机械设计基础教案(DOC61页)dhpm.doc

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.机械设计计基础教教案 课程名名称 机械设设计基础础 授课班班级 班任课教师师 ： 授课内容容：绪 论目的要求求:了解机械械设计基基础课程程研究对对象及学学习要求求重点难点点：重点点：课程程学习要要求 难点：课程学学习要求求计划学时时：2绪 论第一节本本课程研研究的对对象和内内容机械原理机械设计：研究机器、机构运动原理：研究组成机器、机构的零件设计原理设计基础机械本课程研研究对象象：机械械（机器器与机构构的总称称机器的定定义：执执行机械械运动的的装置65438

2、712910机器的分分类机器的功能组成动力部分传动部分控制部分执行部分机器工作机原动机将其他形式的能量转化为机械能的机器利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器机器主体体部分由由机构组组成曲柄滑块块机构:活塞的的往复运运动通过过连杆转转变为曲曲轴连续续转动凸轮机构构:凸轮和和顶杆用用来启闭闭进气阀阀和排气气阀；齿轮机构构:两个齿齿轮保证证进、排排气阀与与活塞之之间形成成协调动动作；机械是机机器和机机构的总总称机构的分类通用机构专用机构用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等只能用于特定场合，如钟表的发条机构第二节 本课程程在教学学中的地地位一、本课课程的特特点是工程制制图、工工程材料料及机械械制造

3、基基础、理理论力学学，材料料力学、金金工实习习等理论论知识和和实践技技能的综综合运用用，同时时，为后后续课程程的学习习打下基基础通过本课课程的学学习，可可以培养养大家初初步具备备运用手手册设计计简单机机械设备备的能力力，为今今后操作作、维护护、管理理、革新新工程机机械设备备创造条条件三、怎样样学好本本课程1.重思思考，常常想几个个问题：A.什么么样子 B.怎么运运动 C.工作原原理、方方式 D.现实生生活中的的实际例例子2.会查查表、会会用工具具书3.不注注重公式式的记忆忆哪些公公式要记记忆，会会在课堂堂上和考考试前提提醒4.多看看一些设设计方面面的书，如如工业设设计、机机械优化化设计等等5.

4、一定定要会几几个设计计软件二二维的：AUTTOCAAD 三维的的：Proo/E、UG等授课内容容：第1章 平面机机构的自自由度和和速度分分析（1.11.2）目的要求求:熟悉运运动副的的分类重点难点点：重点点：运动动副的分分类难点点：运动动副的分分类计划学时时：2第一节 平面机机构的组组成基本概念念1、平面面机构的的定义：所有构构件都在在互相平平行的平平面内运运动的机机构2、自由由度：构构件所具具有的独独立运动动个数一个平面面构件有有三个自自由度，在在空间内内，一个个构件有有几个自自由度？3、运动动副：两个构构件直接接接触组组成的仍仍能产生生某些相相对运动动的联接接如：凸轮轮、齿轮轮齿廓、活活塞

5、与缸缸套等。运动副的分类低 副高 副1、低 副：两构构件通过过面接触触组成的的运动副副低副移动副转动副组成运动副的两构件只能在一个平面内相对转动组成运动副组成运动副的两构件只能沿某一直线相对移动组成的运动副齿轮副球铰链螺旋凸轮副2、高 副：两构构件通过过点或线线接触组组成的运运动副转动副移动副高 副运动副的的表示授课内容容：第1章 平面机机构的自自由度和和速度分分析（1.31.4）目的要求求:理解平面面机构运运动简图图的绘制制原理、熟熟悉机构构自由度度计算重点难点点：重点点：平面面机构运运动简图图的绘制制 自由度度计算 难点：自由度度计算计划学时时：2第二节 平面机机构的运运动简图图平时观察察

6、机构的的组成及及运动形形式时，不不可能将将复杂的的机构全全部绘制制下来观观看，应应该将不不必要的的零件去去掉，用用简单的的线条表表示机构构的运动动形式：机构的的运动简简图、机机构简图图步骤1、运转转机械，搞搞清楚运运动副的的性质、数数目和构构件数目目；2、测量量各运动动副之间间的尺寸寸，选投投影面（运运动平面面）；3、按比比例绘制制运动简简图；简简图比例例尺： l =实际尺尺寸 m / 图上长长度mm4、检验验机构是是否满足足运动确确定的条条件。举例：绘绘制图示示颚式破破碎机的的运动简简图DCBA1432第三节 平面机机构的自自由度一、平面面机构自自由度计计算公式式机构的自自由度保保证机构构具

7、有确确定运动动，机构构中各构构件相对对于机架架的独立立运动数数目一个原动动件只能能提供一一个独立立运动机构具有有确定运运动的条条件为自由度=原动件件的个数数平面机构构的每个个活动构构件在未未用运动动副联接接之前，都都有三个个自由度度经运动副副相联后后，构件件自由度度会有变变化： 活动构件 构件总自由度 3n 低副约束数 2 PL高副约束数 1 Ph n 自由度的的计算公公式F=3nn(2PLL +PPh )二、计算算平面机机构自由由度的注注意事项项1、复合合铰链：两个以以上的构构件在同同一处以以转动副副相联例如：计计算图示示机构的的自由度度解：活动动构件数数n=7低副数PL=10 F=3nn

8、2PPL PHH =377 2100=112、局部部自由度度：与输出出件运动动无关的的自由度度出现在在加装滚滚子的场场合，计计算时应应去掉Fp例如:计计算图示示两种凸凸轮机构构的自由由度本例中局局部自由由度 FPP=1F=3nn2PLPHFP=333 2311 =1或计算时时去掉滚滚子和铰铰链：F=32 222 1=113、虚约约束：对机构构的运动动实际不不起作用用的约束束计算自自由度时时应去掉掉虚约束束例如：已已知：ABCDEF，计算算图示平平行四边边形机构构的自由由度n=3, PLL=4, PPH=00F=3nn 2PPL PHH =333 24 =1授课内容容：第2章 平面四四杆机构构（

9、2.12.2）目的要求求:了解铰铰链四杆杆机构的的基本型型式和特特性、铰铰链四杆杆机构有有整转副副的条件件重点难点点：重点点：平面面四杆机机构的基基本特性性难点：平面四四杆机构构的基本本特性计划学时时：2连架杆连杆连架杆机架第一节铰铰链四杆杆机构的的基本型型式和特特性1）曲柄柄摇杆机机构:两连架架杆中，一一个为曲曲柄，而而另一个个为摇杆杆。2）双曲曲柄机构构 两连架架杆均为为曲柄。3）双摇摇杆机构构 两连架架杆均为为摇杆。摆角C1C2DAB1B2Bj1Cwj2极位夹角急回特性性v1 =C1C2/t1v2 =C1C2/t2j1=1880+, j2=1880-j1j22 , tt1t2 , v1v

10、2行程速比比系数K = 输出件件空回行行程的平平均速度度 输出件件工作行行程的平平均速度度=1880（K-1）/（K+1）机构的死死点位置置摇杆为主主动件，且且连杆与与曲柄两两次共线线时，有有:0此时机构构不能运运动，称称此位置置为：“死点”避免措施施：两组组机构错错开排列列，如火火车轮机机构;靠飞轮轮的惯性性FBCABEFDCG第二节 铰链四四杆机构构有整转转副的条条件平面四杆杆机构具具有整转转副可能能存在曲曲柄整转副存存在的条条件最长长杆与最最短杆的的长度之之和应其他两两杆长度度之和整转副是是由最短短杆（曲曲柄）与与其邻边边组成的的ABCDl1l2l3l4当满足杆杆长条件件时，说说明存在在

11、整转副副，当选选择不同同的构件件作为机机架时，可可得不同同的机构构。如曲柄摇杆杆1 、曲柄摇摇杆2 、双曲柄柄、 双摇杆杆机构授课内容容：第2章 平面四四杆机构构（2.32.4）目的要求求:了解铰铰链四杆杆机构的的基本型型式和特特性、铰铰链四杆杆机构有有整转副副的条件件重点难点点：重点点：平面面四杆机机构的基基本特性性难点：平面四四杆机构构的基本本特性计划学时时：22.3 铰链链四杆机机构的演演化通过前面面的学习习，我们们知道在在铰链四四杆机构构中，可可根据两两连架杆杆是曲柄柄还是摇摇杆，把把铰链四四杆机构构分为三三种基本本形式曲柄柄摇杆机机构、双双曲柄机机构、双双摇杆机机构，而而后两种种可视

12、为为曲柄摇摇杆机构构取不同同构件作作为机架架的演变变。通过过用移动动副取代代回转副副、变更更杆件长长度、变变更机架架和扩大大回转副副等途径径，还可可以得到到铰链四四杆机构构的其他他演化形形式。下下面我们们分别用用几幅图图来说明明。2.3.1曲柄柄滑块机机构请看下图图所示的的曲柄滑滑块机构构。曲柄滑块块机构2.3.2曲柄柄滑块机机构的演演化1导杆杆机构见下图的的曲柄滑滑块机构构演化的的导杆机机构。曲柄滑块块机构的的演化2摇块块机构见下所示示的卡车车车厢自自动翻转转卸料机机构。自卸货车车3定块块机构见下图所所示的抽抽水唧筒筒。抽水唧筒筒2.3.3双滑滑块机构构双滑块机机构：是是具有两两个移动动副的

13、四四杆机构构。我们们可以认认为是铰铰链四杆杆机构两两杆长度度趋于无无穷大演演化而成成。下图所示示的这种种机构中中的两种种，一种种是从动动件3的位移移与原动动件转角角的正切切成正比比，称为为正切机机构。另另外一种种是从动动件3的位移移与原动动件转角角的正弦弦成正比比，称为为正弦机机构。正切机构构正弦机机构2.3.4偏心心轮机构构再来看下下图所示示的为偏偏心轮机机构。杆杆1为圆盘盘，其几几何中心心为。因因运动时时该圆盘盘绕偏心心转动，故故称偏心心轮。，之间的的距离称称为偏心心距。按按照相对对运动关关系，可可画出该该机构的的运动简简图。偏偏心轮是是回转副副扩大到到包括回回转副而而形成的的，偏心心距即

14、是是曲柄的的长度。偏心轮机机构2.4 平面面四杆机机构的设设计平面四杆杆机构的的设计归归纳起来来主要有有两类问问题:1按照照给定从从动件的的运动规规律（位位置、速速度、加加速度）设设计四杆杆机构；2按照照给定轨轨迹设计计四杆机机构。平面四杆杆机构的的设计方方法：1. 图解解法：直直观清晰晰2. 解析析法：结结果精确确3. 实验验法：简简便易行行2.4.1按给给定的行行程速度度变化系系数设计计四杆机机构铰链四杆杆机构在在下所示示的曲柄柄摇杆机机构中，已已知行程程速度变变化系数数、摇杆杆的长度度和摆动动的角度度，要求求设计四四杆机构构。设计步骤骤如下:1计算算极位夹夹角，。2任意意选定转转动副的的

15、位置，并并按的长长度和角角大小画画出摇杆杆的两个个极限位位置和。3连接接，过作，过作直直线垂直直于，与相交于于点。作作三点的的外接圆圆，则圆圆弧上任任意一点点与连线的的夹角。故故曲柄的的回转中中心应在在圆弧上上。若再再给定其其他辅助助条件，如如机架转转动副间间的距离离，或处处的传动动角，则则点的位位置便可可完全确确定。按行程速速度变化化系数设设计铰链链四杆机机构4点位位置确定定后，按按曲柄摇摇杆机构构极限位位置，曲曲柄与连连杆共线线的原理理可得，由由此可求求出曲柄长度度连杆长度度2.4.2按给给定连杆杆的两个个或三个个位置设设计四杆杆机构如下所示示，是连连杆要通通过的三三个位置置，该四四杆机构

16、构可如下下求得:按给定连连杆三个个位置设设计四杆杆机构1连接接。2分别别作的中中垂线，两两条中垂垂线相交交于点。3分别别作的中中垂线，两两条中垂垂线相交交于点。则交点，就是所所求铰链链四杆机机构的固固定铰链链中心，即为所求的铰链四杆机构在第一一个位置置时的机机构图。通过上面面分析可可以知道道，若知知连杆两两个位置置，则点点,可分别别在中垂垂线,上任意意选择，因因此有无无穷多解解。若再再给定辅辅助条件件，则可可得一个个确定的的解。授课内容容：第3章 凸轮机机构（3.13.2）目的要求求:了解凸轮轮机构的的应用和和分类、从动件件的常用用运动规规律重点难点点：重点点：从动动件的常常用运动动规律难难点

17、：从从动件的的常用运运动规律律计划学时时：23.1 凸轮轮机构的的应用和和分类3.1.1凸轮轮机构的的应用凸轮是一一个具有有曲线轮轮廓或凹凹槽的构构件，主主要由凸凸轮、从从动件和和机架三三个构件件组成。凸凸轮通常常作连续续等速转转动，从从动件则则按预定定运动规规律作间间歇（或或连续）直直线往复复移动或或摆动。请看下图图所示的的内燃机机配气凸凸轮机构构。凸轮轮1以等角角速度回回转，它它的轮廓廓驱使从从动件（阀阀杆）按按预期的的运动规规律启闭闭阀门。内燃机配配气机构构送料机构构上图所示示则是自自动送料料机构。当当有凹槽槽的凸轮轮1转动时时，通过过槽中的的滚子33，驱使使从动件件2作往复复移动。凸凸

18、轮每转转一周，从从动件即即从储料料器中推推出一个个毛坯送送到加工工位置。3.1.2凸轮轮机构的的分类接下来学学习凸轮轮机构的的分类。如果按凸凸轮的形形状分，可可以分为为：盘形凸凸轮：如如下图(a)所示示。移动凸凸轮：如如下图(b)所示示。圆柱凸凸轮：如如下图(c)所示示。凸轮的类类型如果按从从动件的的形状分分，可以以分为：尖顶从从动件：如下图图(a)所示示。滚子从从动件：如下图图(b)所示示。平底从从动件：如下图图(c)所示示。从动件的的类型3.2从动件件的常用用运动规规律从动件的的常用运运动规律律有下面面三种：1. 等速速运动规规律2. 等加加速等减减速运动动规律3. 简谐谐运动规规律3.3

19、 图解解法设计计盘形凸凸轮轮廓廓3.3.1图解解法原理理凸轮轮廓廓的设计计原理按从动件件的已知知运动规规律绘制制凸轮轮轮廓的基基本原理理是反转转法。根根据相对对运动原原理，若若将上图图所示的的整个凸凸轮机构构（凸轮轮、从动动件、机机架）加加上一个个与凸轮轮角速度度大小相相等、方方向相反反的公共共角速度度（），此此时各构构件之间间的相对对运动关关系不变变。这样样，凸轮轮静止不不动，而而从动件件一方面面随机架架和导路路一起以以等角速速度“”绕凸轮轮转动，另另一方面面又按已已知运动动规律在在导路中中作往复复移动（或或摆动）。由由于从动动件的尖尖顶始终终与凸轮轮轮廓保保持接触触，所以以反转后后从动件件

20、尖顶的的运动轨轨迹就是是凸轮轮轮廓。凸轮机构构的类型型虽然有有多种，但但绘制凸凸轮轮廓廓的基本本原理及及方法是是相同的的，凸轮轮轮廓都都按反转转法原理理绘出。下下面以常常见的盘盘形凸轮轮为例，说说明凸轮轮轮廓曲曲线的绘绘制方法法。3.3.2 尖尖顶直动动从动件件盘形凸凸轮轮廓廓的设计计我们来看看一个例例题设已知凸凸轮逆时时针回转转，其基基圆半径径= 300 mmm，从动动件的运运动规律律为凸轮转角角0118018030003003600从动件的的运动规规律等速上升升30 mm等加速等等减速下下降回到到原处停止不动动试设计此此凸轮轮轮廓曲线线。解:设计计步骤如如下:1按一一定比例例尺= 0.00

21、02 m/mmm绘制制从动件件的位移移线图（见见下图(a)）。2按同同一比例例尺=，以为半半径作基基圆，基基圆与导导路的交交点即为为从动件件尖顶的的起始位置置。3等分分位移线线图的横横坐标和和基圆。根根据反转转法原理理，按位位移线图图中横坐坐标的等等分数，从开始，沿沿的方向向将基圆圆圆周分分成相应应的等分分数，以以射线，代表机机构反转转时各个个相应位位置的导导路，各各射线与与基圆的的交点为为，。4从位位移线图图量取，得，。5以光光滑曲线线连接，即得得凸轮的的轮廓曲曲线（见见下图(b)）。如果采用用滚子从从动件，由由于滚子子中心是是从动件件上的一一个固定定点，它它的运动动就是从从动件的的运动。因

22、因此，首首先把滚滚子中心心看成是是尖顶从从动件的的尖点，此此时按尖尖顶从动动件设计计得到的的轮廓线线称为理理论轮廓廓曲线。再再以理论论轮廓线线上各点点为圆心心画一系系列滚子子圆，然然后绘出出此滚子子圆的包包络线，它它就是滚滚子从动动件凸轮轮机构的的实际轮轮廓线。但但须注意意，此时时凸轮的的基圆半半径是指指理论轮轮廓线上上的最小小半径（见见下图(c)）。对心直动动尖顶从从动件盘盘形凸轮轮轮廓的的设计授课内容容：第3章 凸轮机机构（3.33.5）目的要求求:了解凸轮轮机构基基本尺寸寸的确定定重点难点点：重点点：凸轮轮机构基基本尺寸寸的确定定难点：凸轮机机构基本本尺寸的的确定计划学时时：23.4 凸

23、轮轮机构基基本尺寸寸的确定定3.4.1凸轮轮机构的的压力角角和自锁锁压力角是是决定凸凸轮机构构能否正正常工作作的重要要参数，确确定凸轮轮机构尺尺寸时必必须考虑虑对压力力角的影影响。凸轮机构构的压力力角上图所示示的为滚滚子直动动从动件件凸轮机机构。凸凸轮机构构和连杆杆机构一一样，从从动件运运动方向向和接触触轮廓法法线方向向之间所所夹的锐锐角称为为压力角角。当不不考虑摩摩擦时，凸凸轮给于于从动件件的作用用力是沿沿法线方方向的，从从动件运运动方向向与作用用力之间间的夹角角即压力力角。作作用力可可分解为为沿从动动件运动动方向的的有用分分力和使使从动件件紧压导导路的有有害分力力。压力角越越大，则则有害分

24、分力越大大，由引引起的摩摩擦阻力力也越大大。当增增大到一一定程度度，由引引起的摩摩擦阻力力大于有有用分力力时，无无论凸轮轮给于从从动件的的作用力力多大，从从动件都都不能运运动，这这种现象象称为自自锁。由以上分分析可以以看出，为为了保证证凸轮机机构正常常工作并并具有一一定的传传动效率率，必须须对压力角加以以限制。凸凸轮轮廓廓曲线上上各点的的压力角角是变化化的，在在设计时时应使最最大压力力角不超过许用用值。根据据实践经经验，推推程许用用压力角角推荐取取以下数数值:直动从动动件，许许用压力力角= 330摆动从动动件，许许用压力力角= 445常见的依依靠外力力维持接接触的凸凸轮机构构，其从从动件是是在

25、弹簧簧或重力力作用下下返回的的，回程程不会出出现自锁锁。因此此，对于于这类凸凸轮机构构，通常常只须对对其推程程的压力力角进行行校核。3.4.2压力力角与基基圆半径径的关系系请看下图图，凸轮轮基圆半半径和凸凸轮机构构压力角角有关。式中从动件件的线速速度；从动动件在处处的位移移。压力角与与基圆半半径的关关系由上式可可知，基基圆半径径越小，压压力角越越大。若若基圆半半径过小小，压力力角就会会超过许许用值。反反之，基基圆半径径越大，压压力角就就越小，但但整个机机构的尺尺寸也就就越大，这这将使结结构不紧紧凑。故故实际设设计中，在在保证凸凸轮机构构的最大大压力角角不超过过许用值值的前提提下，将将取大一一些

26、，以以减小基基圆半径径的值。若对机构构尺寸没没有严格格限制，则则基圆半半径可取取大些，以以使减小小，改善善凸轮受受力情况况。基圆圆半径通通常可根根据结构构条件，由由下面的的经验公公式确定定: (00.81)（mm）式中凸轮安安装处的的轴颈直直径。在根据所所选的基基圆半径径设计出出凸轮轮轮廓曲线线后，必必要时可可对其实实际压力力角进行行检查。若若发现压压力角的的最大值值超过许许用压力力角，则则应适当当增大，重重新设计计凸轮轮轮廓。3.4.3滚子子半径的的选择滚子半径径的选择择要考虑虑滚子的的结构、强强度和凸凸轮轮廓廓曲线的的形状。从从减小凸凸轮与滚滚子间的的接触应应力来看看，滚子子半径越越大越好

27、好，但滚滚子半径径增大后后对凸轮轮实际轮轮廓曲线线有很大大影响，从从而使滚滚子半径径的增大大受到限限制。请请看下图图，对于于外凸的的理论轮轮廓曲线线，由于于实际轮轮廓曲线线的曲率率半径等等于理论论轮廓曲曲线的曲曲率半径径与滚子子半径之之差，设设理论轮轮廓外凸凸部分的的最小曲曲率半径径以表示示，滚子子半径用用表示，则则相应位位置实际际轮廓的的曲率半半径。当时，如如下图(a)所示示，这时时，0，实际际轮廓为为一平滑滑曲线。当=时，如如下图(b)所示示，这时时，= 0，在在凸轮实实际轮廓廓曲线上上产生了了尖点，这这种尖点点极易磨磨损，磨磨损后就就会改变变原定的的运动规规律。当时，如如下图(c)所示示

28、，这时时，0，产生生交叉的的轮廓曲曲线，交交叉部分分在实际际加工时时将被切切削掉，使使这一部部分运动动规律无无法实现现，因此此从动件件的运动动将会失失真。经过上述述分析可可以得到到结论，为为了使凸凸轮轮廓廓在任何何位置既既不变尖尖也不相相交，滚滚子半径径必须小小于外凸凸理论轮轮廓曲线线的最小小曲率半半径。另另外，滚滚子半径径必须小小于基圆圆半径。设设计时应应使满足足以下经经验公式式和滚子半径径的选择择第4章齿齿轮机构构一、教学学目的：通过本章章的学习习，达到到了解齿齿轮机构构的特点点与分类类、齿廓廓啮合基基本原理理、齿轮轮的计算算与设计计及切齿齿原理与与根切现现象问题题的目的的。二、教学学方法

29、： 黑板教教学与多多媒体教教学相结结合三、教学学手段： 课堂教教学和课课后辅导导相结合合四、学时时分配： 讲课学学时为44学时五、重点点、难点点： 4.2节、4.3节、4.4节、4.5节、4.6节重重点讲解解 难点：齿廓啮啮合基本本原理、渐渐开线标标准直齿齿圆柱齿齿轮的几几何尺寸寸计算与与啮合传传动六、作业业布置： 习题4-100至4-166七、辅导导安排： 课后安安排辅导导八、教学学内容4.1 齿轮轮机构的的特点和和分类齿轮机构构是机械械中应用用最广的的传动机机构之一一，它的的主要优优点主要要有下面面几个方方面：1适用用的圆周周速度和和功率范范围广；2传动动效率高高；3传动动比稳定定；4寿命

30、命长；5工作作可靠；6可实实现任意意两轴之之间的传传动。齿轮机构构缺点，主主要表现现在以下下方面：1要求求较高的的制造和和安装精精度，成成本较高高；2不适适宜远距距离两轴轴之间的的传动。齿轮按齿齿廓曲线线分类，可可以分为为：1. 渐开开线齿轮轮2. 摆线线齿轮请看下图图所示的的齿轮机机构的基基本类型型。圆弧弧齿轮按按照两轴轴的相对对位置和和齿向，齿齿轮机构构可分为为：1平行行轴齿轮轮机构包括直齿齿轮圆柱柱齿轮机机构、斜斜齿圆柱柱齿轮机机构和人人字齿轮轮机构。直直齿、斜斜齿圆柱柱齿轮机机构又分分为外啮啮合齿轮轮机构、内内啮合齿齿轮机构构和齿轮轮与齿条条机构（下下图(a)，(b)，(c)，(d)，

31、(i)）。2相交交轴齿轮轮机构（圆圆锥齿轮轮机构）包括直齿齿和曲齿齿圆锥齿齿轮机构构（下图图(e)，(f)）。3交错错轴齿轮轮机构包括交错错轴斜齿齿轮机构构和蜗杆杆蜗轮机机构（下下图(g)，(h)）。齿轮机构构的基本本类型4.2 齿廓廓啮合基基本定理理齿轮传动动的基本本要求之之一是其其瞬时传传动比必必须保持持恒定，否否则当主主动轮以以等角速速度转动动时，从从动轮的的角速度度为变量量，从而而产生惯惯性力，引引起齿轮轮装置的的冲击、振振动和噪噪声，它它不仅影影响齿轮轮的传动动精度和和平稳性性，甚至至影响轮轮齿的强强度，使使其过早早损坏而而失效。要要保证瞬瞬时传动动比恒定定不变，齿齿轮的齿齿廓必须须

32、符合一一定的条条件。下图是为为一对相相互啮合合的齿轮轮的齿廓廓，在点接触触。设主主动轮11以角速速度绕轴轴顺时针针方向回回转，从从动轮22受轮1的推动动以角速速度绕轴轴逆时针针方向回回转。它它们在点点处的线线速度分分别为，。过点作作两齿廓廓，的公法法线，它它与连心心线交于于点。要使使这一对对齿廓能能连续地地接触传传动，则则，在公法法线方向向上的分分速度应相相等，否否则两齿齿廓将会会压坏或或分离，即即齿廓啮合合基本定定律又因，过，分别别作公法法线的垂垂线，得得交点，由由图可知知，又因，于于是由此可得得由上式可可知，欲欲保证瞬瞬时传动动比为定定值，则则比值应应为常数数。因两两轮轴心心连线为为定长，

33、故故欲满足足为常数数，必须须使点为为连心线线上的定定点。因此，为为使齿轮轮瞬时传传动比保保持恒定定，则其其齿廓曲曲线必须须符合下下述条件件，即不不论两齿齿廓在任任何位置置接触，过过接触点点（啮合合点）的的公法线线必须与与两齿轮轮的连心心线交于于一定点点。这就就是齿廓廓啮合的的基本定定律。定点称为为节点。以以，为圆心心，过节节点所作作的圆称称为节圆圆，为两齿齿轮的节节圆半径径，分别别用和表示。节节点就是是两节圆圆的切点点。从图图6-22可以看看出，一一对外啮啮合齿轮轮的中心心距，恒恒等于两两节圆半半径之和和，即。4.3 渐开开线齿廓廓4.3.1渐开开线的形形成及其其性质请大家看看下图，当当直线沿

34、沿一圆周周作纯滚滚动时，直直线上任任一点KK的轨迹迹，就是是该圆的渐开开线。渐开线的的形成我们由渐渐开线的的形成过过程，可可以知道道渐开线线具有下下列性质质：1因为为发生线线在基圆圆上作纯纯滚动，所所以它在在基圆上上滚过的的一段长长度等于于基圆上上被滚过过的一段弧弧长，即即。2渐开开线上任任意一点点的法线线恒切于于基圆。3渐开开线上各各点的压压力角不不相等。4渐开开线的形形状取决决于基圆圆的大小小。5基圆圆以内无无渐开线线。4.3.2渐开开线齿廓廓满足齿齿廓啮合合基本定定律渐开线齿齿廓的啮啮合传动动在上图中中假设渐渐开线齿齿廓和在任意意点K接触，过过点作两两齿廓的的公法线线与两轮轮连心线线交于

35、点点。根据据渐开线线的特性性，必同同时与两两基圆相相切。由由于基圆圆的大小小和位置置都是不不变的，所所以同一一方向的的内公切切线只有有一条，它它与连心心线交点点的位置置是不变变的。即即无论两两齿廓在在何处接接触，过过接触点点所作齿齿廓公法法线均通通过连心心线上同同一点，故故渐开线线齿廓满满足齿廓廓啮合基基本定律律，其瞬瞬时传动动比常数又在图66-5中中，故故两轮的的传动比比还可以以写成也就是说说两轮的的传动比比不仅与与两节圆圆半径成成反比，同同时也与与两基圆圆半径成成反比。因因1，故在在讨论一一对齿轮轮传动时时，下标标1表示小小轮，下下标2表示大大轮。4.3.3渐开开线齿廓廓的其他他啮合特特性

36、渐开线齿齿轮传动动除满足足齿廓啮啮合基本本定律外外，还有有下面几几个特点点：1啮合合线为一一直线2啮合合角为常常数3渐开开线齿轮轮传动的的可分性性4.4 齿轮各各部分名名称及渐渐开线标标准直齿齿圆柱齿齿轮的尺尺寸计算算4.4.1齿轮轮各部分分名称下图表示示直齿圆圆柱齿轮轮的一部部分，它它的各部部分的名名称和符符号如下下：齿轮各部部分名称称、代号号齿顶圆：齿顶所所确定的的圆称为为齿顶圆圆，其半半径用表表示，直直径用表表示。齿根圆：齿槽底底部所确确定的圆圆称为齿齿根圆，其其半径用用表示，直直径用表表示。齿槽宽：相邻两两齿之间间的空间间称为齿齿槽。齿厚：在在任意直直径的圆圆周上，轮轮齿两侧侧齿廓之之

37、间的弧弧长称为为该圆的的齿厚，用用表示。齿距：在在任意直直径的圆圆周上，相相邻两齿齿同侧齿齿廓之间间的弧长长称为该该圆的齿齿距，用用表示。在在同一圆圆周上，齿齿距等于于齿厚与与齿槽宽宽之和，即即设为齿数数，则根根据齿距距的定义义可得故分度圆上上的齿距距对的比值值称为模模数，用用 (mmm)表示，即即分度圆直直径分度圆上上的齿距距、齿厚厚及齿槽槽宽分别别用和表示，而而且。齿顶高：轮齿在在齿顶圆圆和分度度圆之间间的径向向高度称称为齿顶顶高，用用表示。齿根高：轮齿在在齿根圆圆和分度度圆之间间的径向向高度称称为齿根根高，用用表示。式中齿顶高高系数（表表6-22）；顶隙隙系数（表6-2）。全齿高：轮齿在

38、在齿顶圆圆和齿根根圆之间间的径向向高度称称为全齿齿高，用用表示，故故spann sttylee=mmso-ignnoree:vgglayyoutt;zz-inndexx:1;lefft:00px;marrginn-leeft:2211px;marrginn-toop:116pxx;wiidthh:122px; heeighht:223pxx由此可以以推出齿齿顶圆直直径和齿齿根圆直直径的计计算式为为分度圆上上齿厚与与齿槽宽宽相等，且且齿顶高高和齿根根高为标标准值的的齿轮称称为标准准齿轮。因因此，对对于标准准齿轮分度圆压压力角用用表示，由由式（66-2）可可知，有有基圆直径径的计算算式为分度圆：齿

39、轮上上具有标标准模数数和标准准压力角角的圆称称为分度度圆。齿宽：轮轮齿在齿齿轮轴向向的宽度度，用表表示。4.4.2标准准直齿圆圆柱齿轮轮几何尺尺寸的计计算1齿轮轮请看下表表，介绍绍的是外外啮合标标准直齿齿圆柱齿齿轮几何何尺寸计计算。外啮合标标准直齿齿圆柱齿齿轮几何何尺寸计计算名称符号计算公式式模数根据强度度计算或或结构需需要而定定压力角分度圆直直径1,齿顶圆直直径,齿根圆直直径,基圆直径径,全齿高齿顶高齿根高顶隙齿厚齿槽宽齿距基圆节距距中心距2齿条条下图所示示的为一一齿条，可可以看做做是齿轮轮的一种种特殊形形式，即即齿数为为无穷多多的齿轮轮。由于于其基圆圆半径无无穷大，故故齿条的的渐开线线齿廓

40、变变成直线线齿廓。其其主要特特点是：由于齿齿条的齿齿廓是直直线，所所以齿廓廓上各点点的法线线是平行行的。又又由于齿齿条是作作直线移移动的，齿齿廓上各各点的速速度大小小和方向向一致，故故齿廓上上各点的的压力角角相同，其其大小等等于齿廓廓的齿形形角（取取标准值值20或15）由于齿齿条上各各齿同侧侧齿廓是是平行的的，所以以，不论论在分度度线上、齿齿顶线上上或与其其平行的的其他直直线上的的齿距均均相等，即即。齿条齿条的基基本尺寸寸，可参参照标准准直齿圆圆柱齿轮轮几何尺尺寸的计计算公式式进行计计算。例例如：齿条的齿齿顶高齿条的齿齿根高齿条的齿齿厚齿条的齿齿槽宽4.5 渐开开线标准准直齿圆圆柱齿轮轮的啮合

41、合传动4.5.1齿轮轮传动的的正确啮啮合条件件如下图所所示的正正确啮合合条件，一对齿轮要实现正确啮合传动，则应使两齿轮的相邻两齿同侧齿廓在啮合线上的距离相等，即两齿轮的法向齿距应相等。而故由于齿轮轮的模数数和压力力角均已已标准化化，为满满足上式式必须使使上式表明明，渐开开线齿轮轮正确啮啮合条件件是两轮轮分度圆圆上的模模数和压压力角必必须分别别相等。于于是，一一对齿轮轮的传动动比可写写成：正确啮合合条件4.5.2标准准中心距距齿侧间隙隙：一齿齿轮节圆圆上的齿齿槽宽与与另一齿齿轮节圆圆上的齿齿厚之差差。安装要求求：齿侧侧间隙=0，即即，。由前述已已知，标标准齿轮轮分度圆圆的齿厚厚与齿槽槽宽相等等。

42、又知知正确啮啮合的一一对渐开开线齿轮轮模数和和压力角角分别相相等，故故。安装装时将分分度圆与与节圆重重合（即即两轮的的分度圆圆相切），参参见下图图(a)所示示，这种种安装叫叫标准安安装，此此时，即即齿侧间间隙为零零。一对标准准齿轮分分度圆相相切时的的中心距距称为标标准中心心距，以以表示。此时，啮啮合角等等于分度度圆上的的压力角角，正确确安装时时无齿侧侧间隙。因两轮分分度圆相相切，故故顶隙在生产实实际中，由由于齿轮轮制造和和安装的的误差，使使齿轮实实际中心心距与标标准中心心距往往往不同。两两轮的分分度圆不不再相切切，这时时节圆与与分度圆圆不重合合，如下下图(b)所示示实际中中心距与与标准中中心距的的关系为为。由于于两齿轮轮制成后后，基圆圆半径不不变，所所以中心心距改变变后传动动比并不不改变。渐渐开线齿齿轮传动动的这一一特性称称为传动动的可分分性。这这种传动动的可分分性，对对于渐开开线齿轮轮的加工工和装配配都是十十分有利利的。渐开线齿齿轮传动动的可分分性4.5.3连续续传动条条件请看下图图。如果果设齿轮轮1为主动动轮，齿齿轮2为从动动轮。连续传动动条件：一对互互相啮合合的齿轮轮，当前前面一对对轮齿开开始分离离时，其其后面的的一对轮轮齿必须须进入啮啮合。为为了保证证连续传传动，应应使。齿轮的重重合度一对齿由由开始啮啮合到终终止啮合合，分度度圆上任任