1．凸轮机构的压力角
压力角是衡量凸轮机构传力特性好坏的一个重要参数。
压力角：在不计摩擦的情况下，凸轮对从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角。
如图所示的移动滚子从动件盘形凸轮机构，过滚子中心所作理论廓线的法线nn与从动件的运动方向线之间的夹角α就是其压力角。
（1）压力角与作用力的关系
凸轮对从动件的作用力F可以分解成两个分力，即沿着从动件运动方向的分力F1和垂直于运动方向的分力F2。只有前者是推动从动件克服载荷的有效分力，而后者将增大从动件与导路间的滑动摩擦，它是一种有害分力。压力角α越大，有害分力越大；当压力角α增加到某一数值时，有害分力所引起的摩擦阻力将大于有效分力F1，这时无论凸轮给从动件的作用力多大，都不能推动从动件运动，即机构将发生自锁。因此，从减小推力，避免自锁，使机构具有良好的受力状况来看，压力角α应越小越好。 （2）压力角与机构尺寸的关系
设计凸轮机构时，除了应使机构具有良好的受力状况外，还希望机构结构紧凑。而凸轮尺寸的大小取决于凸轮基圆半径的大小。在实现相同运动规律的情况下，基圆半径愈大，凸轮的尺寸也愈大。因此，要获得轻便紧凑的凸轮机构，就应当使基圆半径尽可能地小。但是基圆半径的大小又和凸轮机构的压力角有直接关系。在移动滚子从动件盘型凸轮机构的情况下，可推导出压力角与基圆半径的关系如下：
由前式可以看出，在其他条件不变的情况下，压力角?越大，基圆半径越小，即凸轮尺寸越小。因此，从使机构结构紧凑的观点来看，压力角越大越好。 （3）许用压力角
在一般情况下，总希望所设计的凸轮机构既有较好的传力特性，又具有较紧凑的尺寸。但由以上分析可知，这两者是互相制约的，因此，在设计凸轮机构时，应兼顾两者统筹考虑。为了使机构能顺利工作，规定了压力角的许用值[α]，在使α<[α]的前提下，选取尽可能小的基圆半径。根据工程实践的经验，推荐推程时许用压力角取以下数值: 移动从动件，[α]=30°～38°，当要求凸轮尺寸尽可能小时，可取[α]=45°；摆动从动件，[α]=45°。回程时，由于通常受力较小一般无自锁问题，故许用压力角可取得大些，通常取[α]=70°～80°。
2．凸轮基圆半径的确定
凸轮的基圆半径应在α≤[α]的前提下选择。由于在机构的运转过程中，压力角的值是随凸轮与从动件的接触点的不同而变化的，即压力角是机构位置的函数，因此，我们最感兴趣的是压力角的最大值αmax，只要使αmax=[α]，就可以确定出凸轮的最小基圆半径。 3．从动件偏置方向的选择
在设计凸轮机构时，如压力角超过了许用值、而机械的结构空间又不允许增大基圆半径，则可通过选取从动件适当的偏置方向来获得较小的推程压力角。即：若凸轮逆时针回转，使从动件轴线偏于凸轮轴心右侧；若凸轮顺时针回转，使从动件轴线偏于凸轮轴心左侧。 4．滚子半径的选择
滚子从动件盘形凸轮的实际廓线，是以理论廓线上各点为圆心作一系列滚子圆，然后作该圆族的包络线得到的。因此，凸轮实际廓线的形状将受滚子半径大小的影响。若滚子半径选择不当，有时可能使从动件不能准确地实现预期的运动规律。
第七章 齿轮机构
基本要求:
1．了解齿轮机构的类型及功用。 2．理解齿廓啮合基本定律。
3．了解渐开线的形成过程，掌握渐开线的性质、渐开线方程及渐开线齿廓的啮合特性。
4．深入理解和掌握渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动需要满足的条件。 5．了解范成法切齿的基本原理和根切现象产生的原因，掌握不发生根切的条件。 6．了解渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动类型及特点。学会根据工作要求和已知条件，正确选择传动类型，进行直齿圆柱齿轮机构的传动设计。
7．了解平行轴和交错轴斜齿圆柱齿轮机构传动的特点，并能借助图表或手册对平行轴斜齿圆柱齿轮机构进行传动设计。 8．了解阿基米德蜗杆蜗轮机构传动的特点，并能借助图表或手册进行传动设计。 9．了解直齿圆锥齿轮机构的传动特点，并能借助图表或手册进行传动设计。 10．了解非圆齿轮机构的传动特点和适用场合。
教学内容:
1．齿轮机构的应用和分类； 2．齿轮的共轭齿廓曲线； 3．渐开线及其齿廓啮合特性；
4．渐开线标准齿轮的参数和尺寸； 5．渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动； 6．渐开线齿廓的切削加工； 7．渐开线变位齿轮； 8．变位齿轮传动及设计； 9． 斜齿圆柱齿轮机构； 10． 蜗轮蜗杆机构； 11． 锥齿轮机构。
重点难点:
学习本章的目的是了解齿轮机构的类型、特点及功用，掌握其设计方法。其中，渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动设计是本章的重点。对于其他齿轮机构重点掌握其与直齿圆柱齿轮机构的特性及异同点。
7．1齿轮机构的应用和分类
齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构。它可以用来传递空间任意两轴之间的运动和动力，而且传动准确、平稳、机械效率高、使用寿命长，工作安全可靠。 按照一对齿轮传动的传动比是否恒定，齿轮机构可分为两大类：
直齿轮外啮合齿轮传动
平面
齿轮机构
圆形齿轮机构
空间齿轮机构
传递平行轴运 动 传递相交轴运动 传递交错轴运动
直齿轮内啮合齿轮传动 直齿轮齿轮齿条传动
平行轴斜齿圆柱齿轮传动 人字齿轮传动 圆锥齿轮传动
交错轴斜齿圆柱齿轮传动
蜗杆蜗轮传动
定传动比
变传动比
非圆齿轮机构
7．2齿轮的共轭齿廓曲线
1．共轭齿廓：指两齿轮相互接触传动并能实现预定传动比规律的一对齿廓。 2．齿廓啮合基本定律
图示为一对分属于齿轮1和齿轮2的两条齿廓曲线G1、G2在点K 啮合接触的情况。齿廓曲线G1绕O1点转动,G2 绕 O2 转动。过K点所作的两齿廓的公法线nn与连心线 O1O2 相交于点C。
由三心定理知，点C是两齿廓的相对速度瞬心,齿廓曲线G1和齿廓曲线G2在该点有相同的速度：
由此可得
（7.1）
我们称点C为两齿廓的啮合节点，简称节点。 由以上分析可得齿廓啮合基本定律： 两齿廓在任一位置啮合接
触时，过接触点所作的两齿廓的公法线必通过节点C，它们的传动比等于连心线
O1O2被节点C 所分成的两条线段的反比。要求为常数，则由式（7.1）可知，其齿廓曲线需满足的条件是：节点C为连心线上的一个定点。当两齿轮作定传动比传动时，节点C在齿轮1运动平面上的轨迹是以O1为圆心、以 O1C （
）
为半径的圆；节点C在齿轮2运动平面上的运动轨迹是以O2为圆心、以O2C ( )为半径的圆。由于啮合传动的两齿廓在节点C有相同的速度 ，所以两个圆在传动过程中作无滑动的纯滚动，我们把这两个圆称为节圆。
即一对齿轮啮合传动的传动比，等于两齿轮节圆半径的反比。
在给定工作要求的传动比的情况下，只要给出一条齿廓曲线，就可以根据齿廓啮合基本定律求出与其共轭的另一条齿廓曲线。因此，理论上满足一定传动比规律的共轭曲线有很多。但在生产实践中，选择齿廓曲线时，还必须综合考虑设计、制造、安装、使用等方面的因素。目前常用的齿廓曲线有渐开线、摆线、变态摆线、圆弧曲线、抛物线等。其中以渐开线作为齿廓曲线的齿轮（称为渐开线齿轮）应用最为广泛。为什么？下一节我们研究渐开线的特点。
7．3渐开线及其齿廓啮合特性
1．渐开线的形成
直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时，直线上任一点K 的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆。 rb --- 基圆半径
BK --- 渐开线发生线
--- 渐开线上K点的展角
2．渐开线的特性
（1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度。
由于发生线BK在基圆上作纯滚动，故
机械传动机构设计
