第一章绪论
基本要求:
1.明确机械原理课程的研究对象和容，以及学习本课程的目的。
2.了解机械原理在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。
3.了解机械原理学科的发展趋势。
教学容:
1.机械原理课程的研究对象
2.机械原理课程的研究容
3.机械原理课程的地位及学习本课程的目的
4.机械原理课程的学习方法
重点难点:
本章的学习重点是机械原理课程的研究对象和容，机器、机构和机械的概念，机器和机构的用途以及区别；了解机械原理课程的性质和特点。
1.1机械原理课程的研究对象
机械是人类用以转换能量和借以减轻人类劳动、提高生产率的主要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。机械工业是国民经济的支柱工业之一。当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速发展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械工业的发展紧密相连。机械原理（Theory of Machines and
Mechanisms）是机器和机构理论的简称。它以机器和机构为研究对象，是一门研究机构和机器的运动设计和动力设计，以及机械运动方案设计的技术基础课。
机器的种类繁多，如燃机、汽车、机床、缝纫机、机器人、包装机等，它们的组成、功用、性能和运动特点各不相同。机械原理是研究机器的共性理论，必须对机器进行概括和抽象燃机与机械手的构造、用途和性能虽不相同，但是从它们的组成、运动确定性及功能关系看，都具有一些共同特征：
（1）人为的实物（机件）的组合体。
（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。
（3）能完成有用机械功或转换机械能。
凡同时具备上述3个特征的实物组合体就称为机器
燃机和送料机械手等机器结构较复杂，如何分析和设计这类复杂的机器呢？我们可以采取“化整为零”的思想，即首先将机器分成几个部分，对其局部进行分析。机构是传递运动和动力的实物组合体。最常见的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、开式链机构等。它们的共同特征是：（1）人为的实物（机件）的组合体。
（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。
可以看出，机构具有机器的前两个特征。机器是由各种机构组成的，它可以完成能量的转换或做有用的机械功；而机构则仅仅起着运动传递和运动形式转换的作用。在开发设计新型机器时，我们采用“积零为整”的设计思想，根据机器要完成的工艺动作和工作性能，选择已有机构或创新设计新机构，构造新型机
器。燃机就是由曲柄滑块机构(由活塞、连杆、曲轴和机架组成)、凸轮机构(由凸轮、顶杆和机架组成)和齿轮机构等组成。
随着科学技术的发展，机械概念得到了进一步的扩展：
1．某些情况下，机件不再是刚体，气体、液体等也可参与实现预期的机械运动。我们将利用液、气、声、光、电、磁等工作原理的机构统称为广义机构。由于利用了一些新的工作介质和工作原理，较传统机构更能方便地实现运动和动力的转换，并能实现某些传统机构难以完成的复杂运动。
利用液体、气体作为工作介质，实现能量传递和运动转换的机构，分别称为液压机构和气动机构，它们广泛应用于矿山、冶金、建筑、交通运输和轻工等行业。利用光电、电磁物理效应，实现能量传递或运动转换或实现动作的一类机构，应用也十分广泛。例如，采用继电器机构实现电路的闭合与断开；机采用磁开关机构，提起受话器时，接通线路进行通话，当受话器放到原位时断路。2．机器部包含了大量的控制系统和信息处理、传递系统。
3．机器不仅能代替人的体力劳动，还可代替人的脑力劳动。除了工业生产中广泛使用的工业机器人，还有应用在航空航天、水下作业、清洁、医疗以及家庭服务等领域的"服务型"机器人。例如Sony公司新近推出的SDR-3X娱乐机器人。
1.2 研究容
机械原理课程的研究容分为以下三部分：
（1）机构的运动设计
主要研究机构的组成原理以及各种机构的类型、特点、功用和运动设计方法。通过机构类型综合，探索创新设计机构的途径。主要容包括机构的组成和机构分析、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构等一些常用的机构及组合方式，阐述满足预期运动和工作要求的各种机构的设计理论和方法。
（2）机械的动力设计
主要介绍机械运转过程中所出现的若干动力学问题，以及如何通过合理设计和实验改善机械动力性能的途径。主要包括求解在已知力作用下机械的真实运动规律的方法、减少机械速度波动的调节问题、机械运动过程中的平衡问题、以及机械效率和摩擦问题。
（3）机械系统方案设计
主要介绍机械系统方案设计的设计容、设计过程、设计思路和设计方法。主要容包括机械总体方案的设计和机械执行系统的方案设计等容。
通过对机械原理课程的学习，应掌握对已有的机械进行结构、运动和动力分析的方法，以及根据运动和动力性能方面的设计要求设计新机械的途径和方法。
1.3 机械原理课程的地位和作用
机械原理是以高等数学、物理学及理论力学等基础课程为基础的，研究各种机械所具有的共性问题；它又为以后学习机械设计和有关机械工程专业课程以及掌握新的科学技术成就打好工程技术的理论基础。因此，机械原理是机械类各专业的一门非常重要的技术基础课，它是从基础理论课到专业课之间的桥梁，是机
械类专业学生能力培养和素质教育的最基本的课程。在教学中起着承上启下的作用，占有非常重要的地位。
其目的在于培养学生以下几点：
1.掌握机构运动学和机械动力学的基本理论和基本技能，并具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力，为学习机械设计和机械类有关专业课及掌握新的科学技术打好工程技术的理论基础。
2.掌握机构和机器的设计方法和分析方法，为现有机械的合理使用和革新改造打基础。
3.掌握创新设计方法，培养创造性思维和技术创新能力，针对原理方案设计阶段，为机械产品的创新设计打下良好的基础。
1.4 机械原理课程的学习方法
1. 学习机械原理知识的同时,注重素质和能力的培养。
在学习本课程时，应把重点放在掌握研究问题的基本思路和方法上，着重于创新性思维的能力和创新意识的培养。
2．重视逻辑思维的同时,加强形象思维能力的培养。
从基础课到技术基础课，学习的容变化了，学习的方法也应有所转变；要理解和掌握本课程的一些容，要解决工程实际问题，要进行创造性设计，单靠逻辑思维是远远不够的，必须发展形象思维能力。
3．注意把理论力学的有关知识运用于本课程的学习中。
在学习本课程的过程中，要注意把高等数学、物理、理论力学和工程制图中的有关知识运用到本课程的学习当中。
4．注意将所学知识用于实际,做到举一反三。
第二章平面机构的结构分析
基本要求:
1.熟练掌握机构运动简图的绘制方法。能够将实际机构或机构的结构图绘制成
机构运动简图；能看懂各种复杂机构的机构运动简图；能用机构运动简图表达自己的设计构思。
2.掌握运动链成为机构的条件。
3.熟练掌握机构自由度的计算方法。能自如地运用平面机构自由度计算公式计
算机构自由度。能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并作出正确处理。
4．了解机构的组成原理和结构分析的方法。了解高副低代的方法；学会根据机构组成原理，用基本杆组、原动件和机架创新构思新机构的方法。
教学容:
1 机构的组成；
2 机构运动简图；
3机构的自由度的计算及机构具有确定运动的条件；
4 机构的组成原理和结构分析。
2.1机构的组成
1．构件与零件
构件：从运动的观点分析机械时，构件是参加运动的最小单元体。构件可以是一个零件，也可以是由多个零件组成的刚性系统。
零件：从制造的观点分析机械时，零件是组成机械的最小单元体。任何机械都由许多零件组合而成的。
2．运动副及其分类
运动副：两构件直接接触所形成的可动联接。
运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。
构件的自由度：构件所具有的独立运动的数目。
两个构件构成运动副后，构件的某些独立运动受到限制，这种限制称为约束。约束：运动副对构件的独立运动所加的限制。运动副每引入一个约束，构件就失去一个自由度。
运动副的分类：
1)按运动副的接触形式分：
低副：构件与构件之间为面接触，其接触部分的压强较低。
高副：构件与构件之间为点、线接触，其接触部分的压强较高。
2)按相对运动的形式分
平面运动副：两构件之间的相对运动为平面运动。
空间运动副：两构件之间的相对运动为空间运动。
3)按运动副引入的约束数分类
引入1个约束的运动副称为1级副，引入2个约束的运动副称为2级副，引入3个约束的运动副称为3级副，引入4个约束的运动副称为4级副，引入5个约束的运动副称为5级副。
4．按接触部分的几何形状分
3．运动链
运动链是指两个或两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统。
闭式运动链（闭链）：运动链的各构件构成首末封闭的系统。
开式运动链（开链）：运动链的各构件未构成首末封闭的系统。
在运动链中，如果将某一个构件加以固定，而让另一个或几个构件按给定运动规律相对固定构件运动时，如果运动链中其余各构件都有确定的相对运动，则此运动链成为机构。
机构：具有确定运动的运动链。
机架：机构中固定不动的构件；
原动件：按照给定运动规律独立运动的构件
从动件：其余活动构件。
平面机构：组成机构的各构件的相对运动均在同一平面或在相互平行的平面。空间机构：机构的各构件的相对运动不在同一平面或平行的平面。
2.2 运动简图
机器是由机构组成，因此，在对现有机构进行分析，还是构思新机械的运动方案和对组成新机械的各种机构作进一步的运动及动力设计时，需要一种表示机构的简明图形——机构运动简图。
机构运动简图：用国家标准规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机构的简明图形。它与原机械具有完全相同运动特性。
机构示意图：为了表明机械的组成状况和结构特征，不严格按比例绘制的简图。
功用：
1. 现有机械分析
2. 新机械总体方案的设计
机构简图的绘制步骤：
1. 分析机械的动作原理、组成情况和运动情况；
2. 沿着运动传递路线，分析两构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目；
3. 适当地选择运动简图的视图平面；
4. 选择适当比例尺(=实际尺寸(m)/图示长度(mm))，用机构简图符号，绘制机构运动简图。并从运动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。
2.3机构自由度的计算及具有确定运动的条件
1. 机构自由度的概念： 机构的独立运动数称为机构的自由度。
2. 平面机构自由度的计算
机构的自由度取决于活动构件的数目、联接各构件的运动副的类型和数目。 （1〕平面机构自由度计算的一般公式
设一个平面机构中共有n 个活动构件，在用运动副将所有构件联接起来前，这些活动构件具有3n 个自由度。
当用h p 个高副、l p 个低副联接成运动链后，这些运动副共引入了h l p p +2个约束。由于每引入一个约束构件就失去了一个自由度，故整个机构相对于机架的自由度数为
h l p p n F --=23 （1.1）
该式称为平面机构的结构公式。
3．计算平面机构自由度的注意事项
(1)复合铰链
定义：两个以上构件在同一处以转动副相连接，所构成的运动副称为复合铰链。解决问题的方法：若有K个构件在同一处组成复合铰链，则其构成的转动副数目应为（K-1）个
(2)局部自由度
定义：若机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运动有关，并不影响其他构件的运动，则称这种自由度为局部自由度。
局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子；轴承中的滚珠。
解决的方法：计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视为一个构件。
(3)虚约束
在特定几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其他运动副所起的限制作用一致，这种不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。
虚约束经常发生的场合：
a.两构件之间构成多个运动副时；
b.两构件上某两点间的距离在运动过程中始终保持不变时；
c.联接构件与被联接构件上联接点的轨迹重合时；
d.机构中对运动不起作用的对称部分。
a) b) c) d)
机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成有效约束，而使机构不能运动。
采用虚约束是为了改善构件的受力情况；传递较大功率；或满足某种特殊需要。
4．机构具有确定运动的条件：机构的自由度数等于机构的原动件数。
【学习指导】
本节的难点是正确判别机构中的虚约束。在学习时应首先搞清楚虚约束的概念，掌握机构中存在虚约束的特定几何条件，以便计算机构自由度时，能正
确判定出机构中的虚约束。同时应注意虚约束在特定的几何条件破坏后将成为实际约束。
复合铰链与局部自由度比较简单，学习时应在基本概念清楚的基础上，搞清复合铰链与局部自由度发生的场合，并采取相应的解决方法。
2.4 平面机构的组成原理分析
1.平面机构的组成原理
任何机构中都包含原动件、机架和从动件系统三部分。由于机架的自由度为零，每个原动件的自由度为1，而机构的自由度等于原动件数，所以，从动件系统的自由度必然为零。
杆组：自由度为零的从动件系统。
基本杆组：不可再分的自由度为零的构件组合称为基本杆组，简称基本组。 杆组的结构式为：l p n 23
机构的组成原理：把若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，就可组成新的机构，其自由度数目与原动件的数目相等。
在进行新机械方案设计时，可以按设计要求根据机构的组成原理，创新设计新机构。 在设计中必须遵循的原则：在满足相同工作要求的前提下，机构的结构越简单、杆组的级别越低、构件数和运动副的数目越少越好。
2．平面机构的结构分析
对已有机构或已设计完的机构进行运动分析和力分析时，首先需要对机构进行结构分析，即将机构分解为基本杆组、原动件和机架，结构分析的过程与由杆组依次组成机构的过程正好相反。通常称此过程为拆杆组。
拆杆组时应遵循的原则：从传动关系离原动件最远的部分开始试拆；每拆除一个杆组后，机构的剩余部分仍应是一个完整的机构；试拆时，按二级组试拆，若无法拆除，再试拆高一级别的杆组。
3．平面机构的高副低代法
目的：为了使平面低副机构结构分析和运动分析的方法适用于含有高副的平面机构。
概念：用低副代替高副
方法：用含两个低副的虚拟构件代替高副
高副低代必须满足的条件：
1.替代前后机构自由度不变
2.替代瞬时速度加速度不变
对于一般的高副机构，在不同位置有不同的瞬时替代机构。经高副低代后的平面机构，可视为平面低副机构。
第三章平面机构的运动分析和力分析
基本要求：
1．掌握速度瞬心的概念，平面机构速度瞬心的数目及确定方法，学会用速度瞬心法对现有机构进行速度分析；
2．掌握用相对运动图解法对机构进行速度分析的方法；
3．掌握机构运动分析的复数矢量法，了解矩法；
4．掌握平面机构力分析中的动态静力分析法，能够对给出机构用解析法建模并进行机构运动分析和力分析。
教学容:
1．机构速度分析的瞬心法；
2．机构运动分析的相对运动图解法；
3．机构运动分析的解析法；
4．平面机构的力分析。
3.1 机构速度分析的瞬心法
1．速度瞬心的概念
定义：当两构件（即两刚体）1，2作平面相对运动时（如图示），在任一瞬时，都可以认为它们是绕某一重合点作相对转动，而该重合点则称为瞬时速度中心，简称瞬心，以P12（或P21表示)。瞬心是相对运动两构件上相对速度为零的重合点。
瞬心法是利用机构的瞬时速度中心来求解机构的运动问题的。瞬心分绝对瞬心和相对瞬心，前者是指等速重合点的绝对速度为零；后者是指等速重合点的绝对速度不为零。
任意两个构件无论它们是否直接形成运动副都存在一个瞬心。故若机构全部构件数为n，则共有N =n(n-1)/2个瞬心。
2．求瞬心的方法
求瞬心的方法有两种：通过直接观察和利用三心定理。
三心定理：作平面运动的三个构件的三个瞬心位于同一条直线上。
利用瞬心法可以进行某一瞬时构件的角速度之比、构件的角速度和构件上某点的速度分析。进行运动分析时不受机构级别的限制，当所求构件与已知构件相隔若干构件时，也可直接求得。在用瞬心法进行速度分析时，需要用哪个瞬心找哪个瞬心，不必找出所有瞬心后求解。在机构构件数较少的情况下，利用瞬心法对机构进行速度分析不失为一种简洁的方法。
3．2机构运动分析的相对运动图解法
基本原理是理论力学中的运动学理论：刚体的平面运动可认为是随基点的平动和绕基点的相对转动的合成；重合点的绝对运动可认为是动系的牵连运动和动点相对动系相对运动的合成。
1．同一构件上各点的速度和加速度分析
以铰链四杆机构为例，介绍速度图、加速度图的绘制方法。p为速度图的极点，它代表机构上所有绝对速度为零的点。过点p向外的矢量代表绝对速度，不通过点p的矢量代表相对速度。当已知一构件上两点的速度时，该构件上其它任意点的速度均可用速度影像的原理求出。π为加速度图的极点，它代表机构上所有绝对加速度为零的点。由点π向外的矢量代表绝对加速度，不通过点π的矢量代表相对加速度。当已知一构件上两点的加速度时，该构件上任意其它点的加速度均可用加速度影像的原理求出。注意：速度影像和加速度影像的原理只能应用于同一构件上的各点。
2．组成移动副两构件重合点的速度和加速度分析
以导杆机构为例，介绍有移动副的机构的运动分析方法。其重点是列出矢量方程，必须正确判断各矢量的方向，难点是科氏加速度的确定，分别以导杆机构和正弦机构为例，使学生了解科氏加速度存在的场合，并注意方向的判断。3．3机构运动分析的解析法
1．以铰链四杆机构为例，介绍复数矢量法，重点掌握建模方法，矢量方程的建立方法。
2．以曲柄摇块机构为例，介绍有移动副的机构的复数矢量法。
3．4 平面机构的力分析
1．简单介绍机械上作用的力及惯性力的求解方法。
2．以六杆机构为例，简单介绍动态静力分析的图解法。重点是机构的拆组方法及绘力多边形的方法。
3．简介动态静力分析的解析法，为课程设计打下基础。
第四章机械中的摩擦和机械效率
基本要求:
1．能够熟练地对移动副中的摩擦问题进行分析和计算；
2．掌握螺旋副及转动副中摩擦问题的分析和计算方法；
3．掌握考虑摩擦时机构的受力分析方法；
4．熟练掌握机械效率的概念及效率的各种表达形式，掌握机械效率的计算方法；
5．正确理解机械自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。
教学容:
1．移动副中的摩擦；
2．螺旋副中的摩擦；
3．转动副中的摩擦；
4．考虑摩擦时机构受力分析；
5．机械效率及自锁。
重点难点:
效率是衡量机械性能的重要指标，对于一部机器，其效率的大小在很大程度上取决于机械中摩擦所引起的功率损耗。研究机械中摩擦的主要目的在于寻找提高机械效率的途径。在本章的学习中要求重点掌握物体所受总反力方向的确定、移动副、转动副中摩擦问题的分析方法以及自锁现象和自锁条件的判断。关于自锁条件的判断是本章的难点。
4．1移动副中的摩擦
移动副中的摩擦是运动副摩擦的一种简单的方式，广泛存在于机械运动中。有三种情况，即平面摩擦、斜面摩擦和槽面摩擦。
1. 平面摩擦
滑块与平面构成的移动副，滑块在自重和驱动力的作用下向右移动。分析滑块的受力如下图。
摩擦角：总反力R21与法向反力N21的夹角Φ。
由图可知
故
总反力R21与相对运动方向v12的夹角总为钝角。其大小为
2. 斜面摩擦
一滑块置于斜面上，在铅锤载荷Q的作用下滑块沿斜面等速运动，分析使滑块沿斜面等速运动时所需的水平力。
置于斜面上的滑块有两种运动可能即沿斜面等速上升及沿斜面等速下滑。下面分别讨论滑块所受摩擦力。
（1）滑块等速上升（2）滑块等速下滑
当滑块在水平力作用下等速上升时当滑块在水平力作用下等速下滑时式中F与R的大小未知, 作力的三角形由力的三角形得
a) 平面摩擦b) 滑块等速上升c) 滑块等速下滑d)槽面摩擦
3．槽面摩擦
由力三角形得：故若令则。式中称当量摩擦系数，相当于把楔形滑块视为平滑块时的摩擦系数。与之对应的摩擦角称为当量摩擦角。引入当量摩擦系数的意义在于：
当量摩擦系数引入后, 在分析运动副中的滑动摩擦系数时, 不管运动副两元素的几何形状如何, 均可视为单一平面接触来计算其摩擦力。
4.2 螺旋副中的摩擦
螺旋副为一种空间运动副,其接触面是螺旋面。当螺杆和螺母的螺纹之间受有轴向载荷时，拧动螺杆或螺母，螺旋面之间将产生摩擦力。
在研究螺旋副中的摩擦时,通常假设螺杆与螺母之间的作用力Q集中在平均直径为d的螺旋线上。由于螺旋线可以展成平面上的斜直线，螺旋副中力的作用与滑块和斜面间的力的作用相同。就可以把空间问题转化为平面问题来研究。下面就矩形螺纹螺旋副中的摩擦和三角形螺纹螺旋副中的摩擦进行研究。
1.矩形螺纹螺旋副中的摩擦
由力的三角形得：
拧紧力矩：
2. 三角形螺纹螺旋副中的摩擦
三角形螺纹和矩形螺纹的区别在于螺纹间接触面的形状不同。螺母在螺杆
上的运动近似的认为是楔形滑块沿斜槽面的运动。
此时，斜槽面的夹角等于2θ(,β称为牙形半角)
可得拧紧力矩
由于，故三角形螺纹的摩擦力矩较大，宜用于联接紧固。矩形螺纹摩擦力矩较小，宜用于传递动力的场合。
4.3 转动副中的摩擦
转动副在各种机械中应用很广,常见的有轴和轴承以及各种铰链。转动副可按载荷作用情况的不同分成径向轴颈与轴承和止推轴颈与轴承。
1.径向轴颈的摩擦
当载荷垂直于轴的几何轴线时，称为径向轴颈与轴承。轴颈在驱动力矩的作用下，在轴承中等速回转。
由于存在法向反力N12，摩擦力，其中为当量摩擦系数。对于非跑和的径向轴颈，跑和的径向轴颈,摩擦力矩为,由力平衡（R21为总反力），力矩平衡。可得：。
对于具体的轴颈，ρ为定值。以轴颈中心O为圆心，ρ为半径的圆称为摩擦圆，ρ为摩擦圆半径。总反力R21始终切于摩擦圆，大小与载荷Q相等。其对轴颈轴心O之距的方向必与轴颈相对于轴承的角速度的方向相反。上图中用一偏距为e 的载荷Q代替原载荷及驱动力矩M ，则
轴颈将加速运动
轴颈将等速运动
轴颈将减速运动，若加载前静止，则保持静止状态。
2. 止推轴颈的摩擦
轴用以承受载荷的部分称为轴端或轴踵。轴端和承受轴向载荷的止推轴承2构成一转动副。非跑合的止推轴承轴端各处压强相等；跑合的止推轴承，轴端各处的压强不相等，离中心远的地方磨损较快，因而压强减小；离中心近的部分磨损较慢，因而压强增大。
4．4考虑摩擦时机构的受力分析
运动副中的摩擦是客观存在的，考虑摩擦的机构受力分析才能反映机构的实际受力状况。以曲柄滑块机构为例，介绍机构的受力分析方法。
4．5 机械效率及自锁
1．机械的效率
作用在机械上的力可分为驱动力、生产阻力和有害阻力三种。通常把驱动力所做的功称为驱动功（输入功），克服生产阻力所做的功称为输出功，而克服有害阻力所做之功称为损耗功。
机械稳定运转时，有
式中W d、W r、W f分别为输入功，输出功和损耗功。输出功和输入功的比值反映了输入功在机械中有效利用的程度，称为机械效率。
（1）效率以功或功率的形式表达
根据机械效率的定义
用功率可表示为：
式中P d、P r、P f分别为输入功率、输出功率和损耗功率
，，
由于损耗功率不可能为零，所以机械的效率总是小于1。为提高机械效率，应尽量减少机械中的损耗，主要是减少摩擦损耗。
（2）效率以力或力矩的形式表达
F为驱动力，Q 为生产阻力，v F和v Q分别为F和Q沿该力作用线的速度
常见的几种机械传动方式 机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、涡轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动。 1.1皮带传动 皮带传动是由主动轮、从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成。由于张紧，在皮带和皮带轮的接触面间产生了压紧力，当主动轮旋转时，借摩擦力带动从动轮旋转，这样就把主动轴的动力传给从动轴。 皮带传动分为平皮带传动和三角皮带传动$G 皮带传动的特点： 1）可用于两轴中心距离较大的传动。 2）皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动，使传动平稳、噪声小。3）当过载时，皮带在轮上打滑，可防止其它零件损坏。 4 )结构简单、维护方便。 5）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。 外廓尺寸大，传动效率低，皮带寿命短。\ 三角皮带的断面国家规定为O、A、B、C、D、E、F、T等8种，从O
到T皮带剖面的面积逐渐增大，传动的功率也逐渐增大。 在机械传动中常碰到传动动比的概念，什么是传动比呢？它是指主动轮的转速n1与从动轮的转速n2之比，用I表示：即I=n1/n2。由于皮带传动中存在“弹性滑动”现象，上述传动比公式只是个近似公式，那么皮带传动中这种“弹性滑动”现象是怎样表现的呢？概括如下：在主动轮处，传动带沿带轮的运动是一面绕进，一面向后收缩：在从动轮处，传动带沿带轮的运动是一面绕进，一面向前伸展。| 1.2齿轮传动 齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成。齿轮传动是应用最多的一种传动形式，它有如下特点 1）能保证传动比稳定不变。 2）能传递很大的动力。 3) 结构紧凑、效率高。+ 4)制造和安装的精度要求较高。 5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重 齿轮的种类很多，按其外形可分为圆柱齿轮和圆锥齿轮两大类。 圆柱齿轮的外形呈圆柱形、牙齿分布在圆柱体的表面上，按照牙齿
机械原理课程设计说明书 ——平台印刷机主传动机构运动简图设计设计名称平台印刷机主传动机构运动简图设计 专业机械设计制造及其自动化 08622班 姓名 指导教师 时间2010-7-7
目录 一、设计题目 (3) 1、设计条件与要求 (3) 2、原理图 (3) 二、机械运动方案的选择 (3) 1、平台印刷机主要机构及功能 (3) 2、实现功能的方案 (4) 3、设计方案的拟定和比较及设计思路概述 (4) 4、平台印刷机设计数据 (5) 三、对选定机构的运动分析与设计 (5) 1、曲柄滑块机构综合分析 (5) （1）机构的运动几何关系 (5) （2) 参数选择 (6) 2、双曲柄机构的运动分析 (7) （1）曲柄滑块位移计算Ψ (7) （2）由Ψ1求Ψ3 (8) 3、曲柄滑块机构的位置分析 (8) 4、凸轮机构的设计 (9) （1）凸轮机构从动件运动规律的确定 (9) （2）绘制补偿凸轮轮廓 (10) 四、程序设计 (10) 1、所调用的子程序及功能 (10) 2、所编程序的框图 (11) 3、主程序如下 (13) 4、主程序子程序中主要参数说明 (16) 5、程序运行结果 (17) 6、版台位移，速度以及滚筒位移，速度曲线 (17) 五、总结 (17) 六、参考文献 (18)
一、设计题目 1、设计条件与要求 工作原理：平台印刷机的工作过程由输纸，着墨，压印和收纸四部分组成，主运动是压印，由卷有空白纸张的滚筒与镶着铅字的版台之间纯滚动来完成。滚筒与版台表面之间的滑动会造成字迹模糊，是不允许的。因此，对运动的主要要求是：其一，版台的移动速度严格等于滚筒表面的圆周速度；其二，为了提高生产率，要求版台的运动有急回特性。有一台电动机驱动。需设计满足上述两个要求的传动机构。执行件的运动为滚筒连续转动和版台往返移动。 2、原理图 图1 二、机械运动方案的选择 1、平台印刷机主要机构及功能 主要机构： 1) 传动机构I——从电动机到版台的运动链；
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：带式输送机 班级： 设计者： 学号： 指导老师： 日期：2011年01月06日
目录 一、题目及总体分析 (1) 二、选择电动机 (2) 三、传动零件的计算 (7) 1）带传动的设计计算 (7) 2）减速箱的设计计算 (10) Ⅰ.高速齿轮的设计计算 (10) Ⅱ.低速齿轮的设计计算 (14) 四、轴、键、轴承的设计计算 (20) Ⅰ．输入轴及其轴承装置、键的设计 (20) Ⅱ．中间轴及其轴承装置、键的设计 (25) Ⅲ．输出轴及其轴承装置、键的设计 (29) 键连接的校核计算 (33) 轴承的校核计算 (35) 五、润滑与密封 (37) 六、箱体结构尺寸 (38) 七、设计总结 (39) 八、参考文献 (39)
一、题目及总体分析 题目：带式输送机传动装置 设计参数： 设计要求： 1).输送机运转方向不变，工作载荷稳定。 2).输送带鼓轮的传动效率取为0.97。 3).工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。设计内容： 1.装配图1张； 2.零件图3张； 3.设计说明书1份。 说明： 1.带式输送机提升物料：谷物、型砂、碎矿石、煤炭等； 2.输送机运转方向不变，工作载荷稳定； 3.输送带鼓轮的传动效率取为0.97； 4.工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。
装置分布如图： 1. 选择电动机类型和结构形式 按工作条件和要求选用一般用途的Y 系列三相异步电动机，卧式封闭。 2. 选择电动机的容量 电动机所需的工作效率为： d w d P P η= d P -电动机功率;w P -工作机所需功率; 工作机所需要功率为： w Fv P 1000 ＝ 传动装置的总效率为： 42d 1234ηηηηηη＝ 按表2-3确定各部分效率： V 带传动效率97.01=η， 滚动轴承传动效率20.97η＝， 三 相电压 380V
目录 第一章总论......................................................... - 2 - 一、机械设计课程设计的容......................................... - 2 - 二、设计任务..................................................... - 2 - 三、设计要求..................................................... - 3 - 第二章机械传动装置总体设计......................................... - 3 - 一、电动机的选择................................................. - 4 - 二、传动比及其分配............................................... - 4 - 三、校核转速..................................................... - 5 - 四、传动装置各参数的计算......................................... - 5 - 第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算............................. - 5 - 一、蜗轮蜗杆材料及类型选择....................................... - 6 - 二、设计计算..................................................... - 6 - 第四章轴的结构设计及计算.......................................... - 10 - 一、安装蜗轮的轴设计计算........................................ - 10 - 二、蜗杆轴设计计算.............................................. - 15 - 第五章滚动轴承计算................................................ - 17 - 一、安装蜗轮的轴的轴承计算...................................... - 18 - 二、蜗杆轴轴承的校核............................................ - 18 - 第六章键的选择计算................................................ - 19 - 第七章联轴器...................................................... - 20 - 第八章润滑及密封说明.............................................. - 20 - 第九章拆装和调整的说明............................................ - 20 - 第十章减速箱体的附件说明.......................................... - 20 - 课程设计小结........................................................ - 21 - 参考文献............................................................ - 22 -
学院： 专业： 课程名称：机械设计基础 2011年12月19日设计日期：指导老师：学生名字：学号：目录
一、设计任务 (3) 二、传动方案拟定 (4) 三、电动机的选择 (5) 四、计算总传动比的分配 (6) 五、传动系统的运动和动力参数计算 (7) 六、加速器传动零件的设计计算 (8) 七、减速器轴的设计计算 (16) 八、减速器滚动轴承的选择及寿命计算 (26) 九、键联接的选择及计算 (28) 十、联轴器的选择 (29) 十一、加速其箱体及附件设计……………………………… 十二、润滑与密封 (29) 十三、小结……………………………………………………. 十四、参考文献 (30) 十五、附录（零件及装配图） (30) 一、设计任务 1、带式输送机的原始数据 输送带拉力F/kN 2.6 1.4 输送带速度v/(m/s) 360
滚筒直径D/mm 2、工作条件与技术要求 ；）输送带速度允许误差为：1xx%3）工作情况：连续单向运转，两班制工作，载荷变化不大； 4）工作年限：5年； 6）动力来源：电力，三相交流，电压380V， 3、设计任务量： 1) 减速器装配图一张（A0）； 2) 零件工作图（包括齿轮、轴的A3图纸）； 3）设计说明书一份。 计算及说明结果 二、传动方案拟定 方案 、结构特点 4-联轴3-减速5-滚6-传送1-电动2-带传 ）外传动机构为带传动 ）减速器为一级齿轮传动 、该方案优缺点
优点适用于两轴中心距较大的传动；、 具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；过 时打滑防止损坏其他零部件；结构简单、成本 廉 缺点传动的外廓尺寸较大需张紧装置 ；带的由于打滑，不能保证固定不变的传动 计算及说明结果 命较短；传动效率较低。 三、电动机的选电动机的类 1 按工作要求和工作条件选系列三相笼型异 电动机，卧式封闭自扇冷式结构，电380 2工作机功PK k100 式Fw=2600N V=1.4m/s 是带式输送 的功率，W=0.95 代入上式 260=3.83Kw 9100按下电动机的输出功率功k
机构传动方案设计 设计方案要发散思维，参考资料文献关于机构传动方案设计知道怎么做吗？下面是XX为大家整理了机构传动方案设计，希望能帮到大家！ 这种方法是从具有相同运动特性的机构中，按照执行构件所需的运动特性进行搜寻。当有多种机构均可满足所需要求时，则可根据上节所述原则，对初选的机构形式进行分析和比较，从中选择出较优的机构。 常见运动特性及其对应机构 连续转动定传动比匀速平行四杆机构、双万向联轴节机构、齿轮机构、轮系、谐波传动机构、摆线针轮机构、摩擦轮传动机构、挠性传动机构等变传动比匀速轴向滑移圆柱齿轮机构、混合轮系变速机构、摩擦传动机构、行星无级变速机构、挠性无级变速机构等非匀速双曲柄机构、转动导杆机构、单万向连轴节机构、非圆齿轮机构、某些组合机构等往复运动往复移动曲柄滑块机构、移动导杆机构、正弦机构、移动从动件凸轮机构、齿轮齿条机构、楔块机构、螺旋机构、气动、液压机构等往复摆动曲柄摇杆机构、双摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、空间连杆机构、摆动从动件凸轮机构、某些组合机构等
间歇运动间歇转动棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、某些组合机构等间歇摆动特殊形式的连杆机构、摆动从动件凸轮机构、齿轮-连杆组合机构、利用连杆曲线圆弧段或直线段组成的多杆机构等间歇移动棘齿条机构、摩擦传动机构、从动件作间歇往复运动的凸轮机构、反凸轮机构、气动、液压机构、移动杆有停歇的斜面机构等预定轨迹直线轨迹连杆近似直线机构、八杆精确直线机构、某些组合机构等曲线轨迹利用连杆曲线实现预定轨迹的多杆机构、凸轮-连杆组合机构、行星轮系与连杆组合机构等特殊运动要求换向双向式棘轮机构、定轴轮系等超越齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构等过载保护带传动机构、摩擦传动机构等…………利用这种方法进行机构选型，方便、直观。设计者只需根据给定工艺动作的运动特性，从有关手册中查阅相应的机构即可，故使用普遍。 任何一个复杂的执行机构都可以认为是由一些基本机构组成的，这些基本机构具有下图所示的进行运动变换和传递动力的基本功能。
前言 减速器的结构随其类型和要求不同而异。单级圆柱齿轮减速器按其轴线在空间相对位置的不同分为：卧式减速器和立式减速器。前者两轴线平面与水平面平行，如图1-2-1a所示。后者两轴线平面与水平面垂直，如图1-2-1b所示。一般使用较多的是卧式减速器，故以卧式减速器作为主要介绍对象。 单级圆柱齿轮减速器可以采用直齿、斜齿或人字齿圆柱齿轮。 图1-2-2和图1-2-3所示分别为单级直齿圆柱齿轮减速器的轴测投影图和结构图。减速器一般由箱体、齿轮、轴、轴承和附件组成。 箱体由箱盖与箱座组成。箱体是安置齿轮、轴及轴承等零件的机座，
并存放润滑油起到润滑和密封箱体内零件的作用。箱体常采用剖分式结构（剖分面通过轴的中心线），这样，轴及轴上的零件可预先在箱体外组装好再装入箱体，拆卸方便。箱盖与箱座通过一组螺栓联接，并通过两个定位销钉确定其相对位置。为保证座孔与轴承的配合要求，剖分面之间不允许放置垫片，但可以涂上一层密封胶或水玻璃，以防箱体内的润滑油渗出。为了拆卸时易于将箱盖与箱座分开，可在箱盖的凸缘的两端各设置一个起盖螺钉（参见图1-2-3），拧入起盖螺钉，可顺利地顶开箱盖。箱体内可存放润滑油，用来润滑齿轮；如同时润滑滚动轴承，在箱座的接合面上应开出油沟，利用齿轮飞溅起来的油顺着箱盖的侧壁流入油沟，再由油沟通过轴承盖的缺口流入轴承（参图1-2-3）。 减速器箱体上的轴承座孔与轴承盖用来支承和固定轴承，从而固定轴及轴上零件相对箱体的轴向位置。轴承盖与箱体孔的端面间垫有调整垫片，以调整轴承的游动间隙，保证轴承正常工作。为防止润滑油渗出，在轴的外伸端的轴承盖的孔壁中装有密封圈（参见图1-2-3）。 减速器箱体上根据不同的需要装置各种不同用途的附件。为了观察箱
机械传动系统设计实例 设计题目：V带——单级斜齿圆柱齿轮传动设计。 某带式输送机的驱动卷筒采用如图14-5所示的传动方案。已知输送物料为原煤，输送机室内工作，单向输送、运转平稳。两班制工作，每年工作300天，使用期限8年，大修期3年。环境有灰尘，电源为三相交流，电压380V。驱动卷筒直径350mm，卷筒效率0.96。输送带拉力5kN，速度2.5m/s，速度允差±5%。传动尺寸无严格限制，中小批量生产。 该带式输送机传动系统的设计计算如下：
例9-1试设计某带式输送机传动系统的V 带传动，已知三相异步电动机的额定功率P ed =15 KW, 转速n Ⅰ=970 r/min ，传动比i =2.1，两班制工作。 [解] （1） 选择普通V 带型号 由表9-5查得K A =1.2 ，由式 (9-10) 得P c =K A P ed =1.2×15=18 KW ，由图9-7 选用B 型V 带。 （2）确定带轮基准直径d 1和d 2 由表9-2取d 1=200mm, 由式 (9-6)得 ()6.41102.012001.2)1(/)1(12112=-??=-=-=εεid n d n d mm ， 由表9-2取d 2=425mm 。 （3）验算带速 由式 (9-12)得 11π970200π 10.16100060100060 n d v ??= ==?? m/s ， 介于5～25 m/s 范围内，合适。 （4）确定带长和中心距a 由式(9-13)得
)(2)(7.021021d d a d d +≤≤+， )425200(2)425200(7.00+≤≤+a ， 所以有12505.4370≤≤a 。初定中心距a 0=800 mm ， 由式(9-14)得带长 2 122 1004)()(2 2a d d d d a L -+++=π， 2 (425200)2800(200425)2597.62 4800 π -=?+ ++ =?mm 。 由表9-2选用L d =2500 mm ，由式(9-15)得实际中心距 2.7512/)6.25972500(8002/)(00=-+=-+=L L a a d mm 。 （5）验算小带轮上的包角1α 由式(9-16)得 012013.57180?--=a d d α 000042520018057.3162.84120,751.2 -=-?=> 合适。 （6）确定带的根数z 由式(9-17)得 00l α ()c P z P P K K = +?， 由表9-4查得P 0 = 3.77kW,由表9-6查得ΔP 0 =0.3kW;由表9-7查得K a =0.96; 由表9-2查得K L =1.03， 47.403 .196.0)3.077.3(18 =??+= z ， 取5根。 （7）计算轴上的压力F 0 由表9-1查得q =0.17kg/m,故由式(9-18)得初拉力F 0 2c 0α 500 2.5 (1)P F qv zv K = -+
机械传动与常用机构 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第四章机械传动与常用机构4-1.试比较说明链传动与带传动的特点。 答：带传动： 优点：具有弹性和挠性，噪声小；可用于两轴中心距较大的传动；能防止机器其他部件的破坏；结构简单，便于维修。 缺点：有滑动现象，不能保证准确的传动比；传动效率低。 链传动： 优点：摩擦损耗小，效率高，结构紧凑，能保证准确的平均传动比。 缺点：只能在中、低速下工作，瞬时传动比不均匀，有冲击噪声。 4-2.齿轮传动有什么特点 答：优点：适用范围广，效率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠性较高，可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。 缺点:成本高；不适宜远距离两轴之间的传动。 4-3.简述齿轮传动的主要类型 答：两轴线相互平行的圆柱轴线齿轮传动，两轴线相交的圆锥齿轮传动，两轴线交错在空间既不平行也不相交的螺旋齿轮传动。 4-4.轮齿的主要失效形式有哪几种 答：（1）轮齿折断（2）齿面磨损（3）齿面点蚀（4）齿面交合 4-5.涡轮传动有哪些特点 答：（1）传动比大，且准确 （2）传动平稳，无噪声
（3）可以实现自锁 （4）传动效率比较低 （5）有较严重的摩擦磨损，引起发热，使润滑情况恶化。 4-6.连杆结构有哪些优缺点 答：优点:1）能够实现多种运动形式的转换，如它可以将原动件的转动转变为从动件 的转动、往复移动或摆动。反之也可将往复移动或摆动转变为连续地转动。 2）平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作要求。 3）平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。另外由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。 缺点: 1）难以实现任意的运动规律。 2）惯性力难平衡(构件作往复运动和平面运动),易产生动载荷。 3）积累误差(低副间存在间隙),效率低。 4-7.凸轮机构有哪些优缺点 答：优点：通过设计凸轮轮廓线，可以很容易实现几乎任意要求的从动件的运动规律。缺点：凸轮廓线与从动件之间是点和线接触的高副，易于磨损。 4-8.试述棘轮机构的特点和应用场合。 答：结构简单，制作容易，便于实现调节，但精度低，工作时噪声和冲击大，磨损快。因此，该机构多用于运动速度和精度不高，传递动力不大的分度、计数、供料和制动等场合。 4-9.槽轮机构有哪几种基本形式 答：槽轮机构有外啮合槽轮和内啮合槽轮两种基本形式。
西北工业大学 机械原理课程设计说明书 --包装机推包机构运动简图与传动系统设计 指导老师： 班级： 学生： 学号： 组员： 目录
一、设计题目和要求 (3) 二、设计方案的选定 (3) 三、机构的尺寸设计 (8) 1、曲柄滑块结构的尺寸计算 (8) 2、凸轮尺寸设计 (9) 四、电动机的选择及传动方案的设计 (10) 1、电动机的选择 (10) 2、传动方案的设计 (10) 3、总装配件图 (11) 五、设计小结 (12) 六、参考资料 (13) 七、组员任务分配 (13)
一、设计题目和要求 现需要设计某一包装机的推包机构，要求待包装的工件1（见图1-1）先由输送带送到推包机构的推头2的前方，然后由该推头2将工件由a处推至b处（包装工作台），再进行包装。为了提高生产率，希望在推头2结束回程（由b至a）时，下一个工件已送到推头2的前方。这样推头2就可以马上再开始推送工作。这就要求推头2在回程时先退出包装工作台，然后再低头，即从台面的下面回程。因而就要求推头2按图示的abcde线路运动。即实现“平推—水平退回—下降—降位退回—上升复位”的运动。 设计数据与要求： 要求每5-6s包装一个工件，且给定：L=100mm，S=25mm，H=30mm。行程速比系数K在1.2-1.5围选取，推包机由电动机推动。 在推头回程中，除要求推头低位退回外，还要求其回程速度高于工作行程的速度，以便缩短空回程的时间，提高工效。至于“cdea”部分的线路形状不作严格要求。 图 1-1 运动要求图 二、设计方案的选定 1.方案1 用偏置滑块机构与凸轮机构的组合机构，偏置滑块机构与往复移动凸轮机构的组合（图2-1）。在此方案中，偏置滑块机构可实现行程较大的往复直线运动，且具有急回特性，同时利用往复移动凸轮来实现推头的小行程低头运动的要求，这时需要对心曲柄滑块机构将转动变换为移动凸轮的往复直线运动。
第2章机械传动装置的总体设计 机械传动装置总体设计的任务是选择电动机、确定总传动比并合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为下一步各级传动零件设计、装配图设计作准备。 设计任务书一般由指导教师拟定，学生应对传动方案进行分析，对方案是否合理提出自己的见解。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。 2.1 拟定传动方案 1.传动装置的组成 机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作装置的功能要求。传动装置的传动方案一般用运动简图来表示。 2.合理的传动方案 当采用多级传动时，应合理地选择传动零件和它们之间的传动顺序，扬长避短，力求方案合理。常需要考虑以下几点： 1）带传动平稳性好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级； 2）链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级; 3）蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜，否则可选用铝铁青铜; 4）开式齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，应布置在低速级; 5）锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。 常见机械传动的主要性能见表2-1。 对初步选定的传动方案，在设计过程中还可能要不断地修改和完善。
表2-1 常见机械传动的主要性能 2.2 减速器的类型、特点及应用 减速器是原动机和工作机之间的独立的封闭传动装置。由于减速器具有结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点，故在各种机械设备中应用甚广。 减速器的种类很多，用以满足各种机械传动的不同要求。其主要类型、特点及应用如表2-2所示。为了便于生产和选用，常用减速器已标准化，由专门工厂成批生产。标准减速器的有关技术资料，可查阅减速器标准或《机械设计手册》。因受某些条件限制选不到合适型号的标准减速
第四章机械传动与常用机构 4-1.试比较说明链传动与带传动的特点。 答：带传动： 优点：具有弹性和挠性，噪声小；可用于两轴中心距较大的传动；能防止机器其他部件的破坏；结构简单，便于维修。 缺点：有滑动现象，不能保证准确的传动比；传动效率低。 链传动： 优点：摩擦损耗小，效率高，结构紧凑，能保证准确的平均传动比。 缺点：只能在中、低速下工作，瞬时传动比不均匀，有冲击噪声。 4-2.齿轮传动有什么特点？ 答：优点：适用范围广，效率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠性较高，可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。 缺点:成本高；不适宜远距离两轴之间的传动。 4-3.简述齿轮传动的主要类型？ 答：两轴线相互平行的圆柱轴线齿轮传动，两轴线相交的圆锥齿轮传动，两轴线交错在空间既不平行也不相交的螺旋齿轮传动。 4-4.轮齿的主要失效形式有哪几种？ 答：（1）轮齿折断（2）齿面磨损（3）齿面点蚀（4）齿面交合 4-5.涡轮传动有哪些特点？ 答：（1）传动比大，且准确 （2）传动平稳，无噪声 （3）可以实现自锁 （4）传动效率比较低 （5）有较严重的摩擦磨损，引起发热，使润滑情况恶化。 4-6.连杆结构有哪些优缺点？ 答：优点: 1）能够实现多种运动形式的转换，如它可以将原动件的转动转变为 从动件的转动、往复移动或摆动。反之也可将往复移动或摆动转变为连续地转动。 2）平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作要求。 3）平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。另外由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。 缺点: 1）难以实现任意的运动规律。
第四节主轴组件 一．主轴组件的传动方式 主轴旋转运动传动方式的选择，决定于主轴转速的高低，所传递扭矩的大小，对运转平稳性的要求及结构紧凑、装卸维修方便等。 机床主轴传动的方式有齿轮传动、带传动及电动机直接传动。大多数机床主轴是由齿轮传动的，其结构简单、紧凑和能传递较大的扭矩。齿轮装在前、后支撑之间，且靠近主轴的前支撑处，这样与切削力的位置比较靠近，因而主轴的扭矩变形可以减小些。当主轴上装有大小两个齿轮时，因为大齿轮用于低速，作用力较大，应使其靠近前支撑处。 二．主轴传动件位置的合理布置 多数主轴是由齿轮传动的。齿轮可位于前后轴承之间，也可位于后轴承之后（如果是三支承主轴，这里的前后轴承指的都是?°主?±支承。即后轴承实际上是中轴承。）如果齿轮位于前后轴承之间，则齿轮应尽量靠近前轴承。这样做的好处是可以减少主轴的弯曲变形。此外，由于主轴上传递转矩的部分较短，扭转变形也较小。如果主轴上装有几个齿轮，则一般情况下常使大齿轮靠近前轴承。这样的安排将使前轴承的负荷较大，但前轴承的直径通常大于后轴承，因而承载能力也较大。 为了使主轴组件能成为一个独立的单元?a主轴单元，近年来常使传动齿轮位于后支承之后的主轴后悬伸处。这时，后支承的负荷较大。应考虑采用承载能力较大的轴承。 三．滚动轴承的预紧 预紧或预载荷是指使轴承滚道与滚动体之间有一定的过盈量。当滚动轴承在有间隙的条件下工作，会造成载荷集中作用在处于受力方向的少数几个滚动体上，使这几个滚动体和滚道之间产生很大的接触应力和接触变形。如略有过盈时，可使承载的滚动体增多，滚动体受力均匀，还可以均化误差。所以，适当预紧可提高轴承的刚度和寿命。但是，过度预紧，会使滚动体和滚道的变形太大，将导致提高其温升，并降低轴承寿命。 1．双列圆柱滚子轴承的预紧 这种轴承是靠内空的锥面，使内圈径向胀大实现预紧的，故称之为径向预紧。衡量预紧大小的是滚子包络圆直径D2（见图3-5（a））与外圈滚道直径之差△=(D2-D1)。将称之为径向预紧量或简称?°预紧量?±，单位为μm。装配时，把外圈装入壳体孔内，测出D1。先不装隔离套1（图3-5（b）），把内圈装上主轴。拧动螺母2，用专门的包络圆测量仪测量滚动体的包络圆直径，直到使它比D1大△，测出距离L，按L值磨隔套的厚度。装上隔套，拧紧螺母，便可得到预定的预紧量。 2．角接触轴承的预紧 这种轴承是在轴向力Fa0的作用下，使内、外圈产生轴向错位实现预紧（图3-5（c））。
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第四章机械传动与常用机构 4-1.试比较说明链传动与带传动的特点。 答：带传动： 优点：具有弹性和挠性，噪声小；可用于两轴中心距较大的传动；能防止机器其他部件的破坏；结构简单，便于维修。 缺点：有滑动现象，不能保证准确的传动比；传动效率低。 链传动： 优点：摩擦损耗小，效率高，结构紧凑，能保证准确的平均传动比。 缺点：只能在中、低速下工作，瞬时传动比不均匀，有冲击噪声。 4-2.齿轮传动有什么特点？ 答：优点：适用范围广，效率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠性较高，可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。 缺点:成本高；不适宜远距离两轴之间的传动。 4-3.简述齿轮传动的主要类型？ 答：两轴线相互平行的圆柱轴线齿轮传动，两轴线相交的圆锥齿轮传动，两轴线交错在空间既不平行也不相交的螺旋齿轮传动。 4-4.轮齿的主要失效形式有哪几种？ 答：（1）轮齿折断（2）齿面磨损（3）齿面点蚀（4）齿面交合 4-5.涡轮传动有哪些特点？ 答：（1）传动比大，且准确 （2）传动平稳，无噪声 （3）可以实现自锁
（4）传动效率比较低 （5）有较严重的摩擦磨损，引起发热，使润滑情况恶化。 4-6.连杆结构有哪些优缺点？ 答：优点:1）能够实现多种运动形式的转换，如它可以将原动件的转动转变为 从动件的转动、往复移动或摆动。反之也可将往复移动或摆动转变为连续地转动。 2）平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现生产中多种工作要求。 3）平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。另外由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。 缺点: 1）难以实现任意的运动规律。 2）惯性力难平衡(构件作往复运动和平面运动),易产生动载荷。 3）积累误差(低副间存在间隙),效率低。 4-7.凸轮机构有哪些优缺点？ 答：优点：通过设计凸轮轮廓线，可以很容易实现几乎任意要求的从动件的运动规律。 缺点：凸轮廓线与从动件之间是点和线接触的高副，易于磨损。 4-8.试述棘轮机构的特点和应用场合。 答：结构简单，制作容易，便于实现调节，但精度低，工作时噪声和冲击大，磨损快。因此，该机构多用于运动速度和精度不高，传递动力不大的分度、计数、供料和制动等场合。 4-9.槽轮机构有哪几种基本形式？ 答：槽轮机构有外啮合槽轮和内啮合槽轮两种基本形式。
】 目录 第一章总论......................................................... - 2 - 一、机械设计课程设计的内容....................................... - 2 - 二、设计任务..................................................... - 2 - · 三、设计要求..................................................... - 3 - 第二章机械传动装置总体设计......................................... - 3 - 一、电动机的选择................................................. - 4 - 二、传动比及其分配............................................... - 4 - 三、校核转速..................................................... - 5 - 四、传动装置各参数的计算......................................... - 5 - 第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算............................. - 5 - 一、蜗轮蜗杆材料及类型选择....................................... - 6 - & 二、设计计算..................................................... - 6 - 第四章轴的结构设计及计算.......................................... - 10 - 一、安装蜗轮的轴设计计算........................................ - 10 - 二、蜗杆轴设计计算.............................................. - 15 - 第五章滚动轴承计算................................................ - 17 - 一、安装蜗轮的轴的轴承计算...................................... - 18 - 二、蜗杆轴轴承的校核............................................ - 18 - 第六章键的选择计算................................................ - 19 -. 第七章联轴器...................................................... - 20 -第八章润滑及密封说明.............................................. - 20 -第九章拆装和调整的说明............................................ - 20 -第十章减速箱体的附件说明.......................................... - 20 -课程设计小结........................................................ - 21 -参考文献............................................................ - 22 - ,
机械原理课程设计方案 方案1 糕点切片机传动方案设计 1.工作原理及工艺动作过程 糕点先成型（如长方形、圆柱体等）经切片后再烘干。糕点切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。通过两者的动作配合进行切片。改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。 2．原始数据及设计要求 (1) 糕点厚度：10－20mm； (2) 糕点切片长度（即切片的高）范围：5－80mm； (3) 切刀切片时最大作用距离（即切片的宽度方向）：300mm； (4) 切刀工作节拍：40次/min； (5) 生产阻力很小：要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠； (6) 电动机可选用0.55kW（或0.75kW）、1390r/min。 3.设计任务 (1) 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图； (2) 进行间歇运动机构和切口机构的选型，实现上述动作要求； (3) 机械运动方案分析和选择； (4) 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案； (5) 画出机械运动方案简图（机械运动示意图）； (6) 对机械传动系统和执行机构进行尺度设计; (7) 分析比较同组方案，确定本组最佳方案，画出机构运动简图。 方案2 自动打印机传动方案设计
1. 工作原理及工艺动作过程 对于包装好的纸盒上，为了商品某种需要而打印一种记号。它的动作主要有三个：送料到达打印工位；然后打印记号；最后将产品输出。 2.原始数据及设计要求 (1) 纸盒尺寸：长100－150mm、宽70－100mm、高30－50mm； (2) 产品重量：约5－10N； (3) 自动打印机的生产率：80次/min； (4) 要求机构的结构简单紧凑、运动灵活可靠、易于加工制造。3.设计任务 (1) 按工序动作要求拟定运动循环图； (2) 进行送料夹紧机构、打印机构和输出机构的机构选型； (3) 机械运动方案的分析和选择； (4) 按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案； (5) 画出机械运动方案简图； (6) 对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算; (7) 分析比较同组方案，确定本组最佳方案，画出机构运动简图。 方案3 螺钉头冷镦机传动方案设计 1.工作原理及工艺动作过程 采用冷镦的方法将螺钉头镦出，可以大大减少加工时间和节省材料。冷镦螺钉头主要完成一下动作： (1) 自动间歇送料； (2) 截料并运料； (3) 预镦和终镦； (4) 顶料。
常用机械传动系统的主要类型和特点 2H310000 机电工程技术 2H311000 机电工程专业技术 2H311010 机械传动与技术测量 ――2H311011 掌握传动系统的组成 一、常用机械传动系统的主要类型和特点 机械传动的作用：传递运动和力； 常用机械传动系统的类型：齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、轮系；带传动、链传动； （一）齿轮传动 1、齿轮传动的分类 （1）分类依据：按主动轴和从动轴在空间的相对位置形成的平面和空间分类 两平行轴之间的传动――平面齿轮传动（直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动；齿轮齿条传动） 用于两相交轴或交错轴之间的传动――空间齿轮传动（圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动（交错轴）） 用于空间两垂直轴的运动传递――蜗轮蜗杆传动 （2）传动的基本要求： 瞬间角速度之比必须保持不变。 （3）渐开线齿轮的基本尺寸： 齿顶圆、齿根圆、分度圆、模数、齿数、压力角等 2、渐开线齿轮的主要特点： 传动比准确、稳定、高效率； 工作可靠性高，寿命长； 制造精度高，成本高； 不适于远距离传动。
3、应用于工程中的减速器、变速箱等 （二）蜗轮蜗杆传动 1、用于空间垂直轴的运动传递――蜗轮蜗杆传动 2、正确传动的啮合条件――蜗杆的轴向与蜗轮端面参数的相应关系蜗杆轴向模数和轴向压力角分别等于蜗轮端面模数和端面压力角。 3、蜗轮蜗杆传动的主要特点： 传动比大，结构紧凑； 轴向力大、易发热、效率低； 一般只能单项传动。 （三）带传动 1、带传动――适于两轴平行且转向相同的场合。 带传动组成：主动轮、从动轮、张紧轮和环形皮带构成 2、带传动特点： 挠性好，可缓和冲击，吸振； 结构简单、成本低廉； 传动外尺寸较大，带寿命短，效率低； 过载打滑，起保护作用； 传动比不保证。 切记：皮带打滑产生一正一负的作用： 即过载打滑，起保护作用； 打滑使皮带传动的传动比不保证。 （四）链传动 1、链传动――适于两轴平行且转向相同的场合。 链传动组成：主动链轮、从动链轮、环形链构成
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一. 设计任务 题目:设计一个用于带式运输机上的二级圆柱斜齿轮减速器. 给定数据及要求：已知带式运输机驱动卷筒的圆周力（牵引力）F=2500N，带速 v=1.5m/s，卷筒直径D=450mm，三相交流电源，有粉尘，工作寿命15年（设每 年工作300天）两班制，单向运转，载荷平稳，常温连续工作，齿轮精度为7 级。 二．机械传动装置总体设计方案: 一、拟定传动方案 1.减速器类型选择：选用展开式两级圆柱齿轮减速器。 2.特点及应用：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。 3.具体传动方案如下： 图示：传动方案为：电动机-皮带轮-高速齿轮-低速齿轮-联轴器-工作机。 辅助件有:观察孔盖,油标和油尺,放油螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩, 定位销,启盖螺钉,轴承套,密封圈等。 二、选择电动机 1.选择电动机的类型 按已知的工作要求和条件，选用Y型（IP44）全封闭笼型三相异步电动机。
2.选择电动机的容量 工作机要求的电动机输出功率为： 其中 且，， 则 由电动机至传送带的传动总功率为： 式中，是带传动的效率，是轴承传动的效率，是齿轮传动的效率，是联轴器传动的效率，是卷筒传递的效率。其大小分别为 则 即 由《机械设计课程设计》附录九选取电动机额定功率p=5.5kw。 3.确定电动机的转速 卷筒轴工作转速为： 由《机械设计课程设计》表3-1推荐的常用传动比范围，初选V带的传动比，单级齿轮传动比，两级齿轮传动比，故电动机转速的可选范围为： 由《机械设计课程设计》附录九可知，符合这一范围的同步转速有：1500r/min、3000r/min。 综合考虑，为使传动装置机构紧凑，选用同步转速1500r/min的电机，型号为Y132S1-4。所选电动机（Y132S1-4）的主要性能和外观尺寸见表如下： 电动机（型号Y132S1-4）的主要外形尺寸和安装尺寸
《机械传动与控制技术》 课程设计说明书 院系机械与动力学院 班级 20121057 姓名宋朋 学号 2012138229 指导老师钟先友
一、课程设计的内容及目的 课题：专用镗孔机床的电气控制系统设计 (使用继电器接触器电路实现控制) 1．机床概况 该设备用于大批量生产某零件的镗孔与铰孔加工工序。机床主运动采用动力头，由Y100L —6型(1.5kW-4A)三相异步电动机拖动，单向运转。该设备能进行镗孔加工，当更换刀具和改变进给速度时，又能进行铰孔加工(有镗孔与铰孔加工选择)，加工动作流程如图2-1所示。 a 镗孔） b 铰孔） 图2-1 加工动作流程图 进给系统采用液压控制，为提高工效，进给速度分快进与工进两种且自动变换。液压系统中的液压泵拖动电机为Y801-2型(750W 、1.9A)，由电磁阀(YVl ～YV4)控制进给速度，为作要求如表2-1所示。 表2-1 液压控制动作要求 YV1 YV2 YV3 YV4 快进 ＋ － － ＋ 工进1（镗孔） ＋ － － － 工进2（铰孔） ＋ ＋ － － 停 － － － － 快退 ＋ ＋ 为提高加工精度，主轴采用静压轴承，由Y801-2型电动机拖动高压液压泵产生静压油膜。 2．设计要求 1)主轴为单向运转，停车要求制动(采用能耗制动)。 2)主轴电动机与静压电动机的联锁要求是：先开静压电动机，静压建立后(由油压继电器控制)才能起动主轴电动机，而停机时，要求先停主轴电动机，后停静压电动机。 3)主轴加工操作，采用两地控制。加工结束自动停止，手动快退至原位。 4)根据加工动作流程要求，设置镗孔加工及铰孔加工选择。 5)应有照明及工作状态显示。 6)有必要的电气保护和联锁。 快进 快退 （手动操作） 原位 起动 SQ5 SQ1 工进1 SQ3 （停） 快进 快退 （手动操作） 原位 起动 SQ5 SQ2 工进2 SQ4 （停）