章节名称
TOPIC 1平面机构运动副和运动简图
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
掌握常用的运动副类型
教学重点
低副和高副
教学难点
辅助手段
课外作业
课后体会
一、运动副
使两物体直接接触而又能产生一定相对运动的联接，称为运动副。
根据运动副中两构接触形式不同，运动副可分为低副和高副。
1.低副：低副是指两构件之间作面接触的运动副。按两构件的相对运动情况，可分为：
（1）转动副：两构件在接触处只允许作相对转动。由滑块与导槽组成的运动副。
（2）移动副：两构件在接触处只允许作相对移动。由滑块与导槽组成的运动副。
3）螺旋副：两构件在接触处只允许作—定关系的转动和移动的复合运动。丝杠与螺母组成的运动副。
2.高副：高副是两构件之间作点或线接触的运动副。
二、自由度
—个作空间运动的构件具有六个独立的运动，即沿X、Y、Z轴的移动和绕 X、Y、Z轴的转动，构件的这种独立的运动称为构件的自由度。
一个作平面运动的自由构件，可以产生三个独立运动，即沿X、Y、Z轴的移动及绕A点（极点）的转动，所以具有三个自由度。
当两个作平面运动的构件组成运动副之后，由于受到约束，相应的自由度也随之减少。转动副约束了沿 X、Y轴向移动的自由度，保留了—个转动的自由度。移动副约束了沿一轴方向的移动和在平面内两个转动自由度，保留了沿另—轴方向移动的自由度。高副则只约束了沿接触处公法线方向移动的自由度，保留了绕接触处的转动和沿接触处共切线方向移动的两个自由度。
所以在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度。
每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。
三、平面机构的运动简图
绘制平面机构运动简图的目的
绘制平面机构运动简图的目的在于：撇开与机构运动无关的外部形态，把握机构运动性质的内在联系，揭示机构的运动规律和特性。
机构的相对运动只与运动副的数目、类型、相对位置及某些尺寸有关，而与构件的横截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体结构无关。
用线条表示构件，用简单符号表示运动副的类型，按一定比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，这种简明表示机构各构件运动关系的图形称机构运动简图。
只表示机构的结构及运动情况，不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。
章节名称
TOPIC 2 铰链四杆机构
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
掌握铰链四杆机构的基本类型。掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。
教学重点
掌握铰链四杆机构的基本类型。掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。
教学难点
掌握平面四杆机构曲柄存在的条件。
辅助手段
课外作业
课后体会
四杆机构的组成
铰链四杆机构是由转动副联结起来封闭系统。
其中被固定的杆4被称为机架
不直接与机架相连的杆2称之为连杆
与机架相连的杆1和 杆3称之为连架
凡是能作整周回转的连架杆称之为曲柄，只能在小于360°的 范围内作往复摆动的连架杆称之为摇杆。
链四杆机构的类型
铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。
1）曲柄摇杆机构
若铰链四杆机构中的两个连架杆，一个是曲柄而另一个是摇杆，则该机构称为曲柄摇杆机构。
用来调整雷达天线俯仰角度的曲柄摇杆机构。
汽车前窗的刮雨器。当主动曲柄AB回转时，从动摇杆作往复摆动，利用摇杆的延长部分实现刮雨动作。
2 ) 双曲柄机构
如果铰链四杆机构中的两个连架杆都能作360°整周回转，则这种机构称为双曲柄机构。
在双曲柄机构中，若两个曲柄的长度相等，机架与连架杆的长度相等（，这种双曲柄机构称为平行双曲柄机构。
蒸汽机车轮联动机构，是平行双曲柄机构的应用实例。平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线时，可能由于某些偶然因素的影响而使两个曲柄反向回转。机车车轮联动机构采用三个曲柄的目的就是为了防止其反转。
双摇杆机构
铰链四杆机构的两个连架杆都在小于360°的角度内作摆动，这种机构称为双摇杆机构。
三、曲柄存在的条件
由上述以知，在铰链四杆机构中，能作整周回转的连架杆称为曲柄。而曲柄是否存在。则取决于机构中各杆的长度关系，即要使连架杆能作整周转动而成为曲柄，各杆长度必须满足一定的条件，这就是所谓的曲柄存在的条件。
可将铰链四杆机构曲柄存在的条件概括为：
连架杆与机架中必有一个是最短杆；
最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。
上述两条件必须同时满足，否则机构中无曲柄存在。根据曲柄条件，还可作如下推论：
（1）若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和，则可能有以下几种情况：
a．以最短杆的相邻杆作机架时，为曲柄摇杆机构；
b．以最短杆为机架时，为双曲柄机构；
c．以最短杆的相对杆为机架时，为双摇杆机构。
(2)若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则不论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。
四、铰链四杆机构的演化
1．曲柄滑块机构
在曲柄摇杆机构中，如果以一个移动副代替摇杆和机架间的转动副，则形成的机构称为曲柄滑块机构。
它能把回转运动转换为往复直线运动，或作相反的转变。
2．导杆机构
章节名称
TOPIC 3铰链四杆机构的工作特性
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
掌握铰链四杆机构的工作特性
教学重点
掌握铰链四杆机构的工作特性
教学难点
急回特性、死点
辅助手段
课外作业
课后体会
一、急回特性和行程速比系数
曲柄摇杯机构中，当曲柄A B沿顺时针方向以等角速度转过φ1时，摇杆CD自左极限位置C1D摆至右极位置C2D，设所需时间为 t1，C点的明朗瞪为 V1；而当曲柄AB再继续转过φ2时，摇杆CD自C2D摆回至C1D，设所需的时间为 t2，C点的平均速度为 V2。由于φ1＞φ2，所以 t1＞t2 ,V2＞Vl。由此说明：曲柄AB虽作等速转动，而摇杆CD空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度，这种性质称为机构的急回特性。
摇杆CD的两个极限位置间的夹角ψ称为摇秆的最大摆角，主动曲柄在摇杆处于两个极限位置时所夹的锐角θ称为极位夹角。
在某些机械中(如牛头刨床、插床或惯性筛等)，常利用机械的急回特性来缩短空回行程的时间，以提高生产率。
行程速比系数K：从动件空回行程平均速度V2与从动件工作行程平均速度V1的比值。K值的大小反映了机构的急回特性，K值愈大，回程速度愈快。
K＝V2／V1
＝(C2C1／t2) ／ (C1C2／t1)
＝（180°十θ）／ (180°一θ)
由上式可知，K与θ有关，当θ＝0时，K＝1，说明该机构无急回特性；当θ＞0时，K＞l，则机构具有急回特性。
二、死点
以摇杆作为主动件的曲柄摇杆机构。在从动曲柄与连杆共线的两个位置时，出现了机构的传动角γ＝0，压力角α＝90°的情况。此时连杆对从动曲柄的作用力恰好通过其回转中心不能推动曲柄转动，机构的这种位置称为死点。机构在死点位置时由于偶然外力的影响，也可能使曲柄转向不定。 死点对于转动机构是不利的，常利用惯性来通过死点，也可采用机构错排的方法避开死点。
但死点也有可利用的一面，当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱。
章节名称
Topic 1 凸轮机构的应用和分类
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解凸轮机构的应用和分类
教学重点
凸轮机构的功用，
教学难点
凸轮机构的功用
辅助手段
模型、挂图
课外作业
课后体会
一、凸轮机构的组成和应用
组成
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个部分所组成。
运动规律
凸轮机构可以将主动件凸轮的等速连续转动变换为从动件的往复直线运动或绕某定点的摆动，并依靠凸轮轮廓曲线准确地实现所要求的运动规律。
特点
优点是：只要正确地设计凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意给定的运动规律，且结构简单、紧凑、工作可靠。
缺点是：凸轮与从动件之间为点或线接触，不易润滑，容易磨损。
因此，凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构
二、凸轮机构的分类
1、按凸轮的形状分
(l)盘形凸轮
也叫平板凸轮。这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件，当凸轮l绕固定轴转动时，可使从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动
(2)移动凸轮
当盘形凸轮的径向尺寸变得无穷大时，其转轴也将在无穷远处，这时凸轮将作直线移动。通常称这种凸轮为移动凸轮。
(3)圆柱凸轮
凸轮为一圆柱体，它可以看成是由移动凸轮卷曲而成的。曲线轮廓可以开在圆柱体的端面也可以在圆柱面上开出曲线凹槽。
2、按从动件的形式分
(l)尖顶从动件
结构最简单，而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触，从而能实现较复杂的运动，但因尖顶极易磨损，故只适用于轻载、低速的凸轮机构和仪表中。
(2)滚子从动件
在从动件的一端装有一个可自由转动的滚子。由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，故磨损较小，改善了工作条件。因此，可用来传递较大的动力，应用也最广泛。
(3)平底从动件
从动件一端做成平底(即平面)，在凸轮轮廓与从动件底面之间易于形成油膜，故润滑条件较好、磨损小。当不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终与平底垂直，传力性能较好，传动效率较高，所以常用于高速凸轮机构中。但由于从动件为一平底，故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构。
章节名称
Topic2 从动件的常用运动规律
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
了解从动件的常用运动规律
教学重点
常用运动规律特点和应用
教学难点
运动曲线的绘制
辅助手段
课外作业
课后体会
一、基本概念
1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 rb所作的圆
2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置
3、推程角：角δ0，这个行程称为，δ2称为
4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；
5、回程角：角δ2
6、远停程角：角δ1
7、近停程角：角δ3
二、凸轮与从动件的关系
凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律，从动件的运动规律取决于工作要求。
三、从动件的运动规律
1．等速运动规律
当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。
位移曲线(S—δ曲线)
若从动件在整个升程中的总位移为 h，凸轮上对应的升程角为δ0，那么由运动学可知，在等速运动中，从动件的位移S与时间t的关系为：
S＝v·t
凸轮转角δ与时间t的关系为：
δ＝ω·t
则从动件的位移S与凸轮转角δ之间的关系为:
v和ω都是常数，所以位移和转角成正比关系。因此，从动件作等速运动的位移曲线是一条向上的斜直线。
从动件在回程时的位移曲线则与下图相反，是一条向下的斜直线。
（2）等速运动凸轮机构的工作特点
由于从动件在推程和回程中的速度不变，加速度为零，故运动平稳；但在运动开始和终止时；从动件的速度从零突然增大到v或由v突然减为零，此时，理论上的加速度为无穷大，从动件将产生很大的惯性力，使凸轮机构受到很大冲击，这种冲击称刚性冲击。随着凸轮的不断转动，从动件对凸轮机构将产生连续的周期性冲击，引起强烈振动，对凸轮机构的工作十分不利。因此，这种凸轮机构一般只适用于低速转动和从动件质量不大的场合。
2．等加速、等减速运动规律
当凸轮作等角速度旋转时，从动件在升程(或回程)的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。这种运动规律称为等加速等减速运动规律。
(1)位移曲线(S—δ曲线)
由运动学可知，当物体作初速度为零的等加速度直线运动时，物体的位移方程：
在凸轮机构中，凸轮按等角速度ω旋转，凸轮转角δ与时间t之间的关系为
t=δ/ω
则从动件的位移S与凸轮转角δ之间的关系为：
式中a和ω都是常数，所以位移s和转角δ成二次函数的关系，所以，从动件作等加速等减速运动的位移曲线是抛物线。因此，从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲率方向相反的抛物线连成。
(2)等加速等减速运动凸轮机构的工作特点
从动件按等加速等减速规律运动时，速度由零逐渐增至最大，而后又逐步减小趋近零，这样就避免了刚性冲击，改善了凸轮机构的工作平稳性。因此，这种凸轮机构适合在中、低速条件下工作。
章节名称
TOPIC 3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
根据工作要求已经选定从动件的运动规律，并已知凸轮的转向和基圆半径，就可以进行轮廓曲线的设计
教学重点
反转法
教学难点
反转法
辅助手段
课外作业
课后体会
作图原理
反转法：在整个机构上加上一个反转的角速度，机构中的各件的相对运动不变，凸轮不动，从动件一方面绕圆心作–ω，另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。
尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。
二、作图
1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮
（1）、选取适当比例尺作位移线图和基圆
（2）、作位移线图和基圆取分点 保持等分角度一致
（3）、沿导路方向量取各点的位移量
（4）、光滑连接各点，形成轮廓曲线
2、滚子移动从动件盘形凸轮
（1）、同前
（2）、在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心，以滚子半径为半径作若干个滚子圆，此圆族的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线。它是实际与滚子接触的凸轮轮廓，所以称为凸轮的实际轮廓。
章节名称
TOPIC 1 螺纹概述
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
了解螺纹的应用和分类、代号
教学重点
了解螺纹的应用和分类、代号
教学难点
了解螺纹分类、代号
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。
利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置，称为螺旋传动。
一、螺纹的形成
二、螺纹的类型
线数分
在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。
也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。
单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。
2、按螺旋线绕行方向
按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。
通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。
3、位置分
螺纹有外螺纹和内螺纹之分。在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。
普通螺纹又有粗牙和细牙两种。公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。
三、螺纹的主要参数
螺纹的主要参数：
(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。标准规定大径为螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。
(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
(5)导程（S）——同一螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。对单线螺纹，S=P；对于线数为n的多线螺纹，S＝np。
(6)牙形角（α）——在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。
(7)升角（λ）——在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
四、螺纹代号与标记
1．普通螺纹
螺纹的标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成。
例 M24×1.5左—5g6g—L
其中M24——代表公称直径为24mm的螺纹
1．5——表示螺纹的螺距为1.5mm
左——代表螺纹为左旋螺纹
5g——螺纹中径公差代号
6g——螺纹顶径公差代号
L——代表螺纹旋合长度
注：(1)粗牙普通螺纹不标螺距
(2)中径与顶径公差代号相同只须标一个。
(3)右旋螺纹旋向不标
(4)中等旋合长度时可不标代号。短旋合长度时标S，长旋合长度时标L，特殊时也可标出旋合长度数值，
2．管螺纹
非螺纹密封用的管螺纹由螺纹特征代号(G)、尺寸代号和公差等级代号(A、 B)组成。
例：G 1 1/2A表示公称直径为1 1/2英寸公差等级为A级外螺纹。
G1 1／2表示公称直径为1 1/2 英寸的内螺纹
注：(1)内螺纹不标公差等级代号。
(2)左旋螺纹可附加代号LH。例G1 1／2—LH。
(3)管螺纹的公称直径指管子的内径。
章节名称
TOPIC 2 螺纹联接的基本类型和螺纹联接件
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
了解螺纹联接的基本类型
教学重点
螺纹联接的基本类型
教学难点
螺纹联接的基本类型
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
一、螺纹联接件
螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈、防松零件等，它们多为标准件，其结构、尺寸在国家标准中都有规定。它们的公称尺寸均为螺纹大径 d，设计时应根据标准选用。
1．螺栓(bolt)
螺栓的一部分为制有螺纹的螺杆，另一部分为螺栓头。螺栓头部形状很多，如六角头、方头、圆柱头和 T形头等，应用最多的是六角头。
2．双头螺栓（double end stud）
3．螺钉(screw)
4．紧定螺钉(set screw)
5．螺母(nut)
6．垫片(washer)
二、螺纹联接的基本类型
螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。
1．螺栓联接
螺栓联接是将螺栓穿过被联接件的孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。螺栓联接分为普通螺栓联接和配合螺栓联接。前者螺栓杆与孔壁之间留有间隙，后者螺栓杆与孔壁之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合。
螺栓联接无须在被联接件上切制螺纹孔，所以结构简单，装拆方便，应用广泛。这种联接通用于被联接件不太厚并能从被联接件两边进行装配的场合。
2．双头螺柱联接
双头螺柱联接是将双头螺柱的一端旋紧在被联接件之一的螺纹孔中，另一端则穿过其余被联接件的通孔，然后拧紧螺母，将被联接件联接起来。这种联接通用于被联接件之一太厚，不能采用螺栓联接或希望联接结构较紧凑，且需经常装拆的场合。
3．螺钉联接
螺钉联接是将螺钉穿过一被联接件的通孔，然后旋入另一被联接件的螺纹孔中。这种联接不用螺母，有光整的外露表面。它适用于被联接件之一太厚且不经常装拆的场合。
4．紧定螺钉联接
紧定螺钉联接是将紧定螺钉旋入被联接件之一的螺纹孔中，并以其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相互位置。这种联接多用于轴与轴上零件的联接，并可传递不大的载荷。
章节名称
TOPIC 4 螺纹传动类型和应用
授课形式
讲授
课时
1+1
班级
中专0101
教学目的
了解螺纹传动特点和应用。能熟练运用左、右手法则判断运动方向。
掌握螺纹传动移动距离的计算。
教学重点
能熟练运用左、右手法则判断运动方向。
教学难点
能熟练运用左、右手法则判断运动方向。
掌握螺纹传动移动距离的计算。
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
一、概述
螺纹传动是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置。螺旋传动主要用来把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。
螺纹传动特点：结构简单，传动连续、平稳、承载能力大、传动精度高。但在传动中磨损较大效率低。
二、普通螺旋传动
1．普通螺旋传动：指由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。
2．运动方向的判定
螺杆、螺母的运动方向可根据左右手螺旋法则来判定：
左旋螺杆(螺母)伸左手，右旋螺杆(螺母)伸右手。半握拳，四指顺着螺杆(或螺母)的旋转方向，大母指的指向，即为螺杆(螺母)的移动方向。
若当螺杆(螺母)原地旋转，螺母(螺杆)移动时，螺母(螺杆)移动方向与大拇指指向相反。
3．移动距离
L=n·S (mm／min)
三、其它螺旋传动
1．差动螺旋传动
差动螺旋传动是指活动螺母与螺杆产生差动的螺旋传动机构。差动螺旋传动机构可以产生极小的位移，而其螺纹的导程并不需要很小，加工比较容易．所以差动螺旋机构常用于测微器，计算机，分度机，以及许多精密切削机床仪器和工具中。
2．滚动螺旋传动
为了提高螺旋传动的效率，螺纹面之间采用滚动摩擦代替滑动摩擦，这种技术就是滚动螺旋传动。
滚珠螺旋传动，传动效率高，传动时运动平稳，动作灵敏。但结构复杂，制造技术要求高，外形尺寸较大，成本高。目前主要应用在精密传动的数控机床上，以及自动控制装置、升降机构和精密测量仪器中。
章节名称
TOPIC 1带传动概述
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
1、熟悉带传动的特点及类型。
2、掌握三角带的构造、标准。
教学重点
带传动的特点、
教学难点
带传动的特点、
辅助手段
课外作业
课后体会
带传动是由主动轮，从动轮和传动带所组成，靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。
一、带传动的特点和类型
1．带传动的特点
与其它传动形式相比较，带传动具有以下特点：
(1)由于传动带具有良好的弹性，所以能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，无噪声。但因带传动存在滑动现象，所以不能保证恒定的传动比。
(2)传动带与带轮是通过摩擦力传递运动和动力的。因此过载时，传动带在轮缘上会打滑，从而可以避免其它零件的损坏，起到安全保护的作用。但传动效率较低，带的使用寿命短；轴、轴承承受的压力较大。
(3)适宜用在两轴中心距较大的场合，但外廓尺寸较大。
⑷结构简单，制造、安装、维护方便，成本低。但不适用于高温、有易燃易爆物质的场合。
2．带传动的类型
带传动可分为平型带传动、三角带传动、圆形带传动和同步带传动等。
(1)平型带传动
平型带(flat belt)的横截面为矩形，已标准化。常用的有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和化纤带等。
平型带传动主要用于两带轮轴线平行的传动，其中有开口式传动（open belt drive）和交叉式传动（crossed belt drive）等。开口式传动，两带轮转向相同，应用较多；交叉式传动，两带轮转向相反，传动带容易磨损。
(2)三角带传动
三角带(V—belt)的横截面为梯形，已标准化。三角带传动是把三角带紧套在带轮上的梯形槽内，使三角带的两侧面与带轮槽的两侧面压紧，从而产生摩擦力来传递运动和动力。
在相同条件下三角带传动比平型带传动的摩擦力大，由于楔形摩擦原理，三角带的传动能力为平带的3倍。故三角带传动能传递较大的载荷，获得了广泛的应用。
(3)圆形带传动
圆形带常用皮革制成，也有圆绳带和圆锦纶带等，它们的横截面均为圆形。圆形带传动只适用于低速、轻载的机械，如缝纫机、真空吸尘器、磁带盘的传动机构等。
(4)同步带传动
同步带(synchronus bolt)传动是靠带内测的齿与带轮的齿相啮合来传递运动和动力的。由于钢丝绳受载荷作用时变形极小，又是啮合传动，所以同步带传动的传动比较准确。
二、三角胶带的构造和标准
1．三角胶带的构造
三角胶带都制成无接头的环形。
它由包布层、伸张层、强力层和压缩层四个部分组成。包布层多由胶帆布制成，它是三角带的保护层。伸张层和压缩层主要由橡胶组成，当胶带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩。强力层由几层棉帘布或一层线绳制成，用来承受基本的拉力。
2．三角胶带的标准
三角胶带是标准件，由专业工厂生产。按截面尺寸的大小，三角胶带分为 O、A、B、C、D、E、F七种型号。线绳结构的三角胶带目前只生产 O、A、B、C四种型号。
三角带的内周长度称公称长度。三角带中性层的长度称节线长度。
例如“B2400”表示三角带型号为B型 ，内周长2400mm。
章节名称
TOPIC 2带传动的工作原理
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
1、了解带传动的受力分析方法，熟悉带传动的应力分布规律。
2、理解弹性滑动、打滑的概念及区别。
教学重点
1、了解带传动的受力分析方法，熟悉带传动的应力分布规律。
2、理解弹性滑动、打滑的概念及区别。
教学难点
理解弹性滑动、打滑的概念及区别。
辅助手段
课外作业
课后体会
带传动的受力分析
1、静止时
带预紧套在带轮上，带轮两边的张紧力相等，为初拉力（F0）。
2、带负载传动时
带与带轮接触面间有摩擦力，带绕上主动轮的一边被拉紧（紧边），拉力由F0增大到F1；另一边（松边）拉力由F0降至F2 。
有效拉力：紧边与松边拉力的差值（F1-F2）为带传动中起传递转矩作用的拉力。又称有效圆周力Ft。
Ft=F1-F2=ΣFf
实际上有效圆周力等于带与带轮之间的摩擦力总和ΣFf 。
假定带工作时总长度不变，则 F1-F0=F0-F2
所以 F1+F2=2F0
则 紧边拉力 F1=F0+Ft/2
松边拉力 F2=F0-Ft/2
3、临界状态时
在预紧力F0一定时，传递的有效拉力Ft等于极限摩擦力Flim时。带将打滑。
带能传递的最大圆周力为Ftmax=F1（1-1/efα1）
带传动的应力分析
传动带工作时产生三种应力：
拉应力
工作时由紧边拉力F1和松边拉力F2引起的应力。
σ1=F1/A （MPa）
σ2=F2/A （MPa）
弯曲应力
传动带弯曲时产生的应力。
3、离心拉应力
传动带绕带轮作圆周运动时带上每一质点都不可避免地受离心力作用而产生离心 拉应力
各截面处应力是不相等的，传动带紧边绕入小带轮处应力最大
σmax=σ1+σb1+σC （MPa）
三、滑动分析
弹性滑动
传动带具有一定的弹性，受到拉力后要产生弹性伸长，拉力大伸长量也大。传动带工作时，紧边拉力F1比松边拉力F2大，所以紧边比松边的弹性变形量大。
当传动带绕入主动带轮时，轮上的A点和带上的B点重合，线速度相等。随着主动带轮的转动，带上B点的拉力由F1减少到F2，带的伸长量也相应地减少。这样轮上的A点到了A1点时，带上的B点才到B1点，，B1点滞后于A1点。由此可见，传动带随主动带轮运动的过程中，由向后的微小滑动，使带的线速v落后于主动轮的线速度V1 。传动带绕入从动轮时，带上的C点和轮上的D点重合。传动带是由松边过渡到紧边的，所以带所受的拉力F2增大到F1，带的变形量也逐渐增加。带上的C点已到C1点时，轮上的D点才到D1点，D1点滞后于C1点。
可见传动带在从动轮表面有向前的微小滑动，使传动带的速度V大于从动轮的线速度V2 。
由传动带的弹性变形而引起的滑动称为弹性滑动。弹性滑动在带传动中是不可避免的。因此带传动不能保证有准确的传动比。
2、打滑
当传动所需要的圆周力大于极限摩擦力时，传动带将在带轮轮缘上产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑时，传动带的速度迅速下降，使传动失效。带传动正常工作时是不允许打滑的。
章节名称
TOPIC 3 三角带传动设计
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
知道带传动的失效形式及设计准则，，会设计三角带传动。
教学重点
教学难点
熟悉三角带传动的设计步骤
辅助手段
课外作业
课后体会
一、带传动的失效形式和设计准则
带传动的主要失效形式：打滑，疲劳破坏 。
带传动设计准则：既要保证传动带具有足够的传动能力，不打滑；又要保证 传动带具有足够的疲劳强度，达到预期使用寿命。
二、三角带传动设计的原始数据和主要内容
1、三角带传动的原始数据一般为：
（1）传递的功率Ｐ（ＫＷ）；
（2）大、小带轮的转速n2、n1(r/min)或传动比；
（3）传动对外廓尺寸的要求；
（4）传动的用途和工作条件。
2、三角带传动主要内容：
（1）确定三角带的型号，根数和长度；
（2）选定传动的中心距；
（3）带轮基准直径及结构尺寸；
（4）计算初拉力和带对轴的压力。
三、三角带传动的设计步骤
1、确定计算功率Ｐｃ
计算功率Ｐｃ是根据所传递的名义功率Ｐ及三角带传动的工作情况确定的．
Ｐｃ＝ＫＡＰ
表9—2工作情况系数KA
工 作 机
原 动 机
Ⅰ
Ⅱ
一 天 工 作 时 间
≤10
10～16
＞16
≤10
10～16
＞16
载荷
平稳
液体搅拌机、离心式水泵、离心式压缩机、
轻型输送机、鼓风机和通风机（≤7.5KW）
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
载荷
变动小
带式输送机、鼓风机（＞7.5KW）、发电机、
旋转式水泵、机床、剪床、振动筛、压力机
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
载荷变动较大
螺旋式输送机、斗式提升机、往复式水泵、
压缩机、锻锤、粉碎机、锯木机、纺织机、
饲料压粒机、和木工机械
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
载荷变动很大
碎矿机（旋转式、颚式）、球磨机、棒磨机、
起重机、挖掘机、脱粒滚筒、橡胶辊压机
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
表9-3 三角带轮最小直径dmin
型 号
O
A
B
C
D
E
F
dmin
71（63）
100（90）
140（125）
200
315
500
800
选择三角带型号
根据计算功率Pc和小带轮转速n1,由图9-8选取三角带的型号。(若Pc 、V的交点落在交线附近,可同时用两种型号作为两个方案计算,然后比较,选取。)
3.确定大、小带轮的直径d１,d２
初选小带轮的直径
当三角带的型号确定后,小带轮直径愈小,结构愈紧凑, 三角带的弯曲应力σb1则愈大, 三角带寿命降低,d1愈小,圆周速度愈小,单根三角带传递的功率Po也愈小，故对最小直径加以限制,d1max见表9-3 。
表9-4 三角带轮直径系列 （mm）
型 号
O
A
B
C
D
E
F
优先选用
可以选用
优先选用
可以选用
优先选用
可以选用
优先选用
可以选用
优先选用
可以选用
优先选用
可以选用
优先选用
可以选用
带 轮 直 径 系 列
63
67
90
95
140
125
200
212
355
375
500
530
710
750
71
75
100
106
160
132
224
236
400
425
560
600
800
900
80
90
112
118
180
150
250
265
450
475
630
670
1000
1250
100
112
125
132
200
170
280
300
500
560
710
900
1120
1500
125
140
140
150
250
224
315
355
630
630
800
1120
1400
1800
160
150
160
224
315
280
400
375
800
710
1000
1400
1600
2240
200
180
180
280
400
300
500
450
1000
750
1250
1500
2000
224
200
300
500
355
630
560
1120
900
1600
1800
2500
250
250
355
630
375
800
600
1400
1060
2000
1900
315
450
800
450
1000
710
1600
1250
2500
2240
400
560
1000
560
1250
750
2000
1500
500
710
600
1600
900
1800
630
710
1120
750
1400
900
校核带的速度v
带速: V=πd1n1/60×1000 （m/s）
V愈小,单根三角带传递功率Po的能力愈小,传递功率P时,所需带的根数愈多。但V过高,使离心力过大,带与带轮间的正压力降低,从而使摩擦力减小。故带速在5m/s～25m/s较合适，否则要调整带轮的直径,以调整带速。
计算大带轮的直径
d2=(n1/n2)d1=id1 (mm)
计算后得d2值按表9-4 圆整。
4.确定带传动的中心距a和带的基准长度Ld
初定中心距a0`
中心距过小,结构紧凑,单位时间绕带轮次数增加,应力循环次数增加,寿命下降,小带轮包角α1也会减小,降低传动能力.中心距过大,速度大时,会产生颤动,传动尺寸也增大.
一般取值: 0.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)
若设计时未提中心距要求,可估算:a0=(1～1.5)d2
(2)初算带的基准长度Ld
L0=2a0+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0 （mm）
根据L0和三角带型号,由表9-1 选取相应的Lp 。
(3)确定实际中心距a
近似计算: a=a0+(Lp-L0 )/2 （mm）
考虑调整,补偿的需要,中心距的变化范围:
amin=a-0.015Ld （mm）
amax=a+0.03Ld （mm）
（4）校核小带轮包角α1
小带轮包角近似计算:
α1＝1800 －(d2－d1)× 57.3°／a ≥1200
由上式可见,α1与i有关,i愈大,d2-d1的差值愈大,则α1愈小. 故三角带的传动比一般取i<7,必要时可达10。一般 i=2～5 。也可用增大中心距a的方法增大α1 。
5.确定三角带根数Z
Z=Pc/(P0+ΔP0)KαKLKq
Kα—包角系数见表9-5 。
Kq—强力层材质系数见表9-6 。
KL —长度系数见表9-7 。
胶带根数Z取整数
为避免载荷分布不均,带的根数不宜过多,一般不宜超过8根。
表9-5 包角系数
包角
180°
170°
160°
150°
140°
130°
120°
110°
100°
90°
Kα
1.00
0.98
0.95
0.92
0.89
0.86
0.82
0.78
0.74
0.69
见表9-6 强力层材质系数。
棉帘布、棉线绳结构的三角带
1
合成纤维线绳结构的三角带，如聚氨脂带、锦纶带等
1.33
表9-7 长度系数
内周长度
Li（mm）
长 度 系 列 KL
O
A
B
C
D
E
F
450
0.89
500
0.91
560
0.94
0.80
630
0.96
0.81
0.78
710
0.99
0.82
0.79
800
1.00
0.85
0.80
900
1.03
0.87
0.81
1000
1.06
0.89
0.84
1120
1.08
0.91
0.86
1250
1.11
0.93
0.88
0.80
1400
1.14
0.96
0.90
0.81
1600
1.16
0.99
0.93
0.84
1800
1.18
10.01
0.95
0.85
2000
1.20
1.03
0.98
0.88
2240
1.06
1.00
0.91
2500
1.09
1.03
0.93
2800
1.11
1.05
0.95
3150
1.13
1.07
0.97
0.86
3550
1.17
1.10
0.98
0.89
4000
1.19
1.13
1.02
0.91
4500
1.15
1.04
0.93
0.90
5000
1.18
1.07
0.96
0.92
5600
1.20
1.09
0.98
0.95
6300
1.12
1.00
0.97
0.91
7100
1.15
1.03
1.00
0.94
6.确定初拉力F0
适当的初拉力是保证带正常工作的重要因素。
初拉力不足: 摩擦力小,可能打滑。
初拉力过大:会使胶带寿命降低,对轴及轴承的压力增大。
单根三角带初拉力可按下式计算:
F0=(500Pc/vz)(2.5/Kα-1)+qv2 （N）
7.计算带对轴的压力Q
为了设计支承带轮的轴和轴承,需确定带对轴的压力Q,若不考虑拉力差,则压力Q可近似按两边的张紧力F0的合力来计算。
Q=2ZF0cos(β/2)
=2ZF0cos(900-α1/2)
=2ZF0sin(α1/2) （N）
表9—8弯曲影响系数Kb
带的型号
Kb
O
0.29×10－3
A
0.77×10－3
B
1.99×10－3
C
5.63×10－3
D
19.95×10－3
E
37.35×10－3
F
96.10×10－3
表9—9 传动比系数Ki
传动比i
Ki
1～1．04
1
1.05～1.19
1.03
1.20～1.49
1.08
1.5～2.95
1.12
＞2.95
1.14
表 9-10 包角α=180°平稳工作情况下单根三角带所能传递的功率 (KW)
章节名称
TOPIC 4 三角带轮结构及张紧装置
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
1、了解三角带轮的结构，会正确安装张紧轮装置。
2、知道带传动的正确使用。
教学重点
会正确安装张紧轮装置
教学难点
熟悉三角带传动的设计步骤
辅助手段
课外作业
课后体会
一、三角带轮的结构
三角带轮重量轻,结构工艺性好,质量分布均匀。轮槽工作表面粗糙度Ra为1.6～3.2,具有一定尺寸精度，可延长带的使用寿命。
1、材料: 铸铁,常用HT150、HT200。
转速高时：用铸钢、钢的焊接结构
低速、小功率时：用铝合金、塑料。
2、三角带典型结构：（4种）
实心式：当带轮直径d≤（2.5-3）dS(带轮轴孔直径)采用。
腹板式:当带轮直径d≤300mm时采用。
孔板式: 当带轮直径d≤300mm时采用。
轮辐式: 当带轮直径d≥300mm时采用。
二、带传动的张紧装置
1、定期张紧
装有带轮的电动机安装在移动导轨上,旋转调节螺钉以增大或减小中心距，从而达张紧或松开的目的。
电动机安装在摆动底座上,通过旋转调整螺母来调节中心距，达到张紧目的。
2、自动张紧
把电动机安装在的摇摆架上,利用电动机的自重,使带轮随电动机绕固定轴摆动,以达到自动张紧的目的。
3、采用张紧轮
若中心距不能调整,可采用张紧轮张紧。图所示张紧装置适宜平带传动。图所示张紧装置适宜三角带传动，张紧轮一般安装在松边内侧,使带只受单弯曲;同时尽量靠近大带轮,以免减小小带轮的包角。张紧轮直径可小于小带轮直径，其轮槽尺寸与带轮相同。
三、带传动的维护
为了延长使用寿命，保证正常运转，须掌握正确的使用与维护。
1．带传动在安装时，必须使两带轮轴线平行，轮槽对正，否则会加剧磨损。安装时应缩小中心距后套上，然后调整。
2．严防与矿物油、酸、碱等腐蚀性介质接触，也不宜在阳光下曝晒。
3．为保证安全，带传动应加防护罩。
章节名称
TOPIC 1 链传动概述
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解链传动概述
教学重点
链传动概述
教学难点
辅助手段
课外作业
课后体会
一、链传动的工作原理和特点
链传动(chain drive)是由主动链轮(chain wheel)、链条(chain)、从动链轮组成。
链轮具有特定的齿形，链条套装在主动链轮和从动链轮上。工作时，通过链条的链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。
链传动具有下列特点：
⑴链传动结构较带传动紧凑，过载能力大。
⑵链传动有准确的平均传动比，无滑动现象，但传动平稳性差，工作时有噪声。
⑶作用在轴和轴承上的载荷较小。
⑷可在温度铰高、灰尘较多、湿度较大的不良环境下工作。
⑸低速时能传递较大的载荷。
⑹安装精度高，制造成本较高。
二、链的类型和应用
由于链的用途不同，链分为传动链、起重链和牵引链三种。
传动链用于一般机械中传递动力和运动；起重链用于起重机械中提升重物；牵引链用于链式输送机中移动重物，常用的传动链根据其结构的不同，可分为短节距精密滚子链(简称滚子链)和齿形链(又称无声链)两种。
齿形链是由一组带有两个特定齿形的链板左右交错并列铰接而成。工作时，通过链板上的链齿与链轮轮齿相啮合来实现传动。
与滚子链相比，齿形链传动平稳，噪声小，承受冲击性能好，工作可靠，但结构复杂，价格较高，且制造较难，故多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。
链传动通常用于要求有准确的平均传动比，两轴平行且中心距较大，不宜应用带传动和齿轮传动的场合。因链传动能在恶劣条件下工作，故在矿山、冶金、建筑、石油、农业和化工机械中获得广泛应用。
三、滚子链和链轮
1．滚子链
滚子链(roller chain)在一般机械中应用广泛。滚子链条由若干内链节和外链节依次铰接而成。内链节由内链扳、套筒和滚子组成。内链板与套筒以过盈配合联接,套筒与滚子以间隙配合相联，构成活动铰链，滚子可绕套筒自由转动。外链节由外链板和销轴组成，它们之间以过盈配合联接在一起。内链节和外链节之间用套筒和销轴以间隙配合相联。当链屈伸时，套筒能够绕销独自由转动，起着铰链的作用。
链条工作时，滚子与链轮轮齿相啮合，由于滚子是活套在套简上的，故滚子与轮齿为滚动摩擦，可减轻它们之间的磨损。
链条上相邻两销轴中心的距离 p叫作节距(pitch)，它是链条的主要参数。
传动链在使用时总是首尾相连成环形。滚子链的接头形式，当链节总数为偶数时内链板和外链板首尾相接可用开口销或弹簧卡将销轴锁紧。当链节总数为奇数时，则应采用过渡链节进行联接。但过渡链节的弯链板在工作时易产生附加弯曲应力，故应尽量避免采用。因此链节总数最好为偶数。
2．链轮
链轮的齿形对啮合质量有很大影响，正确的齿形应保证链节平稳而自由地进入和退出啮合，各齿磨损均匀，不易脱链且便于加工和测量。三段圆弧和直线bc组成，称为三圆弧一直线齿形。
链轮的典型结构由轮辐、轮毂、轮缘三部分组成。具体结构型式由链轮直径大小而定。有整体式、腹板式、孔板式、组合式。
选择链轮的材料时应保证链轮轮齿具有足够的强度和较好的耐磨性，同时注意降低成本。一般小链轮采用的材料应好于大链轮，因为小链轮啮合次数比大链轮多，磨损较重，受冲击较大。
3．主要参数
(l)链轮齿数：z1、 z2
齿数过少会增加链传动的运动不均匀性，铰链磨损加快，使用寿命降低。齿数过多会使尺寸增大，磨损后易引起脱链，降低链条寿命。所以一般 z取值范围在17～120。
(2)传动比 i
滚子链的传动比通常小于6，推荐 i＝2～3．5。因为传动比过大会造成链齿磨损加快，链条容易跳齿，也会使传动装置尺寸加大。
(3)链节距 p
链条上相邻两销轴中心的距离叫作节距。节距越大传动能力越强，但会使传动平稳性变差，动载荷增加。所以对于重载的链传动，应选用小节距多排链。
(4)中心距 a
中心距过小，会使链条磨损加快，寿命降低。中心距过大会引起链条松边颤动，运动不均匀性增强。通常amax≤80p。
章节名称
TOPIC 2 链传动的失效形式与应用
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解失效形式、布置形式、润滑
教学重点
失效形式、布置形式、润滑
教学难点
合理的布置形式
辅助手段
课外作业
课后体会
一、滚子链的失效形式
链传动中，一般链轮强度比链条高，使用寿命也较长。所以链传动的失效主要是由链条的失效而引起的。链条的主要失效形式有：
(1)链条元件的疲劳破坏 传动时链条受到交变应力的作用，当达到一定的循环次数时链条将发生疲劳破坏。
(2)链条铰链的磨损 润滑不良，磨损加快，造成脱链，是开式链的主要失效形式。
(3)销轴与套筒的胶合 主要出现在高速、载荷很大情况下。
(4)链条的拉断 在低速重载时，链条所受拉力超过静力强度，导致链条拉断。
二、链传动的布置形式
链传动中，为保证链和链轮的正确啮合，传动布置必须合理。
三、链传动的润滑和维护
为了延长链传动的寿命，要进行润滑和维护。润滑可以减轻链条和链轮齿面的磨损，缓和链条和链轮齿面的冲击，降低链环节内部的温度。常用润滑方式有：
1．人工定期润滑 适于低速(v ≤4m／s )、不重要的链传动。
2．滴油润滑 用油杯通过油管滴入松边内、外链板间隙处，适于 v≤10m／s的传动。
3．油浴润滑 将松边的链条浸入油池中，浸油深度为6～12mm。
4．飞溅润滑 在密封容器中用甩油盘将油甩起，经壳体上的集油装置将油导流到链条上。甩油盘的线速度应大于3m／s。
5．压力润滑 用于v≥8m／s的大功率重要设备，使用油泵将油喷射至链条与链轮啮合处。
章节名称
Topic 1 概述
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解齿轮转动的分类，掌握齿轮传动的特点
教学重点
了解齿轮转动的分类，掌握齿轮传动的特点，瞬时传动比恒定
教学难点
瞬时传动比恒定
辅助手段
齿轮模型
课外作业
作业册
课后体会
概念
齿轮机构是由齿轮副组成的传递运动和动力的装置。
齿轮传动的特点
传递功率的范围大，速度广
能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠。
传动效率高，使用寿命长，工作可靠。
可以实现平行或不平行轴之间的传动。
齿轮的制造、安装精度、成本较高。
不宜用于远距离的传动
提问：比较齿轮和以前所学过的几种传动装置的不同点？
齿轮机构的类型
外啮合
直齿圆柱齿轮 内啮合
齿轮齿条
平行轴传动 斜齿圆柱齿轮
人字齿轮
按两轴的相对位置和齿向 直齿圆锥齿轮
相交轴传动 曲齿圆锥齿轮
交错轴斜齿轮
交错轴传动 蜗杆机构
章节名称
Topic 2 渐开线齿廓
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
①掌握渐开线的形成及性质，②了解齿轮啮合基本定律，掌握渐开线齿廓的啮合的特点
教学重点
渐开线的形成，齿轮啮合的基本定律
教学难点
渐开线的形成
辅助手段
齿轮，渐开线的形成的模型
课外作业
作业册
课后体会
一、渐开线的形成、性质
渐开线的形成
当一条动直线（发生线），沿着一个固定的圆（基圆）作纯滚动时，动直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。
渐开线的性质
由渐开线的形成可知：
发生线在基圆上滚过的线段KB，等于基圆上被滚过的圆弧长AB。
渐开线上的任意一点K的法线必与基圆相切。
渐开线上的各点的曲率半径不相等。
点离基圆越远，其曲率半径越大，渐开线越平直。反之亦然。
渐开线的形状决定与基圆的大小。
基圆相同，渐开线的形状完全相同。
基圆半径无穷大时，渐开线将变成直线，齿轮就变成齿条。
基圆内无渐开线。
二、渐开线齿廓啮合基本定律
齿轮传动要满足瞬时传动比保持不变，则两轮的齿廓不论在何处接触，过接触点的公法线必须与两轮的连心线交于固定的一点。
渐开线齿廓的啮合特点
传动比恒定
两齿轮的传动比为：
i＝ω1／ω2＝O2P／O1P＝rb2／rb1＝r2′／r1′＝常数
传动的可分性
当两轮的中心距稍有变化时，其瞬时传动比仍将保持不变，这个特点称为渐开线齿轮传动的可分性。
由于齿轮制造和安装误差等原因，常使渐开线齿轮的实际中心距与设计中心距之间产生一定误差，但因有可分性的特点，其传动比仍能保持不变。
啮合角为定值
cosα′＝rb1／r1′＝rb2／r2′＝常数
说明渐开线齿廓在啮合时啮合角α′为定值。
由于啮合角不变，则齿廓间的压力方向不会改变，这对齿轮传动的平稳性很有利。
章节名称
Topic3 渐开线直齿圆柱齿轮
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0103
教学目的
①掌握齿轮各部分的名称及主要参数、几何尺寸②掌握齿轮传动的正确啮合条件。
教学重点
①主要参数、几何尺寸的计算，②正确啮合条件
教学难点
①理解正确啮合条件
辅助手段
齿轮模型
课外作业
作业册
课后体会
一．齿轮各部分的名称
１．齿槽：齿轮上相邻两轮齿之间的空间。
２．齿顶圆：轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆，其直径用da表示。
３．齿根圆：齿槽底部所在的圆称为齿根圆，其直径用df表示。
４．齿厚：一个齿的两侧端面齿廓之间的弧长称为齿厚，用s表示。
５．齿槽宽：一个齿槽的两侧齿廓之间的弧长称为齿槽宽，用e表示。
６．分度圆：齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为分度圆，其直径用d表示。
７．齿距：两个相邻而同侧的端面齿廓之间的弧长称为齿距，用p表示。即
p＝s＋e
８．齿高：齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高，用h表示。
９．齿顶高：齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示。
10．齿根高：齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示。
11．齿宽：沿齿轮轴线方向量得的齿轮宽度，用b表示。
二、主要参数：
１．齿数Z
一个齿轮的牙齿数目即齿数。
２．模数m
因为分度圆周长πd＝Zp，则分度圆直径为 d＝Zp／π
由于π为一无理数，为了计算和制造上的方便，人为地把p／π规定为有理数，即齿距P除以圆周率π所得的商称为模数，用m表示。即 m＝p／π (mm)
３．压力角α
通常说的压力角指分度圆上的压力角，用α表示。 我国规定标准压力角α＝20°。
齿廓形状是由模数、参数、压力角三个因素决定的。
三．标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算
正常齿制 ha(＝1, C(＝0.25
短齿制 ha(＝0.8, C(＝0.3
顶隙 一对齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶到另一个齿轮的齿根之间的径向距离，用c表示。顶隙可以避免一对齿轮传动时轮齿相互碰撞，并可贮存一些润滑油。
标准中心距 a＝r1＋r2＝m (Z1＋Z2)／2
例题：已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，其传动比i12＝3, 主动轮转速n1＝600r／min, 中心距a＝168mm, 模数m＝4mm, 试求从动轮的转速n2. 齿轮齿数z1和z2各是多少？
解：传动比i12＝n1／n2＝Z2／Z1
n2＝n1／i12＝600／3＝200r／min
i12＝Z2／Z1＝3
a＝m (Z1＋Z2) ／2＝168
Z2＝3Z1 Z1＝21
Z1＋Z2＝84 Z2＝63
四．直齿圆柱齿轮传动
１．正确啮合条件
直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等。
２．中心距
一对标准安装的标准直齿圆柱齿轮传动，由于分度圆上的齿厚与齿槽宽相等，所以两齿轮的分度圆相切，且作纯滚动，此时两分度圆与其相应的节圆重合，则标准中心距为：
a＝r1＋r2＝r1′＋r2′＝m (Z1＋Z2) ／2
3．啮合角
注意：单个齿轮有固定的分度圆和分度圆压力角，而无节圆和啮合角，只有一对齿轮啮合时，才有节圆和啮合角。
此外，为了保证一对直齿圆柱齿轮能连续传动，其重合度必须大于1(ε>1)。
章节名称
Topic4 渐开线齿轮的加工原理
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
①了解齿轮的加工原理，掌握根切现象和最少齿数。②知道分度圆弦齿厚和分度圆公法线长度的测量方法。
教学重点
①了解齿轮的加工原理、最少齿数②分度圆公法线长度的测量方法。
教学难点
①了解齿轮的加工原理
辅助手段
齿轮加工模型
课外作业
作业册
课后体会
一．齿轮加工原理
齿轮的加工方法很多，如铸造、热轧、冲压、模锻及切削加工等。现介绍常用的两种切削加工原理。
方法
比较项目
仿形法
范成法
原理
成形铣刀加工
齿轮的啮合原理
所用机器
普通铣床
专用插齿、滚齿和磨齿机床
加工特点
逐齿切削的，且不连续，所以精度差，效率低
加工是连续的，精度和效率较高，
应用场合
仅适用于单件生产和精度要求不高的齿轮加工
批量和精度要求较高的场合
二．根切现象
根切现象
成法加工渐开线标准齿轮时，如被切齿轮的齿数过少，刀具顶线就会超过啮合线与被切齿轮基圆的切点N1，刀刃将轮齿根部的渐开线齿廓切去，这种现象称为根切现象。
根切后轮齿弯曲强度降低，重合度减小，对传动很不利，因此应当避免根切。
最少齿数
成法加工渐开线齿轮时，是否产生根切取决于被切齿轮的齿数多少。我们把不产生根切现象的极限齿数称为最少齿数。
用标准齿条刀具切制标准渐开线齿轮而不发生根切，被切齿轮的最少齿数为：
Zmin＝2ha(／sin2α
当α＝20°, ha(＝1时, Zmin＝17；
当α＝20°, ha(＝0.8时, Zmin＝14。
四．公法线长度和分度圆弦齿厚
齿轮在加工和检验中，常用测量公法线长度和分度圆弦齿厚的方法来保证齿轮的精度。
１．公法线长度
如图11－15所示，当检验直齿轮时，公法线千分尺的两卡脚跨过Ｋ个齿，两卡脚与齿廓相切于a、b两点，两切点间的距离ab称为公法线（即基圆切线）长度，用Ｗ表示。当α＝20 °时，标准直齿圆柱齿轮的公法线长度为：
W＝m[2.9521(K－0.5)＋0.014 Z]
式中，m为模数；Z为齿数；K为跨齿数，按下式计算K＝Z/9＋0.5，当计算所得K不是整数时，可四舍五入圆整为整数。此外，W、K也可从机械设计手册中直接查表得出。
２．分度圆弦齿厚
如图11－16所示，用齿轮游标卡尺测量时，以分度圆齿高ha为基准来测量分度圆弦齿厚S。标准直齿轮的S、ha计算公式为：
S＝mZsin(π／2Z)
ha＝mha(＋mZ[1－cos(π／2Z)]／2
此外S、ha也可由机械设计手册的表中直接查得。
由于测量分度圆弦齿厚是以齿顶圆为基准的，测量结果必然受到齿顶圆公差的影响。而公法线长度测量与齿顶圆无关。公法线测量在实际应用中较广泛。在齿轮检验中，对较大模数(m>10mm)的齿轮，一般检验分度圆弦齿厚；对成批生产的中、小模数齿轮，一般检验公法线长度Ｗ。
章节名称
Topic ５ 渐开线变位直齿圆柱齿轮
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
知道变位齿轮传动的类型及特点,能根据具体情选用不同类型的变位齿轮。
教学重点
能根据具体情选用不同类型的变位齿轮
教学难点
能根据具体情选用不同类型的变位齿轮
辅助手段
挂图
课外作业
作业册
课后体会
一、变位齿轮及基本特点
由齿轮加工原理可知，当齿条插刀的中线与被切齿轮的分度圆相切时，加工出标准齿轮。若齿条刀具的中线与被切齿轮的分度圆不相切时，则加工出变位齿轮。
刀具中线相对于加工标准齿轮时移动的距离称为变位置，用Xm表示。其中m为齿轮的模数，Ｘ称为变位系数。当刀具离移被切齿轮中心时，Ｘ取正值，称正变位，当刀具移近被切齿轮中心时，Ｘ为负值，称为负变位。
两个特点：
1．不论是正变位还是负变位，刀具变位后的节线与齿轮的分度圆相切作纯滚动。因为刀具上任一条节线的齿距P，模数m以及齿形角都相等，故被加工出的变位齿轮的齿距、模数、压力角并不改变，与标准直齿轮相同。
２．正变位齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿顶高和齿根厚度均增大，而齿根高、齿顶厚度则减小，齿轮强度提高，还可以避免根切。负变位齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿顶高和齿根厚度均减小，而齿根高和齿顶厚度则增加，齿轮抗弯强度降低。
二、变位加工后应用
在一对大小齿轮传动中，通常小齿轮采用正变位，齿顶高增大，齿根高减小，齿根变厚，强度和寿命提高，还可避免根切；大齿轮采用负变位，齿顶高减小，齿根高增大，齿根强度有所减弱。由于大齿轮强度较高，选择适当的变位系数后，可以使一对大小齿轮的强度和使用寿命相近。
章节名称
Topic 6 齿轮传动的失效形式和材料
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
１．知道齿轮失效形式和预防措施
２．了解齿轮的常用材料及热处理方法
教学重点
知道齿轮失效形式
了解齿轮的常用材料及热处理方法
教学难点
齿轮的常用材料及热处理方法
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
一、齿轮传动的失效形式
齿轮传动过程中，在载荷的作用下，如果轮齿发生折断，齿面损坏等现象，则轮齿就失去了正常的工作能力，称为失效。
由于齿轮传动的工作条件和应用范围各不相同，影响失效的原因很多，主要都发生在轮齿上，常见的轮齿失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形等。
失效形式
比较项目
轮齿折断
齿面点蚀
齿面胶合
齿面磨损
齿面塑性变形
引起原因
短时意外的严重过载
超过弯曲疲劳极限
很小的面接触、循环变化、齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹、微粒剥落下来而形成麻点
高速重载、啮合区温度升高引起润滑失效，齿面金属直接接触并相互粘连，较软的齿面被撕下而形成沟纹
触表面间有较大的相对滑对，产生滑动摩擦
低速重载、齿面压力过大
部位
齿根部分
靠近节线的齿根表面
轮齿接触表面
轮齿接触表面
轮齿
避免措施
选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料及热处理方法，降低表面粗糙度，降低齿根弯曲应力。
提高齿面硬度
提高齿面硬度，降低表面粗糙度，采用粘度大和抗胶合性能好的润滑油
提高齿面硬度，降低表面粗糙度，改善润滑条件，加大模数，尽可能用闭式齿轮传动结构代替开式齿轮传动结构
减小载荷，减少启动频率
二、齿轮的常用材料及热处理
１．齿轮常用材料
常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等，一般多采用锻件或轧制钢材，当齿轮较大(d＞400～600mm)而轮坯不易制造时，可采用铸钢，开式低速传动可采用灰铸铁，球墨铸铁有时可代替铸钢。
一对相啮合的齿轮，为使大小两轮的工作寿命相近，小齿轮应比大齿轮选用好一点的材料、高一些的硬度。
２．常用热处理方法
齿轮常用的热处理方法有：正火、调质、表面淬火、渗碳淬火和渗氮等。
（1）经正火、调质处理的齿轮为软齿面齿轮，工艺过程简单，运用于对强度要求不高，中低速的一般机械传动的齿轮。
（2）经表面淬火，渗碳淬火和渗氮处理后的齿轮为硬齿面齿轮，可较大地提高齿轮的承载能力和耐磨性，适用于生产批量大和要求结构紧凑的齿轮。
章节名称
Topic8 齿轮结构和工作图
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解齿轮结构形式及选择方法
教学重点
了解齿轮结构形式及选择方法
教学难点
如何选择
辅助手段
课外作业
课后体会
一、齿轮结构
根据强度条件和传动比要求可以确定齿轮的模数、齿数等基本参数，并计算出齿轮传动的主要尺寸。在确定齿轮尺寸的基础上，考虑材料制造工艺等因素，确定齿轮的结构形状。齿轮结构可分为齿轮轴、实心式、腹板式、轮辐式等。
１．齿轮轴
直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可将齿轮和轴做成整体的，称为齿轮轴。
齿轮轴刚度较好，但齿轴磨损后，轴也同时报废，对直径较大的齿轮应分开制造。
２．实心式齿轮
齿顶圆直径da≤160mm时，可采用锻造毛坯的实心式结构，当齿顶圆直径da＜100mm时，单件或小批量生产的齿轮，可直接用轧制圆钢作齿轮毛坯。
３．腹板式
齿顶圆直径da≤500mm时，一般用锻造方法做成腹板结构齿轮，不重要的用铸造的方法做成腹板结构齿轮。为了减轻重量，节省材料，常在腹板上制出圆孔。有关结构尺寸参照图中经验公式确定。
４．轮辐式
齿顶圆直径da＞500时，齿轮毛坯常用铸造方法做成轮辐结构，如图11－28。根据不同要求，可用铸钢或铸铁。
章节名称
Topic9 斜齿圆柱齿轮传动
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
掌握斜齿轮传动的主要参数、几何尺寸和正确啮合条件。
２．掌握斜齿轮传动的受力分析，会判断各力的方向。
教学重点
斜齿轮传动的主要参数、正确啮合条件、受力分析，会判断各力的方向
教学难点
受力分析，会判断各力的方向
辅助手段
齿轮模型
课外作业
课后体会
一、斜齿圆柱齿轮齿廓形成及啮合特点
１．斜齿圆柱齿轮齿廓形成
渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成与渐开线直齿圆柱齿轮相似。就齿轮端面而言，都是发生线绕基圆作纯滚动时，发生线上任一点K在平面上的轨迹。
实质上齿廓表面是一渐开线曲面。
所不同的是直齿圆柱齿轮的齿面是发生面上一条平行于基圆柱母线的直线在空间的轨迹面；而斜齿圆柱齿轮的齿面是发生面上一条与基圆柱母线夹角为βb的斜直线在空间的轨迹面。由于斜直线绕到基圆柱面上之后是一条螺旋线，由该斜直线在空间的轨迹面所形成的齿廓曲面称为渐开螺旋面，其中βb称为基圆螺旋角。
２．啮合特点：
直齿圆柱齿轮
由齿廓曲面形成原理可知，直齿圆柱齿轮在啮合过程中，接触线平行于轴线，因而一对直齿齿廓是同时沿整个齿宽进入啮合脱离啮合，即其上的载荷也是突然加上和突然卸下，易引起冲击。传动平稳性较差。
斜齿圆柱齿轮
而一对斜齿圆柱齿轮接触线为斜直线，接触线长度先由短到长，再由长到短，直至脱离啮合，故传动平稳性好，承载能力强，适用于高速重载传动。在传动时会产生轴向力。
二、斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸
由斜齿圆柱齿轮齿廓形成可知，它的齿面是一渐开线螺旋面，其端面（垂直于齿轮轴线的平面）和法面平面（垂直于齿的平面）的齿形不同，当用成型铣刀加工时，刀具沿螺旋线方向进刀，故轮齿的法面齿形与刀具的齿形一致，因此以轮齿的法面参数为标准来选择刀具。但在计算斜齿轮的几何尺寸时，又要按端面参数进行计算，故必须建立法面参数与端面参数之间的换算关系。
１．螺旋角
斜齿轮的螺旋线为斜直线，螺旋线与分度圆柱母线的夹角称螺旋角，用β表示。斜齿轮轮齿的旋向分为左、右旋两种。
２．模数
Pn表示法向齿距，Pt表示端面齿距，β为螺旋角，它们之间的关系为：
Pn＝Pt·cosβ
∵ P＝π·m ， ∴ mn＝mt·cosβ
mt——端面模数 mn——法面模数
一般取mn为标准模数
３．压力角
斜齿轮在分度圆上的压力角也有法向压力角αn和端面压力角αt之分，两者之间的关系为： tgαn＝tgαt·cosβ
一般规定法向压力角取标准值，即αn＝20°
４．齿顶高系数和顶隙系数
斜齿轮在端面和法面上的齿顶高和顶隙是相等的，即
ha＝hat*·mt＝han*·mn
C＝Ct*·mt＝Cn*·mn
由此得 hat*＝han*·cosβ
Ct*＝Cn*·cosβ
式中hat*和Ct*为端面齿顶高系数和顶隙系数，han*和Cn*为法面齿顶高系数和顶隙系数，均应取标准值。
５．分度圆直径与中心距
斜齿轮直径是从端面上度量的，故得 d＝mt·Z＝ mnz／cosβ。
斜齿轮传动的标准中心距为：
a＝ (d1＋d2) ／2＝(Z1＋Z2)mt／2＝(Z1＋Z2)mn／2cosβ
斜齿轮的几何尺寸计算公式见表11－11。
三、斜齿圆柱齿轮传动
1.正确啮合条件
一对斜齿轮的正确啮合条件是：两轮的法面模数和法面压力角相等，分度圆上的螺旋角相等，方向相反，
即： mn1＝mn2
αn1 ＝αn2
β1＝-β2
２．当量齿轮和当量齿数
过斜齿轮分度圆螺旋线上的一点P，作垂直于轮齿的法向截面，该截面为椭圆，椭圆在p点的曲率半径为ρ。若以ρ为分度圆半径，以斜齿轮的mn、αn作一假想直齿圆柱齿轮，其齿形近似于斜齿轮的法向齿形。该假想直齿圆柱齿轮称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称为当量齿数，用Zv表示。Zv＝Z／cos3β。式中Z为斜齿轮的齿数，β为螺旋角。
选择铣刀及轮齿弯曲强度计算都用到当量齿数Zv。此外确定斜齿轮不产生根切的最少齿数也以它为依据。因为当量直齿轮轮齿的最少齿数Zvmin＝17， 则标准斜齿轮不产生根工的最少齿数为
Zmin＝Zvmin·cos3β
可见，斜齿轮的最少齿数比直齿轮少。
例如：αn＝20°，当β＝15°时，斜齿轮的最少齿数：Zmin＝Zvmin·cos3β
＝17·cos315°
＝15
四、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析
１．受力分析
一对斜齿轮受力情况，不计摩擦力，作用于主动轮齿上的法向力Fn必沿接触点的法线方向指向工作齿面。法向力又可分为：
圆周力
径向力
轴向力
从动轮上的圆周力、径向力和轴向力与主动轮上的大小相等，方向相反。
圆周力的方向在主动轮上与啮合点的圆周速度方向相反，在从动轮上则与啮合点的圆周速度方向相同。
径向力的方向分别指向各自的轮心。
轴向力方向可用主动轮左右手法则来判定。即主动轮是右旋时，握紧右手，四指表示主动轮的回转方向，拇指伸直的指向即为主动轮上的轴向力
章节名称
Topic１０ 直齿圆锥齿轮传动
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
1. 了解直齿圆锥齿轮的正确啮合条件。
2．会对直齿圆锥齿轮受力分析，判断各力的方向。
教学重点
了解直齿圆锥齿轮的正确啮合条件、受力分析、断各力的方向
教学难点
受力分析，判断各力的方向
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
一、齿圆锥齿轮
直齿圆锥齿轮机构用于两相交轴之间的传动，两轴的夹角可由传动的要求确定，在一机构中多采用(=900的直齿圆锥齿轮机构。
一对圆锥齿轮轮齿分布在两个截锥体上，且锥顶交于一点，其轮齿尺寸由大端面锥方向的小端逐渐变小。显然圆锥齿轮大端和小端的参数是不相同的。
了便于测量和估算机构的外形尺寸，规定以大端参数为标准，大端压力角(=200。
二、齿圆锥齿轮传动的几何尺寸
三．当量齿轮
以圆锥齿轮大端模数为标准模数，大端压力角为标准压力角，按照圆柱齿轮作图法画出扇形齿轮的齿廓，其齿廓与直齿圆锥齿轮大端齿廓近似相同，两扇形齿轮的齿数为两圆锥齿轮的实际齿数。若将扇形齿轮补足为完整的圆柱齿轮，这两个假想的圆柱齿轮就称为两锥齿轮的当量齿轮，当量齿轮的齿数称为当量齿数，用Zv表示。
当量齿轮的半径：rv=r／cos (
当量齿数：Zv=Z／cos (
式中 (――圆锥齿轮分度圆锥角
当量齿数Zv是圆锥齿轮的重要参数，其意义在于，就大端齿形和大端承载能力而言，圆锥齿轮与同模数、同压力角、齿数为Zv的圆柱齿轮相当。
用仿形法加工圆锥齿轮，按Zv值选择刀号。
用范成法加工正常齿形的圆锥齿轮，不产生根切的最少齿数Zmin= Zvmin cos (=17 ( cos ( 。
四、确啮合条件
一对直齿圆锥齿轮的正确啮合的条件为大端模数和压力角必须分别相等
m1=m2=m
(1=(2=(
五．直齿圆锥齿轮传动的受力分析
1.轮齿受力分析
一对直齿圆锥齿轮传动，假设轮齿间的作用力近似地作用于齿宽节线的中点处，如不考虑摩擦力的影响，其方向垂直指向工作齿面。为主动锥齿轮的受力情况，轮齿间的法向力，可分解为圆周力、轴向力和径向力
圆周力在Ft在主动轮上与啮合点圆周速度的方向相反；在从动轮上则与啮合点的圆周速度方向相同。
径向力的方向都垂直指向各自的齿轮轴线。
轴向力Fx的方向则总是由锥顶指向齿轮的大端。
章节名称
Topic11 蜗杆传动
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
1、了解蜗杆传动的特点，主要参数
2、掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向
教学重点
1、了解蜗杆传动的特点，主要参数
2、掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向
教学难点
掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间交错的两轴间的运动和动力，一般交错角为90(，通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件
一、蜗杆传动的特点
1.传动比大，结构紧凑。用于传递动力时，i=8～80, 用于传递运动时，i可达1000。
2.传动平稳，无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。
3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由损杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。
4.传动效率低。因为在传动中摩擦损失大，其效率一般为(=0.7～0.8，具有自锁性传动时效率(=0.4～0.5。故不适用于传递大功率和长期连续工作。
5.为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高。
二、蜗杆传动的主要参数
蜗杆传动的设计计算中，均以主平面（通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面）的参数和几何关系为基准。
（一）主要参数
1．模数、压力角、螺旋升角λ与蜗轮的分度圆螺旋角(
为了保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数mx1应等于蜗轮的端面模数mt2，蜗杆的轴向压力角(x1应等于蜗轮的端面压力角(t2，蜗杆分度圆上的螺旋线升角(应等于蜗轮分度圆上的螺旋角(，且两者螺旋方向相同。
蜗杆的轴向压力角(x（蜗轮的端面压力角(t）为标准压力角200。
mx1=mt2= m
(x1=(t2= (
( = (
通常取蜗杆的头数Z1=1～4。当Z=1时，导程角小，效率低，一般用于分度传动或自锁传动中，Z=2～4常用于动力传动和有较高效率。若头数多，导程角大，制造困难。
蜗轮齿数根据传动比和蜗杆的头数决定：Z2=iZ1, 通常取Z2=20～28，Z2不应少于28齿，以免根切和降低传动的平稳性。
三、蜗杆传动的受力分析
1．蜗杆传动回转方向的确定
（1）螺旋方向的判定
蜗杆传动与斜齿轮传动一样，也有左旋与右旋之分。蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定：手心对着自己，四指顺着蜗杆（蜗轮）的轴线方向摆肩。若啮合与右手拇指指向一致，该蜗杆（蜗轮）为右旋，反之为左旋。
（2）蜗轮旋转方向的判定
蜗轮的旋转方向不仅与蜗杆的旋转方向有关。蜗轮旋转方向的判定方法如下：当蜗杆是左旋（或右旋）时，伸出右手（或左手）半握拳，用四指顺着蜗杆的旋转方向，大拇指指向的相反方向就是蜗轮的旋转方向， 蜗轮旋转方向判定。
2． 蜗杆传动的受力分析
蜗杆传动的受力情况类似斜齿圆柱齿轮传动的受力情况。若不计摩擦力，齿面上的法向力Fn仍可分解为三个相互垂直的分力。圆周力Ft、轴向力Fx、径向力Fr。
圆周力Ft1的方向与节点P的速度方向相反。
径向力Fr1的方向总是指向蜗杆轴线。
轴向力Fx1的方向和斜齿轮一样，用主动轮左右手法则判定：对主动右旋蜗杆以右手四指弯曲方向表示转动方向，大拇指的指向即为轴向力Fx1的方向。
由于蜗杆轴线与蜗轮轴线在空间交错成900，故蜗杆力Ft1等于蜗轮轴向力Fx2，蜗杆轴向力Fx1等于蜗轴圆周力Ft2，蜗杆径向力Fr1等于蜗轮径向力Fr2。即：
Ft1=－Fx2
Fx1=－Ft2
Fr1=－Fr2
四、蜗轮材料选择
蜗杆传动的主要失效形式有胶合、点蚀和磨损等，因此，蜗杆蜗轮的材料不仅要有足够的强度，而且还要有良好的减磨性，耐磨性和抗胶合的能力。
蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造，要求齿面光洁并且有较高的硬度。对于高速重载传动，蜗杆常用15 Cr、20 Cr、20 CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度HRC56～62，并经磨削。对中速中载传动，蜗杆材料可用45 、40 Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC45～55，也需磨削。低速不重要的传动，蜗杆材料可采用45钢调质处理，硬度HB220～270。
蜗轮材料可参考滑动速度Vs来选择，常采用青铜与铸铁，在Vs>5--25m/s的连续工作的重要传动中，蜗轮材料常用铸锡磷青铜ZQSn10—1或铸锡锌铅青铜ZQSn6—6—3等，这些材料的减摩性、耐磨性和抗胶合的性能及切削性能都较好，但强度低，价格高。在Vs＜5m/s传动中，蜗轮材料可用无锡青铜，如铸铝铁青铜ZQAl9—4或铸锰黄钢ZHMn58—2—2等，这类材料的强度较高，价格较廉，但减摩性、抗胶合性能不如锡磷青铜。在Vs＜2m/s 的不重要传动中，蜗轮材料可用灰铸铁HT150或HT200等，也可用球墨铸铁QT600—3、QT700—2等。也可由尼龙或增强尼龙材料制成。
章节名称
Topic1 轮系的功用与分类
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解轮系的功用与分类
教学重点
轮系的功用，以及与齿轮传动的比较
教学难点
功用
辅助手段
模型、挂图
课外作业
课后体会
一、轮系的概念
一系列互相啮合的齿轮所组成的齿轮机构来进行传动。这种齿轮机构称为轮系。
二、轮系的主要功用是：
⑴可以获得很大的传动比。很多机械要求有很大的传动比，机床中的电动机转速很高，而主轴的转速要求很低才能满足切削要求，一对齿轮的传动比只能达到３～６，若采用轮系就可以达到很大的传动比。
⑵可以作较远距离的传动。当两轴中心距较远时，若仅用一对齿轮传动，势必将齿轮做得很大，结构不合理，而采用轮系传动则结构紧凑、合理。
⑶可以实现变速、变向的要求。一般机器为了适应各种工作需要，多采用轮系组成各种机构，将转速分为多级进行变换，并能改变转动方向。
⑷可以合成或分解运动。采用周转轮系可以将两个独立运动合成一个运动，或将一个运动分解为两个独立运动。
提问：比较轮系与齿轮的传动特点？
三、轮系的分类
轮系的结构形式很多，根据轮系在传动中各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定，轮系可分为定轴轮系和周转轮系两大类。
定轴轮系：
当轮系运转时，其中各齿轮的几何轴线位置都是固定的，此轮系称为定轴轮系。
2.周转轮系
当轮系运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一齿轮的固定几何轴线转动，此轮系称为周转轮系。
章节名称
Topic2 定轴轮系
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
掌握定轴轮系转动方向的确定和传动比大小的计算。
教学重点
定轴轮系转动方向的确定和传动比大小的计算。
教学难点
定轴轮系转动方向的确定和传动比大小的计算。
辅助手段
课外作业
课后体会
传动比
轮系中首末两轮的转速（或角速度）比，称为轮系的传动比，用i表示。即：
2、旋转方向
（1） 一对圆柱齿轮传动，外啮合时两轮转向相反其传动比规定为负
一对内啮合圆柱齿轮，两转转向相同，其传动比规定为正
（2）两轮的旋转方向也可以用画箭头的方法表示。两轮旋转方向相反，画两反向箭头， 两轮旋转方向相同，画两同向箭头。箭头方向表示可见侧面的圆周速度的方向。
传动比的计算
定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对齿轮传动比的连乘积；首末两轮的转向由轮系中外啮合齿轮的对数决定。上式(-1)3表示轮系中外啮合齿轮共有三对，(-1)3＝-1表示轮１与轮５转向相反。从图12－４可知，轮系中各轮的转向也可用画箭头的方法表示。
由分析可知，定轴轮系总传动比的计算式可写成
i1k＝n1／nk＝(-1)m·所有从动轮齿数的连乘积／所有主动轮齿数的连乘积
式中m为外啮合齿轮的对数。
注意：在应用上式计算定轴轮系的传动比时，若轮系中有圆锥齿轮，蜗杆蜗轮机构，传动比的大小仍可用上式计算，而各轮的转向只能用画箭头的方法在图中表示清楚。
例1 图12－５所示的轮系中，Z1＝16，Z2＝32, Z2'＝20, Z3＝40, Z3'＝2(右旋)Z4＝40。若n1＝800r／min, 其转向如图所示, 求蜗轮的转速n4及各轮的转向.
解：传动比大小：
i14＝n1／n4＝Z2Z3Z4／Z1Z2'Z3'
＝32×40×40／16×20×2＝80
所以: n4＝n1／i14＝800／80＝10r／min
因为此轮系中有蜗杆蜗轮和圆锥齿轮，故各轮的转向只能用箭头表示。
课堂练习：
章节名称
TOPIC 1 键联接
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度
教学重点
了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度
教学难点
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
联接的形式按能否拆卸可分为两大类：不可拆联接和可拆联接。
常见的不可拆联接有：铆接、焊接、粘接等。
可拆联接有键联接、花键联接、销联接和螺纹联接。
一．键联接的种类
在各种机器上有很多转动零件，如飞轮、带轮、凸轮等，这些零件和轴大多数采用键联接或花键联接。
键联接是由轮毂、轴和键组成.
键联接的功用是联接转动零件与轴，以传递运动和动力。
键根据结构和承受载荷的不同可分为松键联接和紧键联接两大类。
（一）松键联接
1．平键联接
平键分为普通平键和导向平键二种。
（1）普通平键（straight key） 普通平键的上、下平面和两个侧面相互平行。
普通圆头平键：键在键槽中的固定较好，但键槽端部的应力集中较大。
普通平头平键：键在键槽端部的应力集中较小，但键在键槽中的轴向固定不好。
单圆头平键： 常用在轴端的联接中。
平键联接装配时先将键放入轴上键槽中，然后推上轮毂，构成平键联接。平键联接时，键的上顶面与轮毂键槽的底面之间留有间隙，而键的两侧面与轴、轮毂键槽的侧面配合紧密，工作时依靠键和键槽侧面的挤压来传递运动和转矩，因此平键的侧面为工作面。
平键联接由于结构简单、装拆方便和对中性好，因此获得广泛应用。
（2）导向平键（feather key）和滑键
导向平键是加长的普通平键，采用导向平键时转动零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动，适用于轴上零件的轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。
当轴上零件的轴向移动量很大时，可采用滑键。滑键联接是将滑键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。
2．半圆键联接
半圆键的上表面为平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。半圆键联接也是靠两侧工作面传递转矩的。
它的优点是：能自动适应轮毂槽底的倾斜，使键受力均匀不偏。但它对轴的削弱大，宜用于轴端传递转矩不大的场合。
（二）紧键联接
紧键联接分为楔键联接和切向键联接。
1．楔键
楔键的顶面有1：100的斜度，两侧面相互平行。工作时依靠键的顶面和底面与轮毂键槽和轴槽的底面间所产生挤压力和摩擦力来传递动力和转矩。适用于对中性要求不高、转速较低的场合。
2．切向键
切向键是由两个具有1：100单面斜度的普通楔键沿斜面贴合在一起组成的，只能用于传递单方向的转矩。当传递两个方向转矩时，应装两副切向键。适用于对中性和运动精度要求不高、低速、重载、轴径大于100mm的场合。
二．平键联接的选择和计算
1．选择平键的类型和尺寸
根据联接的要求，按轴径确定类型和键的宽度b、高度h，
键的长度L应根据轮毂长度L1而定，比轮毂略短，一般取L=L1(（5~10）。
2．平键联接的强度计算
普通平键联接的失效形式是材料中强度较弱的工作表面被挤压破坏和平键的剪切破坏。
章节名称
TOPIC 2 花键联接
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解花键的工作特点，类型和用途。
教学重点
了解花键的工作特点
教学难点
花键的工作特点
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
花键联接(spline joint)是由在轴上加工出的外花键齿和在轮毂孔壁上加工出的内花键齿所构成的联接。
花键联接键齿的侧面是工作面，工作时靠齿的侧面挤压传递转矩。
一、花键联接的特点
花键联接具有下列特点：
(l)由于多个键齿同时参加工作，受挤压的面积大，所以承载能力高；
(2)轴上零件与轴的对中性好，沿轴向移动时导向性好；
(3)键齿槽浅，对轴的强度削弱较小；
(4)花键加工复杂，需专用设备故对大批生产是适用的，但单件、小批量生产的成本较高。
花键联接广泛用于载荷较大、定心精度要求较高的各种机械设备中，如汽车、飞机、拖拉机、机床等。
二、花键联接的类型
花键联接按齿形的不同可分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三类。
1．矩形花键
矩形花键键齿的端面为矩形。
按键的齿数和齿形尺寸的不同，矩形花键有轻、中、重三种系列。它们分别适用于轻、中、重三种不同的载荷情况。此外，还有补充系列，适用于汽车、拖拉机和机床等制造业。
2．渐开线花键
渐开线花键内、外键齿的齿廓曲线是压力角为30°的渐开线。它可用加工齿轮的方法加工，故工艺性较好。
与矩形花键相比，渐开线花键键齿的根部较厚，齿根圆角也较大，所以承载能力大；工作时键齿上有径向分力，宜于对中，使各齿承载均匀。适用于载荷较大、定心精度要求较高、尺寸较大的联接。
3．三角形花键
这种花键的内键齿端面齿形为等腰三角形，外键齿齿廓曲线为压力角等于45的渐开线。
三角形花健键齿细小，齿数多，对轴的强度削弱较小，多用于轻载和薄壁零件的静联接。
章节名称
TOPIC 3 销联接
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解销的常见类型和用途。
教学重点
了解销的常见类型和用途。
教学难点
用途
辅助手段
模型
课外作业
课后体会
概述
销联接用来固定零件间的相互位置，构成可拆联接；也可用于轴和轮毂或其它零件的联接以传递较小的载荷；有时还用作安全装置中的过载剪切元件。
销的分类
销(pin)是标准件，其基本型式有圆柱销和圆锥销两种。
圆柱销联接不宜经常装拆，否则会降低定位精度或联接的紧固性。
圆锥销有1：50的锥度，小头直径为标准值。圆锥销易于安装，定位精度高于圆柱销。
圆柱销和圆锥销孔均需铰制。铰制的圆柱校销孔直径有四种不同配合精度，可根据使用要求选择。
销的类型按工作要求选择。用于联接的销，可根据联接的结构特点按经验确定直径，必要时再作强度校核；定位销一般不受载荷或受很小载荷，其直径按结构确定，数目不得少于两个；安全销直径按销的剪切强度进行计算。
销的材料一般采用35或45钢，许用剪应力［τ］取为80 MPa。
章节名称
TOPIC 1 轴的概述
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
教学重点
教学难点
辅助手段
课外作业
课后体会
一、常用轴的种类和应用特点
轴是组成机器中的最基本的和主要的零件，一切作旋转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能实现旋转和传递动力。
按照轴的轴线形状不同，可以把轴分为曲轴和直轴两大类。
曲轴可以将旋转运动改变为往复直线运动或者作相反的运动转换。
直轴在生产中应用最为广泛，直轴按照其外形不同，可分为光轴和阶梯轴两种。
此外，还可以有一些特殊用途的轴，如凸轮轴(凸轮与轴连成一体的轴)，挠性钢丝软轴(由几层紧贴在一起的钢丝层构成的软轴，它可以把扭矩和旋转运动灵活地传到任何位置)等。
一般常用的是直轴。根据轴的所受载荷不同，可将轴分为心轴、转轴和传动轴三类。
1．心轴及其应用特点 心轴的应用特点是用来支承转动的零件，只受弯曲作用而不传递动力。车辆用的转动心轴；支承滑轮用的固定心轴。
2．转轴及其应用特点 转轴的应用特点是既支承转动零件又传递动力，转轴本身是转动的，同时承受弯曲和扭转两种作用。
3．传动轴及其应用特点 传动轴的应用特点是只传送动力，只受扭转作用而不受弯曲作用， 或者弯曲作用很小。
桥式起重机传动轴，可以认为只受扭转作用的传动轴。
二、轴的材料及热处理
轴的材料选用原则，要根据使用条件来选择，应具有足够的强度，疲劳强度，刚度和耐磨性，对应力集中的敏感性小。
轴的材料一般多用中碳钢，如35，45，50等优质中碳钢，其中以45钢应用最广，因为这类钢材价格便宜，对应力集中的敏感性较好，采用适当的热处理方法(调质、正火、淬火)可以改善和提高机械性能，而且还有良好的切削性能。
轴的材料有时用合金钢，如20Cr、40Cr等，用这类材料制成轴，具有承受载荷较大，强度较高，重量较轻及耐磨性较好等特点。
轴的材料还可以用球墨铸铁，它以吸振性、耐磨性和切削加工性能都很好，对应力集中不敏感，强度也能满足要求，可代替钢制造外形复杂的曲轴和凸轮轴，但铸件的品质不易控制，可靠性较差。
三．常用轴的结构
1．轴的主要组成部分
⑴轴颈 与轴承配合的轴段。轴颈的直径应符合轴承的内径系列
⑵轴头 支撑传动零件的轴段。轴头的直径必须与相配合零件的轮毂内径一致，并符合轴的标准直径系列。
⑶轴身 连接轴颈和轴头的轴段。
⑷轴肩和轴环 阶梯轴上截面变化之处。
2．轴的结构
对于轴的结构，最简单的是光轴，但实际使用中轴上总是需要安装一些零件，所以往往要做成阶梯轴，而各阶梯都有它一定的作用和目的，使轴的结构和各个部位，都具有合理的形状和尺寸。
在考虑轴的结构时，应满足三个方面的要求，即：安装在轴上的零件，要牢固而可靠地相对固定；轴的结构应便于加工和尽量减少应力集中：轴上的零件要便于安装和拆卸。
(1)轴上零件的轴向固定
这种固定的作用和目的是为了保证零件在轴上有确定的轴向位置。防止零件作轴向移动，并能承受翰向力。一般采用的方法是，利用轴肩、轴环、轴套、圆螺母和轴端挡圈也称为压板等零件，作为轴上零件的轴向固定用。
①轴肩或轴环固定
这是一种常用的轴向固定方法，它具有结构简单，定位可靠和能够承受较大轴向力等优点。
②用轴端挡圈、轴套和圆螺母等固定
轴端挡圈只适用于轴端零件的固定，而且是受轴向力不大的部位。但它可以承受振动和冲击载荷
为了防止轴端挡圈和螺钉的松动，应采用带有锁紧装置的固定形式，对于无轴肩的，可采用锥形轴端和轴端挡圈联合使用来固定零件。
圆螺母固定零件：一般在无法采用轴套，或嫌轴套太长而选用的，这种方法通常用在轴的中部或端部。用圆螺母的优点是装拆方便，固定可靠，能承受较大的轴向力。缺点是要在轴上切制螺纹，而且螺纹的大径要比套装零件的孔径小，所以一般都切制细牙螺纹。为了防止圆螺母的松脱，常采用双螺母或加止退垫圈来防松。
轴套(也称套筒)用来作为轴向固定零件，一般用在两个零件的间距较小的场合，主要是依靠位置己定的零件来固定。利用轴套定位，可以减少轴的直径的变化，在轴上也不需要开槽、钻孔或切制螺纹等，所以可使轴的结构简化，避免削弱轴的强度。
②其它一些轴向固定形式
对受轴向力不大的或是为了防止零件偶然沿轴向窜动的场合，可用圆锥销固定、紧定螺钉固定和弹性挡圈固定等形式。
（2)轴上零件的周向固定
这种固定的作用和目的，是为了保证零件传递扭矩和防止零件与轴产生相对的转动。在使用时，大多数是采用键或过盈配合等固定形式。
①用键作周向固定
1、采用键联接作为轴上零件的周向固定应用最广，平键、半圆键、楔键和花键等都有应用。
用平键作周向固定，制造简单、装拆方便和对中性好，可用于较高精度、较高转速及受冲击或变载荷作用下的固定联接。应用平键联接时，为了加工方便，对于在同一轴上轴径相差不大轴段的键槽，应尽可能采用同一规格的键槽尺寸，并且要安排在同一加工直线上，②用过盈配合作周向固定
2、用过盈配合作周向固定常用于轴与轮毂之间的联接，与孔之间产生压力，工作时依靠此压力所产生的摩擦力来传递扭矩这种联接，结构简单，对轴的削弱少，对中性好，但配合面的加工精度要求也较高。过盈配合的装配，如过盈量不大，一般可用压入法；当过盈量较大时，常用温差法装配。为了装配方便，轴与孔的接口处的倒角尺寸，均有一定的要求。
3．轴的结构设计应满足的基本要求：
(1)轴的受力合理，有利于提高轴的强度与刚度，有利于节约材料减轻重量。
(2)保证轴上零件定位准确，固定可靠。
(3)轴上零件便于装拆和调整。
(4)具有良好的制造工艺性。
三、轴的结构工艺性
轴的结构工艺性是指所设计的轴是否便于加工和装配，轴的结构在设计中应注意以下几个问题。
l、轴的形状力求简单，以便于加工和检验，轴上的台阶数不宜过多。
2、轴肩处的过渡圆角半径 r应小于零件孔的圆角半径或倒角 C：
3、需经磨削加工的表面，在轴肩处应设置砂轮越程槽。
4、轴上若要车螺纹，在螺纹尾部留有退刀槽。
5、轴端应有倒角，必要时为了便于加工定位，轴的两端应设中心孔。
四、提高轴的疲劳强度的措施
1．改进轴的结构，降低应力集中，由于轴上的应力集中源，往往是轴产生疲劳破坏的部位，改善轴的抗疲劳强度的常用方法有：
(1)增大圆角半径，如因轴肩定位要求的限制，轴上不允许采用较大圆角时，可以改用凹切圆角或过渡肩环的办法。
(2)采用增大配合直径、轴上开减载槽和毂端开减载槽等方法，以降低零件过盈配合边缘处的应力集中。
2．提高轴的表面质量
采用的方法：减小轴表面的粗糙度数值，降低刀痕造成的应力集中，即使是自由表面也不容忽视：对轴表面进行滚压、喷丸等冷加工：采用高频淬火、渗碳淬火和氮化等热处理强化轴的表层。
五、初步计算轴径
开始设计轴时，轴的尺寸如轴颈和轴身直径，都尚未确定，因此只能先初步计算轴的最小直径，然后再确定轴的其它尺寸。
初步计算轴径的步骤：
根据轴径的计算公式：
式中 C——决定于轴的材料并考虑弯曲影响的系数，其值表14—1
P——轴传递的功率(KW)
n——轴的转速(r／ min)
d——轴计算截面的直径(mm)
章节名称
TOPIC 2 轴的扭转变形和计算
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
掌握外力偶矩、转速和功率三者的关系，会计算轴的扭矩，知道圆轴扭转时 横截面上的应力分布规律。
教学重点
会计算轴的扭矩，知道圆轴扭转时 横截面上的应力分布规律。
教学难点
会计算轴的扭矩
辅助手段
课外作业
课后体会
机械中的轴类零件往往承受扭转，。
的受力特点是：在垂直于轴线的两个平面内受一对大小相等、方向相反的力偶作用，轴的各横截面都绕其轴线作相对转动，这种变形称为扭转变形。
圆轴扭转时横截面上内力的计算
l、外力偶矩：
为了求出圆轴扭转时截面上的内力，必须先计算出轴上的外力偶矩，作用在轴上的外力偶矩往往不是直接给出的，而是根据给定的轴的传递功率和轴的转速算出来的，功率、转速和外力偶矩三者间的关系是：
M＝9550 P／n
式中：P——轴传递的功率(千瓦， KW)
n——轴的转速(转／分， r／ min)
M——作用在轴上的外力偶矩(牛顿米，Nm)
2、扭转时横截面上的内力——扭矩
圆轴在外力偶矩的作用下，横截面上产生内力。求内力的方法仍用截面法。
右图表示装有四个皮带轮的传动轴，在四个带轮上分别作用有主动力偶矩 M1和从动力偶矩 M2、M3、M4，外力偶矩分别为 M1＝110Nm，M2=60Nm，M3=20Nm， M4=30Nm。
若计算 AB段内任一截面上的内力，可假想沿该段内的任一截面1—1将轴截开，取左边部分为研究对象。如图所示。为了保证该段的平衡，必须以内力偶矩 Mn1代替另一部分对被研究部分的作用， Mn1称为扭矩。
扭矩的正负有如下规定：使右手拇指与截面法线的方向一致，若截面上的扭矩的转向与其它四指的转向相同，则扭矩取正号：反之取负号。
应用截面法时，一般都先假设截面上的扭矩为正。扭矩的大小用平衡方程Σm=0求得，即
AB段内： Σm=0， M1十Mn1＝0
Mn1＝一M1＝一l10 Nm (设反)
BC段内： Σm＝0 M1—M2＋Mn2＝0 得 Mn2＝—50 Nm (设反)
CD段内： Σm＝0 M1—M2—M3十Mn3＝0 得 Mn3＝—30 Nm (设反)
为了清楚地看出各截面上的扭矩变化情况，以便确定危险截面，通常把扭矩随截面位置的变化绘成图形，称为扭矩图。
二、圆轴扭转时横截面上的应力
1、圆轴扭转变形
取一等直圆轴，在它的表面划两条圆周线和两条与轴线平行的纵向线，如图14—19。在圆轴两端加力偶矩为 M的外力偶，圆轴产生下列变形现象：
(1)两条纵向线倾斜了相同的角度，原来轴表面的小方格变成了歪斜的平行四边形。
(2)轴的直径、两圆周线的形状和它们之间的距离均保持不变。
根据以上现象，可作出以下平面假设，圆轴扭转前的各个横截面在扭转后仍为互相平行的平面，只是相对地转过了一个角度。
2、横截面上的应力
根据平面假设，可得到两点结论：
(1)由于相邻截面相对地转过了一个角度，即横截面间发生了旋转式的相对错动，出现了剪切变形，故截面上有剪应力存在，又因为半径长度不变，剪应力方向必与半径垂直。
(2)由于相邻截面的间距不变，所以横截面上没有正应力。
横截面上剪应力的分布规律：横截面上某点的剪应力与该点到圆心的距离成正比，圆心处剪应力为零，圆周上剪应力最大，剪应力沿截面半径成直线规律分布。 (如图14—20)
由于圆轴的横截面上剪应力的分布规律是离中心越远的材料，承受应力越大，因此在工程上常常用空心轴代替实心轴，据理论计算，结果表明：空心轴的材料消耗量仅为实心轴的32.4％，可节约材料三分之二。因为空心轴的材料分布离轴线较远，使用效率比较高，所以比较经济，不仅节约了材料，而且减轻了构件的重量。但应注意，当采用焊接钢管作抗扭构件时，必须保证焊缝质量。
课堂习题：
1．试指出下图各轴那些产生扭转变形?
章节名称
期中复习
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
对半个学期所学习的知识有一个全面的了解，并能在此基础对问题
教学重点
各种机构和零件的特点、使用、维护
教学难点
会分析各种零件的特点、能作出正确的选择
辅助手段
课外作业
课后体会
铰链四杆机构
什么是运动副？
低副和高副的区别、特点？
四杆机构的各杆的名称？
铰链四杆机构的三种形式？
曲柄存在的条件？判断的方法？
曲柄滑快机构
急回特性
死点
凸轮
9、组成
10、常见的运动规律
11、画凸轮的方法？ 反转法
12、凸轮的基圆确定方法？
螺纹
13、螺纹的分类？
线段、旋向、内外、齿形
最常见的是 单线右旋
14、螺纹的主要参数？
大径 小径 中径 螺距 导程
15、螺纹代号？
16、螺纹联接件？
螺纹联接类型？
17、螺纹传动的方向？
左右手定则
18、差动、滚动螺纹传动？
带传动
19、带传动的组成？
20、三角带的型号
21、三角带的截面夹角是40度
三角带槽的截面夹角小于40度
22、带的受力分析
松边 紧边
23、带工作中所受的应力
拉 弯曲 离心力
受力最大处 紧边绕入小轮处
24、弹性滑动
25、打滑
26、张紧装置
张紧轮
三角 内大
平带 外小
27、三角带的更换原则
链传动
28、组成
29、为什么用偶数链节？
避免弯曲应力
齿轮传动
30、带、链、齿轮的传动特点比较？
31、渐开线的形成？
32、渐开线齿轮啮合特点？
传动比恒定 传动的可分性 啮合角为定值
33、直齿圆柱齿轮的各部分的名称？
34、参数
齿数 模数 压力角
35、计算公式
36、正确的啮合的条件
直齿
斜齿
圆锥
37、渐开线齿轮的加工？
38、根切、最少齿数？
39、受力分析
直齿
斜齿
圆锥
轮系
40、功用
41、表示转动方向
箭头 +-号
42、传动比的计算公式
键、销
43、键的分类
44、平键、锲键的工作面
45、平键尺寸选择的依据
46、花键的工作特点
47、销的使用
轴
48、轴的分类
工作 外形
49、轴上零件的固定
周向 轴向
50、周向、轴向固定的方法？
51、轴的结构工艺性？
52、轴类零件的改错？
章节名称
TOPIC 1 轴承的功用和类型
授课形式
讲授
课时
1
班级
中专0101
教学目的
了解轴承的功用和类型、以及各自的使用场合，特点
教学重点
了解轴承使用场合，特点
教学难点
轴承的功用、特点
辅助手段
课外作业
课后体会
一、轴承功用
轴承是机器中用来支承轴和轴上零件的重要零部件
它能保证轴的旋转精度
减小转动时轴与支承间的摩擦和磨损。
二、轴承的类型和特点
滑动轴承
根据工作时，摩擦性质不同，轴承可分为
滚动轴承
向心轴承
按所受载荷方向不同，可分为 推力轴承和
向心推力轴承
液体摩擦轴承
其中对滑动轴承按润滑状态不同，又可分为
非液体摩擦轴承。
滚动轴承具有摩擦力矩小，易起动，载荷，转速及工作温度的适用范围较广，轴向尺寸小，润滑维修方便等优点，滚动轴承已标准化，在机械中应用非常广泛。
滑动轴承结构简单，易于制造，可以剖分，便于安装，对于大直径和很小直径的滑动轴承，价格便宜。在高速、重载、高精度和结构要求剖分的场合，显示出比滚动轴承更大的优越性。因而，在汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机中多采用滑动轴承。另外，在低速而带有冲击的机器中，如水泥搅拌机，破碎机等也常采用滑动轴承。滑动轴承的缺点是：润滑的建立和维护要求较高，润滑不良会使滑动轴承迅速失效，且轴向尺寸较大。
章节名称
TOPIC 2 滑动轴承的结构
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
知道滑动轴承的使用场合，特点。滑动轴承的类型，组成
教学重点
了解滑动轴承的类型，组成
教学难点
组成，以及各个部分的功用
辅助手段
课外作业
课后体会
滑动轴承一般由轴承座、轴瓦（或轴套）、润滑装置和密封装置等部分组成。
一、向心滑动轴承
向心滑动轴承只能承受径向载荷，它有整体式和剖分式两种。
1、整体式滑动轴承
无轴承座的整体式滑动轴承，在机架式箱体上直接镗出轴承孔，孔中可安装套筒形的轴瓦。
有轴承座的整体式滑动轴承，使用时把它用螺栓装到机架上。这种轴承已标准化，其结构和尺寸可查JB2560—79。
整体式滑动轴承结构简单，制造方便，价格低廉，刚度较大等优点。但轴套磨损后间隙无法调整，装拆时必须作轴向移动，不太方便，故只适用于低速、轻载和间歇工作场合。
2、剖分式滑动轴承
可分为剖分式正滑动轴承和斜滑动轴承两类。
剖分式向心滑动轴承，它由轴承盖、轴承座、上下轴瓦和润滑装置等组成，轴承盖与轴承座用二个或四个双头螺栓联接，在剖分面处制成凹凸状的配合表面，使之能上下对中和防止横向错动。通常在轴承盖和轴承座之间留有少量的间隙，当轴瓦稍有磨损时，可减薄剖分面的垫片厚度来调整间隙。
选用剖分式正滑动轴承时，应保证径向载荷的作用线不超过35°，否则，就应采用剖分式斜滑动轴承，这类轴承已标准化，（JB2561—79，JB2562—79和JB2563—79）。
剖分式滑动轴承的优点是装拆方便，易于调整间隙，因此，得到广泛应用。
3、自动调心式滑动轴承
当设计的轴颈较长时（宽径比B／d＞1.5），由于安装对中不好，或轴的刚度不足，在外力作用下，轴会产生过大的变形，使轴瓦端部与轴颈局部接触，造成轴瓦上下两端边缘严重磨损，降低轴承寿命。
调心轴承的结构特点是轴瓦和轴承轴承座的球面接触，能适应轴在弯曲变形时产生的倾斜，调心式轴承必须成对使用。
二、推力滑动轴承
推力滑动轴承用来承受轴向载荷。
按推力轴颈支承面的形式不同，分为实心、环形和多环形三种。
1、实心推力轴承，当轴旋转时，由于端面上不同半径处的线速度不相等，因而使端面中心的磨损很小，而边缘的磨损却很大，结果造成轴颈与轴瓦间的压力分布很不均匀。
2、实心推力轴承，其端面上压力的分布得到改善。
3、环形结构，则可使其端面上压力的分布得到明显的改善。
4、多环形推力轴承，由于支承面积大，故可用来承受较大的载荷。
章节名称
TOPIC 3 轴瓦结构和轴承材料
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
了解轴瓦的作用，轴瓦的分类，工作的条件，所选的材料
教学重点
轴瓦的作用，轴瓦的分类，工作的条件
教学难点
轴瓦的作用，工作的条件
辅助手段
课外作业
课后体会
轴瓦是轴颈直接接触的重要零件，它的结构与性能直接关系到轴承的效率、寿命和承载能力。
一、轴瓦的结构：
整体式、剖分式和分块式轴瓦三种，整体式轴瓦用于整体式没动轴承，剖分式轴瓦用于剖分式滑动轴承，分块式轴瓦一般用于大型滑动轴承中。
为了改善和提高轴瓦的承载性能，常在轴瓦工作表面浇铸一层减摩材料，这层金属材料称为轴承衬或轴衬，其厚度一般为0.5—6mm。
二、油孔和油沟
为了使润滑油能流到轴承整个工作表面上，轴瓦的内表面需开出油孔和油沟，油孔和油沟不能开在承受载荷的区域内，否则会降低油膜承载能力。油沟的长度一般取轴瓦宽度的80%。
三、轴瓦与轴衬材料
轴瓦与轴戏直接接触并产生相对运动，其主要失效形式是磨损和胶合。因此要求轴瓦材料应具有下列性能：有一定的强度，较好的塑性、减摩性和耐磨性，良好的跑合性、加工工艺性和散热性等。
常用的轴瓦材料有：锡锑轴承合金、锡青铜、黄铜、铝合金、铸铁。
章节名称
TOPIC 4 滚动轴承的类型和代号
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
知道滚动轴承的构造、工作的条件和方式，以及滚动轴承的类型代号
教学重点
工作的条件和方式，以及滚动轴承的类型代号
教学难点
类型代号
辅助手段
实物模型
课外作业
课后体会
一、滚动轴承的构造
滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。
1、内圈装配在轴颈上，外圈安装在轴承座孔内。多数情况下，内圈随轴旋转，外圈不转动。
当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着套圈上的滚道滚动，使相对运动表面间为滚动摩擦。
2、保持架的作用是将滚动体均匀隔开，减少滚动体之间的摩擦和磨损。
3、滚动体是滚动轴承形成滚动摩擦不可缺少的核心元件。
二、滚动轴承的类型和特性
GB／T272—93规定，滚动轴承的类型共有11种，表11—2列出了滚动轴承的类型、特性及应用。
三、滚动轴承的代号
1．滚动轴承的代号
滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构，尺寸、精度和技术要求等，为了便于组织生产和使用，GB／T 273—93规定用字母加数字来表示轴承代号。
轴承代号由基本代号，前置代号和后置代号构成，其排列如下：
1）基本代号
基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础，基本代号由类型代号、尺寸系列代号、内径代号构成，并按此顺序排列。类型代号用阿拉伯数字或大写拉丁字母表示，尺寸系列代号和内径代号用数字表示。
⑴类型代号（见表15—2）
⑵尺寸系列代号
尺寸系列代号由轴承的宽（高）度系列代号和直径系列代号组成。向心轴承和推力轴承尺寸系列代号如表15—3所列。
⑶内径代号
表示轴承公称内径的内径代号如表15—4所列。
2．前置、后置代号
前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号左右添加的补充代号。其排列如表
⑴前置代号
前置代号用字母表示。代号及其含义按表所示。
⑵后置代号
后置代号用字母（或加数字）表示。其顺序为：
①内部结构代号（查表）
内部结构代号表示内部结构改变，如接触角（滚动体与外圈滚道接触点的法线与轴承径向平面之间的夹角α称为接触角。如表中所示）的大小等。其含义随不同类型、结构而异。
表15—4滚动轴承内径代号
轴承公称内径（mm）
内径代号
示例
10到17
10
00
深沟球轴承6200
d=10mm
12
01
15
02
17
03
20到480
（22、28、32除外）
公称内径除以5的商数，商数为个位数，需在商数左边加“0”，如08
调心滚子轴承23208
d=40mm
表15—5 前置、后置代号的排列
轴承代号
前置代号
基本代号
后置代号
内径代号
代 号尺寸系列
类型代号
1
2
3
4
5
6
7
8
成套轴承分部件
内部结构
密封与防尘圈变形
保持架及其材料
轴承材料
公差等级
游隙
配置
其它
表15—6 前置代号
代号
含义
示例
L
可分离轴承的可分离内圈或外圈
LNU207
LN207
R
不带可分离内圈或外圈的轴承
RNU207
（滚针轴承仅适用于NA型）
RNA6904
K
滚子和保持架组件
K81107
WS
推力圆柱滚子轴承轴圈
WS81107
GS
推力圆柱滚子轴承座圈
GS81107
②密封、防尘与外部形状变化代号（查表）
密封、防尘与外部形状变化代号表示轴承是否带防尘、密封、止动槽、止动环，内孔有无锥度等。
③保持架结构，材料改变及轴承材料改变的代号按JB2974的规定。
④公差等级代号
公差等级代号以／P0、／P6、／P6X、／P5、／P4、／P2分别代表公差等级符合标准规定的0级（代号中省略不表示）、6级、6X级、5级、4级、2级公差等级依上述次序，由低到高。其中0级为普通级，应用最广，价格也最便宜。
章节名称
TOPIC5 滚动轴承的组合设计
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
掌握轴承的轴向固定方式，了解轴的支承结构形式，熟悉滚动轴承的配合。
教学重点
轴向固定方式
教学难点
轴向固定方式
辅助手段
课外作业
课后体会
为了保证轴承的正常工作，除了要正确选择轴承的类型和型号外，还应解决轴承的固定、装拆、调整、配合、密封等问题，即正确地进行轴承的组合设计。
一、轴承的轴向固定
机器中的轴是靠轴承来支承的，为了保证轴在工作中不产生窜动，轴承内外圈的轴向位置就必须固定。轴承的轴向固定方式很多。
1．内圈的轴向固定
(1)用轴肩固定。适用于承受较大的单向轴向载荷。
(2)用弹性挡圈和轴肩固定。它的结构简单，轴向尺寸小，挡圈只能承受不大的轴向载荷。适用于轴向载荷不大、转速不高的轴承。
(3)用轴肩和轴端挡圈固定。适用于轴端切制螺纹有困难、且轴向载荷较大的轴承。
(4)用轴肩和锁紧螺母固定。适用于两个方向有较大的轴向力和高转速的轴承。
2．外圈的轴向固定
(1)用轴承盖上的凸缘固定。适用于两端轴承的固定，可在高转速下承受大的轴向载荷。
(2)用弹性挡圈和机座凸台固定。它的轴向尺寸小，适用于轴向载荷不大的轴系。
(3)用轴承盖和机座凸台固定。适用于高转速并承受很大轴向载荷的轴承。
二、滚动轴承的配合
滚动轴承的周向固定是通过选择适当的配合来实现的。
由于滚动轴承是标准件，所以内圈与轴的配合采用基孔制，外圈与座孔的配合是基轴制。
滚动轴承的配合不宜选得过紧或过松。如配合过紧，则会使轴承的内部间隙减小甚至完全消除，结果使滚动体的转动不灵活甚至被卡死。反之，如配合过松，则会影响轴的旋转精度和降低轴承的承载能力。
选择滚动轴承配合的一般原则是：转动圈(一般为内圈)的配合选紧些，固定圈(一般为外圈)的配合选松些；载荷大、转速高、振动厉害和工作温度高时，配合应选得紧些；经常拆卸的轴承，配合应选得松些。
对一般机械，轴与内圈的配合常选用 n6、 m6、 k6和 js6等，外圈与座孔的配合选用J7、J6、H7和G7等。
三、滚动轴承的装拆
由于滚动轴承的配合比较紧，所以在进行轴承组合设计时，必须考虑滚动轴承的安装和拆卸的问题。
轴承组合的结构不合理，将会给轴承的装拆造成很大的困难，
轴承的装拆方法不当，也会严重地损伤轴承和其它零件。
四、滚动轴承的润滑与密封
1．滚动轴承的润滑
滚动轴承润滑的主要目的是降低摩擦和减轻磨损，以提高效率和延长寿命，同时还能起到散热、吸收振动和防锈的作用。
滚动轴承的润滑剂主要是润滑油和润滑脂两类。
润滑油的内摩擦小，散热效果好，但需要较复杂的供油和密封装置，一般多用于速度较高的轴承。若轴承附近有润滑油源(例如在齿轮减速器和变速器中)，且转动零件的圆周速度又大于3 m／s时，则可利用飞溅起来的油去润滑滚动轴承。
油脂润滑的密封简单，维护方便，但内摩擦较大，散热效果差。润滑脂一般在装配时加入，当 n＜1500 r／min时，润滑脂的装填量为轴承空间的2／3，当 n＞1500 r／min时，其装填量不应超过轴承空间的l／3～l／2。
2．滚动轴承的密封
密封的目的，一是为了防止外界灰尘和水分等的侵入而加速轴承的磨损与锈蚀，二是防止内部润滑剂的漏出而污染设备和增加润滑剂的消耗。
常用的密封装置按工作原理的不同，分接触式、非接触式和组合式三类。
章节名称
TOPIC 1 滚动轴承的选用原则、失效形式
授课形式
讲授
课时
2
班级
中专0101
教学目的
了解滚动轴承的选用原则，学会正确的选用、失效形式
教学重点
滚动轴承的选用原则、失效形式
教学难点
滚动轴承的选用原则
辅助手段
课外作业
课后体会
一、滚动轴承的选用将直接影响到机器的结构尺寸、工作的可靠度和经济性。
选用的原则：
载荷的大小、方向和性质
载荷平稳而且较小，应选用球轴承。反之，选用滚子轴承
受力：只受径向力------向心轴承
只受轴向力------推力轴承
同时受径向力-受轴向力-----向心推力轴承
轴承的转速
轴承的转速越大，离心力越大，轴承的磨损越大
每种轴承都有一个相应的极限转速。
极限转速：球轴承比滚子轴承大。
高速------球轴承
低速------滚子轴承
对轴承的特殊要求
工作时，如果弯曲变形较大，应选调心轴承
尺寸受限制时，选轻系列或滚针轴承
经常拆卸的场合，选内外圈可分离的轴承
经济性
普通比特殊便宜
球轴承比滚子便宜
精度低比精度高的便宜
二、滚动轴承的失效形式：
疲劳点蚀
永久变形
磨损和碎裂
| 课件名称： | 机械基础教案 |
| 课件分类： | 机械 |
| 课件类型： | 电子教案 |
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