项目12轮系和减速器
机械基础第七章第五节教案：轮系05(世福版)
课程机械基础班级15级加工制造升学1、2班任课教师阙建军钟的齿轮系统大钟的齿轮系统某发动机传动系统《闲置的机器》--《摩登时代》传动比一般不大于5-7 可实现较大的传动比轮系的功用：用于原动机和执行机构之间的运动和动力传（一）轮系的类型、定轴轮系每个齿轮的几何轴线都是固定的.）平面定轴轮系：各齿轮在同一个平面或互相平行的平面内运动。
特点：均是由圆柱齿轮组成，各齿轮轴线平行。
含蜗杆的定轴轮系.swf空间定轴轮系2）周转轮系若轮系中至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，则称为周转轮系。
周转轮系是由中心轮、行星轮和行星架组成的。
在行星轮系中，与行星轮相啮合且轴线位置固定的齿轮称为中心；内齿中心轮称为齿圈；齿轮同时与中心轮和齿圈相啮合，其既做自转又做公转称为行星轮；行星轮系与差动轮系两种。
第一课时．可获得很大的传动比．可作较远距离的传动．可以方便地实现变速和换向要求．可以实现运动的合成与分解一对齿轮传动的传动比不能过大（一般i12=3~5，i max≤8），而采用轮系传动可以获得很大的传动比，以满足低速工作的要求。
．可以方便地实现变速和变向要求滑移齿轮变速机构利用中间轮变向机构转向用画箭头的方法表示，主、从动轮转向相反时，两箭头指向相反。
2，圆柱齿轮啮合－内啮合主、从动轮转向相同时，两箭头指向相同。
两箭头指向或相背啮合点。
4，蜗杆蜗轮啮合传动（二）定轴轮系传动比计算轮系中输入轴的角速度（或转速）与输出轴的角速度（或转速）之比，即：和k分别表示输入和输出轮；也等于各对啮合齿定轴轮系的传动比：等于各对啮合齿轮传动比的连乘积；其大小等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。
=各级传动比的连乘积分析如图所示轮系传动路线。
Z1=1,Z 2=48,Z 3=24,Z 4=36,求轮系的传动比。
Z7第三课时当首轮（或末轮）的转向为已知时，其末轮（或首轮）的转向平面定轴轮系：各齿轮在同一个平面或互相平行的平面内运动。
项目十三 轮系传动计算
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13.5 思考及练习题
13-9 在图 13-26 所示的行星轮系中，已知：z1=63， z2=56，z′2=55，z3=62，求传动比iH3。 13-10 在图13-27所示的双级行星减速器中，已知高速级 各轮齿数为z1=14，z2=34，z3=85；低速级各轮齿数为 z4=20，z5=28，z6=79；高、低速级的行星齿轮数均为 3 。 试求此行星减速器的总传动比 iⅠⅡ ，并验算装配条件 。 13-11 如图13-28所示为 Y38滚齿机差动机构的机构简 图，其中行星轮2空套在转臂（即轴Ⅱ）上，轴Ⅱ和轴Ⅲ的 轴线重合。当铣斜齿圆柱齿轮时，分齿运动从轴Ⅰ输入，附 加转动从轴Ⅱ输入，故轴Ⅲ的转速（传至工作台）是两个运 动的合成。已知z1=z2=z3及输入转速n1、nⅡ时，求输出转 速 nⅢ 。
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13.3 相关知识点介绍
2. 正、 负号法 对于所有齿轮轴线平行的轮系， 由于两轮的转向或者相同、 或者相反， 因此我们规定： 两 轮 转 向 相 同， 其 传 动 比 取 “ + ” ； 转 向 相 反， 其 传 动 比 取 “ - ”。 注意：在轮系中，轴线不平行的两个齿轮的转向没有相同或 相反的意义，所以只能用箭头法，如图 13-8 所示 。
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13.3 相关知识点介绍
（ 3 ） 在图中画箭头指示 n6 的方向（ 如图 13-9 所示） 。
课题三 周转轮系 一、 周转轮系的组成
如图 13-10 所示轮系， 为一基本周转轮系 。 外齿轮 1 、 内齿轮 3 都是绕固定轴线 OO 回转的，在周转轮系中称作 太阳轮或中心轮 。
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《机械设计基础》教学大纲
《机械设计基础》教学大纲一课程基本情况课程英文名称: BASIC ON MECHANISM DESIGN授课对象: 建筑环境与设备工程专业安全工程专业开课学期: 第四学期学时数: 48学分数: 3课程性质: 专业基础课考核方式: 考查先修课程: 《机械制图》《高等数学》《工程力学》后继课程: 《暖通空调》《建筑施工》开课教研室: 施工与机械教研室执笔人: 刘朝英二《机械设计基础》教学目标1 .任务和地位:《机械设计基础》课程是建筑环境与设备工程专业的一门必修技术基础课，本课程的任务是使学生掌握机械基础理论、机械材料、机械加工工艺和简单机械运动系统的设计和应用。
2 .知识要求通过本课程的学习，使学生初步掌握机械工程材料、冷热加工工艺、热处理和常用机构分析和设计的基本方法,了解通用零部件的工作原理、结构和选用方面的基本知识，以便为学习后继相关专业课打下基础.学习本课程之前，要求学生具备理论力学、材料力学和机械制图等先修课程的基础知识.3 .能力要求通过本课程的各个环节教学，培养学生具有分析简单机械的运动和结构，以及设计简单机械系统运动方案的能力,同时对有关机械问题的处理具有较好的基本技能和适应性.三教学内容的基本要求和学时分配1.教学内容及要求（1）机械基础概论1)机械设计与制造的基本知识2)机械设计的基本原则（2）机械工程材料1)金属的机械性能2)金属和合金的晶体结构3)铁碳合金相图4)钢的分类牌号和用途5)钢的热处理6)铸铁、有色金属及合金（3）公差与配合1)互换性的基本概念2)圆柱体的公差与配合3)形状与位置公差4)表面粗糙度（4）平面机构的结构分析1)平面机构的组成2)平面机构运动简图3)平面机构具有确定运动的条件（5）平面连杆机构1)平面四杆机构的基本类型和性质2)铰链四杆机构的演化（6）螺纹连接1)螺纹参数及常用螺纹2)螺纹连接的基本类型和元件3)螺旋副的受力分析效率和自锁4)螺纹连接的拧紧和防松5)螺纹连接的强度计算（7）键、花键、无键连接和销连接1)键连接2)花键和销连接（8）带传动1)带传动的类型、应用和特点2)带传动的工作情况分析3)V带传动的设计计算4)V带带轮的结构（9）齿轮传动1)齿轮传动类型的原理2)齿轮的几何尺寸计算3)齿轮传动条件4)失效形式及设计准则5)受力分析和计算载荷6)齿轮传动的强度计算7)热处理和许用应力8)精度等级和结构设计9)润滑和效率（10）轮系和减速器1)轮系的分类2)轮系的传动比计算3)减速器的类型、特点及应用（11）轴、轴毂连接和联轴器1)轴的类型和结构2)轴的强度计算3)联轴器类型、特点和应用（12）滑动轴承1)滑动轴承的种类、特点和应用2)轴承的结构和材料3)润滑剂和润滑装置4)非液体摩擦滑动轴承的计算（13）滚动轴承1)结构类型及代号2)类型选择3)滚动轴承的计算4)滚动轴承的组合设计2．时间分配和进度：（1）机械基础概论----------------------------2学时;（2）机械工程材料----------------------------5学时;（3）公差与配合------------------------------5学时;（4）平面机构的结构分析----------------------3学时;（5）平面连杆机构----------------------------2学时;（6）机构运动简图测绘实验--------------------2学时;（7）螺纹连接--------------------------------5学时;（8）带传动----------------------------------4学时;（9）齿轮传动--------------------------------5学时;（10）齿轮参数测定实验-----------------------2学时;（11）轴、轴毂连接和联轴器-------------------4学时;（12）轮系、减速器---------------------------3学时;（13）综合设计实验---------------------------2学时;（14）轴承-----------------------------------4学时;3．教学内容的重点和难点:（1）重点:钢的热处理钢的分类、牌号和用途公差配合和选用平面机构的的结构分析和平面连杆机构螺纹连接的类型和强度计算齿轮的几何尺寸计算齿轮的强度计算（2）难点:铁碳合金状态图钢的热处理机理公差配合的选用计算螺旋副的受力分析和自锁螺栓组连接的受力分析渐开线齿轮传动原理4.本课程与其他课程的联系与分工本课程为建筑环境与设备工程专业和安全工程的重要技术基础课，学习本课程应具有机械制图、工程力学等基本知识.本课程为进一步学习液体机械、热工仪表、锅炉及空调等专业课程提供了必要的基础知识.5.建议使用教材和参考书目《机械基础》-------刘泽深等主编--中国建工出版社 2000《机械设计基础》---杨可桢主编----高等教育出版社 2003《机械设计》-------濮良贵主编----高等教育出版社 2004四．大纲说明1.本课程教学环节，包括理论教学课程设计和金工实习，要求学生理论联系实际，系统的掌握机械原理及机械零件的设计和加工工艺，应具有独立设计和初步加工技能.2.配合相应内容应有习题练习，并结合难点进行讲评。
第六章轮系和减速器
§6.1 轮系及分类 §6.2 定轴轮系 §6.3 行星轮系 §6.4 轮系的功用 §6.5 减速器
6.1 轮系及分类
§6.1 轮系及分类
在复杂的现代机械中，为了满足各种不同的需要，常常 采用一系列齿轮组成的传动系统。这种由一系列相互啮合的 齿轮（蜗杆、蜗轮）组成的传动系统即齿轮系。
如图所示车床上走 刀丝杆的三星轮换向机 构，扳动手柄可实现两 种传动方案。
6.4 轮系的功用
四、实现变速传动
在主动轴转速不变的情况 下，利用轮系可使从动轴获 得多种工作转速。如右图所 示的汽车变速箱，可使输出 轴得到4个档次的转速。
6.4 轮系的功用
五、用于对运动进行合成与分解
在差动齿轮系中，当给定两个基本构件的运动后，第三个构件的 运动是确定的。换而言之，第三个构件的运动是另外两个基本构件运 动的合成。
6.4 轮系的功用
二、获得大的传动比
如果采用多对齿轮组成的 齿轮系则可以很容易就获得较 大的传动比。只要适当选择齿 轮系中各对啮合齿轮的齿数， 即可得到所要求的传动比。在 行星齿轮系中，用较少的齿轮 即可获得很大的传动比，如右 图所示的轮系。
iH1 1000
6.4 轮系的功用
三、实现换向传动
在主动轴转向不变 的情况下，利用惰轮可 以改变从动轴的转向。
右图所示平面定轴齿轮系中各对齿轮 的传动比为：
i 12
z 1 2
2
z1
z i 2'3
'
2
3
3
Z
' 2
z 3' i 3'4
4
4
Z3/
i 45
z 4 5
5
z4
轮系
5、结构小、重量轻时，可实现大功率传动
图7-8所示的周转轮系，在同一圆周上均匀布着三个行星轮。整个 轮系的承载能力得到了提高，而齿轮的尺寸却较小；同时，行星轮 公转产生的惯性力也得到了相应的平衡，这个轮系特别适合于飞行 器。
图7-8 周转轮系
§2 定轴轮系传动比
一、定轴轮系的传动比
轮系的传动比是指轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转速）之 比。轮系传动比的计算，包括计算传动比的大小，以及确定两轴的 相对转动方向。 一对圆柱齿轮传动比可用下式表示
例 如图所示的周转轮系中，各齿轮齿数为z1=27，z2=17，z3=61，转 速n1=6000r/min，转向为顺时针。求传动比i1H和和行星架H的转速 nH、行星轮2的转速n2及它们的转向。 解：
设顺时针转向为正，根据公式代入数据得
解得nH=1840r/min 正号说明轮1和行星架的转向相同，都为顺时针
采用行星轮系，可以在使用较少齿轮的情况下，得到很大的传动比。
图7-4
图7-5
4、实现运动的合成和分解
运动的合成是将两个输入运动合为一个输出运动；运动的分解是将 一个输入运动分为两个输出运动。运动的合成和分解都可用差动轮 系实现。
（1）运动的合成 如图11-6所示的加法机构，其运动的合成常采用 锥齿轮组成的差动轮系来实现。一般取z1=z3，则可得到nH=n1+n3， 说明输出构件（行星架H）的运动是两个输入构件（齿轮1和3）运 动的合成。这种合成运动广泛用于机床、计算机构等机械装置中。 （2）运动的分解 图11-7所示是汽车后桥差速器，其中由齿轮1、2、 3和4（行星架H ）组成的主体部分与图11-7所示轮系相同，是差动 轮系。 图7-7 汽车后桥 差速器 图7-6 加法机构
机械设计基础----第5章轮系
图5-4c
三、周转轮系的传动比计算
一）基本思路
如图5-4 a、b所示。
周转轮系与定轴轮系的
根本区别在于周转轮系
中有一个转动着的行星
架，因此使行星轮既自
转又公转。如果能
图5-4 a、b
够设法使行星架固定不动，那么周转轮系就可转化成一个
假想的定轴轮系，并称其为周转轮系的转化轮系。
在周转轮系转化为转化轮系后，就可以对转化轮系应
2、5的转向相同）
∴
i17=
z2 z1
•
z3 z 2
•
z4 z3
•
z5 z4
•
z6 z5
•
z7 z6
上例中的轮4，其齿数多少不影响传动比的大小，只
起改变转向的作用，在轮系中的这种齿轮称为惰轮（过桥
齿轮）——仅影响 i 的符号，而不影响 i 的大小。
▲自学：P74例5－1。
§5—3 周转轮系及其传动比
构件的轴线可互不平行；
3、正负号——指转化轮系中轮G、K的转向关系，图上画 箭头来确定（同定轴轮系）；
4、真实转速nG、nK、nH中的已知量代入公式时要带正负 号（可假定某一转向为正，则相反的转向为负），求
得的未知量的转向也依据计算结果的正负号来确定。
例：在图示的轮系中，已知z1=z2=30，z3=90。试求当构件 1、3的转速分别为 n1=10rpm，n3=10rpm （转向如图） 时，求 nH及i1H的值。
转轮系）。
图a
图b
三、轮系的传动比(Transmission ratio)
一对齿轮的传动比：是指两轮的角速度或转速之比，即 i12=ω1 /ω2= n1 /n2 = z2 /z1。
轮系及减速器
n1 n2 n4 n6 n8 Ⅰ n2 n3 n5 n7 n9 z3 z5 z7 z9 Ⅱ z2 ( )( )( )( )( ) z1 z2 z4 z6 z8 即i19
4 z3 z5 z 7 z9 ( 1) z1 z 4 z6 z8
Ⅳ
n9
Ⅵ
3 为正，首末两轮回转方向相同。 转向也可通过在图上依次画箭头来确定。
4.6
轮系及减速器
4.6.2 定轴轮系传动比及转速的计算
轮系的传动比：轮系中，输入轴和输出轴角速度（或转速）之比。
i AK
wA nA wk nK
定轴轮系传动比的计算，包括计算轮系传动比的大小和 确定末轮的回转方向。
4.6
轮系及减速器
1. 定轴轮系传动比的计算
一对圆柱齿轮传动转向的表达
1 1
4.6
轮系及减速器
1
变 速 级 数 的 判 定
n1
Ⅰ
5
Ⅱ Ⅲ
4
3 2
1条
9
8 6
3条 1条
Ⅳ
7 10
6-7-8为三联滑移齿轮
滑移齿轮变速机构
问：Ⅳ轴可获得几种转速？ 解：（1）找出各轴间传动线路的数量。 （2）一般情况下，变速级数等于各轴间传动 线路数量的连乘积。 因此Ⅳ轴可获得1×3×1=3种转速。
轮系及减速器
定轴轮系+周转轮系
周转轮系+周转轮系
分隔29
4.6
轮系及减速器
1
1
3
H
3
4 2
2 2
2 4
行星轮系
1、求解步骤
定轴轮系
1）划分轮系（关键）
2）分别建立各轮系的传动比方程
机械基础第七章轮系和减速器
3）待求构件的实际转向由计算结果的正负号确定。
4）上述公式只适用于圆柱齿轮组成的行星轮系。
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28
例： 周转轮系如图所示。已知Z1=15，Z2=25， Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且两太阳轮1、4转向相 反。试求行星架转速nH及行星轮转速n3。
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11
记作：
i12
n1 n2
z2 z1
两轮转向也可以在图中用箭头表示。
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12
(2)内啮合圆柱齿轮传动 下图所示的是两平行轴内啮 合圆柱齿轮传动。当主动轮1逆时针方向旋转时，从 动轮2也逆时针方向旋转，两轮旋转方向相同，规定 其传动比为正号。记作
i12
n1 n2
z2 z1
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2
换言之
在现代机械中，为了满足不同的工作要求，仅用一 对齿轮传动或蜗杆传动往往是不够的，通常需要采用 一系列相互啮合的齿轮（包括蜗杆传动）组成传动系 统，以实现变速、分路传动、运动分解与合成等功用。 这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。
二、轮系的类型
根据轮系在运转时各齿轮轴线的相对位置是否固定， 可以分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。
n2 nH
Z1 n4 nH Z3
200 (50 / 6) 25 n2 (50 / 6) 15
n2=-133.33r/min=n3 说明轮3与轮1转向相反
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30
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
机械原理轮系ppt课件
3
轮系的类型
定轴轮系：当轮系运转时，所有齿轮的几何轴线相对于 机架的位置均固定不变
4
轮系的类型
周转轮系: 当轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线 相对于基架的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转
5
轮系的类型
基本构件
2 —— 行星轮 H —— 系杆 1—— 中心轮 3—— 中心轮
如图上箭头所示。
i15
z 2 z3 z5 z1 z 2' z 3'
画箭头
传动比方向判断
传动比方向表示
17
定轴轮系的传动比计算
小结
1 从动齿轮齿数连乘积 大小： i1k k 主动齿轮齿数连乘积
转向： 1、所有齿轮轴线都平行的情况 2、输入、输出轮的轴线相互平行 画箭头方法确定，可在传动比大小前加正或负号 3、输入、输出齿轮的轴线不平行 画箭头方法确定，且不能在传动比大小前加正或负号
40
轮系的功用
五、实现结构紧凑且重量较小的大功率传动
由多个行星轮共同承担载荷
涡轮螺旋桨发动机 主减速器
41
轮系的功用
六、实现运动的合成与分解
两个输入，一个输出 一个输入，两个输出
H i13
运动合成
运动分解
z3 1 z1
nH
1 (n1 n3 ) 2
加法机构
n1 2nH n3
基本构件都是围绕着 同一固定轴线回转的
6
轮系的类型
根据轮系所具有的自由度不同，周转轮系 又可分为：差动轮系和行星轮系
计算图a)所示轮系自由度：
F 3 4 2 4 2 2
汽车机械基础课程标准
《汽车机械基础》课程标准一、课程性质汽车机械基础是汽车类专业学生的主干基础课程。
因为汽车是机电一体化的产品，所以学习本门课程主要是让汽车类专业的学生对汽车所有机械部分有一个初步的了解，让学生从基础的机械知识逐渐掌握汽车上常用的一些机械构造，为学生进一步学习汽车类其他课程打下良好的基础，同时培养学生对汽车专业的学习兴趣。
二、参考学时三、课程目标、内容、考核标准（一）课程教学目标1、掌握机械识图、绘图方法；2、了解简单的力学知识；3、掌握常用的机构特性及机械传动方式；4、熟练掌握汽车上常用的连接；5、了解液压与气压传动的基本原理与特性。
（二）教学内容和要求项目一常用绘图工具及图样的基础知识1、会使用绘图工具2、掌握图样的基础知识项目二机件的表达方法1、掌握正投影的分类及基本特性2、掌握三视图的画法3、了解剖视图种类及画法项目三零件图1、掌握零件图上的技术要求2、掌握零件图的识读方法和步骤项目四装配图1、掌握装配图的识读方法和步骤2、掌握装配图的画法项目五机械概述1、掌握机器组成的四个部分，懂得各个部分的功用2、掌握机器、机构的含义与区别3、学会分析构件与零件项目六构件与机构的力学知识1、学会分析构件在受力情况下的基本受力图，懂得构件受力的基本形式2、掌握平面一般力系的简化概念3、掌握力矩、力偶、力偶矩的概念项目七汽车用轴和轴承1、掌握轴的分类、结构形式及其固定方法2、了解各类轴在汽车中的应用3、掌握轴承的种类、用途和结构特点4、了解轴承的润滑方法及在汽车中的应用项目八连接与支撑零部件1、掌握键的作用、类型及连接特点，了解其在汽车上的应用2、掌握销的分类和功用，了解其在汽车中相关部位的应用3、掌握螺纹连接的主要类型和应用，学会螺纹连接的预紧和放松方法4、掌握联轴器的种类和结构，理解联轴器的特点及用途项目九汽车常用机构1、掌握平面连杆机构的基本形式和工作特性2、掌握凸轮机构的应用及工作原理，了解其在汽车上的应用项目十带传动、链传动和摩擦轮传动1、掌握带传动的类型、特点及工作原理，了解其在汽车上的应用2、掌握链传动的组成、工作原理及分类，以及在汽车中的应用形式3、了解摩擦轮的类型、结构及其传动的原理项目十一汽车齿轮传动1、了解齿轮的用途，熟悉斜齿轮传动的特点与类型2、理解渐开线的形成及其基本性质3、掌握直齿圆柱齿轮及齿轮传动中各部分的名称与正确啮合的条件4、了解蜗杆传动的特点，熟悉蜗杆传动的基本参数及正确啮合条件5、了解齿轮的失效形式项目十二汽车轮系1、理解轮系的概念，学会分析、判断轮系的种类2、理解轮系的作用及其在汽车中的应用3、掌握定轴轮系传动比的相应计算及齿轮转动方向的判断4、了解轮系中惰轮的概念及其作用5、了解行星轮系的功用及组成项目十三液压传动1、掌握液压传动组成及液压元件的作用，了解液压传动的特点2、了解液压泵的工作原理、分类和选用，了解液压缸的类型和特点3、掌握各种控制阀的结构和符号，了解液压控制阀的工作原理4、掌握各个辅助元件的工作原理及使用方式5、了解各种液压回路的基本组成，理解汽车上使用的液压基本回路项目十四气压传动1、理解气压传动的工作原理，熟悉气压传动系统的基本组成2、了解汽车常用汽缸的类型和工作原理3、理解气压叶片式马达的结构和工作原理4、掌握各种控制元件的结构（三）考核标准为了检验学生掌握所学知识的程度，特制订考核标准如下：本课程以理论教学为基础穿插技能训练，所以考核分为两部分即理论部分考核和技能训练部分考核。
《机械设计基础》第七章 轮系及减速器
（2） 找出所有的单一周转轮系后余下的就是定轴轮系 （3） 分别列出计算各基本轮系传动比的方程式。 （4） 找出各基本轮系之间的联系。 （5） 将各基本轮系传动比方程式联立求解，即可求得混合轮系的传动比。
例7－5：已知各轮齿数为：z1＝20， z2＝40， z2 ′=20， z3＝30，z4＝80， 求传动比i1H。
i12 i23 i34
n1 z 2, n2 z1 z3 n2 , n3 z 2 n3 z4 , n4 z3
z5 n4 i45 , n5 z4
其中n2＝n2′，n3＝n3′。将以上各式两边连乘可得，
n3 n4 n1n2 3 z2 z3 z4 z5 i12 i23 i34 i45 (1) z3 z4 n2 n3 n4 n5 z1 z2
50 nH 30 80 0 nH 20 50
nH≈14.7r/min
正号表示nH转向和n1的转向相同 本例中行星齿轮2和2′的轴线和齿轮1（或齿轮3）及系杆H的 轴线不平行，所以不能直接利用公式。
§7—4 复合轮系传动比的计算
在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴轮系来处理， 也不能对整个机构采用转化机构的办法。 计算混合轮系传动比的正确方法是： （1） 找出各个单一周转轮系
§5－5 轮系的应用
一、实现分路传动
Ⅳ
二、实现相距较远的两轴之间的传动
三、获得较大传动比 四、实现换向传动 五、用作运动的分解
Ⅲ Ⅴ Ⅵ 主轴
六、在尺寸及重量较小的条件下，实现大功率传动 七、用作运动的合成
图9-20
Ⅱ
2018年《机械设计》(单考)(科目代码901)考试大纲(浙江大学)
2018年《机械设计》（单考）（科目代码901）考试大纲
【机械设计】大纲---科目代码：901
《机械设计》是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课。
课程的基本要求：1）掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力；2）掌握机械设计的一般知识，机械零件的主要类型、性能、结构特点、应用、材料和标准；3）了解机械零件的工作原理、失效分析、计算准则，条件性计算及计算载荷；4）具有运用标准、规范、手册等技术资料的基本能力。
主要内容包括：
1．总论（机械的组成、机械运动简图及平面机构自由度、机件的载荷、失效及其工作能力准则、机件的常用材料及其选用、机械中的摩擦、磨损、润滑与密封、机械应满足的基本要求及其设计的一般程序）
2．联接（螺纹联接、键联接、花键联接和成形联接、销联接、铆接、焊接和粘接、过盈联接）
3．带传动（带传动的组成、类型、特点和应用、带传动的受力分析和应力分析、带传动的弹性滑动和打滑、普通V带传动的设计计算、其他带传动简介）4．链传动（链传动的组成、类型、特点和应用、链传动的运动特性和受力分析、滚子链传动的失效分析和设计计算、链传动的布置和润滑）。
《机械基础》课程标准
《机械基础》课程标准一、课程概述（一）课程的性质和任务本课程是中等职业学校机械类及工程技术类相关专业的一门实践性强、应用广、技术知识含量高的重要专业基础课。
主要包括：工程力学、机械零件、机械原理、液压气压传动等基本知识，通过学习学生应熟悉和掌握工程力学、机械传动、常用机构及轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点；掌握分析机械原理的基本方法；能作简单的有关计算；会查阅有关技术资料和选用标准件。
本课程任务是：培养学生具有一定的机械原理、机械零件、液压、机械传动等方面的知识，以扩大学生的视野，为学生学习专业技术课程和今后在工作中合理使用、维护机械设备，以及进行技术革新提供必要的理论基础知识，并旨在培养身体素质好，爱岗敬业、忠于职守的，具有在各行业从事机电设备、生产线的操作、维护等工作的中初级专门人才。
（二）课程设计理念与思路1．课程设计理念本课程坚持以人为本，以应用知识传授为基础，以工程技术能力培养为重点，以职业素质教育为核心，使学生学会做人、学会学习、学会工作、学会与他人相处。
以专业岗位职责需求整合相关教学内容，不求原课程知识体系的完整性和系统性，突出实用性和针对性，注重工程知识了解掌握的广度，培养学生的横向扩展能力。
2．课程设计思路本课程以专业教学计划培养目标为依据，以岗位需求为基本出发点，以学生发展为本位，设计内容。
以工程材料、机械机构、机械传动、液压与气压传动以及机械零件等工程技术为模块，设计教学单元，每一技术模块关联专业设备的相关内容。
在课程实施过程中，充分利用课程特征，注重实践和实训教学环节，坚持“做中学、做中教”；强化学生阶段性实习训练和综合实践，对学生进行机械基础综合能力训练，加大学生工程体验和情感体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣，强化综合能力培养。
（三）开设时间与学时开设时间：第1、2学期；学时：125二、课程目标（一）知识目标1．熟悉机械工程力学基本知识；2．熟悉机械工程常用材料的种类、牌号、性能的基本知识；3．了解气压传动和液压传动的原理、特点及应用；4．熟悉常用机构的结构和特性，掌握主要机械零部件的工作原理、结构和特点，初步掌握其选用的方法；5．了解机械零件几何精度的国家标准，理解极限与配合、形状和位置公差标注的标注；6．了解机械的节能环保与安全防护知识。
机械设计基础课程标准
《机械设计基础》课程标准一、本课程在专业教学中的地位《机械设计基础》是机械类各专业一门重要的技术基础课，它的任务是使学生掌握常用机构和通用零件的基本理论和基本知识，初步具有这方面的分析、设计能力，并获得必要的基本技能训练，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。
由于本课程的特点，它不仅为后续课程的正常学习提供保障，也为解决生产实际问题建立了基础。
二、本课程的教学目标和基本要求(一)本课程教学目标通过本课程的教学，应达到以下教学目标：1．了解机械发展史尤其是中国机械发展史，掌握常用的机械工程材料性能及应用，理解机械中的常见摩擦学知识。
使学生了解和掌握物体机械运动的一般规律及其研究方法，并能初步运用这些规律对简单的实际问题进行分析，进而予以解决2．掌握关于机构的结构分析、机构的运动分析、受力分析和机器动力学方面的基本理论和基本知识3．使学生熟悉常用机构的工作原理、组成及其特点，掌握通用机构的分析和设计的基本方法；4．熟悉通用机械零件的工作原理、结构及其特点，掌握通用机械零件的选用和设计的基本方法；5．具有对机构分析设计和零件计算问题的运算、制图和使用技术资料的能力；6．具有综合运用所学知识和实践的技能，设计简单机械和简单传动装置的能力；7．具有通过实验和观察去识别常用机构组成、工作特性和通用机械零件结构特点的能力。
(二)课程教学的基本要求：1．了解力的概念，力和约束的表示方法，力矩和力系等，理解力学的一些基本定理和定律，会画受力图，掌握力的合成和力系的平衡计算。
2．了解材料力学的任务和变形的基本形式。
理解拉压，剪切，挤压与扭转强度的计算方法和受力图。
掌握四种基本变形的内力分析，内力图及应力分析；四种基本变形的强度计算。
3．介绍本课程的性质和研究对象以及学习本课程的方法。
要求学生理解机构和机器的概念，了解机器的组成。
了解本课程的性质、研究对象和学习本课程的基本要求和学习方法。
4．介绍平面连杆机构的特点和应用，以及铰链四杆机构的类型和曲柄存在的条件。
机械设计基础课程标准
《机械设计基础》课程标准一、课程的定位机械设计基础是机电一体化技术专业必修的一门技术基础课，旨在培养学生综合运用先修课程中所学知识和技能，解决机械工程实际问题的能力。
课程范型为学科中心型和训练中心型。
结合各种实践教案环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，使学生掌握简单机械系统的设计和应用方法，具备机械设计初步能力和机械操作能力。
为学生进一步学习有关专业课程和日后从事机械设计、机械设备技术改造、机械设备操作、机械维修等工作打下基础，同时培养学生正确的方法能力及社会能力。
二、学习目标本课程的学习目标按专业能力目标、方法能力目标、社会能力目标分别进行描述：（一）专业能力目标1．初步掌握机常用机构分析、设计和使用的基本方法；2．了解通用零部件的工作原理、结构和选用方面的基本知识；3．具有分析简单机械的运动和结构，以及设计简单机械系统运动方案的能力；4．对有关机械问题的处理具有较好的基本技能和适应性。
（二）方法能力目标1．具有制定工作计划的能力；2．具有通过查阅各种技术资料、文献等取得信息的能力；3．具有不断获取新的技能与知识的能力；4．具有逻辑性、合理性的科学思维方法能力；5．具有较强的口头与书面表达能力；6．能够从个案中找到共性，寻找规律，积累经验，举一反三；7．具有自主学习、自我提高的能力；8．具有理论指导实践、理实结合的能力；（三）社会能力目标1、具有良好的职业道德和安全保护意识；2、具有勤学、进取、践能、尊师的学风，具有创新意识和创新精神；3、具有人际交流、公共关系、劳动组织能力，具有群体意识和社会责任心。
三、学习内容五、教材及参考书目（一）教材《机械设计基础（上）（下）》, 主编齐玉珍、叶巍，沧州职业技术学院（二）参考书目《工程力学》，主编范钦珊，中央广播电视大学出版社《机械设计基础》, 主编栾学刚，高等教育出版社《机械设计基础》，主编陈立德，高等教育出版社（三）网站资源全国机械原理、机械设计网站，/中国机械网，/六、考试与成绩评定（一）考试形式1、个人技能考试（考核）安排在平时分段进行，主要考核学生的动手能力，采取口试和实际操作的方式。
《机械设计基础》教学大纲
课程教学大纲一．课程目标与任务本课程是工科机电类专业的一门主干技术基础课。
课程的基本任务是：1．从高等工程专科教育培养应用型人才的总目标出发，遵循“以应用为目的”、“以必需、够用为度”，以及“以掌握概念、强化应用、培养技能为教学重点”的原则，培养学生建立初步的工程概念，掌握工程力学的基本理论及分析工程问题的基本方法和基本技能，为学习后续课程和解决工程实际问题中的力学问题打好理论基础；2．培养学生掌握通用机械零件和机械传动的基本知识、基本理论和基本技能，初步具有分析、设计、运用和维护机械传动装置的能力，为今后解决生产实际问题及学习新的科学技术打下坚实的专业基础。
二．课程的基本要求1、本课程先修要求：高等数学、机械制图及计算机辅助机械制图、金属工艺学、公差配合2、学习本课程后达到的知识要求：基本知识：（1）机器、机构的概念，构件、零件的概念，机器总体与局部的关系分析（2）力学模型的概念；对力学模型的受力分析方法；力、矩、力偶的概念及其基本性质。
（3）平面一般力系平衡问题的解法。
（4）各种材料应力—应变图的分析，脆性材料和低碳钢、圆轴扭转试验比较。
（5）四种基本变形的内力和应力分析、强度计算；减速器轴的弯扭组合变形分析及强度计算。
（6）机构自由度的概念，运动简图的绘制方法。
（7）机构的运动特性分析的方法，平面四杆机构的基本设计方法。
（8）螺纹联接的基本形式，键联接，销联接的应用范围及特点（9）凸轮从动件常用运动规律分析，根据实际生产要求的从动件运动规律，利用计算机辅助设计凸轮轮廓曲线。
（10）齿轮的形状、参数、加工及传动特点，受力及失效分析，设计准则建立及设计计算。
（11）带传动的工作特点及V带传动的设计计算方法。
（12）传动机构设计的基本方法，减速器中各机构及箱体零件的结构特点，工作要求，（13）轴的类型和功用，轴的结构设计及强度计算。
（14）最新国家标准介绍，轴承类型和型号的选用方法，轴承的组合设计及拆装。
第7章轮系
n1 n10
100
得
n10
n1 i110
200 100
2r / min
右手螺旋法则判定： 蜗轮转向为顺时针方向。
练习 图示轮系。已知：z1=16，z2=32，z3=20，z4=40，
蜗杆z5 = 2，蜗轮z6 = 40，n1=800r/min。试分析该传动
机构的传动路线；计算蜗轮的转速 n6 并确定各轮的回
周转轮系的组成
行星轮
系杆 太阳轮(中心轮)
3.混合轮系
既有定轴轮系又有周转轮系的轮系，或由几部 分周转轮系组成的复杂轮系
齿轮在轴上的固定
齿轮与轴的位置关系
固定 齿轮与轴固为一体。齿轮与轴 一同转动，但不能沿轴向移动
空套 齿轮与轴空套。齿轮与轴各自 转动，互不影响
滑移 齿轮与轴周向固定。齿轮与轴 一同转动，还可沿轴向滑动
周转轮系的复杂轮系。
在计算混合轮系传动比时，既不能将整个轮系作为定轴 轮系来处理，也不能对整个机构采用转化机构的办法。
混合轮系传动比计算的一般步骤： 正确划分轮系中的定轴轮系部分和周转轮系； 分别计算各轮系的传动比； 找出各轮系之间的运动关系，联立求解。
复合齿轮系传动比的计算方法
1.分清轮系
2.分列方程
转动的正方向，则与其同向的按正号带入，与其反向的按 负号带入。 4.公式齿数项的正负号应按转化机构处理：
① 由圆柱齿轮组成的周转轮系可用（-1）m或画箭头确定； ② 含有锥齿轮的周转轮系，只能用画箭头的方法确定。 5.公式主要以方程形式来求解，n1、nk、nH三个量中，需给 定任意两个，才能求出第三个量。
2
i12i23i3'4i4'5
1
z2 z3 z4 z5 z2z3z4z5 z1 z2 z3' z4' z1z2 z3'z4'
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2.定轴轮系首末轮回转方向的判定
任务:
1）如何用数外啮合齿轮对数的方法判定首末 两轮的回转方向？
2）如何用画箭头的方法判定首末两轮的回转 方向？
3）数外啮合对数的方法存在什么样的局限性？
3.惰轮
任务:齿轮4的作用及名称? 惰轮在轮系中只起变向作用，不起变速作用，为什么？
4、工作任务
1.图示的轮系中，已知各齿轮的齿数Z1=20, Z2=40, Z'2=15, Z3=60, Z'3=18, Z4=18, Z7=20, 齿轮7的模数m=3mm, 蜗杆头数为1 （左旋），蜗轮齿数Z6=40。齿轮1为主动轮， 转向如图所示，转速n1=100r/min，试求齿 条8的速度和移动方向。
机械设计基础
项目十二轮系与减速器
项目十二 轮系
❖ 任务1：定轴齿轮系传动比的计算； ❖ 任务2；行星齿轮系传动比的计算、齿轮系的
应用； ❖ 重点：定轴轮系、行星轮系的传动比计算。 ❖ 难点：行星轮系的传动比计算。
任务1：定轴齿轮系传动比的计算
❖ 一、轮系的类型 ❖ 任务: ❖ 1、轮系的概念是什么？ ❖ 2、轮系类型有哪几种？怎样区分？
5. 思考题（针对所拆装减速器） （1）减速器由哪几部分组成？ （2）齿轮传动方式和蜗杆减速器传动方式 的确定与什么因素有关？各有何优点？ （3）轴系各零件如何定位和固定、轴系本身在 箱体中如何定位和固定？试分析减速器轴系属何 种支点固定形式？ （4）轴承轴向间隙的调整方法有几种？如何保 证轴系的热伸长及轴承的游动间隙？ （5）齿轮或蜗杆、蜗轮是如何润滑的？而轴承 又是如何润滑的？润滑方式有何特点？ （6）机械结构设计时应注意和考虑哪些问题？
2.在图示的定轴轮系中，已知各齿轮的齿数分别为
Z1、Z2 、Z2’、Z3 、Z4 、 Z4'、Z5 、Z5'、Z6，求传 动比i16。
3.在图示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为
Z1=18、Z2=20、Z'2=25， Z3=36 Z'3=2(右旋)、 Z4=40，且已知n1=100转
／分(A向看为逆时针)，求 轮4的转速及其转向。
（6）齿侧间隙的测量
将直径稍大于齿侧间隙的铅丝（或铅片），插入 相互啮合的轮齿之间，转动齿轮，辗压轮齿间的 铅丝，齿侧间隙等于铅丝变形部分最薄的厚度。 用千分尺或游标卡尺测出其厚度，并与国标要求 进行比较，检验齿侧间隙是否符合国标规定。
（7）轴承轴向间隙的测量
固定好百分表，用手推动轴至另一端，百分表所 指示的量即为轴承轴向间隙的大小。检查所得轴 承间隙是否符合规范要求，若不符合，则应进行 调整。分析有关减速器轴承间隙调整的结构形式 并进行合理操作，以便得到所要求的轴向间隙。
四、课后思考
1.什么是转化轮系，它是定轴轮系还是行星轮 系？
2.定轴齿轮系中齿轮啮合传动的转向关系原则， 是否适合于行星齿轮系的转化机构？为什么？
五、轮系的应用
1.实现大传动比传动 已知 z1 100 , z2 101, z2 100 , z3 99, 1)求 iH1 2)若 z3 100 ，求 iH1 3)若 z2 100 ，求 iH1
钢尺、铅丝、涂料等。
3.实训内容
（1）按顺序拆装一种减速器，分析减速器结构和 各种零件的功用。 （2）测量和计算所拆减速器的主要参数，并绘制 其传动示意图。 （3）测量减速器传动副的接触精度和齿隙间隙； 测量并调整轴承轴向间隙。 （4）分析轴系部件的结构、固定（周向和轴向） 及调整方法，徒手绘制其装配草图以及正式装配图
2 实现远距离传动
当相距较远的两轴间必须应用齿轮传动时，采用齿轮 系可缩小传动装置所占空间，节约材料，减轻重量。
3 实现变速传动
4 实现换向传动
5 实现分路传动 使一根主轴带动多根从动轴同时转动，诸如润滑油泵、 冷却风扇等附件同时工作，减少原动机数量。
6 实现运动的合成与分解 因 z1 z3
2）公式只适用于圆柱齿轮组成的行星轮系 ，由圆柱齿轮 所组成的行星轮系由于各构件的回转轴线都是彼此平行的， 故利用转化机构计算传动比时，不仅可以计算各基本构件 之间的角速度关系，而且可以计算行星轮与基本构件之间 的角速度关系。如在行星轮系中行星轮 2 与中心轮 1 或 3 的角速度关系可以表示为：
❖ 3）对于由圆锥齿轮组成的行星轮系，当两太阳轮和行星 架的轴线互相平行时，仍可用转化轮系法来建立转速关系 式，但正、负号应按画箭头的方法来确定。并且，由于其 行星轮和基本构件的回转轴线不平行，因而它的角速度不 能按代数量进行加减，即不能应用转化机构法列出包括行 星轮在内的转速关系。
平面定轴齿轮系
空间定轴轮系，采用画箭头方法来判定轮系转向关 系，这时公式就可以写成 。
任务2 行星齿轮系传行星架以及机架组成行星轮系。
二、行星齿轮系传动比的计算 转化机构法：即根据相对运动原理，假想对整个行星
轮系加上一个与nH大小相等而方向相反的公共转速nH，则行星架被固定，而原构件之间的相对运动关 系保持不变。这样，原来的行星轮系就变成了假想 的定轴轮系。这个经过一定条件转化得到的假想定 轴轮系，称为原行星轮系的转化机构。
nH
n1 n3 2
用于滚齿机、计算机构和补偿装置
减速器
减速器拆装实训
1. 实训目的
熟悉一般减速器的结构及轴系部件； 了解减速器中各零件的结构和作用； 加深对轴系部件结构的理解，掌握轴系部件的
安装、固定及调整方法； 了解减速器装配的基本要求。 训练机构分析、识别和设计专项能力
2.设备和工具 设备： 一级圆柱齿轮减速器； 二级圆柱齿轮减速器； 蜗轮蜗杆减速器； 每个小组可选一种减速器拆装。 工具： 游标卡尺、内卡钳、外卡钳、活扳手、百分表
（5）选择2个关键零件，绘制其结构草图以及零件 工作图，并通过实测，标注全部尺寸，推测配合 处的配合制、名义尺寸和配合精度等级与公差， 从功能要求考虑，选择合理的形位公差和表面粗 糙度
4.实训步骤
（1）观察减速器外部形状，判断其传动方式、级 数、输入、输出轴等。
（2）拧开上盖与机座联接螺栓及轴承盖螺钉，拔 出定位销，借助起盖螺钉打开减速器上盖。
4.某主轴箱中，已知各齿轮齿数分别为Z1=18、 Z2=20， Z3=18、Z4=19、Z5=20、Z6=20、
Z7=21，
Z8=22、Z9=22、Z10= 18、 Z11=30、Z12=26。
且已知1轴的转速为n1=446.7 转／分。求带轮轴的转速
(六挡转速)。
四、课堂总结
1.轮系传动比定义 2.定轴轮系传动比的计算步骤 1)写出传动路线 2）应用传动比公式计算传动比大小 3）判断转向
（3）边拆卸边观察，并就箱体形状，轴向定位固 定，润滑密封方式，箱体附件（如通气器、油标、 油塞、起盖螺钉、定位销等）的结构特点和作用、 位置要求、加工方法和零件材料等进行详细的分 析和比较。 （4）所拆减速器的种类，画出传动示意图，测定 减速器的主要参数（如α、m、z1、z2等），并记 录下来。 （5）所拆减速器的每个零件进行必要的清洗，将 装好的轴系部件装到机座原位置上，进行齿侧间 隙和轴承轴向间隙的测量。
4）将已知转速代入公式时，注意“+”、“-”号。一方向代正， 另一方向代负号。求得的转速为正，说明与正方向一致，反而
反之。
5） iGHK iGK ,是iGHK行星轮系转化机构的传动比，也是G、
K相对于行星架H的传动比，而 是i行GK星
轮系中G、K两齿轮相对于机架的传动比。
三、任务练习
1.行星轮系如图所示。已知 Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n 4=50r/min,且两太阳轮1、4转向相反。试求 行星架转速nH及行星轮转速n3。
轮系定义：由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统
各齿轮轴线是否平行 轮系类型
平面轮系
空间轮系 定轴轮系
各齿轮轴线是否固定
行星轮系
❖ 二、轮系传动比的定义
❖ 始端主动齿轮与末端从动齿轮的角速度比值或转速 比值
三、定轴轮系传动比计算 1.公式
m为外啮合齿轮的对数。上式适用于平面齿轮系
对于空间轮系，采用画箭头方法来判定轮系转向关 系，那么定轴轮系的传动比的计算公式就只剩下 大小的计算式了。这时公式就可以写成 。
构件名称 原来的转速(机架） 转化轮系中的转速（行星架）
太阳轮1
n1
n1H n1 nH
行星轮2
n2
n2H n2 nH
太阳轮3
n3
行星架（系杆）H nH
n3H n3 nH
nH H nH nH 0
iGHK
nGH nKH
公式说明：
1）公式中的G、K为太阳轮，H为系杆（行星架），m为 外啮合次数