《机械设计》课件.ppt

1、机械设计机械设计 期末总复习期末总复习简答题类简答题类1、简述带传动工作时为什么会出现弹性滑动现象？这种滑动是、简述带传动工作时为什么会出现弹性滑动现象？这种滑动是否可以避免，它对带传动有何影响？否可以避免，它对带传动有何影响？初拉力初拉力F0越大，则带传动的承载能力就越大，但同时带中所受越大，则带传动的承载能力就越大，但同时带中所受的拉应力也越大，从而降低带的寿命；初拉力越小，虽可减小的拉应力也越大，从而降低带的寿命；初拉力越小，虽可减小带中的拉应力，提高带的寿命，但带传动的承载能力会降低。带中的拉应力，提高带的寿命，但带传动的承载能力会降低。2、试分析初拉力试分析初拉力F0的大小对带传动利

2、弊两方面的影响。的大小对带传动利弊两方面的影响。3、分别说明硬齿面闭式齿轮传动和软齿面闭式齿轮传动的主分别说明硬齿面闭式齿轮传动和软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式与设计准则。要失效形式与设计准则。4、简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？、简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？5、闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分？、闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分？6、简述闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？、简述闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的

3、油阻损耗。耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。由于蜗杆传动的传动效率低，工作时发热量大，在闭式蜗杆由于蜗杆传动的传动效率低，工作时发热量大，在闭式蜗杆传动中，如果产生的热量不能及时散逸，油温将不断升高，使传动中，如果产生的热量不能及时散逸，油温将不断升高，使润滑油稀释，从而导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合。所以对润滑油稀释，从而导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合。所以对闭式蜗杆传动，要根据单位时间内的发热量闭式蜗杆传动，要根据单位时间内的发热量1等于同时间内的等于同时间内的散热量散热量2的条件，进行热平衡计算，以保证油温在规定的范围的条件，进行热平衡计算，以保证油温在规定的范围内。内。因

4、为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度因为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快，在点蚀形成之前，齿面的材料已经被磨掉，故而一般不还快，在点蚀形成之前，齿面的材料已经被磨掉，故而一般不会出现点蚀现象。会出现点蚀现象。7、解释轴承代号、解释轴承代号6208、7210AC 深沟球轴承，内径深沟球轴承，内径40mm，正常宽，直径系列，正常宽，直径系列2，0级公差，级公差，0组游隙。组游隙。角接触球轴承，内径角接触球轴承，内径50mm，正常宽，直径系列正常宽，直径系列2，公称接触角公称接触角25，0级公差级公差，0组游隙。组游隙。8、简述形形成液体动压润滑有哪三个条件？、简述

5、形形成液体动压润滑有哪三个条件？、相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；、相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；、被油膜分开的两表面间必须有足够的相对滑动速度；、被油膜分开的两表面间必须有足够的相对滑动速度；其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；、润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。、润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。第一章第一章 绪绪 论论1-1 机械工业在现代化建设中的作用机械工业在现代化建设中的作用1-2 机器的基本组成要素机器的基本组成要素1-3 本课程的内容、性质与任务本课程的内容、性质与任务1、机器的基本组成要素是、机

6、器的基本组成要素是 。机械零件机械零件3、下列八种机械零件：汽车发动机的阀门弹簧；、下列八种机械零件：汽车发动机的阀门弹簧；起重机起重机的抓斗；的抓斗；汽轮机的轮叶；车床变速箱中的齿轮；汽轮机的轮叶；车床变速箱中的齿轮；纺织机纺织机的织梭；的织梭；飞机的螺旋桨；飞机的螺旋桨；柴油机的曲轴；自行车的链条。柴油机的曲轴；自行车的链条。其中有（其中有（C ）是专用零件而不是通用零件。）是专用零件而不是通用零件。A、三种、三种 B、四种、四种 C、五种、五种 D、六种、六种第二章第二章 机械设计总论机械设计总论2-1 机器的组成机器的组成2-2 设计机器的一般程序设计机器的一般程序2-3 对机器的主要

7、要求对机器的主要要求2-4 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式2-5 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求2-6 机械零件的计算准则机械零件的计算准则2-7 机械零件的设计方法机械零件的设计方法2-8 机械零件设计的一般步骤机械零件设计的一般步骤2-9 机械零件材料及其选用机械零件材料及其选用2-10 机械零件设计中的标准化机械零件设计中的标准化2-11 机械现代设计方法简介机械现代设计方法简介2、在湿热环境工作的零件应选用（、在湿热环境工作的零件应选用（）。）。A、45钢或钢或20钢钢 B、不锈钢或铜合金、不锈钢或铜合金 C、灰铸铁或球墨铸铁、灰铸铁或球墨铸

8、铁 D、粉末冶金材料、粉末冶金材料B3-1 材料的疲劳特性材料的疲劳特性第三章第三章 机械零件的强度机械零件的强度rNrrNKNN0m极限应力：极限应力：r、rN寿命系数：寿命系数：mNNNK0工程上通常采用简易画法将工程上通常采用简易画法将等寿命曲线等寿命曲线以直线来近似替代以直线来近似替代3-2 机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算零件的极限应力图零件的极限应力图 疲劳安全区疲劳安全区屈服安全区屈服安全区4、零件的工作安全系数为（、零件的工作安全系数为（）。）。A、零件的极限应力比工作应力、零件的极限应力比工作应力 B、零件的极限应力比许用应力、零件的极限应力比许用应力 C、零件的

9、工作应力比极限应力、零件的工作应力比极限应力 D、零件的工作应力比许用应力、零件的工作应力比许用应力A6、当一零件受脉动循环变应力时，其平均应力是它的最大、当一零件受脉动循环变应力时，其平均应力是它的最大应力的应力的 。50%3-4 机械零件的接触强度机械零件的接触强度两圆柱体接触两圆柱体接触线接触线接触)11()11(22212121EEBFH5、机械传动中，两零件接触位置连续改变，在做接触疲劳计算、机械传动中，两零件接触位置连续改变，在做接触疲劳计算时，极限应力应是一（时，极限应力应是一（）。）。A、对称循环的极限接触应力、对称循环的极限接触应力 B、脉动循环的极限接触应力、脉动循环的极限

10、接触应力C、不变的极限接触应力、不变的极限接触应力 D、对称循环的疲劳极限应力、对称循环的疲劳极限应力B第第 四四 章章 摩擦、磨损及润滑概述摩擦、磨损及润滑概述 干摩擦状态：干摩擦状态：边界摩擦边界摩擦摩擦状态：摩擦状态：按摩擦界面间的润滑剂情况分类按摩擦界面间的润滑剂情况分类 混合摩擦混合摩擦 流体摩擦流体摩擦油膜油膜 零件的磨损过程大致可分为三个阶段。零件的磨损过程大致可分为三个阶段。磨合磨损阶段稳定磨损阶段剧烈磨损阶段IIIIIIqt时间t磨损量qO4-2 磨损磨损磨损基本类型磨损基本类型 粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨

11、损、微动磨损。微动磨损。4-3 润滑剂和添加剂和润滑方法润滑剂和添加剂和润滑方法润滑油的粘度（运动粘度、动力粘度）及牌号润滑油的粘度（运动粘度、动力粘度）及牌号润滑油的粘温特性润滑油的粘温特性4-4 流体润滑原理简介流体润滑原理简介 10、微动磨损是一种甚为隐蔽的复合磨损，它发生在名义上、微动磨损是一种甚为隐蔽的复合磨损，它发生在名义上相对静止，实际上相对静止，实际上 存在循环的微幅相对滑动存在循环的微幅相对滑动 的两个紧密接的两个紧密接触表面。举例如：触表面。举例如：轴与孔的过盈配合面、轴与孔的过盈配合面、滚动轴承外圈的配滚动轴承外圈的配合面等。合面等。第五章第五章 螺纹连接和螺旋传动螺纹连

12、接和螺旋传动5-1 螺纹螺纹 螺纹设计计算题螺纹设计计算题 计算螺栓小径时，精确到小数点后第三计算螺栓小径时，精确到小数点后第三位，即使是零也要圈上！位，即使是零也要圈上！不允许取不允许取3.14！普通螺纹分粗牙和细牙，一般用粗牙普通螺纹分粗牙和细牙，一般用粗牙。1、普通螺纹、普通螺纹 普通螺纹普通螺纹(三角形螺纹三角形螺纹)2、矩形螺纹矩形螺纹 3、梯形螺纹、梯形螺纹4、锯齿形螺纹、锯齿形螺纹5、圆柱管螺纹、圆柱管螺纹 以以管的内径管的内径为为公称直径公称直径。6、圆锥螺纹、圆锥螺纹、外径（大径）、外径（大径）d 在标准中称在标准中称公称直径。公称直径。、内径（小径）、内径（小径）d1 在强

13、度计算中，作为危险截面的计在强度计算中，作为危险截面的计算直径）。算直径）。二、螺纹的主要参数二、螺纹的主要参数、中径、中径d2 、螺距、螺距P、导程、导程S、线数、线数n S=n P 5-2 螺纹连接的基本类型及标准连接件螺纹连接的基本类型及标准连接件一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接、螺栓连接 2、双头螺柱连接双头螺柱连接 3、螺钉连接、螺钉连接4、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接 应用场合？应用场合？螺纹连接在装配时必须预先拧紧，称为螺纹连接在装配时必须预先拧紧，称为紧连接紧连接。5-3 螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧 5-4 螺纹连接的防松螺纹连接的防松防松的方法很多，就

14、其工作原理，可分为三类：防松的方法很多，就其工作原理，可分为三类：摩擦防松摩擦防松、机械防松机械防松、破坏螺纹副关系的、破坏螺纹副关系的永久防松永久防松。螺纹连接防松的实质是螺纹连接防松的实质是防止螺纹副的相对转动防止螺纹副的相对转动。5-5 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计 一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计、连接接合面的几何形状常设计成、连接接合面的几何形状常设计成轴对称的简单几何形状轴对称的简单几何形状。当螺栓连接承受弯矩和扭矩时，应使螺栓的位置靠近连接当螺栓连接承受弯矩和扭矩时，应使螺栓的位置靠近连接 接合面的边缘，以减少螺栓的受力。接合面的边缘，以减少螺栓的受力。、螺栓

15、的布置应使各螺栓的受力合理。螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。受受力力合合理理 受受力力不不合合理理 铰制孔螺栓，在铰制孔螺栓，在平行于平行于载荷方向不要成排载荷方向不要成排地地布置布置8个以上的个以上的 螺栓，螺栓，以免载荷分布过于不均。以免载荷分布过于不均。、螺栓的排列应有合理的间距和边距。螺栓的排列应有合理的间距和边距。布置螺栓时，各螺栓轴线间及螺栓轴线和机体壁间的最小布置螺栓时，各螺栓轴线间及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应按扳手所需的活动空间的大小来决定。距离，应按扳手所需的活动空间的大小来决定。对压力容器等紧密性要求较高的重要连接，螺栓的间距对压力容器等紧密性要求较高的重要连接，螺栓

16、的间距 不得大于推荐的数值。不得大于推荐的数值。0t、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取分布在同一圆周上的螺栓数目，应取4、6、8等偶数；同等偶数；同 一螺栓组中各螺栓的材料、尺寸均应相同，以便于互换、一螺栓组中各螺栓的材料、尺寸均应相同，以便于互换、加工、拆装，且经济。加工、拆装，且经济。、避免螺栓承受偏心载荷。避免螺栓承受偏心载荷。、横向载荷用普通螺栓连接、横向载荷用普通螺栓连接 连接靠接合面间的摩擦力平衡外载荷，螺栓只受预紧力。连接靠接合面间的摩擦力平衡外载荷，螺栓只受预紧力。每个螺栓所需的预紧力为每个螺栓所需的预紧力为F0，根据力平衡有，根据力平衡有FKzifFs0由此得预紧力由此得预紧

17、力F0 为：为：fziFKFS0（5-9）二、螺栓组连接的受力分析二、螺栓组连接的受力分析、横向载荷用铰制孔螺栓连接、横向载荷用铰制孔螺栓连接 2、受旋转力矩、受旋转力矩T 的螺栓组连接的螺栓组连接、受旋转力矩用普通螺栓组连接、受旋转力矩用普通螺栓组连接f F0 f F0、受旋转力矩用铰制孔螺栓组连接、受旋转力矩用铰制孔螺栓组连接3、受轴向载荷、受轴向载荷F 的螺栓组连接的螺栓组连接 设螺栓数目为设螺栓数目为z，则作用在单个，则作用在单个螺栓上的轴向载荷螺栓上的轴向载荷F 即为：即为：zFF（5-14）2FmF2minpmaxp4、受倾覆力矩、受倾覆力矩M 的螺栓组连接的螺栓组连接 1、仅承受

18、预紧力的仅承受预紧力的紧螺栓连接紧螺栓连接 0F0FFF二、紧螺栓连接的强度计算二、紧螺栓连接的强度计算 设计式为：设计式为：）（mmFd3.140114、仅受预紧力作用的紧螺栓连接，在计算时、仅受预紧力作用的紧螺栓连接，在计算时 可只按拉伸强度计算，并将预紧力增大可只按拉伸强度计算，并将预紧力增大30%，其原因是考虑（其原因是考虑（拉伸和扭转的联合作用拉伸和扭转的联合作用）。）。13、对于普通螺栓连接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷、对于普通螺栓连接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷 是是(拉力和扭矩拉力和扭矩 )。2、承、承受预紧力和工作拉力（受预紧力和工作拉力（轴向载荷轴向载荷）紧螺栓连接）紧

19、螺栓连接2D1D汽缸盖的螺栓连接汽缸盖的螺栓连接 拉伸强度条件拉伸强度条件3.14212dFca（5-33）设计式设计式：3.1421Fd 受横向工作载荷时，常采用受横向工作载荷时，常采用铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连接。螺栓杆与孔壁间无间隙。螺栓杆与孔壁间无间隙。3、承、承受工作剪力的紧螺栓连接受工作剪力的紧螺栓连接螺栓杆的剪切强度条件为螺栓杆的剪切强度条件为：420mdFppLdFmin0螺栓杆的挤压力度条件为螺栓杆的挤压力度条件为：5-7 螺栓连接件的材料及其许用应力螺栓连接件的材料及其许用应力 螺纹连接件的许用螺纹连接件的许用拉应力拉应力:sS （5-37）1、如图示，卷筒与齿轮用普通

20、螺栓连接在一起（螺栓个数、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓连接在一起（螺栓个数 ），轴），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转。已知卷筒所受旋转力矩不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转。已知卷筒所受旋转力矩 螺栓分布直径螺栓分布直径 ，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数 ，防滑系数防滑系数 ，螺栓材料的屈服极限，安全系数，螺栓材料的屈服极限，安全系数S=3。试设计该螺栓组。试设计该螺栓组的螺栓小径的螺栓小径 。8zmmNT710mmD500012.0f2.1SK1d解：设螺栓受预紧力解：设螺栓受预紧力0F、计算螺栓所需预紧力、计算螺栓所需预紧力 0FNzfDTKFS5000050012.08

21、102.122700TKDzfFS200、计算许用应力：、计算许用应力：MPaSs1003300、计算螺栓小径、计算螺栓小径 mmFd768.28100500003.143.14011d2、如图所示，拉杆螺纹连接，已知拉杆所受载荷、如图所示，拉杆螺纹连接，已知拉杆所受载荷F=56kN，拉杆材料，拉杆材料Q235的许用应力的许用应力 ，试设计该，试设计该拉杆螺纹的拉杆螺纹的小径小径 。1d解：拉杆螺纹连接为松连接，则解：拉杆螺纹连接为松连接，则螺纹螺纹小径小径 aMP95 mmFd396.2795105644315-8 提高螺栓连接的措施提高螺栓连接的措施 从各方面采取提高螺栓连接的措施，是螺纹

22、连接设计和正从各方面采取提高螺栓连接的措施，是螺纹连接设计和正确使用螺栓所必需的。确使用螺栓所必需的。平键的两侧面是工作面，上平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙，表面与轮毂键槽底面间有间隙，工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩。受挤压来传递转矩。、平键连接、平键连接工 作 面第六章第六章 键、花键、无键连接和销连接键、花键、无键连接和销连接6-1 键连接键连接、半圆键连接、半圆键连接键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙，键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙，工作工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。时靠其侧面的挤压来传递扭矩。楔

23、键的上下面为工作面楔键的上下面为工作面。、楔键连接、楔键连接 、切向键连接、切向键连接 两个楔键沿斜面拼合后两个楔键沿斜面拼合后相互平行的上、下两面为工作面相互平行的上、下两面为工作面。1、键的选择、键的选择 二、键的选择和键连接的强度计算二、键的选择和键连接的强度计算 尺寸选择：尺寸选择：键的主要尺寸为键的剖面尺寸键的主要尺寸为键的剖面尺寸 （键的宽度（键的宽度b键高键高h表示）与长度。表示）与长度。键的剖面尺（键的剖面尺（b及高度及高度 h）按）按轴径轴径d从标准中查得从标准中查得,长度长度L按轮毂长度从标准中查得，按轮毂长度从标准中查得，但应比轮毂长略短些。但应比轮毂长略短些。2、平键连

24、接的强度计算、平键连接的强度计算 平键连接平键连接(静连接静连接)：主要失效形式是键、轴槽、和毂槽三主要失效形式是键、轴槽、和毂槽三者中强度最弱的者中强度最弱的工作面被压溃工作面被压溃。极个。极个别情况也有键被剪断。别情况也有键被剪断。一般键的一般键的强度最弱。强度最弱。17、普通平键连接的承载能力，通常取决于（、普通平键连接的承载能力，通常取决于（）。）。A、轴轴的挤压强度的挤压强度 B、键的剪切强度、键的剪切强度 C、键的弯曲强度、键的弯曲强度 D、键工作表面的挤压强度、键工作表面的挤压强度 D20、普通平键连接强度校核的内容主要是（、普通平键连接强度校核的内容主要是（）。）。A、校核键侧

25、面的挤压强度、校核键侧面的挤压强度 B、校核键的剪切强度、校核键的剪切强度 C、AB两者均需校核两者均需校核 D、校核磨损。、校核磨损。A导向平键滑键连接导向平键滑键连接(动连接动连接)：工作面的磨损工作面的磨损 16、当轮毂轴向移动距离较小时，可以采用（、当轮毂轴向移动距离较小时，可以采用（）连接。）连接。A、导向平键、导向平键 B、平键、平键 C、半圆键、半圆键 D、滑键、滑键 A 原题中：原题中：A、连接件中较弱材料的挤压强度、连接件中较弱材料的挤压强度改正：改正：A、轴轴的挤压强度的挤压强度三、铆缝的受力及破坏形式、三、铆缝的受力及破坏形式、设计计算要点设计计算要点 第七章第七章 铆接

26、、焊接、胶接和过盈连接铆接、焊接、胶接和过盈连接71 铆铆 接接电弧焊缝的基本形式、特性及应用示例电弧焊缝的基本形式、特性及应用示例 72 焊焊 接接73 胶胶 接接74 过盈连接过盈连接22、过盈连接的强度计算是校核、过盈连接的强度计算是校核包容件包容件和和被包容件被包容件的强度。的强度。第八章第八章 带传动带传动 8-1 概概 述述 带传动常用于中心距大，传动比要求不高，功率不大的高带传动常用于中心距大，传动比要求不高，功率不大的高速级传动。速级传动。8-2 带传动工作情况分析带传动工作情况分析 一、带传动的受力分析一、带传动的受力分析而带的紧、松边拉力之差就是带传递的而带的紧、松边拉力之

27、差就是带传递的有效圆周力有效圆周力F Fe e 。、由紧边和松边拉力产生的应力、由紧边和松边拉力产生的应力 三、三、带传动的应力分析带传动的应力分析 、由带弯曲产生的应力、由带弯曲产生的应力 带轮直径越小，带越厚，弯曲应力愈大。带轮直径越小，带越厚，弯曲应力愈大。、由离心力产生的应力、由离心力产生的应力离心力引起的拉应力作用在带的全长上，且各处大小相等离心力引起的拉应力作用在带的全长上，且各处大小相等。带中各截面上的应力大小，如用自该处所作的径向线带中各截面上的应力大小，如用自该处所作的径向线(即把应力即把应力相位转相位转90)长短可画成如图所示的应力分布图。可见，带在工长短可画成如图所示的应

28、力分布图。可见，带在工作中所受的应力是变化的，最大应力由紧边进入小带轮处。作中所受的应力是变化的，最大应力由紧边进入小带轮处。最大应力由紧边进入小带轮处，其值为最大应力由紧边进入小带轮处，其值为 max=1+c+b1 在一般情况下，弯曲应力最大，离心应力较小。离心应力在一般情况下，弯曲应力最大，离心应力较小。离心应力随带速的增加而增加。随带速的增加而增加。显然处于变应力状态下工作的传动带，当应力循环次数达显然处于变应力状态下工作的传动带，当应力循环次数达到某一值后，到某一值后，带将发生疲劳破坏。带将发生疲劳破坏。（8-11）最大应力点：紧边进入小带轮处。最大应力点：紧边进入小带轮处。带传动的弹

29、性滑动和打滑现象带传动的弹性滑动和打滑现象 8-3 普通普通V带传动的设计计算带传动的设计计算 带传动的主要失效形式是带传动的主要失效形式是打滑打滑和和带的疲劳破坏带的疲劳破坏。因此，带传动的因此，带传动的设计准则设计准则是：是：在保证带工作时不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命在保证带工作时不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。带传动的设计计算带传动的设计计算8-4 V带轮的设计带轮的设计 在自由状态下，在自由状态下，普通普通V带两侧带两侧面间的夹角是面间的夹角是40，而带在带，而带在带轮上弯曲时，由于截面形状的轮上弯曲时，由于截面形状的变化使带的楔角变小变化使带的楔角变小(如右图所

30、如右图所示示)，为使带与槽接触良好，轮，为使带与槽接触良好，轮槽角必须与之相适应，就规定：槽角必须与之相适应，就规定：普通普通V带轮槽角为带轮槽角为32、34、36、38。8-5 V带的张紧、安装与防护带的张紧、安装与防护滚子链滚子链接头形式接头形式第九章第九章 链传动链传动9-1 链传动的特点及应用链传动的特点及应用 9-2 传动链的结构特点传动链的结构特点过渡链节过渡链节 过渡链节连接过渡链节连接当链节数为奇数时当链节数为奇数时,需用一个过渡链节需用一个过渡链节,如图所示。如图所示。由于过渡链节的弯链板工作时受到附加弯曲应力，其强度由于过渡链节的弯链板工作时受到附加弯曲应力，其强度仅为通常

31、链节的仅为通常链节的80%左右，故左右，故设计时应尽量避免奇数链节。设计时应尽量避免奇数链节。3、链与轮啮合的基本参数、链与轮啮合的基本参数链的链的节距节距p，滚子外径，滚子外径d1，内链节宽度内链节宽度b1，排距排距pt（多排）。（多排）。链条上相邻销轴的中心距链条上相邻销轴的中心距 称为称为节距节距 p，它是链传动的主要参数。它是链传动的主要参数。滚子链的标记为滚子链的标记为 链号链号 排数链节数排数链节数 标准代号标准代号 例如：例如：A系列滚子链，链节距系列滚子链，链节距p=25.4 mm，双排，链节数，双排，链节数88，则其标记方法为：则其标记方法为：16A-288 GB/T 124

32、3 2019 4、滚子链的标准滚子链的标准链节距链节距p等于等于链号乘以链号乘以25.4mm/16 9-4 链传动的工作情况分析链传动的工作情况分析9-3 滚子链轮的结构和材料滚子链轮的结构和材料 链传动的瞬时传动比链传动的瞬时传动比coscos122112RRi特殊情况：只有在特殊情况：只有在z1=z2(D1=D2)、a=np 时（时（=），），i 恒等于恒等于1。链链传动的传动比与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故将传动的传动比与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故将这种这种瞬时传动比的变化等现象称为瞬时传动比的变化等现象称为链传动多边形效应链传动多边形效应。换言之换言之，只有在，只有在 i

33、=1，且传动的中心距恰为链节数的整数倍时，且传动的中心距恰为链节数的整数倍时，传动比才能在全部啮合过程中保持不变。传动比才能在全部啮合过程中保持不变。链传动的动载荷链传动的动载荷链链传动的传动比与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故将传动的传动比与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故将这种这种瞬时传动比的变化等现象称为瞬时传动比的变化等现象称为链传动多边形效应链传动多边形效应。9-5 链传动的失效形式、计算准则和设计计算链传动的失效形式、计算准则和设计计算9-6 链传动的布置、张紧、润滑与防护链传动的布置、张紧、润滑与防护30、链传动中的节距越大，链条中各零件尺寸越大、链传动中的节距越大，链条中各

34、零件尺寸越大，链传动，链传动的运动不均匀性越大的运动不均匀性越大。31、链传动瞬时传动比是变量，其平均传动比是常数。、链传动瞬时传动比是变量，其平均传动比是常数。10-1 概述概述一、齿轮传动的主要特点一、齿轮传动的主要特点第十章第十章 齿轮传动齿轮传动二、分类二、分类 1、按齿轮传动的工作条件分：开式、半开式和闭式传动。按齿轮传动的工作条件分：开式、半开式和闭式传动。2、按齿面硬度分：、按齿面硬度分：软齿面（硬度软齿面（硬度350HBS）和）和 硬齿面硬齿面(硬度硬度350HBS)齿轮传动。齿轮传动。10-2 齿轮传动的失效形式和设计准则齿轮传动的失效形式和设计准则一、齿轮传动的主要失效形式

35、一、齿轮传动的主要失效形式轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。34、圆柱齿轮传动，当齿轮分度圆直径不变，而减小模数时，、圆柱齿轮传动，当齿轮分度圆直径不变，而减小模数时，可以（可以（改善传动的平稳性）。改善传动的平稳性）。二、齿轮传动的设计准则二、齿轮传动的设计准则1 1、闭式软齿面齿轮、闭式软齿面齿轮(350 HBS)传动传动 易发生齿面点蚀而失效。易发生齿面点蚀而失效。故通常先按故通常先按齿面接触疲劳强度齿面接触疲劳强度进进行行设计设计，然后，然后校核校核齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度。2、闭式硬齿面齿轮、闭式硬齿面齿轮(3

36、50 HBS)传动传动36、齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀通常首先发生在（、齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀通常首先发生在（靠靠近节线的齿根部分）。近节线的齿根部分）。37、直齿圆柱齿轮传动，当齿轮分度圆直径不变，而减小模、直齿圆柱齿轮传动，当齿轮分度圆直径不变，而减小模数增加齿数时，则（数增加齿数时，则（降低了轮齿的弯曲强度降低了轮齿的弯曲强度）。）。3、开式（半开式）齿轮传动、开式（半开式）齿轮传动 开式（半开式）齿轮传动开式（半开式）齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损，而的主要失效形式是齿面磨损，而且在轮齿磨薄后往往会发生轮齿折断。故目前多是且在轮齿磨薄后往往会发生轮齿折断。故目前多是按按齿

37、根弯曲齿根弯曲疲劳强度疲劳强度进行进行设计，设计，并考虑并考虑磨损的影响磨损的影响将将模数适当增大模数适当增大。10-3 齿轮的材料及其选择原则齿轮的材料及其选择原则对齿轮材料性能的基本要求对齿轮材料性能的基本要求齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，而齿轮而齿轮的齿根应有较高的抗折断能力，的齿根应有较高的抗折断能力，即要求：即要求：齿面硬、齿芯韧齿面硬、齿芯韧。金属软齿面齿轮，金属软齿面齿轮，在确定大小齿轮硬度时应注意使在确定大小齿轮硬度时应注意使小齿轮小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30一一50HB

38、S或更多或更多。易发生轮齿折断而失效，故通常易发生轮齿折断而失效，故通常先按先按齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度进进行行设计设计，然后，然后校核校核齿面接触疲劳强度齿面接触疲劳强度。这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮薄为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。的齿面硬一些。当速度较高时，小齿轮齿面对大齿轮的齿面有一定的冷作当速度较高时，小齿轮齿面对大齿轮的齿面有一定的冷作硬化效应，因此大齿轮的许用接触疲劳强度值可提高硬化效应，因此大齿轮的许用接触疲劳强度值

39、可提高20%。但应注意硬度高的齿面，但应注意硬度高的齿面，Ra也要相应的减小。也要相应的减小。10-4 齿轮传动的计算载荷齿轮传动的计算载荷即即 pca=Kp=KFn/L （N/mm）(K为载荷系数为载荷系数)（10-1）K=KAKvKK （10-2）KA 原动机及工作机的性能对轮齿实际所受载荷大小的影响，原动机及工作机的性能对轮齿实际所受载荷大小的影响，一、使用系数一、使用系数 KA Kv是考虑由于齿轮及安装的不精确，以及受载后还要是考虑由于齿轮及安装的不精确，以及受载后还要产生弹性变形，而引入的系数。产生弹性变形，而引入的系数。二、动载系数二、动载系数 Kv三、啮合齿对间载荷分配系数三、啮

40、合齿对间载荷分配系数 K K大小取决于大小取决于：载荷大小载荷大小、啮合刚度啮合刚度、制造误差、修缘。、制造误差、修缘。四、齿向载荷分布不均系数四、齿向载荷分布不均系数 K 考虑齿向载荷集中对轮齿强度的影响考虑齿向载荷集中对轮齿强度的影响10-5 标准直齿圆柱齿轮的强度计算标准直齿圆柱齿轮的强度计算21ttFF21nnFF21rrFF方向：方向：Ft 主反主反(受阻力受阻力)，从同从同(受驱动力受驱动力)（相对于转速的方向）（相对于转速的方向）Fr 指向各自轮心指向各自轮心受力分析：受力分析：39、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取节点节点处的接触应力为计处的接触应

41、力为计算依据，其载荷由算依据，其载荷由一对轮齿一对轮齿承担。承担。齿形系数，齿形系数，只与齿廓形状有关只与齿廓形状有关，而与模数无关。，而与模数无关。FaY小的齿轮抗弯强度高。FaYFSaFatFbmYYKF齿根弯曲疲劳强度的设计公式齿根弯曲疲劳强度的设计公式32112FdSaFazYYKTm齿根弯曲疲劳强度的校核公式齿根弯曲疲劳强度的校核公式 YSa 载荷作用于齿顶时，计及齿根过渡圆角处应力集中作用载荷作用于齿顶时，计及齿根过渡圆角处应力集中作用的的应力校正系数应力校正系数。（10-9a）设计公式设计公式（10-8a）校核公式校核公式15.21HtEHuubdKFZ注意的问题：注意的问题：两

42、齿轮的齿面接触应力是相等的两齿轮的齿面接触应力是相等的，即，即H1=H2许用接触应力许用接触应力 H 不同，将小的代入，不同，将小的代入，1232.211HEdZuuKTd3齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算 10-6 齿轮传动的设计参数，许用应力与精度选择齿轮传动的设计参数，许用应力与精度选择弯曲疲劳极限应力图中的弯曲疲劳极限应力图中的FE为脉动循环应力的极限应力，为脉动循环应力的极限应力，若为若为对称循环应力时，对称循环应力时，则极限应力值降为则极限应力值降为脉动应力的脉动应力的70%。一、轮齿的受力分析（在节点分析）一、轮齿的受力分析（在节点分析）10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强

43、度计算标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算主动轮主动轮轴向力方向：左、右手定则。轴向力方向：左、右手定则。从动轮轴向力方向：从动轮轴向力方向：Fa1=Fa2。圆周力圆周力Ft 的判断的判断主反从同主反从同。径向力。径向力Fr 方向指向轮心。方向指向轮心。10-8 标准圆锥齿轮传动的强度计算标准圆锥齿轮传动的强度计算轮齿的轮齿的受力分析受力分析圆周力方向：圆周力方向：主反从同主反从同；径向分力方向：指向各自轮心；径向分力方向：指向各自轮心；轴向分力方向：分别指向大端。轴向分力方向：分别指向大端。21212t1 raartFFFFFF10-9 变位齿轮传动的强度计算概述变位齿轮传动的强度计算概述10-1

44、1 齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑 齿轮传动时齿轮传动时,相啮合的齿面间承受很大压力相啮合的齿面间承受很大压力,又有相对滑动又有相对滑动,所以必须进行润滑。润滑油除减小摩擦外，还可以散热。所以必须进行润滑。润滑油除减小摩擦外，还可以散热。1、右图为二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知主动轮、右图为二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知主动轮1的螺旋角及的螺旋角及转向，为使装有齿轮转向，为使装有齿轮2和齿轮和齿轮3的中间轴的轴向力较小，请作图的中间轴的轴向力较小，请作图标出各齿轮啮合点处的作用力（分别用标出各齿轮啮合点处的作用力（分别用 表示），表示），并确定并确定2、3、4齿轮的螺旋方向。齿轮的螺旋方向。traF

45、FF，习题习题10-1 试分析图示各齿轮所受的力，并试分析图示各齿轮所受的力，并标注其余斜齿轮的标注其余斜齿轮的合理旋向。合理旋向。第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动11-1 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算蜗杆的直径系数：蜗杆的直径系数：mdq1（11-1）121221ddzznni 蜗杆传动传动比：蜗杆传动传动比：为了限制滚刀数目并便于滚刀的标准化，国标对每种标准模为了限制滚刀数目并便于滚刀的标准化，国标对每种标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1。蜗杆传动的标准中心距

46、为蜗杆传动的标准中心距为：(11-4)(11-4)22221zqmdda42、蜗杆传动变位的特点、蜗杆传动变位的特点 1、配凑中心距、配凑中心距2、微量改变传动比、微量改变传动比3、为了提高蜗杆传动的承载能力及传动效率。、为了提高蜗杆传动的承载能力及传动效率。11-311-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效形式 点蚀，齿根折断、齿面胶合、过度磨损。点蚀，齿根折断、齿面胶合、过度磨损。2、设计准则、设计准则开式开式多发生齿面磨损及轮齿折断多发生齿面磨损

47、及轮齿折断 应以保证齿根的弯曲强度作为开式的设计准则。应以保证齿根的弯曲强度作为开式的设计准则。闭式闭式多发生齿面胶合或点蚀多发生齿面胶合或点蚀设计准则为接触疲劳强度，设计准则为接触疲劳强度，校核弯曲疲劳强度，热平衡计算。校核弯曲疲劳强度，热平衡计算。二、蜗杆传动的受力分析二、蜗杆传动的受力分析力的方向判别力的方向判别 径向力：径向力：Fr 指向各自的轴线（中心）指向各自的轴线（中心）圆周力：圆周力：Ft 主反从同主反从同 轴向力：轴向力：Fa1 蜗杆左右手螺旋定则蜗杆左右手螺旋定则。圆周力圆周力:21atFF21taFF轴向力轴向力:径向力径向力:21rrFF主动轮从动轮作用力与反作用力关系

48、主动轮从动轮作用力与反作用力关系:如图所示为二级蜗杆传动，已知主动蜗杆如图所示为二级蜗杆传动，已知主动蜗杆1为螺旋线方向和转为螺旋线方向和转向。请作图标出各蜗杆蜗轮啮合点处的作用力（分别用向。请作图标出各蜗杆蜗轮啮合点处的作用力（分别用 表示），并确定蜗杆表示），并确定蜗杆3、蜗轮、蜗轮2和和4的螺旋方向。（注：要的螺旋方向。（注：要求蜗轮求蜗轮2与蜗杆与蜗杆3的轴向力方向相反）的轴向力方向相反），raFFtF11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率一、蜗杆传动的效率 闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：齿面间啮合摩擦损耗、闭式

49、蜗杆传动的功率损耗包括三部分：齿面间啮合摩擦损耗、蜗杆轴上轴承的摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的溅油损耗。蜗杆轴上轴承的摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的溅油损耗。蜗杆传动的总效率为：蜗杆传动的总效率为：321二、蜗杆传动的润滑二、蜗杆传动的润滑 三、蜗杆传动的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算 由于蜗杆传动的传动效率低，工作时发热量大，在闭式由于蜗杆传动的传动效率低，工作时发热量大，在闭式蜗杆传动中，如果产生的热量不能及时散逸，油温将不断升蜗杆传动中，如果产生的热量不能及时散逸，油温将不断升高，使润滑油稀释，从而导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合。高，使润滑油稀释，从而导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合。所以

50、所以对闭式蜗杆传动，对闭式蜗杆传动，要根据单位时间内的发热量要根据单位时间内的发热量1 1等于同等于同时间内的散热量时间内的散热量2 2的条件，的条件，进行热平衡计算进行热平衡计算，以保证油温在，以保证油温在规定的范围内。规定的范围内。40、带蜗轮、带蜗轮-蜗杆传动通常需作热平衡计算的主要原因是：蜗杆传动通常需作热平衡计算的主要原因是：（）。）。A、传动比较大、传动比较大 B、传动功率较大、传动功率较大 C、蜗轮材料较软、蜗轮材料较软 D、传动效率较低、传动效率较低11-6 蜗杆和蜗轮的结构蜗杆和蜗轮的结构C41、在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可、在润滑良好的条件下，为提高蜗杆