最新机械设计基础教案——第6章间歇运动机构.docx

目录第1章机械设计概述 (1)第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3)第3章平面机构的结构分析 (12)第4章平面连杆机构 (16)第5章凸轮机构 (36)第6章间歇运动机构 (46)第7章螺纹连接与螺旋传动 (48)第8章带传动 (60)第9章链传动 (73)第10章齿轮传动 (80)第11章蜗杆传动 (112)第12章齿轮系 (124)第13章机械传动设计 (131)第14章轴和轴毂连接 (133)第15章轴承 (138)第16章其他常用零、部件 (152)第17章机械的平衡与调速 (156)第18章机械设计CAD简介 (163)第1章机械设计概述1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段：1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。

2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。

3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。

4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。

1.2常见的失效形式有哪几种？答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。

1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。

对于载荷而言称为承载能力。

根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。

1.4标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。

第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。

干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。

第6章 间歇运动机构6.1 复习笔记主动件连续运动（连续转动或连续往复运动）时，从动件做周期性时动、时停运动的机构成为间歇运动机构。

一、棘轮机构如图6-1所示，机构是由棘轮2、棘爪3、主动摆杆和机架组成的。

运动原理：主动棘爪作往复摆动，从动棘轮作单向间歇转动。

优点：结构简单、制造方便、运动可靠、棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大范围内调节。

缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。

因此棘轮机构适用于速度较低和载荷不大的场合。

棘轮机构按结构形式分：齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构；按啮合方式分：外啮合棘轮机构和内啮合机构；按运动形式分：单动式棘轮机构、双动式棘轮结构和双向式棘轮机构。

图6-1 棘轮机构1．棘爪工作条件在工作行程中，为了使棘爪能顺利进入棘轮的齿底，应满足：90αϕ>︒+-∑其中，α为棘齿的倾斜角，ϕ为摩擦角，∑为棘爪轴心和棘轮轴心与棘轮齿顶点的连线之间的夹角。

为了使传递相同的转矩时棘爪受力最小，一般取90∑=︒，为保证棘轮正常工作，使棘爪啮紧齿根，则有：αϕ>2．棘轮、棘爪的几何尺寸计算选定齿数z 和确定模数m 之后，棘轮和棘爪的主要几何尺寸计算公式如下： 顶圆直径 D m z =；齿高 0.75h m =；齿顶厚 a m =； 齿槽夹角6055θ=︒︒或；棘爪长度 2=L m π。

二、槽轮机构如图6-2中所示，该机构是由带圆销的主动拨盘1、带有径向槽的从动槽轮2以及机架组成的。

其中，拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧都是起锁定作用。

工作特点：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动，实现了将连续回转变换为间歇转动。

特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。

因槽轮运动过程中角速度有变化，存在柔性冲击，因此不适合高速运动场合。

图6-2 槽轮机构运动特性系数τ：槽轮每次运动的时间m t 对主动构件回转一周的时间t 之比，有：m 2=2-=t z t zτ 其中，z 为槽数，是槽轮机构的主要参数。

《机械工程基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0348课程中文名称：机械工程基础课程英文名称：Fundamenta1ofMechanica1Engineering课程学分数：2.5课程学时数：40（32+实验8）授课对象：能源与动力工程专业本课程的前导课程：机械制图、工程力学、金工实习一、课程简介本课程为工科非机械类专业技术基础课,为热工专业学生学习专业机械设备课程提供必要的理论基础。

通过本课程的学习和课程设计，可以培养学生初步具备运用手册设计机械传动装置和简单机械的能力，为日后从事相关技术工作创造条件。

二、教学基本内容和要求绪论课程教学内容：本课程研究的对象和内容、本课程在教学中的地位、机械设计的基本要求和一般过程课程的重点、难点：本课程在热工专业技术工作的作用；初步建立机械工程慨念与意识；学习本课程方法。

课程教学要求：激发学生对本课程的学习兴趣，了解机器的组成，掌握机械在工程中作用。

第1章平面机构的自由度和速度分析课程教学内容：在本章节中要讲清楚机器、机构、构件和零件的概念，并有机地串成运动副、运动链、机构和机器等基本概念，进而由常见传动方式导入机械传动分类，为后面几章进行铺垫。

掌握机构分析的基本方法、自由度概念及其计算方法。

课程的重点与难点：运动副、机构的理解，平面机构运动简图的绘制，平面机构的自由度的计算。

课程教学要求:了解平面机构概念，掌握运动副及其类型、构件等表达方法，达到能绘制简单机器的运动简图，并能对一般复杂机构的自由度计算。

第2章平面连杆机构课程教学内容：从分析平面机构入手，介绍连杆机构在生产、生活的运用开始，带入平面四杆机构的基本类型的讲解，分析平面四杆机构的基本特性，基本掌握平面四杆机构的设计方法。

课程的重点与难点：平面四杆机构的基本类型及其应用，平面四杆机构的基本特性，平面四杆机构的设计。

课程教学要求：掌握平面四杆机构的基本类型及其基本特性，了解连杆机构设计的方法第3章凸轮机构课程教学内容：凸轮机构组成特点、应用和类型、分析从动件的常用运动规律及选用。

第6章 间歇运动机构6.1 某牛头刨床工作台横向进给丝杆的导程为5 mm ，与丝杆联动的棘轮齿数为40，求此牛头刨床的最小横向进给量是多少？若要求此牛头刨床工作台的横向进给量为0.5mm ，则棘轮每次能转过的角设应为多少？答：牛头刨床的横向进给量最小为m in 50.125m m 40f ==若要求其横向进给量为0.5mm ，则棘轮每次转过的角度应为0.5360360.12540⨯=6.2 某外啮合槽轮机构中槽轮的槽数z =6，圆销的数目k =1，若槽轮的静止时间1s2rt =，试求主动拨盘的转速n 。

答：主动拨盘的转速为：36018036016rs 23603n -+==⨯6.3 在六角车床上六角刀架转位用的外啮合槽轮机构中，已知槽轮槽数z =6，槽轮停歇时间15s r 6t =，运动时间m 5s r3t =，求槽轮机构的运动系数τ及所需的圆柱销数目。

答：运动系数53m 551m6323t t t τ===++所需圆柱销数目232622(2)(62)z k z τ⨯⨯===--6.4内啮合槽轮机构能不能采用多圆柱销拨盘？ 答：不能。

第七章 螺纹连接与螺旋传动7.1常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合？答：常用螺纹的种类有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，前两种主要用于联接，后三种主要用于传动。

7.2螺纹的主要参数有哪些？怎样计算？ 答：螺纹的主要参数有：（1）大径d ；（2）小径d 1；（3）中径d 2；（4）螺距P ；（5）导程S ；（6）升角λ；22tan SnPd d λππ==；（7）牙型角α、牙型斜角β。

7.3 螺纹的导程和螺距有何区别？螺纹的导程S 和螺距P 与螺纹线数n 有何关系？答：螺距是螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，导程则是同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

导程S 、螺距P 、螺纹线数n 之间的关系：S nP =。

7.4 根据牙型的不同，螺纹可分为哪几种？各有哪些特点？常用的连接和传动螺纹都有哪些牙型？答：根据牙型的不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。

第6章间歇运动机构6.1 复习笔记【通关提要】本章主要介绍了棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构这四种间歇运动机构的基本原理和特点。

学习时需要牢记特点和相关计算公式。

本章多以判断题和简答题的形式出现，但是在考研中本章出现的几率较小，复习时需酌情删减内容，重点记忆。

【重点难点归纳】一、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构三种间歇运动机构原理比较（见表6-1-1）表6-1-1 三种间歇运动机构原理比较二、棘轮机构（见表6-1-2）表6-1-2 棘轮机构图6-1-1 棘爪受力分析三、槽轮机构（见表6-1-3）表6-1-3 槽轮机构四、不完全齿轮机构（见表6-1-4）表6-1-4 不完全齿轮机构五、凸轮间歇运动机构1．形式凸轮间歇运动机构通常有两种形式：圆柱形凸轮间歇运动机构和蜗杆形凸轮间歇运动机构。

2．优点运转可靠、传动平稳、定位精度高，适用于高速传动，转盘可以实现任何运动规律，转盘转动与停歇时间的比值可以通过改变凸轮推程运动角来得到。

6.2 课后习题详解6-1 已知一棘轮机构，棘轮模数m＝5mm，齿数z＝12，试确定机构的几何尺寸并画出棘轮的齿形。

解：顶圆直径D＝m z＝5×12mm＝60mm齿高h＝0.75m＝0.75×5mm＝3.75mm齿顶厚a＝m＝5mm齿槽夹角θ＝60°棘爪长度L＝2πm＝2π×5mm＝31.4mm棘轮的齿形如图6-2-1所示。

图6-2-16-2 已知槽轮的槽数z＝6，拨盘的圆销数K＝1，转速n1＝60r/min，求槽轮的运动时间t m和静止时间t s。

解：槽轮机构的运动特性系数：τ＝t m/t＝2φ1/（2π）＝（z－2）/（2z）＝1/3。

拨盘转速n1＝60r/min，故拨盘转1转所用的时间为1s。

槽轮的运动时间：t m＝τt＝1/3s。

槽轮的静止时间：t s＝t－t m＝2/3s。

《机械设计基础》课程教学大纲（201402修订）课程名称：机械设计基础（英文）：Elements Machine Design课程性质：必修课适用层次：专升本学时：32+课程设计2周学分：4一、课程的作用、地位和任务1、课程作用本课程是近机类和非机类专业的一门重要的技术基础课。

其任务是培养学生掌握机构的结构原理、运动特性和机械动力学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力；掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并初步具有设计简单的机械及普通机械传动装置的能力。

2、教学方法（1）《机械设计基础》已从传统的以知识传授为主发展到素质教育( 知识+能力+综合素质)，并进一步向创新型、研究型教育转变。

在教学方法上应突出启发式、讨论式、少而精、生动活泼、师生互动的氛围；根据成人教育的要求和学生的特点，对不同的教学内容采用不同的教学方法，以激发学生的学习兴趣，构成以学生为主体，教师为主导的模式。

对课程的基本知识、零部件的工作原理、设计方法等采用系统讲授法，便于较短时间内，传授较丰富的知识；对重要章节，设置习题课，采用讨论式教学，让学生积极参与，使掌握的知识更深刻；对一些重要的理论、现象以及机械系统性能等采用演示实验法，并经常在教学中增加当前科技发展的新动态和新技术、新工艺、新材料的内容，以拓宽学生的知识面。

（2）加强课程实践性环节，例如进行课堂讨论、设计实践(大作业) 、课程设计以及设计型、综合型、创新型实验；充分利用广州的地理优势，通过组织学生参观相关的工厂、各种博览会和展览会，使理论教学与实践教学相互补充，不断提高学生的综合素质。

3、课程学习目标和基本要求机械设计基础是一门介绍常用机构和通用机械零件的基本知识和基本设计方法，培养学生初步具有设计简单机械传动装置能力的技术基础课。

本课程的学习目标是:（1）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策，能了解当前科技发展的新动态。

第6章其他常用机构6.1 考点提要6.1.1 重要概念及术语槽轮机构，运动系数，棘轮机构，不完全齿轮机构6.1.2．槽轮机构槽轮机构由主动拨盘及拨盘上的圆销和具有径向槽的从动槽轮以及机架组成。

可将主动拨盘的匀速转动变换为槽轮的间歇运动，但槽轮的转动角不能调节，在槽轮转动的开始和结束时有柔性冲击。

但鉴于其结构简单紧凑，效率高，能平稳地间歇转位，所以得到广泛运用。

槽轮机构的运动系数是指主动拨盘转一周时，槽轮的运动时间d t 与主动拨盘转一周的时间t 之比，所以又称动停比。

对于外槽轮有：11()2d t k t Zτ==- （6-4） 式中：k 为圆销数；Z 为槽轮的槽数。

由于01τ<≤，所以槽数3Z ≥，且 22Z k Z <- （6-5） 槽轮设计要把握以下原则：（1） 槽数不能太少，槽数多，则转动时间增加，运动更可以平稳些。

但也不可太多，太多则尺寸大，惯性力加大，而且当Z>9之后，运动系数变化很小了。

所以一般取4到8个槽。

（2） 圆销数多则运动系数增加，当要求槽轮动停时间相等时可以取运动系数为1。

（3） 槽轮的尺寸应按受力情况和实际机械所允许的空间安装尺寸定（4） 内槽轮机构只允许用一个圆销。

6.1.3．棘轮机构棘轮机构是由摇杆，棘爪，棘轮，止动爪及机架组成的饿。

结构简单，加工成本低，运动可靠，但冲击和噪音大，动程只能有级调节。

摩擦式棘轮可以无级调节但准确性相对较差。

为了使棘爪能顺利地进入棘轮空间，棘轮的齿面倾斜角必须大于摩擦角。

棘轮机构要可靠工作不许满足两个条件，一是棘爪推或拉棘轮的自动锁紧条件。

二是棘爪主动时要注意棘爪所在杆的摆动角度范围必须为棘轮行程角并在其前后各加一个空程角，以保证棘爪能落入下一个齿槽中。

6.2 模拟考题6.2.1 填空题1．棘轮机构主要由 、、、和制动棘爪组成。

2．棘轮机构按棘轮的运动方向可分为机构和机构。

3．棘轮机构的特点是、、可调节。

4．棘轮机构通常用调节和的方法调整棘轮转角的大小。