機械設(shè)計教案

教材分析

1.教材基本信息

教材名稱：機械設(shè)計

出版社：高等教育出版社

主編：濮良貴

出版時間:20版年5月第9版

2.章節(jié)內(nèi)容

第一章緒論

笫二章機械設(shè)計總論

第三章機械零件的強度

第四章摩擦、磨損及潤滑

第五章螺紋連接機螺旋傳動

第六章鍵、花鍵、物件連接和銷聯(lián)結(jié)

第七章硼接、焊接、膠接和過盈連接

第八章帶傳動

第九章鏈傳動

第十章齒輪傳動

第十一章蝸桿傳動

第十二章滑動軸承

第十三章滾動軸承

第十四章聯(lián)軸器和離合器

第十五章軸

第十六章彈簧

第十七章機座和箱體

第十八章減速器和變速器

3.教學手段和方法

教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動后發(fā)

教學手段：課件演示、視頻課件

4.實訓教學環(huán)節(jié)

實訓一：連接件認知（螺栓、鍵、銷）

實訓二：傳動部件認知（帶、齒輪、蝸桿、鏈傳動）

實訓三：軸系部件認知（軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器等）

5.教材優(yōu)缺點分析

優(yōu)點：《“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材：機械設(shè)計（第9版）》

是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，是在西北工業(yè)大學機械原理及機

械零件教研室編著，濮良貴、紀名剛主編《機械設(shè)計》（第八版）的基礎(chǔ)上，根據(jù)

教育部2011年制訂的“機械設(shè)計課程教學基本要求”和編者多年來的教學實踐經(jīng)

驗，考慮加強學生素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)，結(jié)合拓寬專業(yè)面后的教學改革以及我國機

械工業(yè)發(fā)展的需要修訂而成的。內(nèi)容上能夠反映現(xiàn)代機械設(shè)計的最新技術(shù)，具有較

強的針對性和實用性。書后附錄有常用量的名稱、單位、符號及換算關(guān)系。教材覆

蓋面廣，較為權(quán)威。

缺點：配套習題略少，沒有配套的實驗指導(dǎo)類教材

6.參考教材

機械設(shè)計指導(dǎo)手冊（圖巾館）

機械設(shè)計課程設(shè)計

機械設(shè)計習題集

第1次2學時

單元標題：

第一章緒論第二章機械設(shè)計總論

課堂類別：理論

教學目標：

1、了解機器的組成；明確零件的概括分類及零件與機器的關(guān)系。

2、明確本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)；注意本課程與先修課程及后續(xù)課程的關(guān)

系和相應(yīng)的學習方法。

3、深刻理解機械零件的失效形式及應(yīng)滿足的基本要求。

4、深刻理解機械零件的設(shè)計準則及設(shè)計方法。

教學重難點：

重點：機器的主體及其基本組成要素和機械零件的分類，機械零件（局部）和機器

（總體）的關(guān)系；

難點：機械零件的失效形式及設(shè)計步驟

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

第一章緒論

（一）內(nèi)容

1、機器在經(jīng)濟建設(shè)中的作用

2、機器的基本組成要素

3、本課程的內(nèi)容、性質(zhì)、任務(wù)

8、機械零件材料的選用原則

9、機械零件設(shè)計中的標準化

（二）基本要求

1、明確機器的組成，了解機器的要求及其設(shè)計程序。

2、深刻理解機械零件的失效形式及應(yīng)滿足的基本要求。

3、深刻理解機械零件的設(shè)計準則及設(shè)計方法。

4、了解機械零件的一般設(shè)計方法，重視結(jié)構(gòu)設(shè)計及標準化工作。

5、了解一般機械零件的材料及選用原則。

（三）重點、難點及學習注意事項

本章特點在于從機器設(shè)計的總要求出發(fā)，引出與機械零件設(shè)計有關(guān)的一些原則性問

題。這些問題，例如設(shè)計機器的一般程序、機械零件失效形式、零件的設(shè)計要求、

設(shè)計準則、設(shè)計方法、設(shè)計步驟及材料選擇等，始終貫穿在本書以后的各章中。

本章的學習首先要從總體上建立起機器設(shè)計，尤其是機械零件設(shè)計的總括性的概念,

即從機器的總體要求出發(fā)，弓出對機械零件的要求，根據(jù)零件的失效形式，擬定出

設(shè)計準則，在選擇出適用的材料后，按一定的步驟，用理論設(shè)計或經(jīng)驗設(shè)計的方法,

設(shè)汁出機械零件來。這個過程的系統(tǒng)性是很嚴密的。它對以后各章的學習都具有提

綱挈領(lǐng)的作用。其次，還要掌握對機器和機械零件的基本要求。這些要求本質(zhì)上講

有兩條：1）提高機器總體效益；2）避免失效。第一條要求是相對的，隨著科學技術(shù)

的發(fā)展，對總體效益的要求總是不斷變化的。第二條要求卻是最基本的，即在達到

設(shè)計壽命前的任何時候，對機器和零件總是有避免失效的要求的。要求學生在以后

各章節(jié)的學習中，不斷地結(jié)合各章的具體分析來逐步加深理解。

4.教學小結(jié)及作業(yè)

1）機械零件的失效形式有哪些?

第2次2學時

單元標題：

第三章機械零件的強度

課堂類別：理論

教學目標：

掌握常用的強度理論，并能正確運用；正確選用強度計算中的極限應(yīng)力；熟練

掌握極限應(yīng)力線圖的繪制與分析；熟練掌握穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強度計算及等效轉(zhuǎn)

化概念；了解單向不穩(wěn)定變應(yīng)力的疲勞強度計算。

教學重難點：

重點：常用強度理論的正確運用及強度計算中極限應(yīng)力的正確選定；極限應(yīng)力線圖

的意義、繪制；穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強度計算。

難點：無。

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

第三章機械零件的強度

1.強度問題：

靜應(yīng)力強度：通常認為在機械零件整個工作壽命期間應(yīng)力變化次數(shù)小于103的通用

零件，均按靜應(yīng)力強度進行設(shè)計。（材料力學范疇）

變應(yīng)力強度：在變應(yīng)力作用下，冬件產(chǎn)生疲勞破壞。

2.疲勞破壞定義：金屬材料試件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過長時間的試驗而發(fā)生的破

壞。

3.疲勞破壞的原因：材料內(nèi)部的缺陷、加工過程中的刀痕或零件局部的應(yīng)力集中等

導(dǎo)致產(chǎn)生了微觀裂紋，稱為裂紋源，在交變應(yīng)力作用下，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，裂

紋不斷擴展，直至零件發(fā)生突然斷裂。

4.疲勞破壞的特征：

1）零件的最大應(yīng)力在遠小于靜應(yīng)力的強度極限時，就可能發(fā)生破壞；

2）即使是塑性材料，在沒有明顯的塑性變形下就可能發(fā)生突然的脆性斷裂。

3）疲勞破壞是一個損傷累積的過程，有發(fā)展的過程，需要時間。

4）疲勞斷口分為兩個區(qū)：疲勞區(qū)和脆性斷裂區(qū)。

§3-1材料的疲勞特性

一、應(yīng)力的分類

1、靜應(yīng)力:大小和方向均不隨時間改變，或者變化緩慢。

2、變應(yīng)力:大小或方向隨時間而變化。

1）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力：以下各參數(shù)不隨時間變化的變應(yīng)力。

m—平均應(yīng)力；a—應(yīng)力幅值

max—最大應(yīng)力；min一最小應(yīng)力

r一應(yīng)力比（循環(huán)特性）

描述規(guī)律性的交變應(yīng)力可有5個參數(shù)，

但其中只有兩個參數(shù)是獨立的。

2）非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力：參數(shù)隨時間變化的變應(yīng)力。

（1）規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力:參數(shù)按一定規(guī)律周期性變化的稱為。

（2）隨機變應(yīng)力：隨機變化的。

二、疲勞曲線

1、-N曲線：應(yīng)力比r一定時，表示疲勞極限（最大應(yīng)力）與循環(huán)次數(shù)N之間關(guān)系

的曲線。

大多數(shù)零件失效在C點右側(cè)區(qū)域,稱高周疲勞區(qū)

高周疲勞區(qū)以N。為界分為兩個區(qū):

有限壽命區(qū)(CD)：N<N0,循環(huán)次數(shù)N,對應(yīng)的極限應(yīng)力0

d'條件疲勞極限。

fjj

曲線方程為ON=C

無限壽命區(qū)：N2N0時:曲線為水平直線，對應(yīng)的疲勞極限是一個定值，用b，表

示。當材料受到的應(yīng)力不超過by時，則可以經(jīng)受無限次的應(yīng)力循環(huán)而不疲勞破壞。

即壽命是無限的。

by疲勞極限

因為蜷?『匕N°=C

所以

2、等壽命疲勞曲線(極限應(yīng)力線圖)

定義：循環(huán)次數(shù)一定時，應(yīng)力幅與平均應(yīng)力間的關(guān)系曲線。

埋論疲勞曲線:

經(jīng)過試驗得一次曲線如卜.圖。

即在曲線4+%==x=C（壽命為循環(huán)基數(shù)NO）

在有線CG,上任何一點均有巴”片品+巴,=%

A,G,線一一疲勞強度線。其上的點表示疲勞極限應(yīng)力

由A,、G,兩點坐標可得A,G,線直線方程

'f

J+么5〃

小2。|一。0

%=--------

其中4（試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時的材料常數(shù)）

碳鋼外一°」一°2

合金鋼8。=02-0.3

CG,線一一屈服強度線。其上的點表示屈服極限

由C點坐標和直線斜角可得CG,線方程

,，

§3-2機械零件的疲勞強度計算

一、零件的極限應(yīng)力線圖

引入K。一彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)

。T一材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限

。-le一零件對稱循環(huán)彎曲疲勞極限

將材料的極限應(yīng)力線圖中直線A,D,G,按比例K。向下移，CG,,部分按靜強度考慮,

故不作修正。即得零件的極限應(yīng)力線圖，如下

故各點坐標為

40,區(qū)），4曳，21，C點坐標不變

K°，22Ka）

采用同樣方法，可得AG直線方程：

^-1二七仁+（PQme

直線CG方程為：

，,

仁+仁=q

彎曲疲勞極限綜合影響系數(shù)K。匕+1一］4

凡）Pq

熊一零件的有效應(yīng)力集中系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）

%一零件的尺寸系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）

4一零件的表面質(zhì)量系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）

4一零件的強化系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）

二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時機械零件的疲勞強度計算

所以：

計算安全系數(shù)及疲勞強度條件為:

=次ax=Ui+5；

5NS

-max*+%

機械零件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種:

應(yīng)力比為常數(shù)：r=C

平均應(yīng)力為常數(shù)。m二C

最小應(yīng)力為常數(shù)。min=C

1、r=C

r=C時，應(yīng)該有

=bmax二巴介=1一-=?

Mbmax'bmin】+〃

聯(lián)解61、AG直線方程可得M‘坐標（""、相加即為M點零件的疲勞極限:

'一'一，—+5,）_b-0max

°max-^ae+Gme-三；一三；

Kq+-Kaaa+（paom

由上式得

。"xKC3

如果極限應(yīng)力點為V,極限應(yīng)力為屈服極限久,所以強度條件為:

其它加載方式相同。

2、

聯(lián)解直線MM2'與直線AG方程，求出M2'點橫縱坐標值，并相加：

f

S=6im二Max二外十及一%比.s

。bmaxKb（bO+b,”）

3、%二。

即bmin=6"-a=C為與橫軸夾角450的斜直線，故可過M作斜線L『，

M3'點即為極限應(yīng)力點。

同樣的方法可得：

f

S_5im_bmaK_2b-1+（*<7-min〉$

Obmax（篇+%）（2%+<Tmin）-

圖3-7%,=C時的極限應(yīng)力圖3-80』=C時的極限應(yīng)力

三、雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時機械零件的疲勞強度計算

當零件上同時作用有同相位的穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力sa和ta時，由實驗得出的極限

應(yīng)力關(guān)系式為：.Ta_

T-\c

式中丁及a'為同時作用的切向2A

C

C

ODD'B

"Ye：

k—r-le7+=1

幅的極限值。

由于是對稱循環(huán)變應(yīng)力，故應(yīng)力幅即為最大應(yīng)力?；【€AM'B上任何一個點即代表

一對極限應(yīng)力。a'及1a'

若作用于零件上的應(yīng)力幅a及a如圖中M點表示，則由于此工作應(yīng)力點在

極限以內(nèi)，未達到極限條件，因而是安全的。

§3-4機械零件的接觸強度

接觸應(yīng)力：當兩零件以點、線相接處時,其接觸的局部會引起較大的應(yīng)力。這局部

的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。

=Byp~p2)

r.2i廠

乃“匕壓

1[印芻」

赫茲公式：

其中：綜合曲率

1-_--1-+工-1--

pPl-P1

4.作業(yè)

3-1、3-2

第3次2學時

單元標題：

第五章螺紋聯(lián)接及螺旋傳動5.1螺紋5.2螺紋連接類型和標準連接件

5.3螺紋連接的預(yù)緊5.4螺紋連接的防松

課堂類別：理論

教學目標：

通過本次教學，讓學生掌握螺紋聯(lián)接類型及防松方法

教學重難點：

重點：螺紋聯(lián)接類型及防松原理

難點：無

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

一、螺紋的形成

二、螺紋的類型

三角￡（普通螺紋）、管螺紋一一聯(lián)接螺紋（精密傳動）

按牙型矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒形螺紋一一傳動螺紋

三、螺紋的主要參數(shù)（圖4-3）

1）外徑d（大徑）（D）2）內(nèi)徑（小徑）dl（Dl）

3）中徑d24）螺距P5）導(dǎo)程（S）6）線數(shù)n

77P

7）螺旋升角力I//=arctgL/;id2=arctg——

8）牙型角Q9）牙型斜角B

[

螺旋副的自鎖條件為：y/＜（pv=tg-^-=arctgfr

cosp

螺旋副的傳動效率為：〃二次9

%（"+化）

四、常用螺紋的種類、特點與應(yīng)用比較

螺紋聯(lián)接的類型及螺紋聯(lián)接件

一、螺紋聯(lián)接主要類型

1、螺栓聯(lián)接

2、雙頭螺栓聯(lián)接

3、螺釘聯(lián)接

4、緊定螺釘聯(lián)接

螺紋聯(lián)接件

螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松

一、預(yù)緊

螺紋聯(lián)光松聯(lián)接一一在裝配時不擰緊，只存受外載時才受到力的作用

緊聯(lián)接一一在裝配時需擰緊，即已預(yù)先受力，預(yù)緊力QP

預(yù)緊目的：保持正常工作。如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求。

T=KQPd）一般K=0.1~0.3

二、防松：

1、防松目的

實際工作中，外載荷有振動、有變化、材料高溫需變等會造成摩擦力減少，螺

紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動，因此，必須進

行防松。

2、防松原理一一消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運動的難

度。

3、防松辦法及措施

1）摩擦防松一一雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等

2）機械防松：開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊

片，止動墊片，串聯(lián)鋼絲等。

3）永久防松：瑞鉀、沖點（破壞螺紋）、點焊

4）化學防松一一粘合

討論：雙頭螺栓聯(lián)接，旋入端如何防松？

①利用螺尾旋緊產(chǎn)生橫向擴張；②利用過盈配合達到橫向擴張；③利用桿端預(yù)

緊，產(chǎn)生軸向預(yù)緊作用

5.課后作業(yè)

5-1、5-2

第4次2學時

單元標題：

5.5螺紋組連接的設(shè)計

課堂類別：理論

教學目標：

通過本次課的學習，使學生掌握螺栓組連接的設(shè)計及強度計算

教學重難點：

重點：螺栓受橫向載荷、轉(zhuǎn)矩、傾覆力矩時的受力（普通螺栓和絞制孔螺栓兩種）

難點：無

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

1螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）要設(shè)計成軸對稱的幾何形狀。

2）螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理

3）螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距

4）同一組螺栓連接中各螺栓的直徑和材料均應(yīng)相同

5）避免螺栓承受偏心載荷

2、螺栓組連接的受力分析

螺栓組受力分析的目的：根據(jù)螺栓組連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受載最大的螺栓

及其受力。受力分析是在作如下假設(shè)條件下進行的，即：

a.同組中的各螺栓都受相同的預(yù)緊力

b.螺栓組的對稱中心與被連接結(jié)合面的形心重合

C.被連接件為剛體，連接結(jié)合面為剛性平面。

C1.螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)。

1）受軸向載荷螺栓組連接

單個螺栓工作載荷為F=P/Z

P——軸向外載

2）受橫向載荷的螺栓組連接

特點：普通螺栓，錢制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑

普通螺栓一一受拉伸作用

較制孔螺栓一一受橫向載荷剪切、擠壓作用。

單個螺栓所承受的橫向載荷相等FR=RZ/Z

3）受橫向扭矩螺栓組連接F

RZr

（1）圓形接合面：單個螺栓所受橫向載荷

（2）矩形接合面

a）普通螺栓連接27=0

由靜平衡條件

???連接件不產(chǎn)生相對滑動的條件為+fFr2+-^fFrz>T=KsT

則各個螺栓所需的預(yù)緊力為

TK.K.T

F'=---------------3---=-4—

/(4+弓+…+刃,2

口較制孔螺栓連接組

由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個螺栓的變形量和受力人小與其中心到接合面形心的距離

成正比

f\r2rZ

由假設(shè)一一板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪應(yīng)變與半徑成正比。在材料

彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比

FR]_F/ftnaxr-<_F/tmax

rrK,r'

imaxmax

由靜平衡條件E7=0

4、受翻轉(zhuǎn)力矩螺栓組連接

特點：M在鉛直平面內(nèi)，繞0-0回轉(zhuǎn)，只能用普通螺栓，取板為受力對象，由靜平

衡條件

設(shè)單個螺栓工作載荷為Fi

FJ]++???FzL>z—A/

，=，=const=A（這里"ax=LJ

￡叱（即產(chǎn)）=畢生

J=1

7.作業(yè)

5-3、5-4

第5次2學時

單元標題：

5.6螺紋連接的強度計算5.7螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力5.8提高螺紋連接

強度的措施

課堂類別：理論

教學目標：

通過本次課的學習，使學生掌握螺栓受軸向載荷的受力分析。

教學重難點：

重點：緊螺栓強度連接。

難點：緊螺栓強度連接。

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

單個螺栓聯(lián)接的強度計算

1、失效形式和原因

a）形式：多數(shù)為抗拉疲勞失效，靜態(tài)失效較少，但嚴重過載拉斷，螺牙剪斷，螺

紋壓潰等可出現(xiàn)。

b）失效原因：應(yīng)力集中

應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程

2、設(shè)計計算準則與思路

受拉螺栓：設(shè)計準則為保證螺栓的疲勞拉伸強度和靜強度

受剪螺栓：設(shè)計準則為保證螺栓的擠壓強度和剪切強度

一、松螺栓聯(lián)接如吊鉤螺栓,工作前不擰緊，無QP,只有工作載荷F起校伸作用,

防斷。

P

強度條件為：o-=-—<[cr]MPa——驗算用

或產(chǎn)(mm)(設(shè)計用)一定公稱直徑d

V4o-J

式中：dl------螺桿危險截面直徑(mm)

[。]——許月拉應(yīng)力N/mm2(MPa)

二、緊螺栓聯(lián)接一一工作前有預(yù)緊力QP

工作前擰緊，在擰緊力矩T作用下:

預(yù)緊力QP-*產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)％”

螺紋摩擦力矩口一產(chǎn)生剪應(yīng)力T

acQp

a)(r=--------

〃。/凈

_______4__________=fg(材+。J手■?烏一

%5

一血；

b）16

當M10?/6b0.48-^=0.48o■（或0.5。）

接第四強度理論：

皿勺司式中：Qa

強度條件為：預(yù)緊力(N)

T1一一螺紋摩擦力矩，起扭剪作用，又稱螺紋扭矩，N.mm

1.3——系數(shù)將外載荷提高30船以考慮螺紋力矩對螺栓聯(lián)接強度的影響，這

樣把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)簡化為純拉伸來處理，大大簡化了計算手續(xù)。

1、橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計算一一主要防止被聯(lián)接件錯動

普通螺栓聯(lián)接一一防滑

特點：桿孔間有間隙，靠擰緊后正壓力由（QP）產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷，保證聯(lián)

接可靠（不產(chǎn)生相對滑移）的條件為：設(shè)所須的預(yù)緊力為QP

KR

Q.=W—工作前后不變，式中：f—接縫面間的摩擦系數(shù)，i一拉縫界

fi

面數(shù)目KS——防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)）KS=1.1-1.3

強度條件驗算公式：為式：5.”=/咨<[<7]

I/4皿

設(shè)計公式為：4>JL3x4g/>

v乃⑻

校制孔螺栓聯(lián)接一一防滑動

特點：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷R

進行工作螺栓的剪切強度條件為：r=旦<[r]MPa

冗,2

螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強度條件劣：r=<[CT]p

djmin

R一一橫向載荷（N）；dO一一螺桿或孔的直徑（mm）

Imin——被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長度（nun）,

[T]——螺栓許用剪應(yīng)力，MPa,（鋼⑶=%/%,〃:一安全系數(shù)，

一一螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，MPa

2、軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強度計算

特點：加載前有預(yù)緊力QP、軸向工作載荷F

只適于普通螺栓一一防斷，受QP與F聯(lián)合作用，如汽缸蓋螺栓

工作特點：工作前擰緊，有.QP；工作后加上工作載荷F

工作前、工作中載荷變化，求工作時總載荷Q二?

F

Q=QP+△/=。夕+KcF=Qp+

c“t+G

Q>一殘余預(yù)緊力

強度條件：

驗算公式：aca=^-<[a\(MPa)

源

設(shè)計公式：dx>J匠為(mm)一(公稱直徑)

V加

5.作業(yè)

5-8、5-9

第6次2學時

單元標題：

第六章鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接

課堂類別：理論

教學目標：

通過本次課的學習，使學生掌握平鍵、花鍵聯(lián)接設(shè)計計算方法，了解其它聯(lián)接

的類型與特點

教學重難點：

重點：平鍵、花鍵聯(lián)接強度計算

難點：無

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

一、鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造

松鍵聯(lián)接一一靠側(cè)面擠壓，圓用方向剪切承載，工作前不打緊

1）平鍵；2）半圓鍵；3）花鍵

平鍵一一普通平鍵；導(dǎo)鍵與滑鍵。普通平鍵：A型、B型、C型

緊鍵聯(lián)接：1）楔鍵聯(lián)接；2）切向鍵聯(lián)接

1、平鍵

普通平鍵一一用于靜聯(lián)接一即軸與輪轂間無相對軸向移動，

構(gòu)造：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩

軸上的槽用盤銃刀或指狀銃刀加工

輪轂槽用拉刀或插刀加工。

3）導(dǎo)向平鍵與滑鍵一一用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯(lián)接

導(dǎo)向一一鍵不動，輪轂軸向移動

動聯(lián)接一一鍵隨輪轂移動，滑移距離大時采用滑鍵

由（軸徑）d查手冊b（寬）Xh（高）XL（長），強度驗算

2、半圓鍵-------用于靜聯(lián)接（松聯(lián)接）

軸槽用與半圓鍵形狀相同的銃刀加工，鍵能在槽中繞幾何中心擺動，鍵的側(cè)面為工

作面，工作時靠其側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩。

特點：工藝性好，裝配方便，尤其適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接

缺點:軸槽對軸的強度削弱較大。只適宜輕載聯(lián)接。

3、楔鍵聯(lián)接一一緊聯(lián)接

普通楔鍵：上、下面為工作表面，有1：100斜度（側(cè)而有間隙），

4、切向鍵一一兩個斜度為1：100的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面為工作面（打入）布置

在圓周的切向。

，作原埋；靠乍面與軸及輪較相擠壓來傳遞扭矩。

二、鍵聯(lián)接的強度校核

失效形式：｛壓潰（鍵、軸、轂中較弱者一一靜聯(lián)接）

磨損（動聯(lián)接）

鍵的剪斷（較少）

1、平鍵聯(lián)接的強度校核。

普通平鍵：

a）則其擠壓強度條件為：

N100077%20007八n.

kl-krlT^=^kird-[a]pMpa

IcrJ——許用擠壓應(yīng)力MpaT——ffl矩（Nmm）^—工作高度代oh/2

卜—工作長度d—軸徑（mm）

b）剪切強度條件:

導(dǎo)向平鍵、滑鍵（動聯(lián)接）

n2TX103

r=----<[P1Mpa

kid

[P]—許用比壓

N100077%20007.

T——=----=---ITrI

blblbld

Id——鍵的許用剪應(yīng)力（N/mm2）

花鍵聯(lián)接：花鍵聯(lián)接是由多個鍵齒與?鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成

花鍵齒側(cè)面為工作面一一適用于動、靜聯(lián)接

類型、特點和應(yīng)用

1、特點：

2、花鍵類型①矩形花鍵③漸開線花鍵③三角形花鍵

二、花鍵聯(lián)接的設(shè)計計算

無鍵聯(lián)接：用非圓剖面的軸與轂孔構(gòu)成的聯(lián)接一一稱成型聯(lián)接

型面聯(lián)接軸和轂孔有柱形的和圓錐形的。

二、脹緊聯(lián)接

銷聯(lián)接

作用：①主要用于零件間位置定位（定位銷必須多于2個）；②傳遞不大的載荷

（均有標準）；③安全保護裝置中作剪斷元件

類型：按用途定位銷、聯(lián)接銷、安全

作業(yè)：

習題6-1、6-4、6-5

第7次2學時

單元標題：

連接件認知

課堂類別：實訓

教學目標：

通過本次課的學習，使學生認知常見聯(lián)接的類型與特點，熟悉螺栓、鍵、銷連

接的應(yīng)用

教學重難點：

重點：聯(lián)接件的合理選用及計算

難點：無

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、學生分組實訓、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：講授、實訓相結(jié)合

主要教學內(nèi)容及過程

1、分組：每組學生20人，共分為三組進行。

2、理論講授：教師分別講解常見的螺栓種類及應(yīng)用，普通鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷

聯(lián)接等，并帶領(lǐng)學生觀摩實物及常見聯(lián)接在汽車上的應(yīng)用。

發(fā)動機上螺栓連接、汽車變速箱輸入軸及輸出軸上的花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接

3、學生分組實操：

螺紋：擰緊力矩25X/M

4、總結(jié)提問階段:

第8次2學時

單元標題：

第八章帶傳動8.1概述8.2帶傳動工作情況分析

課堂類別：理論

教學目標：

通過本次課的學習，使學生了解彈性滑動的概念，，掌握帶傳動受力分析和歐

拉公式

教學重難點：

重點：受力分析歐拉公式彈性滑動的概念

難點：掌握帶應(yīng)力分布規(guī)律

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

一、帶傳動的工作原理及特點

1、傳動原理一一以張緊在至少兩輪上帶作為中間撓性件，靠帶與輪接觸面間產(chǎn)生

摩擦力來傳遞運動與動力

2、特點：

二、帶傳動的主要類型與應(yīng)用

a.平型帶傳動b.V帶傳動——三角帶一三角帶傳動

c.多楔帶d.同步帶傳動

三、V帶及其標準，三帶膠帶構(gòu)造及標準

V帶構(gòu)造：簾布芯結(jié)構(gòu)；繩芯結(jié)構(gòu)

V型帶標準，三角膠帶規(guī)格、尺寸、使用等要求已有國家標準

按截面尺寸從小到大共有如下類型：YZABCDE

四、帶傳動的工作情況分析

1、帶傳動的受力分析：工作前（預(yù)緊）一一兩邊初拉力F0二F0

2）工作時（傳遞扭矩T）兩邊拉力變化：①緊力FO>F1；②松邊FO>F2

僅以主動輪邊帶為對象（隔離體）分析：

根據(jù)平衡條件：皿=o7§+勺9-7冬二。

乙乙乙

——zz>F產(chǎn)F「F?=△尸-拉力差二傳遞的有效圓周力。

工作中，緊邊伸長，松邊縮短，總長不變，但總帶長不變。這個關(guān)系反應(yīng)在力關(guān)系

上即拉力差相等（增量二減量）

即：大一片）二"一B=>片+B=2不

由于拉力差即為接觸弧上產(chǎn)生的摩擦力的總和，必與傳遞有效圓周力平衡：（取帶

輪為隔離體即得）

,Fe=Ff=F]-F2=\F

Fe——有效圓周力Ff——摩擦力的總和

又根據(jù)：周向力與功率的關(guān)系

帶傳遞的功率：P=瑞，（KW）

e

一有效圓周力（N）V-m/ts

2

2

由式（6-1）和（6-2）得：<2

討論：F1與F2與F0和Fe有關(guān)，F(xiàn)e又與P有關(guān)，當Pt時，F(xiàn)ef,即Fff,但對

一定的帶傳動其摩擦力Ff有一個極限值Ffmax-*由Ffmax決定了帶傳動的傳動能力。

帶傳動的最大有效圓周拉力及其影響

3=efa=>F\=F,*式中：f—摩擦系數(shù)（對V型帶Tf_fv代）

「2

a一包角（rad）一般為主動輪（小輪包角）^^180°-Z）2~D|x60°（57.3）

a

e—自然對數(shù)的底（e=2.718……）

聯(lián)立尸2二乙一皮

￡,二耳一“2

FH

4、臨界圓周力Fee

帶傳動的最大有效圓周力（臨界值（不打滑時））

=Fec=『1-4）一（推導(dǎo)Po功率時要用）

e

fi__L

^=2F<>（p^）=2Fo（^r）

e+1l+--

efa

5、影響因素分析一一①FO：

②與。：。大接觸弧長，F(xiàn)ee大，傳遞Fee大一傳遞扭矩T越大

③f：三角帶fv>f,???》.帶承載能力大。

彈性滑動與打滑

1、彈性滑動一一不可避免

分析：主動輪上，帶邊走邊收縮（???力越來越小），由此帶的變形逐步下降，帶在

開始進入輪時與輪貼緊，而出輪時則落后于輪，，帶速落后于輪速。

V6V—帶相對于輪的相對滑動速度；，

從動輪上，恰恰相反，帶邊走邊伸長，帶連高于輪速。V2<V

AV-V2=VS一一帶對輪的相對滑動速度，這種現(xiàn)象稱彈性滑動

結(jié)論：彈性滑動是在外力作用下通過摩擦力引發(fā)拉力差而使得帶的彈性變形量改變

而引起的帶在輪面上的局部相對滑動現(xiàn)象（使帶與輪的速度有變化，使從動輪速度

低于主動輪）。

彈性滑動后果：

①從動輪速度V2小于主動輪速度VI,使傳動比不恒定。

②傳動效率nIo

③帶的磨損加劇。

2、打滑：一一正常工作時必須避免

打滑總是首先產(chǎn)生在小帶輪上，（因為小輪上包角?。?/p>

③當PtftFettt,Fe>Ffc時，開始全面打滑

彈性滑動與打滑的區(qū)別：

彈性滑動是由于帶是撓性件，摩擦力引發(fā)的拉力差使帶產(chǎn)生彈性變形不同而引起，

是帶傳動所固有的，是不可避免的，是正常工作中允許的。

而打滑是過載引起的，是失效形式之一，是正常，作所不允許的。是可以避免也是

應(yīng)該避免的。

彈性滑動的影響：影響傳動比i,使i不穩(wěn)定，常發(fā)熱、磨損。

打滑的影響：使帶劇烈磨損，轉(zhuǎn)速急劇下降，不能傳遞T,不能正常工作。

3、滑差率￡

二、工作應(yīng)力分析

，緊邊與

1、拉應(yīng)力一。(Mpa)

'松邊=K/A

——

A——帶的橫截面積

2、離心應(yīng)力一/及=且"2—（N）—離心拉力

g

離心拉應(yīng)力：。c=七/八=絲（Mpa）式中：q——單位帶比質(zhì)量（N）,g—

gA

一重力加速度g=9.8m/s2V——帶的線速度（m/s）（分在整個帶長上相同）

3、彎曲應(yīng)力一一八,作用在帶輪段

V:＜7,=—=E—（Mpa）

AWD

D越小，4越大；h越大，％越大，?,??|＞々2

帶中應(yīng)力分布情況----

?.?.2,從緊邊6f松邊%

6八＞%2一一只在彎曲部分有外一一帶全長存在

???在A1點最大應(yīng)力：Max=6+?

巴海位置產(chǎn)生在緊邊與小帶輪相切處

工作時帶中的應(yīng)力是周期性變化的，隨著位置的不同，應(yīng)力大小在不斷地變化，J

帶容易產(chǎn)生疲勞破壞。

思考：打滑是失效形式之一，不允許的，應(yīng)當避免的，但又有過載保護作用，是否

矛盾？（過載保護作用與打滑是否矛盾？）

第9次2學時

單元標題：

8.3普通V帶傳動的設(shè)計計算8.4帶輪設(shè)計8.5V帶傳動的張緊、安裝與維護

課堂類別：理論

教學目標：

通過本次課的學習，使學生掌握帶傳動設(shè)計計算及帶輪的設(shè)計，熟悉帶傳動的

張緊、安裝與維護

教學重難點：

重點：帶傳動設(shè)計計算

難點：無

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

一、失效形式與設(shè)計計算

失效形式（主要）1）打滑；2）帶的疲勞破壞

2、設(shè)計準則：保證帶在不打滑的前提下，具有足夠的疲勞強度和壽命

二）、單根三角膠苗的功率一P0

不打滑條件：一一臨界摩擦狀態(tài)（靜不動下）

由疲勞強度條件：%的=0+心+4V。1

6——與傳遞功率有關(guān)（即與打滑有關(guān)）9】一一許用拉應(yīng)力

???傳遞極限圓周力：￡.=G（1一』）=<7,A（1-3）

又心=等n,p

FV1y

???傳遞的臨界功率：P=——=巧A（1--「）----

1000'*"1000

單根三角帶在不打滑的前提下所能傳遞的功率為；

1v

）.—（KW）

式中：P0——單根帶帶傳遞的臨界功率（KW）

V——帶速（m/s）

Fee——臨界圓周力（N）

〔b------定條件下（材料）由疲勞強度決定的許用拉應(yīng)力

設(shè)計數(shù)據(jù)及內(nèi)容

己如：P,nl,n2或i傳動布置要求（中心距a）工作條件

要求是：［帶：型號，把數(shù)，長度

.輪：Dinin,結(jié)構(gòu)，尺寸」中心距（a）軸壓力Q等

設(shè)計步驟與方法（步一主要參數(shù)的選擇方法）

①確定計算功率Pea：Pca=KAPKA—工況系數(shù)，

②選擇帶型號：Pea,nl

③定帶輪直徑（驗算帶速V）

a）由表定小輪直徑Dimin（與帶的型號有關(guān)）（計算直徑）

D、二肛或"="/）?-￡）=>圓整（也可不圓整），6'=0.02

b）驗算帶速VV二冠）陷；60xKXX）

要求：5m<V<25m/st最佳帶速V=20~25m/s

如V太小，由P二FV可知，傳遞同樣功率〈P時，圓周力F太大，帶的根數(shù)太多，且

P1太小，彎曲f,壽命I,措施：應(yīng)DIt且軸承尺寸t）

V太大，則離心力太大，帶與輪的正壓力減小，摩擦力I,傳遞載荷能力I,傳

遞同樣載荷時所需張緊力增加，帶的疲勞壽命下降，這時措施D1應(yīng)I,否則壽命

太短。

如V不合適，則應(yīng)重選D1

4)求中心距a和帶的基準長度Ld

a)初選aO67（2+4）＜〃。＜2（R+2）或按結(jié)構(gòu)尺寸要求定

b)由aO定計算長度（開口傳動）

TT(2-

憶=2%+耳（口+。2）+

c)按表7-3定相近的基礎(chǔ)長度Ld

d）由節(jié)線長度L求實際中心距。。旬+笞4

對V

5)驗算小輪包角

%?180°一一二x60°(57.3°)囚>120°(90°),

a

%不滿足措施：l）af（i一定時）;2）加張緊輪.??一般i=3~5（V帶）

6）計算帶的根數(shù)Z

Z=<10

(4+M))K,K,K

心一一包角系數(shù)；KL一一長度系數(shù)考慮帶的長度不同的影響因素。

K——材質(zhì)系數(shù)：△與一一單根膠帶考慮傳動比i影響的功率增量

7）確定帶的初拉力F0（單根帶）

pD_K

入=5（X＞』,一a）+q"2（N）

°VZKa

8）求帶作用于軸的壓力Q

Q=2Z&cos?=Z.2F。-y)=2^)-Zsiny

帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及帶的張緊與維護

1）實心式DW（2.5~3）d

2）膠板式D^300mm

3）孔板式D<3OO（D1DI。100mm時）

4）輪輻式D>300

課后作業(yè)：8-2.8-3

第10次2學時

單元標題：

第九章鏈傳動

課堂類別：理論

教學目標：

通過本次課的學習，使學生了解套筒滾子鏈結(jié)構(gòu)、掌握鏈運動的不均勻性

教學重難點：

重點：鏈運動不均勻性和動載荷

難點：掌握鏈傳動的受力分析

教學方法與手段：

1.教學方法：教師注授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

一、鏈傳動乍原埋與特點

1、工作原理：兩輪間以鏈條為中間撓性元件的嚙合來傳遞動力和運動。

2、組成；主、從動鏈輪、鏈條和張緊裝置等。

3、特點

優(yōu)點：①平均速比im準確，無滑動；②結(jié)構(gòu)緊湊，軸上壓力Q??；③傳動效率高

H=98%；④承載能力高P=100KW；⑤可傳遞遠距離傳動amax=8mm；⑥成太低。

缺點：①瞬時傳動比不恒定i；②傳動不平衡；③傳動時有噪音、沖擊；④對安裝

粗度要求較高。

4、應(yīng)用：適于兩軸相距較遠，工作條件惡劣等，如農(nóng)業(yè)機械。中低速傳動：iW

8(1=2^4),PW100KW,V^12-15m/so

二、鏈傳動的主要類型

套筒鏈；（套筒）滾子鏈一屬標準件=選用、合理確定鏈輪與鏈條尺寸

套筒滾子鏈（結(jié)構(gòu)與特點）

鏈接頭型式：

鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)（常用）內(nèi)鏈板與外鏈板相接彈性鎖片（稱彈簧卡）或大節(jié)

距（稱開口銷）一一受力較好

鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)一一用過渡鏈節(jié)固聯(lián)，受力不利，盡量不用。

套筒滾子鏈鏈輪齒形及特點

端面齒形一一是三圓弧一直線，弧石、瓦、牙和一直線直

優(yōu)點：接觸應(yīng)力小、沖擊小、磨損少，不易跳齒與脫鏈

軸面齒形：兩側(cè)呈圓弧狀，以利鏈節(jié)的進入和退出嚙合

加工方法：標準刀具加工，一般為成型銃刀（只要P相同，Z不同的所有鏈輪均能

加工）

三、鏈輪的主要參數(shù)

1、鏈輪的主要參數(shù),

節(jié)距P,齒數(shù)Z,分度圓直徑（公稱直徑）d=P/sinl8CP/Z

鏈輪的材料

要求：1）強度；2）耐磨；3）耐沖擊（在沖擊載荷時）

具體有普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼,

2、鏈傳動的幾何計算

1)、鏈節(jié)數(shù)LP(節(jié)線長度)

(Z,+Z)2aZ-Z,P

---------2--1-----1-1--2-----)2—

2P2兀a

2）、中心距a

Zi+z,,z,—z.7

2171

四、鏈傳動的運動特性

鏈傳動與撓在正多邊形輪子上的帶傳動極其相似

正多邊形邊數(shù)~（Z）（齒數(shù)）

正多邊形邊長~（P）（節(jié)距）

當鏈輪轉(zhuǎn)過一周，鏈移動距離一一ZP

當鏈輪轉(zhuǎn)速為nl、n2時

瞬時傳動比：％=上=*constan4

W2d、cosfi

???即使W1恒定,而W2隨n（九4）而變化，???it不恒定。

只有當Z尸Z2（d尸d2）/=y,a（中心距）為P的整數(shù)倍時，=^-=consent，因為

必

此情況下夕，/變化處處相同。

結(jié)論：鏈節(jié)在運動口，作忽上忽下、忽快忽慢的速度變化。這就造成鏈運動速度的

不均勻，不恒定作有規(guī)律的周期性的波動。

動載沖擊一一鏈傳動的動載荷

結(jié)論：鏈輪轉(zhuǎn)速（nl）越高，節(jié)距（力）越大，（即齒數(shù)Z1越少），動載沖擊越

嚴重，噪音越大。

當V一定，Z1多，P小，是非常有利的。

當P、Z一定，則必須限制n,（nL—極限轉(zhuǎn)速（表8-8）、nK-推薦用最高轉(zhuǎn)速

r/min）,可降低沖擊能量:

還應(yīng)注意：鏈節(jié)與輪相對速度也引起沖擊。

鏈傳動的受力分析

不計動載荷，鏈傳動中主要作用力有：

1、工作拉力Fe—作用于主動邊Fe=日詈

2、離心拉力：Fe=q、V2

3、垂度拉力：

2

F；==Uga=ktqgax\0-（N）

/8/8（“〃）/

Kf——垂度系數(shù)圖

F——下垂度

"---兩輪中心線與水平面的夾角

4、緊邊拉力F1=Fe+Fc+Ff

從動力拉力F2=Fc+Ff

5、作用于軸上載荷Q——為主從動邊拉力之和，略去離心拉力（對軸壓力沒有影響）

Q=Fe+2Fff——影響較小

一股取Q、1.2Fe

一、失效形式

1）各元件的疲勞破壞（主要指鏈板、銷軸、套筒、滾子）一一正常潤滑及速度主

要失效形式

2）鏈節(jié)磨損后伸長（主要是銷軸錢鏈磨損），造成脫鏈，跳齒

3）沖擊破壞（反復(fù)起制動、反轉(zhuǎn)或受重多沖擊載荷時，動載荷大，經(jīng)多次沖擊、

銷軸、滾子、套筒最終產(chǎn)生沖擊斷裂，總循環(huán)次數(shù)N=104）

4）膠合（重載高速）（破壞一一驗算nL）——極限轉(zhuǎn)速

5）輪齒過度磨損

6）過載拉斷一一塑性變形（當?shù)退僦剌dV〈0.6m/s,按靜強度設(shè)計）

二、鏈傳動的承載能力

極限功率曲線,

設(shè)計時實際使月的功率曲線；

其實驗條件：單列，水平布置，載荷平穩(wěn)，Zl=19,i=3

t=100P,th=15000hAP/P於3%（節(jié)距長度增量（3%）額定單功率（單根）P0

當設(shè)計的Z、i、th、a等不同時應(yīng)對P0進行修正。取一系列修正系數(shù)：

鏈傳動的設(shè)計計算

已知：P,載荷性質(zhì)，工作條件，nl,n2n求Zl、Z2nP,列數(shù)，a,潤滑方式

一、鏈傳動的主要參數(shù)選擇及步驟

1、鏈的節(jié)距和排數(shù)

1）計算功率Pea=KA.P（KW）

2）要求單排鏈傳遞功率P.＞K—小鏈輪齒數(shù)系數(shù)

KzK小pZ

KP——多排鏈系數(shù)，KL——鏈長系數(shù)：

3）選型：由PO、nl=P=＞定鏈型號A

4）討論：當Pf,結(jié)構(gòu)尺寸t,如n一定，承載力t，但運動不平穩(wěn)性，動載、噪

音也嚴重。

結(jié)論；因此，在滿足一定功率條件下，P越小越好，高速鏈尤其如此。如再考慮經(jīng)

濟性時：

當功率大（CP）,V高時，=詵節(jié)距（P）小，用多排鏈

當a小，i大時=＞選節(jié)距（P）小，用多排鏈

當a大，i小時=選節(jié)距（P）大，用單列鏈

2、鏈輪齒數(shù)Zl、Z2及i

Z1不能過少，Z1應(yīng)為奇數(shù)！Z2不能過大！Z過多容易脫鏈

結(jié)論：齒數(shù)過多，過少均不好，必須限制齒數(shù)，兩面限制:

z'-z-=17Z1應(yīng)為奇數(shù)，但未設(shè)計V未知，難選，一般選假設(shè)V設(shè)計后再校核。

Z2=/Z>nZ2max4不能過多，

傳動比i「23~45飛>6

齒數(shù)Z13廣2725?232門717

3、鏈節(jié)數(shù)與中心距——LP,a

通常以節(jié)距倍數(shù)來表示鏈長LP

1）初選aO

Ta過小時則。過?。ò牵﹨⒓訃Ш淆X數(shù)少，總的LP也少，在一定的V下，鏈節(jié)

應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加，壽命下降，但a過大，除不緊湊外，且使鏈松邊顫動。

一股推薦：初選a0=（30~50P）,amax=80P

2）算LP（鏈節(jié)數(shù)）

（=4=馬等+學+（冬冬）2￡n圓整為整數(shù)（最好為偶數(shù)）

P2P27ra[}

3）求中心距a'（實際）

）小—一8.

a=7—修

4、軸上壓力——Q

「1OOOP

Q-1.2Fe工作壓力/e=—^(N)

課后作業(yè)：9-1、9-3

第“次2學時

單元標題：

第十章齒輪傳動10.1概述10.2齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準則

10.3齒輪的材料及選擇原則10.4齒輪傳動的計算載荷

課堂類別：理論

教學目標：

通過本次課的學習，使學生掌握主要失效形式，熱處理方法，掌握齒輪的計算

載荷，掌握直齒輪力分析的方法

教學重難點：

重點：齒輪受力分析

難點：掌握應(yīng)力分布規(guī)律

教學方法與手段：

1.教學方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)

2.教學手段：課件演示、視頻課件

主要教學內(nèi)容及過程

一、失效形式

1、輪齒折斷：彎曲疲勞折斷一一閉式硬齒面齒輪傳動最主要的失效形式

過載折斷一一載荷過大或脆性材料

提高輪齒抗折斷能力的措施：

減小齒根應(yīng)力集中、改善熱處理、齒根部分進行表面強化處理

2、齒面疲勞點蝕一一閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式

位置：節(jié)線附近

原因：1）單齒對嚙合接觸應(yīng)力較大；

2）節(jié)線處相對滑動速度較低，不易形成潤滑油膜；

3）另外油起到一個媒介作用，潤滑油滲入到微裂紋中，在較大接觸應(yīng)力擠壓下使

裂紋擴展直至表面金屬剝落。

防止措施：1）提高齒面硬度；

2）降低表面粗糙度；

3）采用角度變位（增加綜合曲率半徑）；

4）選用較高粘度的潤滑油；

3、齒面磨損一一開式齒輪的主要失效形式

類型一一齒面磨粒磨損，

防上措施：

1）提高齒面硬度；

2）降低表而粗糙度；

3）潤滑油定期清潔和更換；

4）變開式為閉式。

4、齒面膠合一一高速重載傳動的主要失效形式一一熱膠合，

原因：高速、重載一壓力大，滑動速度高一摩擦熱大一高溫一嚙合齒面粘結(jié)（冷焊

結(jié)點）一結(jié)點部位材料被剪切一沿相對滑動方向齒面材料被撕裂。

防土措施：1）采用抗膠合能力強的潤滑油nt（加極壓添加劑）；

2）采用角度變位齒輪傳動

3）提高齒面硬度；

4）配對齒輪有適當?shù)挠捕炔?/p>

5）改善潤滑與散熱條件。

5、齒面塑性變形一一低速重載軟齒輪傳動的主要失效形式

材料塑性流動方向與齒面受摩擦力方向一致，

防止措施：1）提高齒面硬度;

2）采用高粘度的潤滑油或加極壓添加劑。

二、設(shè)計準則

主要失效形式設(shè)計準則

閉式軟齒面齒輪傳動齒面接觸疲勞強度準則

閉式硬齒面齒輪傳動齒根彎曲疲勞強度準則

開式齒輪傳動采用齒根彎曲疲勞強度準則，并通過增大m和降低

來考慮磨損的影響。

三、計算載荷；Fnc=KFnFn—名義載荷

載荷系數(shù)："儲、右、右、兒

K八一一工作情況系數(shù)人一一初載荷系數(shù)

Kft一一齒向載荷分布系數(shù)K.一一齒間載荷分配系數(shù)

1、工作情況系數(shù)KA

考慮了齒輪嚙合時，外部因素引起的附加動載荷對傳動的影響，

它與原動機與，作機的類型與特性，聯(lián)軸器類型等有關(guān)

2、動載荷系數(shù)KV——考慮齒輪制造誤差和裝配誤差及彈性變形等內(nèi)部因素引起的

附加動載荷的影響

主要影響因素：

1）齒輪的制造精度PblWPb2

2）圓周速度V,圖9-9

降低KV措施：

1）提高齒輪制造安裝精度；

2）減小V（減小齒輪直徑d）；

3）齒頂修緣

注意：修緣要適當，過大則重合度下降過大。

3、齒向載荷分布系數(shù)八夕一一考慮軸的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形、軸承、支座彈性變形及制

造和裝配誤差而引起的沿齒寬方向載荷分布不均勻的影響。

影響因素：

1）支承情