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第4章 机械传动 【学习目标】 1．了解机构的基本组成，掌握平面机构运动简图的绘制方法 2．理解零件失效、运动副、自由度等基本概念 3．掌握平面机构自由度的计算方法和机构具有确定相对运动条件的应用 4．了解带传动和链传动的工作原理、运动特性、应用特点及结构标准 5．了解带传动和链传动的设计计算方法、步骤及主要参数选择 6．了解圆柱齿轮传动的应用、类型、渐开线齿廓的啮合特点、加工测量方法和材料选择 7．理解渐开线圆柱齿轮的啮合过程、正确啮合和连续传动的条件以及当量齿轮、变位齿轮的基本概念与应用 8．掌握渐开线圆柱齿轮的主要参数、几何尺寸计算、参数选择以及齿轮传动承载能力的一般分析计算方法 9．了解直齿锥齿轮传动和蜗杆传动的应用特点，以及蜗杆传动的材料选择方法 10．理解直齿锥齿轮和蜗杆传动的正确啮合条件、失效形式和设计准则分析及参数选择 11．掌握定轴轮系、周转轮系和简单混合轮系传动比的计算方法 4.1 机械的概念 本节的研究对象是机械的概念。 机械是机器和机构的总称。 1．机器 2．机构 3．构件、零件和部件 4.2 平面机构的结构分析 4.2.1 结构分析的目的 机构是用来传递或变换运动的构件系统，且组成机构的各构件彼此间具有确定的相对运动。 4.2.2 平面机构的组成 1．构件的自由度 作平面运动的构件相对于定参考系所有独立运动的数目称为构件的自由度。 2．运动副 （1）低副 （2）高副 3．组成机构的构件类型 （1）固定构件 （2）原动件 （3）从动件 4.2.3 平面机构运动简图的绘制 1．机构运动简图的概念 2．机构运动简图的绘制 【例4-1】 绘制图4-9（a）所示的颚式破碎机主体机构的运动简图。 选择构件的运动平面为视图平面，且原动件的位置为机构运动瞬时位置，如图4-9（c）。 【例4-2】 试绘制图4-10（a）所示内燃机的机构示意图。 4.2.4 机构具有确定运动的条件 1．平面机构的自由度 若机构中各构件共组成PL个低副、PH个高副，则平面机构自由度F的计算公式为 2．计算机构自由度的注意事项 （1）复合铰链 （2）局部自由度 （3）虚约束 【例4-3】 计算图4-18（a）所示筛料机构的自由度。 3．机构具有确定运动的条件 只有给机构输入的独立运动数目与机构的自由度数相等，该机构才能有确定的运动。 4.3 带传动和链传动 4.3.1 带传动的应用特点和结构标准 1．带传动的类型 2．带传动的应用特点 摩擦带传动的优点有以下几点。 ① 带有良好的弹性，能缓冲减震，因而传动平稳，噪声小。 ② 过载时，会因摩擦力的不足使带在带轮上打滑，对其他零件起到安全保护作用。 ③ 适用于两轴中心距较大场合的传动。 ④ 结构简单，制造和安装精度要求不高，维护方便，成本较低。 摩擦带传动的缺点有以下几点。 ① 由于带的弹性滑动，不能保证准确的传动比。 ② 外廓尺寸大，传动效率较低，寿命较短。 ③ 工作时因摩擦产生静电，故不宜放在易燃、易爆的场合。 ④ 支撑带轮的轴和轴承受力较大，一般需要张紧装置。 4.3.2 V带轮的结构及标准 1．普通V带的结构和标准 4.3.3 带传动的工作情况分析 1．带传动的受力分析 带传动工作时，带中将产生以下三种应力。 （1）由拉力产生的拉应力 （2）由离心力产生的拉应力 （3）由带弯曲产生的弯曲应力 最大应力发生在带的紧边进入小带轮处。 4.3.6 链传动的应用特点和类型 1．链传动的应用特点 2．链传动的类型 4.3.7 滚子链的结构和参数 1．滚子链的结构 由外链板1、内链板2、销轴3、套筒4和滚子5五部分组成。 2．滚子链的参数 4.4 圆柱齿轮传动 4.4.2 渐开线齿廓的性质和特点 1．渐开线的形成及性质 ① 发生线在基圆上滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长，即 。 ② 渐开线上任一点的法线必与基圆相切。 线段NK既是基圆的切线，同时也是渐开线在K点的法线和曲率半径。 ③ 渐开线上K点的速度V与作用力Fn的夹角?K称为K点的压力角。 渐开线上各点的压力角不同。 离基圆越远，压力角越大。 ④ 渐开线的形状取决于基圆的大小。 基圆半径越大。 渐开线越平直。 当基圆趋于无穷大时，渐开线就成为直线，这就是渐开线齿条的齿廓。 ⑤ 基圆内无渐开线。 4.4.3