安装精度有关。 2. 承载能力强
称为啮合节点，简称节点。 分别以 O1 和O2 为圆心、 以 O1C和O2C 为半径 作圆，这两个圆分别称为两轮的啮合节圆，简称节圆。 两轮齿廓在节点啮合时,相对速度为零，即一对齿 轮的啮合传动相当于它们的节圆作纯滚动。
（2） 渐开线齿廓啮合具有可分性
以r1′=O1C与r2′=O2C为半径所作的圆，称为 节圆。一对渐开线齿轮的啮合传动可以看作 两个节圆的纯滚动， 则vC1=vC2 （节点线速度） ， 而vC1=ω1· 1C=vC2=ω2· 2C。 O O 又 △O1CN1∽△O2CN2， 所以两轮的传动比为： i12=ω1/ω2=O2C/O1C=r2′/r1′=rb2/rb1 由此可知，当齿轮制成以后，基圆半径便 已确定。因此，传动比也就定了。所以，即 使两轮的中心距有点偏差时，也不会改变其 传动比的大小。（传动比恒定）
机械基础教材第四章误差与公差知识ppt课件
Es ―表示孔的上极限偏差；ES＝Lmax－L es―表示轴的上极限偏差。es＝lmax－l
②下极限偏差 ：最小极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差。
Ei―表示孔的下极限偏差；EI＝Lmin－L ei―表示轴的下极限偏差；ei＝lmin－l
10
§4.1 极限与配合
③实际偏差：实际尺寸减去公称尺 寸所得的代数差。
16
17
§4.1 极限与配合
基本偏差值分为28种，分别用字母 表示。
注意其中无I、L、O、Q和W而增加 CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC等7个 双字母。
上半部为孔的公差带，用大写字母 表示，A-H的基本偏差为下极限偏差EI； J-ZC的基本偏差为上极限偏差ES。
下半部为轴的公差带，用小写字母 表示，a-h的基本偏差为下极限偏差es； j-zc的基本偏差为上极限偏差ei。js 和j 为特殊情况。
18
19
§4.1 极限与配合
轴的基本偏差数值列于下表。
表4-2 轴的基本偏差数值（摘自GB/T1800.1-2009,选取优先公差带、尺寸大于10至180mm）
公称尺寸 /mm
大于
至
10
14
14
18
上偏差es
所有标准公差等级
c
d
f
g
h
--95 --50 --16 --6 0
基本偏差数值/μm
下偏差ei
机械基础 模块四
【误差与公差】
1
模块四 误差与公差
零件是机械制造的单元。在加工零件的过程中，由于种种因素的影 响，零件各部分的尺寸、形状、方向、位置以及表面形貌等几何量，难 以达到理想状态，总是存在或大或小的误差。对允许在某一规定范围内 变动，只要保证同一规格的零件彼此充分相似就可以。这个允许变动的 范围称为公差。
②下极限偏差 ：最小极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差。
Ei―表示孔的下极限偏差；EI＝Lmin－L ei―表示轴的下极限偏差；ei＝lmin－l
10
§4.1 极限与配合
③实际偏差：实际尺寸减去公称尺 寸所得的代数差。
16
17
§4.1 极限与配合
基本偏差值分为28种，分别用字母 表示。
注意其中无I、L、O、Q和W而增加 CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC等7个 双字母。
上半部为孔的公差带，用大写字母 表示，A-H的基本偏差为下极限偏差EI； J-ZC的基本偏差为上极限偏差ES。
下半部为轴的公差带，用小写字母 表示，a-h的基本偏差为下极限偏差es； j-zc的基本偏差为上极限偏差ei。js 和j 为特殊情况。
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§4.1 极限与配合
轴的基本偏差数值列于下表。
表4-2 轴的基本偏差数值（摘自GB/T1800.1-2009,选取优先公差带、尺寸大于10至180mm）
公称尺寸 /mm
大于
至
10
14
14
18
上偏差es
所有标准公差等级
c
d
f
g
h
--95 --50 --16 --6 0
基本偏差数值/μm
下偏差ei
机械基础 模块四
【误差与公差】
1
模块四 误差与公差
零件是机械制造的单元。在加工零件的过程中，由于种种因素的影 响，零件各部分的尺寸、形状、方向、位置以及表面形貌等几何量，难 以达到理想状态，总是存在或大或小的误差。对允许在某一规定范围内 变动，只要保证同一规格的零件彼此充分相似就可以。这个允许变动的 范围称为公差。
电子教案机械基础第4版电子教案4.常用机构课件
图4-12 双摇杆机构
图4-13 造型机翻台机构
4-1 平面连杆机构
图4-14所示的港口起重机也采用了双摇杆机构，该机构利用连杆上的特殊点M 来实现货物的水平 吊运。
图4-14 港口起重机
4-1 平面连杆机构
二、铰链四杆机构类型的判别 以上讨论了三种不同形式的四杆机构。为什么有不同形式之分呢？这是因为机构形式与各杆间的
图4-9 移动摄影台升降机构
图4-10 机车主动轮联动装置
4-1 平面连杆机构
根据曲柄相对位置的不同，可得到平行双曲柄机构（图4-11a）和反向双曲柄机构（图4-11b）。前 者两曲柄的回转方向相同，且角速度时时相等；而后者两曲柄的回转方向相反， 且角速度不等。由于 平行双曲柄机构具有等传动比的特点，故在传动机械中常常采用。
图4-18 曲柄滑块机构向导杆机构的演化
图4-20 曲柄摆动 导杆机构
4-1 平面连杆机构
4.摇块机构 在图4-18d中，以杆2为机架，便得到摇块机 构。图4-21所示的汽车自动卸料机构用的就是摇 块机构。 由以上分析可以看出，通过用移动副取代转 动副、改变构件的长度、以不同的构件作机架或 扩大转动副等方法，均能使铰链四杆机构演化成 满足各种运动要求的平面四杆机构。 此外，平面四杆机构又是平面连杆机构的基 本形式。在实际应用中，常将多个平面四杆机构 组合在一起，构成平面多杆机构，以满足各种不 同的工作要求。
4-2 凸轮机构
图4-24所示为凸轮自动送料机构。当带有凹 槽的凸轮1转动时，通过槽中的滚子驱使从动件2 作往复移动。凸轮每转一周，推出一个毛坯送到 加工位置。
图4-25所示为自动车床的横刀架进给机构。 当凸轮1转动时，其轮廓迫使从动杆2摆动，从动 杆上固定有扇形齿轮3，通过它带动齿条使横刀架 4完成所需要的进刀或退刀。
机械基础第四版第四章PPT课件
第34页/共44页
齿条的主要特点：
• 齿廓上各点的法线相互平行。传动时，齿条作直 线运动，且速度大小和方向均一致。
• 齿条齿廓上各点的齿形角均相等，且等于齿廓直
线的倾斜角，标准值α为20º
• 不论在分度线上、齿顶线上，还是在与分度线平 行的其他直线上，齿距均相等，模数为同一标准 值。
第35页/共44页
第10页/共44页
三、渐开线齿廓啮合特性
能保持瞬时传动比的恒定 具有传动的可分离性
第11页/共44页
§4－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计 算
一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称 二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 四、直齿圆柱内齿轮简介
第22页/共44页
*五、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条 件和连续传动条件
1．正确啮合条件
pb1=pb2
模数相等 分度圆上的齿形角相等
第23页/共44页
2．连续传动条件 前一对轮齿尚未结束
啮合，后继的一对轮齿已 进入啮合状态。
第24页/共44页
§4－4 其他齿轮传动简介
一、斜齿圆柱齿轮传动 二、直齿圆锥齿轮传动 三、齿轮齿条传动
第17页/共44页
4．齿顶高系数ha*
对于标准齿轮，规定ha= ha*m。ha*称为齿顶高系数。我国标准规定：正 常齿ha*＝1。
5．顶隙系数c*
当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相 抵触，轮齿的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c 表示。
对于标准齿轮，规定c＝c*m。c*称为顶隙 系数。我国标准规定：正常齿c*＝0.25。
第25页/共44页
齿条的主要特点：
• 齿廓上各点的法线相互平行。传动时，齿条作直 线运动，且速度大小和方向均一致。
• 齿条齿廓上各点的齿形角均相等，且等于齿廓直
线的倾斜角，标准值α为20º
• 不论在分度线上、齿顶线上，还是在与分度线平 行的其他直线上，齿距均相等，模数为同一标准 值。
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三、渐开线齿廓啮合特性
能保持瞬时传动比的恒定 具有传动的可分离性
第11页/共44页
§4－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计 算
一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称 二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 四、直齿圆柱内齿轮简介
第22页/共44页
*五、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条 件和连续传动条件
1．正确啮合条件
pb1=pb2
模数相等 分度圆上的齿形角相等
第23页/共44页
2．连续传动条件 前一对轮齿尚未结束
啮合，后继的一对轮齿已 进入啮合状态。
第24页/共44页
§4－4 其他齿轮传动简介
一、斜齿圆柱齿轮传动 二、直齿圆锥齿轮传动 三、齿轮齿条传动
第17页/共44页
4．齿顶高系数ha*
对于标准齿轮，规定ha= ha*m。ha*称为齿顶高系数。我国标准规定：正 常齿ha*＝1。
5．顶隙系数c*
当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相 抵触，轮齿的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c 表示。
对于标准齿轮，规定c＝c*m。c*称为顶隙 系数。我国标准规定：正常齿c*＝0.25。
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机械基础第四版第四章
名称 齿根高 齿高 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 标准中心距
代号 hf h d da df db a
计算公式 hf=(ha*+c*)m=1.25m
h=ha+hf=2.25m d=mz
da=d+2ha=m(z+2) df=d-hf=m(z-2.5)
db=dcosα a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2
四、直齿圆柱内齿轮简介
直齿圆柱内齿轮
直齿圆柱内齿轮传动
• 内齿轮的齿顶圆小于分度圆，齿根圆大于分度 圆
• 内齿轮的齿廓是内凹的，其齿厚和齿槽宽分别 对应于外齿轮的齿槽和齿厚
• 为了使内齿轮齿顶的齿廓全部为渐开线，其齿 顶圆必须大于基圆
*五、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条 件和连续传动
条件
1．正确啮合条件
pb1=pb2
模数相等 分度圆上的齿形角相等
2．连续传动条件
前一对轮齿尚未 结束啮合，后继的一对轮 齿已进入啮合状态。
§4－4 其他齿轮传动简介
一、斜齿圆柱齿轮传动 二、直齿圆锥齿轮传动 三、齿轮齿条传动
一、斜齿圆柱齿轮传动
1．斜齿圆柱齿轮的形成
直齿轮齿廓的形成
当发生面沿基圆柱作纯滚动时，直线BB形
n1、n2 —— 主、从动轮的转速，r/min z1、z2 —— 主、从动轮齿数
齿轮传动的传动比是主动齿轮转速与从动齿轮转速之比，也等 于两齿轮齿数之反比。
2．应用特点
（1）优点
• 能保证瞬时传动比恒定，工作可靠性高，传递运动准 确可靠
• 传递的功率和圆周速度范围较宽 • 结构紧凑、可实现较大的传动比 • 传动效率高，使用寿命长 • 维护简便
机械基础 第四章 梁的弯曲
三、等强度梁
工程中为了减轻自重和节省材料，常常根据弯矩 沿梁轴线的变化情况，将梁制成变截面的形状，使所
有横截面上的最大正应力都大致等于许用应力[σ] 。
摇臂钻床的横臂
飞机机翼
汽车的板弹簧
阶梯轴
桥梁和厂房中的“鱼腹梁”
F
A
x1
c
B
FA
x2
2l
l
FB
Q图
F
3
M图
2F
3 2 Fl 3
例 作梁的剪力图和弯矩图
解：①求支座反力
FA
FB
m 3l
②分段列剪力方程和弯矩方程
m
Q( x1 )
FA
3l
0, l
m
M ( x1) 3l x1 0, l
Q( x1 )
m 3l
l, 3l
M
(x2 )
m 3l
(3l
x2 )
)
FA x2
F
( x2
2l )
2Fl
2 3
F x2
2l,3l
③画剪力图和弯矩图
上题中列CB段Q、M方程也可取右段为研究对象
Q(x2 )
FB
2 3
F
M ( x2 ) FB (3l x2 )
2Fl
2 3
Fx2
注意：
(2l,3l )
[2l,3l ]
集中外力作用处剪力 图有突变，幅度等于力大 小；类似地，集中力偶作 用处弯矩图有突变，幅度 等于力偶矩大小。
梁纯弯曲变形的本质：各截面都产生了绕中性轴的转动。
一、弯曲正应力及分布规律 4.梁纯弯曲时横截面上正应力分布规律
横截面上各点的正应力分布规律
二、梁弯曲时正应力强度条件及其应用
机械基础第四章课件
图4-17 齿轮传动的分类
二、渐开线齿形
1.齿轮啮合基本定律 2.渐开线的形成及其性质 3.渐开线齿廓的啮合特性
2.渐开线的形成及其性质
图4-19 渐开线的形成
2.渐开线的形成及其性质
图4-19 渐开线的形成
1)发生线沿基圆滚过的一段长度等于基圆上被滚过的一段弧长，
2.渐开线的形成及其性质
即 2)发生线NK是渐开线在K点的法线，而发生线始终与基圆相切， 故渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。 3)渐开线上任一点的法线KN与该点速度vk的方向所夹的锐角αk称 为压力角。
图4-20 基圆大小对渐开线的影响
2.渐开线的形成及其性质
4)渐开线的形状取决于基圆的大小。 5)基圆内无渐开线。
3.渐开线齿廓的啮合特性
图4-21 渐开线齿廓 传动比证明
3.渐开线齿廓的啮合特性
(1)渐开线齿廓符合啮合基本定律 如图4-21所示，两基圆半径分 别为rb1、rb2的渐开线齿廓在任一点K啮合，过K点作两齿廓的公法 线N1N2交两轮的连心线O1O2于P点，根据渐开线性质：N1N2为两 基圆的内公切线。 (2)渐开线齿轮传动中心距具有可分离性 (3)渐开线齿廓正压力方向恒定不变 齿轮传动时其齿廓接触点的 轨迹称为啮合线。
三、直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸及计算
(1)齿数z 在齿轮整个圆周上，均匀分布的轮齿的总数，一般 直齿圆柱齿轮的最少齿数不少于17齿。 (2)齿顶圆、齿根圆 轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆，直径用da 表示；相邻两齿间的空间称为齿槽。 (3)齿槽宽、齿厚与齿距 在任意直径dk的圆周上，齿槽两侧之 间的弧长称为该圆周上的齿槽宽，用ek表示。 (4)模数、压力角和分度圆 2.选用模数时，应优先采用第一系列，其次是第二系列，括号 内的模数尽可能不用。
二、渐开线齿形
1.齿轮啮合基本定律 2.渐开线的形成及其性质 3.渐开线齿廓的啮合特性
2.渐开线的形成及其性质
图4-19 渐开线的形成
2.渐开线的形成及其性质
图4-19 渐开线的形成
1)发生线沿基圆滚过的一段长度等于基圆上被滚过的一段弧长，
2.渐开线的形成及其性质
即 2)发生线NK是渐开线在K点的法线，而发生线始终与基圆相切， 故渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。 3)渐开线上任一点的法线KN与该点速度vk的方向所夹的锐角αk称 为压力角。
图4-20 基圆大小对渐开线的影响
2.渐开线的形成及其性质
4)渐开线的形状取决于基圆的大小。 5)基圆内无渐开线。
3.渐开线齿廓的啮合特性
图4-21 渐开线齿廓 传动比证明
3.渐开线齿廓的啮合特性
(1)渐开线齿廓符合啮合基本定律 如图4-21所示，两基圆半径分 别为rb1、rb2的渐开线齿廓在任一点K啮合，过K点作两齿廓的公法 线N1N2交两轮的连心线O1O2于P点，根据渐开线性质：N1N2为两 基圆的内公切线。 (2)渐开线齿轮传动中心距具有可分离性 (3)渐开线齿廓正压力方向恒定不变 齿轮传动时其齿廓接触点的 轨迹称为啮合线。
三、直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸及计算
(1)齿数z 在齿轮整个圆周上，均匀分布的轮齿的总数，一般 直齿圆柱齿轮的最少齿数不少于17齿。 (2)齿顶圆、齿根圆 轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆，直径用da 表示；相邻两齿间的空间称为齿槽。 (3)齿槽宽、齿厚与齿距 在任意直径dk的圆周上，齿槽两侧之 间的弧长称为该圆周上的齿槽宽，用ek表示。 (4)模数、压力角和分度圆 2.选用模数时，应优先采用第一系列，其次是第二系列，括号 内的模数尽可能不用。
机械设计基础第4章PPT
机械设计基础
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%。
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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第四章 齿轮传动
参赛选手：****
§4－1 齿轮传动的类型及应用 §4－2 渐开线齿廓 §4－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基 本参数和几何尺寸计算 §4－4 其他齿轮传动简介 §4－5 渐开线齿轮失效形式
齿轮传动应用举例
§4－1 齿轮传动的类型及应用
齿轮传动——利用齿轮副来传递运动和（或） 动力的一种机械传动。
法面：与轮齿齿线垂直的平面，用 n 作标记。
β：斜齿圆柱齿轮螺 旋角
判别方法：将齿轮轴线垂直放置，轮齿自
左至右上升者为右旋，反之为左旋。
4．斜齿圆柱齿轮正确啮合条件
法面模数（法向齿距除以圆周率π所得的商） 相等，即m n1．齿数z
一个齿轮的轮齿总数。
3．模数m
齿距p除以圆周率π所得的商，即m＝ p /π。 模数已经标准化。
齿数相等的齿轮，模数越大，齿轮尺寸就越大，轮齿 也越大，承载能力越大。
4．齿顶高系数ha*
对于标准齿轮，规定ha= ha*m。ha*称为齿顶高系数。 我国标准规定：正常齿ha*＝1。
名称 齿根高 齿高 分度圆直径 齿顶圆直径
代号 hf h d da
计算公式 hf=(ha*+c*)m=1.25m h=ha+hf=2.25m d=mz da=d+2ha=m(z+2)
齿根圆直径
基圆直径
df
db
df=d-hf=m(z-2.5)
db=dcosα
标准中心距
a
a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2
5．顶隙系数c*
当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个 齿轮的齿槽底面相抵触，轮齿的齿根高应大于齿顶高，即应 留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c表示。 对于标准齿轮，规定c＝c*m。 c*称为顶隙系数。我国标准规定： 正常齿c*＝0.25。
三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
名称 齿形角 齿数 模数 齿厚 齿槽宽 齿距 基圆齿距 齿顶高 代号 α z m s e p pb ha 计算公式 标准齿轮为20° 通过传动比计算确定 通过计算或结构设计确定 s=p/2=πm/2 e=p/2=πm/2 p=πm pb=pcosα=πmcosα ha=ha*m=m
表示，直线称为渐开线的
发生线。
渐开线齿轮——以同一个基圆上产生的两 条反向渐开线为齿廓的齿轮。
渐开线齿廓的性质：
发生线在基圆上滚过的线段长等于基圆上被滚过的弧长 渐开线上任意一点的法线必切于基圆 渐开线的形状取决于基圆的大小 渐开线上各点的曲率半径不相等 渐开线上各点的齿形角（压力角）不等 渐开线的起始点在基圆上，基圆内无渐开线
1．传动比
n1 z2 i12 n2 z1
n1、n2 —— 主、从动轮的转速，r/min
z1、z2 —— 主、从动轮齿数
齿轮传动的传动比是主动齿轮转速与从动齿轮转 速之比，也等于两齿轮齿数之反比。
2．应用特点
（1）优点
能保证瞬时传动比恒定，工作可靠性高，传递运动准
确可靠
传递的功率和圆周速度范围较宽 结构紧凑、可实现较大的传动比 传动效率高，使用寿命长 维护简便
四、直齿圆柱内齿轮简介
直齿圆柱内齿轮
直齿圆柱内齿轮传动
内齿轮的齿顶圆小于分度圆，齿根圆大于分度
圆
内齿轮的齿廓是内凹的，其齿厚和齿槽宽分别
对应于外齿轮的齿槽和齿厚
为了使内齿轮齿顶的齿廓全部为渐开线，其齿 顶圆必须大于基圆
*五、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条 件和连续传动条件
1．正确啮合条件
齿轮上各部分名称
二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数
标准齿轮的齿形角α 齿数 z
模数 m
齿顶高系数 ha*
顶隙系数 c*
1．标准齿轮的齿形角α
齿形角——在端平面上，过端面齿廓上任意点K的径
向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角，用α表示。K点
的齿形角为αK。 渐开线齿廓上各点的齿形角不相等，K点离基圆越远， 齿形角越大，基圆上的齿形角α=0°。 分度圆压力角——齿廓曲线在分度圆上的某点处的速度 方向与曲线在该点处的法线方向（即力的作用线方向）之间
（2）缺点
运转过程中有振动、冲击和噪声 齿轮安装要求较高
不能实现无极变速
不适宜用在中心距较大的场合
§4－2 渐开线齿廓
一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求
二、渐开线的形成及性质
三、渐开线齿轮啮合特性
一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求
传动平稳 承载能力强
二、渐开线的形成及性质
动直线沿着一固定的 圆作纯滚动时，此动直线 上任一点K的运动轨迹CK 称为渐开线，该圆称为渐 开线的基圆，其半径以rb
三、渐开线齿廓啮合特性
能保持瞬时传动比的恒定
具有传动的可分离性
§4－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算
一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称
二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数
三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
四、直齿圆柱内齿轮简介
一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称
pb1=pb2
模数相等 分度圆上的齿形角相等
2．连续传动条件 前一对轮齿尚未结束 啮合，后继的一对轮齿已
进入啮合状态。
§4－4
其他齿轮传动简介
一、斜齿圆柱齿轮传动
二、直齿圆锥齿轮传动
三、齿轮齿条传动
一、斜齿圆柱齿轮传动
1．斜齿圆柱齿轮的形成
直齿轮齿廓的形成
当发生面沿基圆柱作纯滚动时，直线BB形成的 一个螺旋形的渐开线曲面，称为渐开线螺旋面。
一、齿轮传动的常用类型 二、齿轮传动的应用
一、齿轮传动常用类型
按轮齿方向 两轴平行 按啮合情况
直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动
相交轴齿轮传动 两轴不平行 交错轴齿轮传动
锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动
齿轮传动常用类型
二、齿轮传动的应用
βb称为基圆柱上的螺旋角。
2．斜齿轮传动的啮合性能
齿的接触线先由短变长，再由长变短，承载能力大， 可用于大功率传动 轮齿上的载荷逐渐增加，逐渐卸掉，承载和卸载平稳、 冲击、振动和噪声小，使用寿命长 传动平稳、冲击、振动和噪音较小
适用于高速重载的场合
3．斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸 端面：垂直于齿轮轴线的平面，用 t 作标记
参赛选手：****
§4－1 齿轮传动的类型及应用 §4－2 渐开线齿廓 §4－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基 本参数和几何尺寸计算 §4－4 其他齿轮传动简介 §4－5 渐开线齿轮失效形式
齿轮传动应用举例
§4－1 齿轮传动的类型及应用
齿轮传动——利用齿轮副来传递运动和（或） 动力的一种机械传动。
法面：与轮齿齿线垂直的平面，用 n 作标记。
β：斜齿圆柱齿轮螺 旋角
判别方法：将齿轮轴线垂直放置，轮齿自
左至右上升者为右旋，反之为左旋。
4．斜齿圆柱齿轮正确啮合条件
法面模数（法向齿距除以圆周率π所得的商） 相等，即m n1．齿数z
一个齿轮的轮齿总数。
3．模数m
齿距p除以圆周率π所得的商，即m＝ p /π。 模数已经标准化。
齿数相等的齿轮，模数越大，齿轮尺寸就越大，轮齿 也越大，承载能力越大。
4．齿顶高系数ha*
对于标准齿轮，规定ha= ha*m。ha*称为齿顶高系数。 我国标准规定：正常齿ha*＝1。
名称 齿根高 齿高 分度圆直径 齿顶圆直径
代号 hf h d da
计算公式 hf=(ha*+c*)m=1.25m h=ha+hf=2.25m d=mz da=d+2ha=m(z+2)
齿根圆直径
基圆直径
df
db
df=d-hf=m(z-2.5)
db=dcosα
标准中心距
a
a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2
5．顶隙系数c*
当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个 齿轮的齿槽底面相抵触，轮齿的齿根高应大于齿顶高，即应 留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c表示。 对于标准齿轮，规定c＝c*m。 c*称为顶隙系数。我国标准规定： 正常齿c*＝0.25。
三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
名称 齿形角 齿数 模数 齿厚 齿槽宽 齿距 基圆齿距 齿顶高 代号 α z m s e p pb ha 计算公式 标准齿轮为20° 通过传动比计算确定 通过计算或结构设计确定 s=p/2=πm/2 e=p/2=πm/2 p=πm pb=pcosα=πmcosα ha=ha*m=m
表示，直线称为渐开线的
发生线。
渐开线齿轮——以同一个基圆上产生的两 条反向渐开线为齿廓的齿轮。
渐开线齿廓的性质：
发生线在基圆上滚过的线段长等于基圆上被滚过的弧长 渐开线上任意一点的法线必切于基圆 渐开线的形状取决于基圆的大小 渐开线上各点的曲率半径不相等 渐开线上各点的齿形角（压力角）不等 渐开线的起始点在基圆上，基圆内无渐开线
1．传动比
n1 z2 i12 n2 z1
n1、n2 —— 主、从动轮的转速，r/min
z1、z2 —— 主、从动轮齿数
齿轮传动的传动比是主动齿轮转速与从动齿轮转 速之比，也等于两齿轮齿数之反比。
2．应用特点
（1）优点
能保证瞬时传动比恒定，工作可靠性高，传递运动准
确可靠
传递的功率和圆周速度范围较宽 结构紧凑、可实现较大的传动比 传动效率高，使用寿命长 维护简便
四、直齿圆柱内齿轮简介
直齿圆柱内齿轮
直齿圆柱内齿轮传动
内齿轮的齿顶圆小于分度圆，齿根圆大于分度
圆
内齿轮的齿廓是内凹的，其齿厚和齿槽宽分别
对应于外齿轮的齿槽和齿厚
为了使内齿轮齿顶的齿廓全部为渐开线，其齿 顶圆必须大于基圆
*五、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条 件和连续传动条件
1．正确啮合条件
齿轮上各部分名称
二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数
标准齿轮的齿形角α 齿数 z
模数 m
齿顶高系数 ha*
顶隙系数 c*
1．标准齿轮的齿形角α
齿形角——在端平面上，过端面齿廓上任意点K的径
向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角，用α表示。K点
的齿形角为αK。 渐开线齿廓上各点的齿形角不相等，K点离基圆越远， 齿形角越大，基圆上的齿形角α=0°。 分度圆压力角——齿廓曲线在分度圆上的某点处的速度 方向与曲线在该点处的法线方向（即力的作用线方向）之间
（2）缺点
运转过程中有振动、冲击和噪声 齿轮安装要求较高
不能实现无极变速
不适宜用在中心距较大的场合
§4－2 渐开线齿廓
一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求
二、渐开线的形成及性质
三、渐开线齿轮啮合特性
一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求
传动平稳 承载能力强
二、渐开线的形成及性质
动直线沿着一固定的 圆作纯滚动时，此动直线 上任一点K的运动轨迹CK 称为渐开线，该圆称为渐 开线的基圆，其半径以rb
三、渐开线齿廓啮合特性
能保持瞬时传动比的恒定
具有传动的可分离性
§4－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算
一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称
二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数
三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
四、直齿圆柱内齿轮简介
一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称
pb1=pb2
模数相等 分度圆上的齿形角相等
2．连续传动条件 前一对轮齿尚未结束 啮合，后继的一对轮齿已
进入啮合状态。
§4－4
其他齿轮传动简介
一、斜齿圆柱齿轮传动
二、直齿圆锥齿轮传动
三、齿轮齿条传动
一、斜齿圆柱齿轮传动
1．斜齿圆柱齿轮的形成
直齿轮齿廓的形成
当发生面沿基圆柱作纯滚动时，直线BB形成的 一个螺旋形的渐开线曲面，称为渐开线螺旋面。
一、齿轮传动的常用类型 二、齿轮传动的应用
一、齿轮传动常用类型
按轮齿方向 两轴平行 按啮合情况
直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动
相交轴齿轮传动 两轴不平行 交错轴齿轮传动
锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动
齿轮传动常用类型
二、齿轮传动的应用
βb称为基圆柱上的螺旋角。
2．斜齿轮传动的啮合性能
齿的接触线先由短变长，再由长变短，承载能力大， 可用于大功率传动 轮齿上的载荷逐渐增加，逐渐卸掉，承载和卸载平稳、 冲击、振动和噪声小，使用寿命长 传动平稳、冲击、振动和噪音较小
适用于高速重载的场合
3．斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸 端面：垂直于齿轮轴线的平面，用 t 作标记