機械設計基礎目錄第5章齒輪系傳動第4章蝸桿傳動第3章齒輪傳動機構第2章帶傳動緒論第1章平面機構的結構分析第6章軸目錄第10章平面連桿機構第9章凸輪傳動機構第8章軸承第7章軸轂連接目錄第16章減速器和變速器第15章機械的平衡與調(diào)速第14章間歇運動機構第13章聯(lián)軸器、離合器、制動器和彈簧第11章鏈傳動第12章螺紋連接與螺旋傳動緒論

1.機器的特征、組成及分類。2.本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務。3.機器設計制造的一般程序。4.摩擦及其分類；磨損的過程及分類；潤滑油的種類及其選擇。知識點：0.1機器的組成0.1.1機器的特征人類為了減輕體力勞動、提高生產(chǎn)率而發(fā)明創(chuàng)造了各種各樣的機器。在人們的生產(chǎn)和生活中，經(jīng)常遇到如汽車、機床、電動機、洗衣機等機械設備。這些機械的功能各不相同，結構性能各異。如圖0.1所示為一單缸四沖程內(nèi)燃機。燃料在氣缸體1內(nèi)燃燒膨脹做功，驅(qū)動活塞2向下移動，經(jīng)連桿3帶動曲軸4轉(zhuǎn)動。曲軸經(jīng)過一對齒輪5和6，帶動凸輪軸7和挺桿8，以控制進、排氣閥相對活塞的移動作定時啟閉，一邊將可燃混合氣吸入氣缸，一邊排出燃燒后的廢氣，氣缸體1起支撐作用。以上各動作協(xié)調(diào)配合，將燃料燃燒時的熱能，轉(zhuǎn)變?yōu)榍S轉(zhuǎn)動的機械能。圖0.1單缸內(nèi)燃機１.氣缸體；２.活塞；３.連桿；４.曲軸；５、6.正時齒輪；7.凸輪軸；8.氣門挺桿0.1機器的組成又如圖0.2所示為一牛頭刨床，它由電動機7、帶傳動6、變速齒輪組9、一對齒輪5、導桿機構4、滑枕(刨頭)3、刀架1、工作臺13和床身8等組成。工作時電動機通過帶傳動和齒輪傳動，使偏心輪（大齒輪）回轉(zhuǎn)，經(jīng)過滑塊帶動導桿做往復擺動，再由導桿推動滑枕作往復直線運動，使刨刀切削工件而做有用的機械功。圖0.2牛頭刨床１.刀架；２.螺旋機構；３.滑枕；４.導桿機構；５.齒輪機構；6.帶傳動；7.電動機；8.床身；9.變速齒輪；10.圓盤；11.曲柄搖桿機構；12.棘輪機構；13.工作臺0.1機器的組成機器的種類繁多。按照用途的不同，可把機器分為動力機器、工作機器和信息機器。動力機器用來實現(xiàn)其他形式的能量與機械能間的轉(zhuǎn)換，如內(nèi)燃機、電動機、渦輪機等。工作機器用來做機械功或搬動物品，即變換物料，汽車、金屬切削機床、起重機、收割機等都是工作機器。信息機器用來獲取或變換信息，如照相機、打字機等。作為一部完整的機器，要能完成預期的工作。從功能和系統(tǒng)的角度來看，一般由以下五部分組成，如圖0.3所示。圖0.3機器的組成0.1.2機器的組成及分類機器的動力來源，包括動力機及其配套裝置，它的功能是向機器提供運動和動力，如電動機、內(nèi)燃機等。1.動力裝置0.1機器的組成執(zhí)行裝置是直接完成機器預定功能的工作部分。包括若干執(zhí)行機構，它的功能是驅(qū)動執(zhí)行件按給定的運動規(guī)律運動，實現(xiàn)預期的工作。執(zhí)行裝置一般處于機械系統(tǒng)的末端，執(zhí)行件直接與工作對象接觸，如刨床的刀架、汽車的驅(qū)動輪等。2.執(zhí)行裝置傳動裝置是把動力裝置的運動和動力變換成執(zhí)行裝置所需的運動形式、運動和動力參數(shù)，并傳遞給執(zhí)行裝置的中間部分。機器中的傳動有機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等形式，應用最多的是機械傳動。3.傳動裝置操縱裝置和控制裝置都是為了使動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)工作，并準確可靠地完成整機功能的裝置，如控制機器的啟動、停車、變速、換向等。多指通過人工操作以實現(xiàn)上述要求的裝置。4.操縱、控制裝置0.1機器的組成它包括基礎件(如床身、底座、立柱等)和支撐構件(如支架、箱體等)。它用于安裝和支承動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等。機器各部分的位置精度、運動精度及機器的承載能力等主要依靠框架支撐系統(tǒng)來保證，該系統(tǒng)是機械系統(tǒng)中必不可少的部分。輔助裝置則有照明、潤滑、冷卻裝置等。以汽車為例，發(fā)動機(汽油機或柴油機)是汽車的動力裝置；離合器、變速箱、傳動軸和差速器組成傳動裝置；車輪、懸掛系統(tǒng)及底盤(包括車身)是執(zhí)行裝置。這三個裝置是機器的基本組成部分。5.框架支撐系統(tǒng)及其他的輔助裝置0.1機器的組成從制造的角度看，機器是由若干個零件裝配而成的。零件是機器中不可拆卸的制造單元。按其是否具有通用性可以將零件分為兩大類：一類是通用零件，它的應用很廣泛，幾乎在任何一部機器中都能找到，例如齒輪、軸、螺母、銷釘?shù)龋涣硪活愂菍Ｓ昧慵鼉H用于某些機器中，常可表征該機器的特點，如內(nèi)燃機的活塞、起重機的吊鉤等。有時為了裝配方便，先將一組協(xié)同工作的零件分別裝配或制造成一個個相對獨立的組合體，然后再裝配成整機，這種組合體常被稱為部件(或組件)，例如車床的主軸箱、尾座，滾動軸承以及自行車的腳蹬子等。將機器看成是由零部件組成的，不僅有利于裝配，也有利于對機器的設計、運輸、安裝和維修等。按零部件的主要功用可以將它們分為連接與緊固件，傳動件、支承件等。在機器中，零件都不是孤立存在的，它們是通過連接、傳動、支承等形式按一定的原理和結構聯(lián)系在一起的，這樣才能發(fā)揮出機器的整體功能。0.1.3零件與構件0.1機器的組成從運動的角度看，機器是由若干個運動的單元組成的，這種組成機器的基本運動單元稱為構件。構件可以是一個零件(如圖0.1中的氣門挺桿8)，也可以是若干個零件的剛性組合體(如圖0.1中的連桿3)。由連桿體、連桿頭和螺栓、螺母等多個零件組合而成的構件，如圖0.4所示。組成構件的各零件相互之間沒有相對運動，各構件之間是靠運動副連接起來的，有確定的相對運動。用運動的觀點看機器，可以認為一部機器是一個機構或若干個機構的組合，這就為機器的運動分析帶來了方便。圖0.4連桿構件圖１.連桿體；２.連桿蓋；３～5.軸瓦；6.螺栓0.2本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務本課程的研究對象是一般工作條件下的常用機構和通用機械零部件，主要講述機械中的常用機構和通用零部件的工作原理、運動特點、結構特點、基本設計理論和計算方法，以及機器動力學中的一些問題。同時簡要介紹國家標準和規(guī)范、某些標準零部件的選用原則和方法，以及通用零部件的一般使用及維護知識。0.2.1課程的內(nèi)容本課程是一門技術基礎課。它綜合運用高等數(shù)學、工程力學、機械制圖、金屬工藝學、互換性與技術測量、計算機程序設計等課程的基本知識，解決常用機構、通用零部件等設計問題。本課程的科學性、綜合性、實踐性都比較強，是機械類或近機類專業(yè)的主干課之一，在相應各專業(yè)的教學計劃中占有重要的地位。0.2.2課程的性質(zhì)0.2本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務本課程的主要任務是培養(yǎng)學生以下幾方面的能力。

1)掌握機構的結構、運動特性，初步具有分析和設計常用機構的能力，對機械動力學的某些基本知識有所了解。

2)掌握通用機械零件的工作原理、結構特點、設計計算和維護等基本知識，并初步具有設計機械傳動裝置的能力。

3)具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關技術資料的能力。

4)獲得具有本學科實驗技能的初步訓練。總之，通過本課程的學習，應使學生具備使用、維護和改進機械設備的基本知識和分析設備事故的基本能力，使學生能運用手冊設計簡單的機械傳動，為今后的技術革新創(chuàng)造條件，并為學習有關專業(yè)課程奠定必要的基礎。0.2.3課程的任務0.3機器設計制造的一般過程0.3.1機器應滿足的要求機器(包括整機、部件和零件)的基本要求取決于其所處的地位、作用及工作條件等。其中設計制造機器時主要應考慮以下幾個方面的基本要求。1.使用要求機器應在規(guī)定的使用期限內(nèi)保證實現(xiàn)預定的功能，達到規(guī)定的性能。這項要求主要靠合理地選擇機器的工作原理，正確地設計傳動方案，合理配置輔助系統(tǒng)等來實現(xiàn)。2.經(jīng)濟性要求機器的經(jīng)濟性應體現(xiàn)并貫穿在設計、制造和使用的全過程，以求獲得最高的經(jīng)濟效益。機械產(chǎn)品的價格是其在市場經(jīng)濟條件下有效地參與競爭的重要因素之一，而降低每個零件的成本對整個機械產(chǎn)品的經(jīng)濟性是很重要的。0.3機器設計制造的一般過程3.社會要求對機器的社會要求有：應滿足人機工程學要求，如操作方便、省力、舒適、勞動強度低、維修簡便等；應滿足安全運行要求，保證人、機安全，如設置安全防護裝置、連鎖互鎖裝置、預警信號系統(tǒng)等；應滿足工藝美學要求，機器造型美觀、色彩協(xié)調(diào)、雅致精巧，如消防機械用紅色，給人以緊迫、警示感；應符合環(huán)保要求，降低噪聲，最好在80dB以下；防止有毒有害介質(zhì)的泄漏。4.可靠性要求機器的可靠性是指在規(guī)定的使用壽命和工況條件下機器完成規(guī)定功能的能力。可靠性是衡量機械產(chǎn)品的一個重要指標。主要取決于零件的可靠性和零件的組合關系。5.其他特殊要求在滿足以上基本要求的前提下，不同機械還有其特殊的要求，如機床有長期保持精度的要求；食品機械有防止污染的要求；大型設備有便于安裝和運輸?shù)囊蟮取?.3機器設計制造的一般過程0.3.2機器設計制造的一般程序機械產(chǎn)品的用途不同，要求各異，設計的具體條件不同，所以設計方法和步驟也不盡一致。一般來說，有以下程序和內(nèi)容。1.可行性研究階段新產(chǎn)品開發(fā)任務提出后，要進行可行性研究。首先要作充分的調(diào)查研究，收集資料，掌握信息，然后對產(chǎn)品的預期需要、使用要求和關鍵技術進行詳細分析研究，明確任務要求，提出機器功能設計參數(shù)和制約條件，并作經(jīng)濟效益估算，論證設計的必要性、先進性和可行性，最后給出可行性報告和設計任務書。2.方案設計階段方案設計即為機器的功能原理設計。本階段是決定機器結構、產(chǎn)品水平和競爭力的關鍵階段。方案設計是在機器功能分析的基礎上，確定機器的工作原理和技術要求，擬定機器的傳動方案和總體布置等。0.3機器設計制造的一般過程3.技術設計階段技術設計階段的任務是完成機器總裝配和部件裝配草圖，將原理方案結構化。技術設計內(nèi)容和步驟如下。

(1)機器的運動學設計

(2)機器的動力學計算

(3)零件的工作能力設計

(4)部件裝配草圖和總裝配草圖的設計

(5)主要零件的校核4.施工設計階段施工設計需完成零件工作圖的設計和編制各類技術文件。零件工作圖是制造和檢驗零件的依據(jù)。根據(jù)裝配圖設計并繪制零件工作圖。設計工作圖時，要認真考慮零件的全部結構、加工和裝配工藝性、檢驗要求等。若零件的結構、尺寸改變，按最后確定的零件工作圖上的結構和尺寸，重新繪制部件裝配圖和總裝配圖。應使工作圖上零件的結構和主要外廓外尺寸與裝配圖中的完全一致。0.3機器設計制造的一般過程5.技術設計階段試制樣機后，進行樣機試驗，測試各項技術性能指標，分析是否達到設計要求。樣機試驗完成后，應進行全面的技術經(jīng)濟評價，專家鑒定，以決定設計方案是否可用或提出修改意見。6.投產(chǎn)銷售階段在改進原設計使之達到設計任務書規(guī)定的全部要求后，可報批投產(chǎn)。在進行生產(chǎn)準備后，正式投產(chǎn)，并開展售后服務、跟蹤調(diào)查、及時反饋制造和使用的信息，反復不斷修改設計，甚至改型，提高產(chǎn)品質(zhì)量和信譽，開拓出更廣闊的市場。0.4摩擦、磨損和潤滑0.4.1摩擦機器中許多相接觸的零件間作相對運動，產(chǎn)生摩擦，導致能量損耗、效率降低、溫度升高、零件磨損。過度磨損使零件失效，并使機器精度降低，產(chǎn)生振動和噪聲，縮短壽命。在失效零件中，因磨損而失效的零件約占80％。為了提高機器的效率、使用壽命和經(jīng)濟性，必須設法盡量減小摩擦以減少磨損。潤滑是減小摩擦、減少磨損最有效的方法。在正壓力作用下兩個相接觸的物體，接觸面間產(chǎn)生抵抗切向滑動阻力的現(xiàn)象稱為摩擦。按運動形式摩擦可分為滑動摩擦和滾動摩擦。作相對滑動的兩接觸物體間的摩擦稱為滑動摩擦，如滑動軸承的軸瓦與軸頸、絲桿與螺母間的摩擦。作相對滾動的以點或線接觸的兩物體，其接觸處產(chǎn)生的摩擦稱為滾動摩擦，如滾動軸承中滾動體與內(nèi)、外圈間、滾動螺旋與螺母、齒輪輪齒在節(jié)點嚙合時的摩擦。滾動摩擦要比滑動摩擦小得多。按摩擦狀態(tài)來分，滑動摩擦又分為干摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦。1.干摩擦摩擦面間不加潤滑劑時的摩擦為干摩擦。干摩擦時，金屬表面直接接觸，摩擦大，磨損嚴重，應予避免(依靠摩擦力工作的零件除外)。2.液體摩擦摩擦副表面間被一層壓力液體完全隔開時的摩擦稱為液體摩擦。摩擦只產(chǎn)生于液體內(nèi)部分子間，摩擦系數(shù)很小，是理想的摩擦狀態(tài)。0.4摩擦、磨損和潤滑3.邊界摩擦摩擦副間有少量潤滑劑，摩擦表面上形成極薄的潤滑劑膜，強度低，易破裂，致使摩擦面間部分直接接觸，這種摩擦為邊界摩擦。其摩擦和磨損均比干摩擦時小。4.混合摩擦處于邊界摩擦與液體摩擦的混合狀態(tài)稱為混合摩擦。混合摩擦時，大部分摩擦面處于液體摩擦，少量表面輪廓峰直接接觸。其摩擦系數(shù)要比邊界摩擦小得多。0.4摩擦、磨損和潤滑0.4.2磨損摩擦使零件表面材料逐漸損失的現(xiàn)象稱為磨損。磨損改變零件的尺寸和形狀，破壞工作表面，影響零件和機器的功能，縮短使用壽命，并消耗材料和能量，一般應減少磨損。材料抵抗磨損的能力稱為耐磨性。被磨損去的表面厚度稱為磨損量。1.磨損過程一般機械零件的磨損過程分為磨合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段。(1)磨合階段(圖0.5中的oa段)(2)穩(wěn)定磨損階段(圖0.5中的ob段)(3)劇烈磨損階段(圖0.5中的bc段)圖0.5磨損過程0.4摩擦、磨損和潤滑2.磨損類型按照破壞機理的不同，磨損分為以下四種類型。

(1)黏著磨損

(2)磨粒磨損

(3)疲勞磨損

(4)腐蝕磨損3.減少磨損的方法減少磨損的方法應結合磨損類型來考慮。一般為合理選擇摩擦副材料、表面硬度和表面粗糙度；良好的潤滑（形成流體潤滑或采用含油性和極壓添加劑的潤滑劑，合理選擇潤滑油黏度）；降低摩擦副表面溫度；控制壓強等。0.4摩擦、磨損和潤滑0.4.3潤滑潤滑就是向摩擦表面供給潤滑劑。潤滑的主要目的是為了減小摩擦、減少磨損和冷卻零件。此外，潤滑還有防止零件銹蝕、緩沖吸振、洗除污物和密封等作用。潤滑問題包括選用合適的潤滑劑、潤滑方式和確定潤滑裝置。本節(jié)僅討論潤滑劑的基本知識，潤滑方式和裝置見后面有關章節(jié)或手冊。潤滑劑分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑劑和氣體潤滑劑等四大類。對于一般機械設備，通常采用潤滑油或潤滑脂潤滑。1.潤滑油工業(yè)用潤滑油有礦物油和合成油兩類。合成油為化學合成產(chǎn)品，具有優(yōu)良的綜合性能，但價高，目前多用于高溫、高速和重載等特殊場合。礦物油系石油產(chǎn)品，性能較好，適用性廣，成本較低，應用最多。

(1)礦物油的種類

(2)潤滑油的主要性能指標

(3)潤滑油的選用0.4摩擦、磨損和潤滑2.潤滑脂潤滑脂是潤滑油與稠化劑的膏狀混合物。其潤滑性能主要取決于所用的潤滑油、稠化劑的種類和含量。

(1)潤滑脂的種類

(2)潤滑脂的性能指標

(3)潤滑脂的特點3.添加劑為了改善潤滑油、脂的使用性能，常加入一定量的其他物質(zhì)——添加劑，使其更好地滿足不同使用場合的各種需要。添加劑種類很多，按所起的作用可分為極壓添加劑、油性劑、抗氧抗腐劑、黏度指數(shù)改進劑、降凝劑等。小結

1）機器具有的三個特征：①都是人為的實物組合；②各實物之間具有確定的相對運動；③能代替或減輕人類的勞動完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能。

2）機器一般由以下五部分組成：①動力裝置；②傳動裝置；③執(zhí)行裝置；④操縱、控制裝置；⑤輔助裝置。

3）機器設計制造的一般程序為：①可行性研究階段；②方案設計階段；③技術設計階段；④施工設計階段；⑤樣機試制階段；⑥投產(chǎn)銷售階段。

4）在正壓力作用下的兩相接觸的物體，接觸面間產(chǎn)生抵抗切向滑動阻力的現(xiàn)象稱為摩擦。按摩擦狀態(tài)來分，滑動摩擦又分為干摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦。

5）摩擦使零件表面材料逐漸損失的現(xiàn)象稱為磨損。一般機械零件的磨損過程分為磨合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段。按照破壞機理的不同，磨損分為黏著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損四種類型。

6）潤滑劑分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑劑和氣體潤滑劑等四大類。對于一般機械設備，通常采用潤滑油或潤滑脂潤滑。0.4摩擦、磨損和潤滑習題

1.舉例說明機器由哪幾部分組成。

2.何謂零件、部件、標準件?請舉例說明。

3.什么是機構?它與機器有何不同?4.試述機械零件設計的一般步驟。

5.什么是標準化、通用化、系列化?請結合實例說明。

6.零件靜止不動時所受的載荷為靜載荷，使零件變形和運動的載荷為變載荷，靜載荷產(chǎn)生靜應力，變載荷產(chǎn)生變應力，這些說法正確嗎?為什么?7.什么是摩擦?摩擦有哪幾類?8.什么是磨損?磨損分為哪幾種類型?9.機器潤滑的目的是什么?10.解釋下列概念：黏度、運動黏度、黏度指數(shù)、油性、閃點、針入度、滴點。

11.潤滑油和潤滑脂各按什么劃定牌號?0.4摩擦、磨損和潤滑謝謝觀賞ThankYou!機械設計基礎第1章平面機構的結構分析1.機構、運動副、運動鏈、自由度等概念。

2.平面機構運動簡圖。

3.機構自由度的計算方法；會處理復合鉸鏈、局部自由度、虛約束等特殊情況。

知識點：1.1平面機構的組成1.1.1運動副的概念機構中使兩構件直接接觸并產(chǎn)生一定相對運動的連接，稱為運動副，運動副包括平面運動副和空間運動副。平面機構中形成的運動副稱為平面運動副。如單缸四沖程內(nèi)燃機中的活塞與氣缸體、凸輪與進氣閥推桿以及相嚙合的兩齒輪之間的連接等都構成平面運動副。機構是機器的重要組成部分。若組成機構的所有構件均在同一平面或平行平面內(nèi)運動，則稱該機構為平面機構，否則稱為空間機構。本章重點討論平面機構的組成、運動簡圖的繪制方法和自由度的計算。1.1.2運動副的分類兩構件組成運動副，均是通過點、線、面（稱為運動副元素）的接觸來實現(xiàn)。根據(jù)接觸形式的不同，將平面運動副分為低副和高副兩大類。1.1平面機構的組成兩構件通過面接觸所組成的運動副稱為低副。根據(jù)它們之間相對運動形式的不同，又將低副分為轉(zhuǎn)動副和移動副。（1）轉(zhuǎn)動副兩構件組成只能繞同一軸線作相對轉(zhuǎn)動的運動副稱為轉(zhuǎn)動副，又稱鉸鏈。如圖1.1(a)所示，構件1相對于構件2只能繞X軸轉(zhuǎn)動，形成轉(zhuǎn)動副。（2）移動副兩構件組成只能沿某一軸線方向做相對移動的運動副稱為移動副。如圖1.1(b)所示，構件1和構件2只能沿X軸方向做相對移動，形成移動副。1.低副圖1.1平面運動副1,2-構件1.1平面機構的組成兩構件以點或線接觸所組成的運動副稱為高副。組成高副的兩構件間的相對運動為繞接觸點（線）的轉(zhuǎn)動和沿接觸點（線）切線方向的移動，沿接觸點（線）法線方向的移動被限制。如圖1.1(c)所示兩齒輪在接觸處組成了高副；在如圖1.1（d）所示的凸輪機構中，凸輪與從動件組成高副。2.高副1.2平面機構的運動簡圖1.2.1運動副及構件的表示方法構件均用線段或小方塊等來表示。組成機構的構件按運動性質(zhì)可分為原動件、從動件和機架三類，畫有箭頭的表示原動件，畫有斜線的表示機架。機構的真實外形和具體結構一般都比較復雜。為了便于機構的分析研究，常常撇開與運動無關的因素，如構件的外形和運動副的具體結構等，用規(guī)定的線條和符號來表示構件和運動副，并按一定的比例定出各運動副的相對位置。這種表示機構各構件間的相對運動關系的簡圖，稱為機構的運動簡圖。不按比例繪制，僅用規(guī)定的線條和符號表示各構件間的相對運動關系的簡圖，稱為機構示意圖。1.構件1.2平面機構的運動簡圖(1)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副用小圓圈表示，小圓圈的圓心表示回轉(zhuǎn)軸線，如圖1.2(a)所示。表示一個構件參與多個轉(zhuǎn)動副時，則應在兩條線交接處涂黑或在構件內(nèi)畫上斜線，如圖1.2(b)所示。(2)移動副常用移動副的表示方法如圖1.3所示，注意移動副的導路必須與相對移動方向一致。(3)平面高副平面高副直接用接觸處的曲線輪廓表示。對于凸輪、滾子，習慣畫出其全部輪廓；對于齒輪，常用點劃線畫出其節(jié)圓，如圖1.4所示。其他機構運動簡圖的常用符號參見GB4460—1984。2.運動副1.2平面機構的運動簡圖圖1.2轉(zhuǎn)動副的表示方法圖1.3移動副的表示方法圖1.4平面高副的表示方法1.2平面機構的運動簡圖1.2.2繪制機構運動簡圖的步驟

1）分析機構的組成，明確機架、原動件和從動件。

2）分析機構運動的情況。明確機架、原動件以及構件間的相對運動關系，如從主動件開始（按運動傳遞的順序依次進行），確定構件和運動副的種類及數(shù)目，構件可用數(shù)字編號，運動副可用字母表示。

3）選擇視圖平面。一般選擇與各構件運動平面相互平行的平面作為繪制機構簡圖的視圖平面。

4）繪制機構運動簡圖。選擇適當?shù)谋壤撸_定好各運動副之間的相對位置，從主動件開始依次用規(guī)定的線條和符號表示構件和運動副，繪出機構運動簡圖。選擇的比例尺為1.3平面機構的自由度1.3.1自由度在平面運動中，每一個獨立的構件的運動均可分為三個獨立的運動，見圖1.6，即沿x軸和y軸的移動及在xOy平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。構件的位置，可以用其上任意一點A的x坐標、y坐標及其任意直線AB的傾角α來決定，x、y及α為三個獨立的參數(shù)。人們把構件相對于參考系具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱為構件的自由度。機構的自由度則是指機構相對于機架具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。圖1.6構件的自由度1.3平面機構的自由度1.3.2運動副的約束當兩構件通過運動副連接以后，構件的相對運動即受到限制，從而使其自由度減少，這種限制就稱為約束。每引入一個約束，構件的自由度就減少一個。運動副的類型不同，引入的約束數(shù)目也不同。在如圖1.1(a)所示轉(zhuǎn)動副中,構件沿z軸和y軸兩個方向的移動都受到限制，而只能在坐標平面yOz內(nèi)轉(zhuǎn)動，引入兩個約束,自由度減少兩個。同理,如圖1.1(b)所示移動副也引入了兩個約束。如圖1.1(c)所示平面機構的高副，構件2相對于構件1在切線t-t方向可移動，繞垂直于平面的軸可以轉(zhuǎn)動,但在其接觸點法線n-n方向的運動受到約束,構件的自由度減少一個。總之，引入一個平面低副就引入兩個約束，自由度減少兩個；引入一個平面高副就引入一個約束，自由度減少一個。1.3平面機構的自由度1.3.3平面機構自由度的計算設一個平面機構由N個構件組成，其中必有一個機架，因機架為固定件，其自由度為零，故活動構件數(shù)n=N－1。這n個活動構件在沒有通過運動副連接時，應該共有3n個自由度，當用運動副將構件連接起來組成機構之后，自由度就要減少。如果上述機構中引入了PL個低副、PH個高副，自由度減少的總數(shù)就為2PL+PH個，則該機構的自由度為：F=3n－2PL－PH1.平面機構自由度的計算公式圖1.7鋼錠熱鋸機構1.3平面機構的自由度在進行機構自由度的計算時，應注意以下幾個問題:(1)復合鉸鏈兩個以上的構件在一處共用同一轉(zhuǎn)動軸線所構成的轉(zhuǎn)動副稱為復合鉸鏈。如圖1.8(a)所示是三個構件組成的復合鉸鏈，從側(cè)視圖1.8(b)中可以看出，構件3分別與構件1、構件2構成兩個轉(zhuǎn)動副。以此類推，如果有m個構件同時在一處以轉(zhuǎn)動副相連，必然構成m－1個轉(zhuǎn)動副。2.計算機構的自由度時應注意的問題圖1.8復合鉸鏈1.3平面機構的自由度

(2)局部自由度機構中某些構件所具有的與機構的輸出運動無關的自由度稱為局部自由度，在計算機構自由度時應予以消除。如圖1.9(a)所示的凸輪機構，滾子繞本身軸線的轉(zhuǎn)動不影響其他構件的運動，只是為了減少從動件與凸輪間的磨損，構成局部自由度。計算機構自由度時應將滾子和從動件焊接在一起,如圖1.9(b)所示,消除局部自由度。則該機構活動構件數(shù)n=2，低副數(shù)PL=2，高副數(shù)PH=1，由式（1.1）得F=3n－2PL－PH=3×2－2×2－1×1=1圖1.9凸輪機構的局部自由度1.3平面機構的自由度

(3)虛約束在某些機構中會存在引入的約束相重復的運動副，這些重復的約束實際上對機構的運動并不起獨立的限制作用，所以稱為虛約束。在計算自由度時應先將虛約束去掉。常見的虛約束有以下幾種：1）運動軌跡重合。機構中兩構件相連，連接前被連接件上連接點的軌跡和連接件上連接點的軌跡重合，則該運動副引入的約束為虛約束,如圖1.10所示EF桿引進的E、F處的約束。2）兩點間保持距離不變。若機構中兩構件上兩點間的距離始終保持不變,將此兩點用構件和運動副連接時,則將引入虛約束，如圖1.11所示。圖1.11兩點間距離不變引入虛約束圖1.10運動軌跡重合引入虛約束1.3平面機構的自由度

3）重復移動副。兩構件同時在幾處接觸并構成幾個移動副，且各移動副的導路互相平行或重合。如圖1.12所示，只算一個移動副，其余是虛約束。4）重復轉(zhuǎn)動副。兩構件間在幾處構成轉(zhuǎn)動副且各轉(zhuǎn)動副軸線重合時，只能算一個轉(zhuǎn)動副，其余為虛約束，如圖1.13所示。圖1.13重復轉(zhuǎn)動副引入虛約束圖1.12重復移動副引入虛約束1.3平面機構的自由度

5）重復高副。機構中對傳遞運動不起獨立限制作用的對稱部分。例如圖1.14中的所示輪系，中心輪1經(jīng)過3個對稱布置的小齒輪2、2′和2″驅(qū)動內(nèi)齒輪3，其中有兩個小齒輪對傳遞運動不起獨立作用。這是為了改善受力情況而裝設的，實際上只需要一個小齒輪就能滿足運動要求。因為虛約束可以改善機構的受力情況，所以在機構的設計中是常見的。在計算機構的自由度時，應先除去機構中存在的局部自由度和虛約束，然后用式（1.1）計算機構的自由度。圖1.14差動齒輪系1.3平面機構的自由度1.3.4機構具有確定運動的條件由上述可知，從動件本身不能獨立運動，要靠原動件帶動，所以只有原動件才能獨立運動，而每個原動件只能有一個獨立的運動參數(shù)。因此，機構的自由度必須與原動件數(shù)目相等，機構才有確定的相對運動。如果原動件數(shù)少于自由度數(shù)，則機構就會出現(xiàn)運動不確定的現(xiàn)象，如圖1.15所示。如果原動件數(shù)大于自由度數(shù)，則機構中最薄弱的構件或運動副可能被破壞，如圖1.16所示。圖1.15原動件數(shù)圖1.16原動件數(shù)>F1.3平面機構的自由度圖1.17自由度F=0如果自由度等于零，如圖1.17所示,則這些構件組合在一起形成的是剛性結構，各構件之間沒有相對運動，故不能構成機構。

所以，機構具有確定運動的條件是自由度大于零且等于原動件的個數(shù)。小結

1）使兩個構件直接接觸并能產(chǎn)生某種相對運動的連接，稱為運動副。運動副按照接觸形式的不同，分為低副和高副，低副包含移動副和轉(zhuǎn)動副。

2）用規(guī)定的線條和符號表示機構中的構件和運動副，并按一定比例尺繪制的表示構件間相對運動關系的簡圖，稱為機構的運動簡圖。比例尺為3）機構的自由度指機構相對于機架具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。機構自由度的計算公式為F=3n－2PL－PH

4）機構具有確定運動的條件是：自由度大于零，且等于原動件的個數(shù)。1.3平面機構的自由度習題1.什么是運動副？平面運動副的種類有哪些？試舉例說明。

2.什么是機構的運動簡圖？如何繪制機構的運動簡圖？

3.什么是機構的自由度？機構具有確定相對運動的條件是什么？

4.計算機構自由度時應注意哪些問題？

5.繪制圖1.19中機構的運動簡圖。

6.計算圖1.20所示機構的自由度，并判斷機構的運動是否確定。

7.計算圖1.21中機構的自由度；分析機構設計是否合理，如不合理請修改。1.3平面機構的自由度謝謝觀賞ThankYou!機械設計基礎第2章帶傳動

1.闡述V帶傳動的類型、特點和應用。2.V帶的結構構造、國家標準及選用、V帶輪的結構構造與設計。3.V帶的應力分析、失效形式、設計準則。4.普通V帶傳動的設計計算和同步齒形帶的選用。知識點：2.1概述帶傳動由主動輪1、從動輪2和緊套在兩輪上的傳動帶3所組成（圖2.1）。當原動機驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動時，依靠帶與帶輪間的摩擦力拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定的動力。帶傳動主要用于兩軸平行且轉(zhuǎn)向相同的場合。與其他機械傳動相比，帶傳動的優(yōu)點：①適合中心距較大的傳動；②結構簡單，造價低廉；③帶具有良好的撓性，可緩沖吸振，傳動平穩(wěn)；④過載時帶與帶輪間發(fā)生打滑現(xiàn)象，可防止損壞其他零件。缺點：①在傳遞同樣大小功率的前提下，傳動的外廓尺寸較大；②由于有彈性滑動，所以不能保證恒定的傳動比；③帶的壽命較短；④有時需要張緊裝置。圖2.1帶傳動2.1概述通常，帶傳動用于中小功率電動機與工作機械間的傳動。目前V帶的應用最多，一般帶速為v=5～25m/s,傳動比i≤7,傳動效率η≈0.92～0.97，傳遞的功率最大可達700kW。在帶傳動中，常用的有平帶傳動［圖2.2（a）］﹑V帶傳動［圖2.2（b）］﹑多楔帶傳動［圖2.2（c）］和同步帶傳動等。前三種依靠摩擦進行傳動，而同步帶屬于嚙合帶傳動。傳動帶大多制成無接頭的環(huán)形。平帶的橫截面為扁平矩形，其工作面為與帶輪接觸的內(nèi)表面。平帶傳動結構最簡單，帶輪制造容易，在傳動中心距較大的場合應用較多。圖2.2帶傳動的類型2.1概述V帶的橫截面為等腰梯形，工作時只與輪槽的側(cè)面接觸，故其兩側(cè)面為工作面。由于輪槽的楔形效應，在同樣的初拉力下，V帶傳動比平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，具有更大的傳動能力，這是V帶傳動的主要優(yōu)點。另外，V帶傳動允許的傳動比較大，結構較緊湊，V帶多數(shù)已經(jīng)標準化并大量生產(chǎn)。因而，V帶傳動比平帶傳動應用廣泛得多，本章著重研究V帶傳動。多楔帶兼具有平帶彎曲應力小和V帶傳動能力強的優(yōu)點，常用于傳遞功率大且要求結構緊湊的場合，傳動比可達10，帶速可達40m/s。在安裝帶傳動時必須將傳動帶張緊在帶輪上，當工作一段時間后，傳動帶會因為永久變形和磨損而松弛，此時必須重新張緊，如圖2.3所示以保持傳動帶的張緊。圖2.3帶傳動的張緊裝置2.1概述

下面研究帶傳動中各幾何參數(shù)之間的關系。如圖2.4所示，當帶的張緊力為規(guī)定值時，兩帶輪軸線間的距離稱為中心距。帶與帶輪接觸弧所對的圓心角稱為包角，用α表示。設d1、d2分別為小、大帶輪的直徑，Ld為帶長，則有α=π±2θ圖2.4帶傳動幾何參數(shù)的關系2.2帶傳動工作情況的分析

安裝帶傳動時，需要將傳動帶張緊，即傳動帶以一定的初拉力F0緊套在帶輪上。由于F0的作用，帶和帶輪的接觸面上產(chǎn)生了正壓力。靜止時，傳動帶兩邊的拉力相等，都等于初拉力F0，見圖2.5(a)。帶傳動工作時［圖2.5(b)］，設主動輪以轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)動，傳動帶作用在主動輪上的摩擦力與主動輪的圓周速度方向相反，主動輪作用在傳動帶上的摩擦力Ff與主動輪的圓周速度方向相同，傳動帶在此摩擦力驅(qū)動下運動；同理，傳動帶作用在從動輪上的摩擦力Ff與傳動帶的運動方向相同，從動輪即靠此摩擦力作用以轉(zhuǎn)速n2轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)了從主動輪到從動輪的傳動。2.2.1帶傳動的受力分析圖2.5帶傳動的受力情況2.2帶傳動工作情況的分析

首先研究平帶傳動。如圖2.6所示，如果不考慮傳動帶做圓周運動時所產(chǎn)生的離心力的影響，在帶與帶輪接觸弧上取一微段dl，所對圓心角為dθ，于是分別根據(jù)力在徑向和切向的平衡條件可得圖2.6帶的受力分析2.2帶傳動工作情況的分析

帶傳動工作時，傳動帶上有以下幾種應力：2.2.2帶的應力分析1.拉應力式中：F1、F2拉力，N；A——帶的橫截面積，mm2，見表2.1。在接觸弧上，傳動帶上的拉應力介于σ1和σ2之間。2.2帶傳動工作情況的分析2.離心力所產(chǎn)生的拉應力式中：v──帶速，m/s；

q──傳動帶單位長度的質(zhì)量，kg/m。

當帶繞上帶輪后，帶做圓周運動。如圖2.7所示，在微段dl上產(chǎn)生的離心力為圖2.7帶的離心力2.2帶傳動工作情況的分析3.彎曲應力式中：E——帶的彈性模量，MPa；

d——帶輪的基準直徑，mm，對于V帶，指輪槽基準寬處帶輪的直徑；

h——帶的高度，mm。

帶繞上帶輪后，會產(chǎn)生彎曲應力，帶的彎曲應力為圖2.8帶的應力分布2.2帶傳動工作情況的分析

帶傳動工作時，受到拉力后要產(chǎn)生彈性變形。由于緊邊和松邊拉力不相等，故彈性變形也不相同（圖2.9）。當傳動帶在D點繞上主動輪1時，其所受的拉力為F1，帶的線速度v等于主動輪的圓周速度v1。而帶在由D點轉(zhuǎn)到A點的過程中，帶所受的拉力逐漸由F1降低到F2，帶的彈性變形也隨之逐漸減少，即帶沿主動輪的運動是一面繞進，一面向后收縮,使得帶的速度v落后于主動輪的圓周速度v1，這說明帶與帶輪之間存在相對滑動。同樣，在從動輪處也存在相對滑動，不同的是帶沿從動輪的運動是一面繞進，一面向前伸長，使得帶的速度v超前于從動輪的圓周速v2。這種由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的滑動，稱為彈性滑動。這是帶正常工作時固有的特性。2.2.3帶的彈性滑動和打滑圖2.9帶傳動的彈性滑動注：輪緣的箭頭表示帶輪相對與帶的滑動方向2.3普通V帶傳動的設計計算

V帶由頂膠1、抗拉體2、底膠3和包布4等部分組成（圖2.10）。抗拉體用于承受拉力，由簾布或細線組成，其材料可用化學纖維或棉織物，化學纖維的承載能力較高。頂膠和底膠分別承受彎曲時的拉伸和壓縮。包布采用耐磨的橡膠帆布，將結構包裹成型。2.3.1概述圖2.10帶的結構1.頂膠；2.抗拉體；3.底膠；4.包布

帶有以下類型：普通V帶、窄V帶、寬V帶、連組V帶、齒形V帶、大楔形V帶、汽車V帶等多種類型，其中普通V帶應用最廣。本節(jié)主要研究普通V帶的設計計算。2.3普通V帶傳動的設計計算

楔角φ=40°、相對高度約為0.7的V帶稱為普通V帶。普通V帶已標準化，按截面尺寸的不同，分為Y、Z、A、B、C、D、E七種（截面尺寸按順序排列依次增大，帶的承載能力也依次增大）。窄V帶分為SPZ、SPA、SPB、SPC四種，截面高度和節(jié)寬度的比值為0.9。見表2.1。2.3普通V帶傳動的設計計算

帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞。因此帶傳動的設計準則是在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。由式（2.5）、式（2.7）和式（2.9），并以f′代替f，可得單根V帶在有打滑趨勢時的有效拉力，即最大有效拉力：2.3.2設計準則及單根V帶的基本額定功率

為了使帶傳動有一定的疲勞壽命，應使σmax=σ1+σc+σb1≤σ,即σ1≤σ－σc－σb1（2.17）式中:［σ］——帶的許用應力。2.3普通V帶傳動的設計計算

設帶傳動傳遞的額定功率為P，KA為工作情況系數(shù)（表2.6），則計算功為PC=KAP（kW）

（2.21）2.3.3普通V帶的型號和根數(shù)的確定2.3普通V帶傳動的設計計算小輪直徑應不小于表2.7所示的ddmin,否則將因彎曲應力過大而使帶的壽命降低；但也不能過大，過大的帶輪直徑將使傳動的外廓尺寸增大。選定小輪直徑dd1后，要驗算帶速2.3.4主要參數(shù)的選擇和計算1.選擇帶輪直徑dd1、dd2,驗算帶速v對于普通V帶傳動，一般應使v在5～25m/s的范圍內(nèi)。大輪直徑dd2=idd1。dd1、dd2應符合帶輪最小基準直徑尺寸系列（表2.7）和基準直徑系列（表2.8）。2.3普通V帶傳動的設計計算

果中心距未預先給定，則可按下式初步確定中心距a0

確定a0后，可按式（2.2）初定V帶的基準長度

根據(jù)Ld從表2.5選取接近的基準長度Ld，再按下式近似計算出傳動的中心距a≈a0+(Ld-L′d)/2

(2.26)

考慮安裝調(diào)整﹑補充張緊的需要，中心距的變化范圍為：（a-00015Ld）～(a+0.03Ld)。

2.選擇中心距a和帶的基準長度Ld，驗算小輪的包角α12.3普通V帶傳動的設計計算保持適當?shù)某趵κ菐鲃诱９ぷ鞯闹匾獥l件，由式（2.8）可知帶傳動的最大有效拉力Femax與F0成正比；但初拉力過大將增大軸和軸承上的壓力，并降低帶的壽命。單根普通V帶合適的初拉力可按下式計算：式中:PC——計算功率，kW;z——V帶根數(shù)；v——V帶速度,m/s;Kα——包角系數(shù)；q——V帶單位長度的質(zhì)量，kg/m。3.確定帶的初拉力F02.3普通V帶傳動的設計計算壓軸力FQ即帶傳動作用在軸上的力，為了設計安裝帶傳動的軸和軸承，必須計算壓軸力FQ。可以不考慮帶的兩邊的拉力差，近似地按帶的兩邊初拉力F0的合力計算FQ（圖2.13）4.計算壓軸力FQ圖2.13壓軸力F02.4同步帶傳動同步帶是以細鋼絲繩或玻璃纖維為強力層，外覆以聚氨酯或氯丁橡膠的環(huán)形帶。由于帶的強力層承載后變形小；且內(nèi)周制成齒狀使其與齒形的帶輪相嚙合，故帶與帶輪間無相對滑動，構成同步傳動，如圖2.14所示。2.4.1同步帶傳動的特點和應用圖2.14同步帶結構與同步帶傳動2.4同步帶傳動（1)節(jié)距pb與基本長度Lp

在規(guī)定張緊力下，同步帶相鄰兩齒對稱中心線的距離，稱為節(jié)距pb。同步帶工作時保持原長度不變的周線稱為節(jié)線，節(jié)線長度上Lp為基本長度(公稱長度)，輪上相應的圓稱為節(jié)圓。如圖2.14所示，顯然Lp=pbz。

(2)模數(shù)m

與齒輪一樣，也規(guī)定模數(shù)m=pb/π。2.4.2同步帶的參數(shù)、類型和規(guī)格1.同步帶的參數(shù)2.同步帶的類型和規(guī)格

同步帶分為梯形齒和圓弧齒兩大類，如圖2.15所示。目前梯形齒同步帶應用較廣，圓弧齒同步帶因其承載能力和疲勞壽命高于梯形齒而應用日趨廣泛。同步帶按結構分為單面和雙面同步帶兩種型式。雙面同步帶按齒的排列不同又分為對稱齒雙面同步帶(DA型)和交錯齒雙面同步帶(DB型)兩種，如圖2.16所示。此外，還有特殊用途和特殊結構的同步帶。本節(jié)僅討論單面梯形齒同步帶。2.4同步帶傳動圖2.15梯形齒和圓弧齒同步形圖2.16對稱齒雙面同步帶和交錯齒雙面同步帶2.4同步帶傳動

1)同步帶輪的材料及輪輻、輪轂結構同V帶輪。為防止齒形帶工作時從帶輪上脫落，一般推薦小帶輪兩邊均有擋圈，而大帶輪則無擋圈；或大小帶輪均為單面擋圈，但擋圈各在不同側(cè)，如表2.10所示。2)同步帶輪輪齒形狀有漸開線齒廓和直邊齒廓兩種(用于梯形齒同步齒形帶)，其中漸開線齒廓的同步帶輪可借用齒輪刀具展成加工，齒廓具體尺寸請參閱有關手冊。3)周節(jié)制同步齒形帶輪的寬度如表2.11所示，節(jié)線長度如表2.12所示，直徑如表2.13所示。4)周節(jié)制同步帶輪標記由帶輪齒數(shù)、帶型號、輪寬代號和標準代號組成。2.4.3同步帶輪2.4同步帶傳動2.4同步帶傳動2.4同步帶傳動

已知條件：①傳動功率；②小帶輪和大帶輪轉(zhuǎn)速；③傳動用途、載荷性質(zhì)、外廓尺寸、原動機種類以及工作制度等，如圖2.17所示。設計計算步驟如表2.14所示。2.4.4同步帶傳動設計圖2.17同步齒形帶選型圖2.4同步帶傳動2.4同步帶傳動2.5V帶輪的結構設計對V帶輪的要求有質(zhì)量小，結構工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應力，質(zhì)量均勻，輪槽工作面具有較高的表面精度，輪槽的尺寸和角度具有一定的精度。制造V帶輪的材料可采用灰鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料，以灰鑄鐵應用最為廣泛。當帶速v≤25m/s時，采用HT150；v>25m/s時采用HT200，速度更高的帶輪可采用球墨鑄鐵或鑄鋼，也可采用鋼板沖壓后焊接帶輪。小功率傳動可采用鑄鋁或工程塑料。帶輪由輪緣、輪輻、輪轂三部分組成。

V帶輪按輪輻結構不同分為四種型式，如圖2.18所示。帶輪基準直徑dd≤(2.5～3)d0(d0為帶輪軸直徑)時可采用S型［實心帶輪，圖2.18(a)］；dd≤300mm時可采用P型［腹板式帶輪，圖2.18(b)］；當dd-dl≥100mm時，可采用H型［孔板式帶輪，圖2.18(c)］；dd>300mm時可采用E型［輪輻式帶輪，圖2.18(d)］。每種型式根據(jù)輪轂相對腹板(輪輻)位置不同分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等幾種，帶輪的結構尺寸如表2.16所示。帶輪的輪緣尺寸如表2.17所示，表中bd表示帶輪輪槽的基準寬度，通常與V帶的節(jié)面寬度bp相等，即bd＝bp；基準寬度處帶輪的直徑稱為基準直徑dd，如圖2.18所示；V帶輪的基準直徑系列如表2.8所示。圖2.18V帶輪的結構2.5V帶輪的結構設計2.5V帶輪的結構設計2.5V帶輪的結構設計2.6帶傳動的安裝、張緊與維護帶傳動的張緊程度對其傳動能力、壽命和軸壓力都有很大的影響。V帶傳動初拉力的測定可在帶與帶輪兩切點中心加以垂直于帶的載荷G，使每100mm跨距產(chǎn)生1.6mm的撓度，此時傳動帶的初拉力F0是合適的(即總撓度y=1.6a/100)，如圖2.19所示。2.6.1帶傳動的張緊與調(diào)整圖2.19初拉力的確定2.6帶傳動的安裝、張緊與維護1)定期張緊。如圖2.20(a)所示，將裝有帶輪的電動機1裝在滑道2上，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘3以增大或減小中心距，從而達到張緊或松開的目的。如圖2.20(b)所示為把電動機裝在一擺動底座上，通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)中心距達到張緊的目的。

2)自動張緊。把電動機1裝在如圖2.20（c）所示的搖擺架2上，利用電機的自重，使電動機軸心繞鉸點A擺動，拉大中心距以達到自動張緊的目的。圖2.20初拉力的確定（a）1.電動機；2.底座；3.螺釘；（b）1.電動機；2.滑道；3.螺釘；（c）1.電動機；2.搖擺架1.調(diào)整中心距法2.6帶傳動的安裝、張緊與維護帶傳動的中心距不能調(diào)整時，可采用張緊輪法。如圖2.21(a)所示為定期張緊裝置，定期調(diào)整張緊輪的位置可達到張緊的目的。圖2.21(b)所示為擺錘式自動張緊裝置，依靠擺捶重力可使張緊輪自動張緊。圖2.21張緊輪的布置2.張緊輪法2.6帶傳動的安裝、張緊與維護正確的安裝與維護是保證帶傳動正常工作、延長壽命的有效措施，一般應注意以下幾點：

1)平行軸傳動時各帶輪的軸線必須保持規(guī)定的平行度。V帶傳動主、從動輪輪槽必須調(diào)整在同一面內(nèi)，誤差不得超過20′，否則會引起V帶的扭曲，使兩側(cè)面過早磨損，如圖2.22所示。

2)套裝帶時不得強行撬入。應先將中心距縮小，將帶套在帶輪上，再逐漸調(diào)大中心距拉緊帶，直至所加測試力G滿足規(guī)定的撓度y＝1.6a/100加為止。

3)多根V帶傳動時，為避免各根V帶載荷分布不均，帶的配組公差(請參閱有關手冊)應在規(guī)定的范圍內(nèi)。

4)對帶傳動應定期檢查及時調(diào)整，發(fā)現(xiàn)損壞的V帶應及時更換，新舊帶、普通V帶和窄V帶、不同規(guī)格的V帶均不能混合使用。

5)帶傳動裝置必須安裝安全防護罩。這樣既可防止絞傷人，又可以防止灰塵、油及其他雜物飛濺到帶上影響傳動。2.6.2帶傳動的安裝與維護2.6帶傳動的安裝、張緊與維護圖2.22帶輪的安裝2.6帶傳動的安裝、張緊與維護高速帶傳動系指帶速v>30m/s、高速軸轉(zhuǎn)速n1＝10000～50000r/min的傳動。主要用于增速以驅(qū)動高速機床、粉碎機、離心機等機器。高速帶傳動的增速比為2～4，有時可達到8。高速帶傳動一般要求傳動可靠、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并有一定的壽命。由于帶的離心應力較大，所以高速帶都采用質(zhì)量小、厚度薄且均勻、撓曲性好的環(huán)行平帶，如麻織帶、絲織帶、錦綸編織帶等。高速帶輪要求質(zhì)量小且分布均勻?qū)ΨQ，通常用鋼或鋁合金制造，工作表面的表面精度要高，并要求進行動平衡試驗。為防止掉帶，帶輪一般制成鼓形或2°左右的雙錐面［圖2.23(a)］。為了防止運轉(zhuǎn)時帶與帶輪工作表面間形成氣墊，帶輪表面應開環(huán)行槽，如圖2.23(b)所示。2.6.3高速帶傳動簡介2.6帶傳動的安裝、張緊與維護圖2.23高速帶輪輪緣小結帶傳動的主要特點是具有中間撓性元件，它是重要的機械傳動形式之一。本章主要介紹了帶（含同步齒形帶）傳動的特點，帶傳動的類型及應用，帶的構造，帶工作時的受力及應力分析，帶傳動的設計計算與選用、同步齒形帶計算與選用。其次介紹了帶輪的結構形式和結構設計，以及帶傳動的張緊、安裝與維護。2.6帶傳動的安裝、張緊與維護習題1.摩擦帶傳動按膠帶截面形狀有哪幾種?各有什么特點?為什么傳遞動力多采用V帶傳動?2.按國標規(guī)定，普通V帶橫截面尺寸有哪幾種?3.什么是V帶的基準長度和V帶輪的基準直徑?4.小帶輪的包角α1對V帶傳動有何影響?為什么要求α1≥120°?5.帶傳動的主要失效形式有哪些?設計計算準則是什么?習題6.什么叫有效拉力?什么叫極限有效拉力?帶傳動不打滑的條件是什么?7.V帶傳動選擇小帶輪直徑較好的方法是什么?8.單根V帶所能傳遞的功率與哪些因素有關?9.帶傳動中為什么要張緊?V帶傳動和平帶傳動張緊輪的布置位置有什么不同，為什么?10.某V帶傳動傳遞的功率P=5.5kW，帶速v=10m/s,緊邊拉力F1是松邊拉力F2的2倍，求該帶傳動的有效拉力及緊邊拉力F1。11.某普通V帶傳動由電動機直接驅(qū)動，已知電動機轉(zhuǎn)速n1＝1450r/min,主動帶輪基準直徑dd1=160mm，從動帶輪直徑dd2=400mm，中心距a＝1120mm，用兩根B型V帶傳動，載荷平穩(wěn)，兩班制工作，試求該傳動可傳遞的最大功率。12.某帶式運輸機其異步電動機與齒輪減速器之間用普通V帶傳動，電動機額定功率P=5.5kW，轉(zhuǎn)速n1=960r/min,V帶傳動比i12=2.5，運輸機單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，一班制工作，試設計此V帶傳動。(允許傳動比誤差Δi≤±5%)。2.6帶傳動的安裝、張緊與維護謝謝觀賞ThankYou!機械設計基礎第3章齒輪傳動機構1.齒輪傳動機構的基本類型、特點；漸開線的性質(zhì)、齒輪的嚙合和傳動特性。2.直齒輪、斜齒輪、錐齒輪的參數(shù)和幾何尺寸計算。3.齒輪的失效形式、設計方法。知識點：3.1概述齒輪機構是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的一種傳動機構，可以傳遞空間任意兩軸間的運動和動力。與其他傳動機構相比，齒輪傳動具有以下優(yōu)點：

1）能保證瞬時傳動比恒定。

2）適用范圍廣。傳遞功率可達105kW，圓周速度可達300m/s，轉(zhuǎn)速可達105r/min。

3）傳動效率高。單級傳動在95%以上。

4）結構緊湊，適用于近距離傳動。

5）工作可靠，壽命長。主要缺點：

1）要求較高的制造和安裝精度，制造工藝復雜，成本高。

2）不適用于遠距離的傳動。

3）無過載保護。3.1.1齒輪機構的特點3.1概述1）兩軸線平行的直齒圓柱齒輪傳動圖3.1（a）、斜齒圓柱齒輪傳動圖3.1(d）和人字齒輪傳動圖3.1（e）。

2）兩軸線相交的直齒圓錐齒輪傳動圖3.1（g）和曲齒圓錐齒輪傳動圖3.1（h）。

3）兩軸線交錯的交錯軸斜齒輪傳動圖3.1（f）和蝸桿傳動。3.1.2齒輪機構的類型圖3.1齒輪機構的基本類型1.根據(jù)兩齒輪軸線的相對位置和齒向分3.1概述1）外嚙合齒輪傳動圖3.1（a）。2）內(nèi)嚙合齒輪傳動圖3.1（b）。3）齒輪齒條傳動圖3.1（c）。2.根據(jù)嚙合方式分根據(jù)齒廓線的形狀可分為漸開線齒輪、擺線齒輪、圓弧齒輪，其中應用最廣泛的是漸開線齒輪。3.根據(jù)齒廓線的形狀分根據(jù)齒輪傳動的工作條件可分為閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動。閉式齒輪傳動是將齒輪封閉在具有足夠剛度和良好潤滑條件的密封箱體內(nèi)，多用于重要傳動。而開式傳動的齒輪完全外露，易落入灰塵和雜質(zhì)，導致潤滑不良，齒面易磨損，多用于低速和不重要場合。4.根據(jù)齒輪傳動的工作條件分按齒面硬度，齒輪可分為軟齒面（硬度≤HBS350）齒輪和硬齒面（硬度>HBS350）齒輪。5.按齒面硬度分3.2齒廓嚙合基本定律齒輪傳動的最重要的要求是瞬時傳動比不變，即i12=ω1/ω2為常數(shù)，否則，當主動輪以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動輪會以變角速度轉(zhuǎn)動，從而引起振動、沖擊和噪聲，影響機器的工作精度和壽命。齒輪傳動若要保持瞬時傳動比恒定不變，輪齒的齒廓形狀必須滿足一定的條件。如圖3.2所示。兩輪的一對齒廓在K點接觸，過K點做兩齒輪的公法線nn與兩輪的連心線O1O2相交于P點，由于在傳動過程中兩輪的齒廓是連續(xù)接觸的，所以要使兩齒廓不產(chǎn)生卡死和脫離現(xiàn)象，連續(xù)接觸的兩輪齒廓，無論在任何點接觸，兩輪接觸點的速度v1與v2在公法線nn上的投影相等。通過理論分析證明，欲保證瞬時傳動比恒定不變，則傳動比圖3.2齒廓曲線與齒輪傳動比的關系3.3漸開線齒廓當一直線NK沿半徑為rb的圓作純滾動時，直線上的任意一點K的軌跡稱為該圓的漸開線。該圓稱為基圓，NK線稱為發(fā)生線，半徑rb為基圓半徑，漸開線段AK所對應的中心角θK稱為漸開線AK段的展角。線段OK稱為漸開線上K點的向徑。記作rK。3.3.1漸開線的形成1）當發(fā)生線從位置Ⅰ在基圓上純滾動到任意位置Ⅱ時，它在基圓上滾動的線段長度與基圓上被滾過的圓弧長度相等，即NK=NA。

2）發(fā)生線沿基圓純滾動時，N是其瞬時轉(zhuǎn)動中心，因此發(fā)生線NK是漸開線上K點的法線,且線段NK為K點的曲率半徑ρK,又因發(fā)生線始終與基圓相切，所以基圓的切線必為漸開線上某一點的法線。

3）漸開線的形狀取決于基圓的大小。

3.3.2漸開線的性質(zhì)3.3漸開線齒廓圖3.4漸開線的形成如圖3.3所示，基圓半徑愈小，漸開線愈彎曲；基圓半徑增大時，漸開線趨于平直。當基圓半徑為無窮大時，其漸開線將變成直線。

4）漸開線是從基圓開始向外展開的，因此基圓內(nèi)無漸開線。

5）漸開線上各點的壓力角不相等。離基圓越遠壓力角越大。漸開線上任一點法向力Fn的方向與該點速度方向線所夾的銳角αK稱為該點的壓力角。由圖3.4可知，cosαK=rb/rK。圖3.3基圓大小與漸開線形狀的關系3.3漸開線齒廓3.3.3漸開線參數(shù)方程如圖3.5所示，兩齒輪的齒廓在K點接觸，過K點作兩齒廓的公法線N1N2，由漸開線的性質(zhì)可知，N1N2必同時與兩基圓相切，即N1N2為兩基圓的內(nèi)公切線。齒輪傳動時兩基圓位置不變，同一方向的內(nèi)公切線只有一條。所以一對漸開線齒廓從開始嚙合到脫離接觸，所有的嚙合點都在N1N2線上，故稱N1N2線為漸開線齒輪傳動的嚙合線。3.3.4漸開線齒廓的嚙合特點1.嚙合線為一條直線3.3漸開線齒廓

嚙合線N1N2與兩輪節(jié)圓公切線tt之間所夾的銳角稱嚙合角，以α′表示。由圖3.5可知，嚙合角恒等于節(jié)圓上的壓力角。因為嚙合角為常數(shù)，且傳動中齒廓間正壓力方向不變，所以傳動平穩(wěn)。2.漸開線齒廓間的正壓力方向不變圖3.5漸開線齒廓的嚙合由式（3.1）可得，i12=ω1/ω2=r′2/r′1=rb2/rb1,即漸開線齒輪傳動比取決于兩輪基圓半徑之比。當漸開線齒廓加工完成之后，它的基圓大小已經(jīng)確定，即使兩輪的中心距稍有改變，其角速度之比也仍保持原值不變，漸開線齒廓的這一特性稱為傳動的可分性。由于安裝、制造誤差及軸承磨損，常導致中心距的微小改變，但由于它具有可分性，傳動比仍保持不變。3.中心距具有可分性3.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的各部分名稱和幾何尺寸計算3.4.1齒輪各部分的名稱及符號齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù)，用Z表示。1.齒數(shù)如圖3.6所示為標準直齒圓柱外齒輪的一部分。圖3.6齒輪各部分名稱

齒頂圓：過齒輪各齒頂端的圓稱為齒頂圓，其直徑和半徑分別用da、ra表示。齒根圓：過齒輪各齒槽底部的圓稱為齒根圓，其直徑和半徑分別用df、rf表示。2.齒頂圓、齒根圓3.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的各部分名稱和幾何尺寸計算

齒厚：在半徑為rK的任意圓周上，一個輪齒的兩側(cè)齒廓之間的弧長稱為該圓上的齒厚，用sK表示。齒槽寬：在半徑為rK的任意圓周上，一個齒槽的兩側(cè)齒廓之間的弧長稱為該圓上的齒槽寬，用eK表示。齒距：在半徑為rK的任意圓周上，相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長稱為該圓上的齒距，用pK表示。pK=eK+sK3.齒厚、齒槽寬、齒距

在齒頂圓和齒根圓之間，取一圓作為計算齒輪各部分幾何尺寸的基準，該圓稱為分度圓，其直徑和半徑分別用d、r表示。分度圓上的齒厚、齒槽寬、齒距分別用s、e和p表示。4.分度圓3.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的各部分名稱和幾何尺寸計算

分度圓直徑d與齒距p及齒數(shù)z之間的關系為πd=pz,d=pz/π,由于式中的π為無理數(shù)，將給計算、制造和檢驗等帶來不便。為規(guī)范生產(chǎn)和便于互換，人為地把p/π規(guī)定為簡單有理數(shù)并標準化，稱為齒輪的模數(shù)，用m表示，其單位為mm,所以d=mz。齒輪的模數(shù)已標準化，表3.1為標準模數(shù)系列的一部分。5.模數(shù)3.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的各部分名稱和幾何尺寸計算

漸開線上各點的壓力角是變化的。為設計、制造方便，我國規(guī)定分度圓上的壓力角為標準壓力角，其標準值為α=20°。在汽車、航空工業(yè)中α有時會采用22.5°、25°等。6.壓力角

介于分度圓與齒頂圓之間的部分稱為齒頂，其徑向距離稱為齒頂高，用ha表示。介于分度圓與齒根圓之間的部分稱為齒根，其徑向距離稱為齒根高，用hf表示。齒根圓與齒頂圓之間的徑向距離稱為全齒高，用h表示。7.齒頂高、齒根高、全齒高

輪齒的軸向?qū)挾龋胋表示。8.齒寬3.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的各部分名稱和幾何尺寸計算3.4.2標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算

m、α、h*a、c*和z是漸開線齒輪幾何尺寸計算的五個基本參數(shù)，m、α、h*a和c*均為標準值，且s=e的齒輪稱為標準齒輪。標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式見表3.2。3.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的各部分名稱和幾何尺寸計算3.4.3內(nèi)齒輪

圖3.7為一內(nèi)齒輪。相同基圓的內(nèi)、外齒輪的齒廓曲線為完全相同的漸開線，但因輪齒的形狀不同，其某些幾何尺寸計算不同與外齒輪。例如：齒頂圓直徑：da=d-2ha

齒根圓直徑：df=d+2hf圖3.7內(nèi)齒輪各部分的名稱3.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的各部分名稱和幾何尺寸計算圖3.8齒條各部分的名稱3.4.4齒條如圖3.8為一齒條。當齒輪的齒數(shù)增大到無窮多時，漸開線齒廓曲線變?yōu)橹本€，同時齒頂圓、齒根圓、分度圓也相應變?yōu)辇X頂線、齒根線和分度線（齒條中線）。與漸開線直齒圓柱齒輪相比，齒條具有以下特點：

1)齒面任意高度上的壓力角都相等，都等于標準值20°。

2)在齒的任意高度處的齒距都相等，都等于分度線上的齒距p=πm,但只有分度線上齒厚與齒槽寬才相等，s=e=πm/2,因此稱之為齒條中線。3.5直齒圓柱齒輪的齒厚測量圖3.9任意圓周上的齒厚3.5.1漸開線齒輪任意圓上的齒厚當設計和檢驗齒輪時，需要知道某些圓上的齒厚。任意圓上的齒厚計算方法如下：如圖3.9所示為外齒輪的一個齒。圖中β為任意圓上的齒厚SK所對的圓心角。經(jīng)推導可得任意圓上的齒厚公式為公法線長度和分度圓弦齒厚是齒輪檢驗中常見的齒厚測量項目。3.5直齒圓柱齒輪的齒厚測量圖3.10公法線的測量3.5.2公法線長度公法線長度是齒輪檢驗中常見的齒厚測量項目之一。如圖3.10所示，用卡尺的兩個卡腳跨越K個輪齒與漸開線齒廓相切于A、B兩點，AB的距離被稱為被測齒輪跨K個齒的公法線長度，以W表示，由圖可知：將標準齒輪的Pb和Sb代入上式整理后可得標準齒輪的公法線長度計算公式為3.5直齒圓柱齒輪的齒厚測量圖3.11固定弦齒厚與固定弦齒高3.5.3固定弦齒厚對于大模數(shù)（m＞10mm）齒輪或圓錐齒輪（大端），通常測量固定弦齒厚。如圖3.11所示，標準齒條與齒輪對稱相切時，切點A、B間的距離稱為固定弦齒厚，用Sc表示。3.6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動圖3.12一對漸開線齒輪的嚙合傳動3.6.1嚙合過程如圖3.12所示,兩輪輪齒進入嚙合時，首先是主動輪1的根部齒廓與從動輪的齒頂在B2點接觸，隨后嚙合點沿N1N2移動，當嚙合傳動進行到主動輪的齒頂與從動輪的根部齒廓在B1點接觸時，兩輪齒即將脫離接觸。因此B2點是起始嚙合點，B1是終止嚙合點，線段B1B2是這對輪齒嚙合過程中嚙合點的實際軌跡，稱其為實際嚙合線。如果將兩輪的齒頂圓加大，則B1、B2分別向N1、N2靠近，線段B1B2變長。但因基圓內(nèi)無漸開線，所以兩輪的齒頂圓不能超過N1、N2點。因此N1N2是理論上最長的嚙合線段，稱其為理論嚙合線段。N1、N2點稱為極限嚙合點。3.6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動圖3.13漸開線齒輪正確嚙合的條件3.6.2正確嚙合條件如圖3.13所示，當前一對輪齒在K點接觸，后一對輪齒在K′點接觸，這時輪1和輪2的法向齒距相等，且均等于KK′。由漸開線的性質(zhì)可知，法向齒距等于兩輪基圓上的齒距，所以要保證兩對輪齒能同時在嚙合線上嚙合，必須滿足以下條件：3.6漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動圖3.14漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件3.6.3連續(xù)傳動條件要使兩齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)傳動，必須前一對齒嚙合還沒有脫離，后一對輪齒就進入嚙合。如圖3.14所示，前一對輪齒在K點嚙合尚未到達嚙合終點B1時，后一對輪齒已在嚙合始點B2開式嚙合。因此，保證連續(xù)傳動的條件是由漸開線的性質(zhì)可知，線段B2K等于基圓齒距Pb，故連續(xù)傳動條件可寫作式中ε稱為重合度，重合度ε越大，表示同時參加嚙合