西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版

1、第一章 機(jī)械及機(jī)械零件設(shè)計(jì)概要,本章論述了機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容總綱、設(shè)計(jì)基本知識(shí)和一些共性問(wèn)題。 一、機(jī)械（機(jī)器）的組成 二、機(jī)械設(shè)計(jì)步驟 三、零件的設(shè)計(jì)步驟 四、課程的主要內(nèi)容 五、課程的特點(diǎn) 六、學(xué)習(xí)要求 七、達(dá)到的水平（國(guó)家教委制定）,一、機(jī)械（機(jī)器）的組成 我們以洗衣機(jī)為例，來(lái)說(shuō)明機(jī)械的組成：,原動(dòng)機(jī)部分是驅(qū)動(dòng)整部機(jī)器以完成預(yù)定功能的動(dòng)力源； 執(zhí)行部分是用來(lái)完成機(jī)器預(yù)定功能的組成部分； 傳動(dòng)部分是把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)。 以上是從功能上分析機(jī)械的組成，下面從結(jié)構(gòu)上看： 零件：是機(jī)械的制造單元，機(jī)器的基本組成要素就是機(jī)械零件。 部件

2、：按共同的用途組合起來(lái)的獨(dú)立制造或獨(dú)立裝配的組合體。 如減速器、離合器等。 按大小來(lái)分：,二、機(jī)械設(shè)計(jì)步驟,計(jì)劃階段,提出要求,洗衣機(jī),自動(dòng)進(jìn)水,洗 滌,甩干（脫水）,方案設(shè)計(jì),提出盡可能多的解決方法,篩選、決策、評(píng)價(jià)（可靠性、經(jīng)濟(jì)上），選出最佳方案。,單 缸,雙 缸,滾 筒,模糊控制,自適應(yīng)控制,雙?？刂?技術(shù)設(shè)計(jì),目的：確定機(jī)械中各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)尺寸（量化）,繪圖、對(duì)方案具體實(shí)施，出圖。,技術(shù)文件編制：,編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。,三、零件的設(shè)計(jì)步驟 失效的定義：在正常的工作條件下，機(jī)械零件喪失工作能力或達(dá)不到工作性能要求時(shí)，就稱為零件失效。,機(jī)械零件的失效形式,整體斷裂,過(guò)大的殘余變形,腐蝕、

3、磨損和接觸疲勞,機(jī)械零件的工作能力,強(qiáng)度,剛度,機(jī)械零件計(jì)算準(zhǔn)則,強(qiáng)度準(zhǔn)則：,剛度準(zhǔn)則：,壽命準(zhǔn)則：（表示耐磨程度）,壽命（耐磨性、耐腐蝕性）,下面我們以設(shè)計(jì)千斤頂立柱為例，來(lái)說(shuō)明機(jī)械零件的設(shè)計(jì)步驟：,由此可求出d；其中Smin根據(jù)工作環(huán)境來(lái)定。,機(jī)械零件的設(shè)計(jì)大體要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟： 1、載荷分析（受力分析）：W 2、應(yīng)力分析：,3、失效分析：斷裂,4、材料的選擇：45#鋼、40Crs（手冊(cè)查到）,5、確定計(jì)算準(zhǔn)則：（依據(jù)防止斷裂失效）,6、計(jì)算零件的主要尺寸：,7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l：（根據(jù)人體的情況，操作情況）其他尺寸 8、制圖：設(shè)計(jì)最后都是用圖紙來(lái)表達(dá)，然后拿到工廠去加工。 這不僅是零件設(shè)計(jì)的

4、一般步驟，而且也是講課的順序。,四課程的主要內(nèi)容 概括地說(shuō)，機(jī)械零件可以分為兩大類：,本書(shū)討論的具體內(nèi)容是：（設(shè)計(jì)方法、步驟、原理） 1） 傳動(dòng)部分帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)以及螺旋傳動(dòng)等； 2） 聯(lián)接部分螺紋聯(lián)接，鍵、花鍵及無(wú)鍵聯(lián)接，銷釘聯(lián)接，鉚接、焊接、膠接與過(guò)盈配合聯(lián)接等； 3） 軸系部分滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器與離合器以及軸等； 4） 其他部分彈簧、機(jī)座與箱體、減速器等；,零件,通用零件,專用零件,傳動(dòng)件,連接件,軸系件,其 他,（如螺釘、齒輪、鏈輪等）,五、特點(diǎn) 1、實(shí)踐性比較強(qiáng)。理論性差一些，經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式，實(shí)驗(yàn)得出比較多；理論推導(dǎo)出的比較少，答案不唯一。 2、綜合性比

5、較強(qiáng)。 受力分析 理論力學(xué) 應(yīng)力分析 材料力學(xué) 材料選擇 材料與熱處理 3、承上啟下的作用。它是最后一門專業(yè)基礎(chǔ)課，起到承接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁作用。,六、要求 以聽(tīng)課為主，自學(xué)為輔，考試內(nèi)容以講課和要求自學(xué)的為主，答疑兩周一次，具體時(shí)間待定?？己?20%+80% 平時(shí)作業(yè)質(zhì)量、出席情況、實(shí)驗(yàn)數(shù)目占20%，期末考試占80%，要求課內(nèi)：課外用時(shí)是1：2。 七、水平 1）掌握通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的能力； 2）樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，了解國(guó)家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策； 3）具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)其中的

6、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是查手冊(cè)的能力； 4）掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基本訓(xùn)練； 5）對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的新發(fā)展有所了解。,1、機(jī)器的基本組成要素是什么？ 2、什么是通用零件？什么是專用零件？試各舉三個(gè)實(shí)例？ 3、一臺(tái)完整的機(jī)器通常是由哪些基本部分組成？各部分的作用是什么？ 4、機(jī)械零件有哪些主要的失效形式？ 5、機(jī)械零件常用的有哪些計(jì)算準(zhǔn)則？它們是針對(duì)什么失效形式而建立的？ 6、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟有哪些？ 第一章結(jié)束,習(xí) 題,第二章 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,一、變應(yīng)力的分類 二、變應(yīng)力參數(shù) 三、幾種特殊的變應(yīng)力 四、疲勞曲線（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的N曲線） 五、（非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的）極限應(yīng)力圖 六、

7、影響疲勞強(qiáng)度的因素 七、不穩(wěn)定變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算 八、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（彎扭聯(lián)合作用）,一、變應(yīng)力的分類,a）隨時(shí)間按一定規(guī)律周期性變化，而且變化幅度保持常數(shù)的變應(yīng)力稱為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。如圖2-1a所示。,變應(yīng)力,循環(huán)變應(yīng)力（周期）,穩(wěn)定,不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力,簡(jiǎn)單,復(fù)合,對(duì) 稱,脈 動(dòng),非對(duì)稱,隨機(jī)變應(yīng)力（非周期）,圖2-1變應(yīng)力的分類,b）若變化幅度也是按一定規(guī)律周期性變化如圖2-1b所示，則稱為不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。,c）如果變化不呈周期性，而帶有偶然性，則稱為隨機(jī)變應(yīng)力，如圖2-1c所示。,二、變應(yīng)力參數(shù) 圖2-2給出了一般情況下穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力譜的應(yīng)力變化規(guī)律。,圖2-2給出了一般情況下

8、穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力譜的應(yīng)力變化規(guī)律。零件受周期性的最大應(yīng)力max及最小應(yīng)力min作用，其應(yīng)力幅為a，平均應(yīng)力為m，它們之間的關(guān)系為,規(guī)定：1、a總為正值； 2、a的符號(hào)要與m的符號(hào)保持一致。 其中：max變應(yīng)力最大值；min變應(yīng)力最小值；m平均應(yīng)力； a應(yīng)力幅；r循環(huán)特性，-1 r +1。 由此可以看出，一種變應(yīng)力的狀況，一般地可由max、min、m、a及r五個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)來(lái)確定。,三、幾種特殊的變應(yīng)力 特殊點(diǎn)：,不屬于上述三類的應(yīng)力稱為非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，其r在+1與-1之間，它可看作是由第一類（靜應(yīng)力）和第二類（對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力）疊加而成。,例1 已知：max=200N/mm2，r =0.5，求：

9、min、a、m。 解：,例2 已知：a= 80N/mm2，m=40N/mm2 求：max、min、r、繪圖。 解：,例3 已知：A截面產(chǎn)生max=400N/mm2，min=100N/mm2 求：a、m，r。,解：,例4 如圖示旋轉(zhuǎn)軸，求截面A上max、min、a、m及r。,解：Pr A：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,Px A：靜壓力,第二章 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算（習(xí)題）,一、選擇題 1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容只限于 。 （1）專用零件和部件；（2）在高速、高壓、環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低等特殊條件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（3）在普通工作條件下工作的一般參數(shù)的通用零件和部件；（4）標(biāo)準(zhǔn)化的零件和

10、部件。 2、下列四種敘述中 是正確的。 （1）變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生；（2）靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力；（3）變應(yīng)力是由靜載荷產(chǎn)生；（4）變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。,3,4,3、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如圖所示，則該變應(yīng)力的應(yīng)力比r為 。 （1）0.24；（2）-0.24；（3）-4.17；（4）4.17。 4、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如題3圖所示，則其應(yīng)力幅a和平均應(yīng)力m分別為 。 （1）a = 80.6Mpa，m = 49.4Mpa；（2）a = 80.6Mpa，m = -49.4Mpa；（3）a = 49.4Mpa，m = 80.6Mpa；（4）a = 49.4

11、Mpa，m = 80.6Mpa。 5、變應(yīng)力特性max、min、m、a及r等五個(gè)參數(shù)中的任意 來(lái)描述。 （1）一個(gè)；（2）兩個(gè)；（3）三個(gè)；（4）四個(gè)。,2,2,2,6、機(jī)械零件的強(qiáng)度條件可以寫成 。 （1） ， 或 ， （2） ， 或 ， （3） ， 或 ， （4） ， 或 ， 7、一直徑d=18mm的等截面直桿， 桿長(zhǎng)為800mm，受靜拉力F=36kN，桿材料的屈服點(diǎn)s=270Mpa， 取許用安全系數(shù)S=1.8， 則該桿的強(qiáng)度 。 （1）不足；（2）剛好滿足要求；（3）足夠。 8、在進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，其極限應(yīng)力應(yīng)為材料的 。 （1）屈服點(diǎn)；（2）疲勞極限；（3）強(qiáng)度極限：（4）彈性極限。

12、 二、分析與思考題 1、什么是變應(yīng)力的應(yīng)力比r？靜應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力和對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的r值各是多少？,3,3,2,靜應(yīng)力r靜=1 ； 脈動(dòng)循環(huán)r脈=0 ；對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力r=-1 。,解：,2、圖示各應(yīng)力隨時(shí)間變化的圖形分別表示什么類型的應(yīng)力？它們的應(yīng)力比分別是多少？,解：a）靜應(yīng)力r=1；b）非對(duì)稱（或穩(wěn)定）循環(huán)變應(yīng)力 0 r 0，即壓力沿x方向逐漸增大；而在bc(hh0)段，即p/x0。推薦采用Qp為： 對(duì)于有密封性要求的聯(lián)接： Qp=（1.51.8）F； 對(duì)于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定： Qp=（0.20.6）F； 工作載荷不穩(wěn)定時(shí)： Qp=（0.61.0）F； 對(duì)于地腳螺栓聯(lián)接： Qp F

13、； 設(shè)計(jì)時(shí)，可先根據(jù)連接的受載情況，求出螺栓的工作拉力F；再根據(jù)聯(lián)接的工作要求選取Qp值；然后按式（9-12）計(jì)算螺栓的總拉力Q。求得Q值后即可進(jìn)行螺栓強(qiáng)度計(jì)算?？紤]到螺栓在總拉力Q的作用下；可能需要補(bǔ)充擰緊，故仿前將總拉力增加30%以考慮扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的影響。 于是螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為： 螺栓總拉力為：Q,補(bǔ)充擰緊產(chǎn)生的螺紋摩擦力矩為：T1,按照第四強(qiáng)度理論：,或,例題9-1：P219 圖9-23 圖9-23所示鋼制搭接梁用8個(gè)螺栓（每側(cè)4個(gè)）連接起來(lái)。梁的厚度為25mm，搭板厚度為15mm，梁上的橫向靜載荷F=40kN，梁與搭板接合面之間的摩擦因數(shù)f=0.15，取過(guò)載系數(shù)Kf=1.2，

14、裝配時(shí)不控制預(yù)緊力，試分別按鋼制普通螺栓連接和鋼制鉸制孔用螺栓連接設(shè)計(jì)此連接，并確定連接件的規(guī)格。,習(xí)題： 第四章 螺紋零件 一、選擇題 8、承受預(yù)緊力F的緊螺栓聯(lián)接在受工作拉力F時(shí)，剩余預(yù)緊力為F，其螺栓所受的總拉力F0為 。 （1） ； （2） ； （3） ； （4） ； 9 承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的緊螺栓聯(lián)接，該聯(lián)接中的螺栓 。 （1）受剪切作用；（2）受拉伸作用；（3）受剪切和拉伸作用；（4）既可能受剪切又可能受拉伸作用；,2,4,10、現(xiàn)有一單個(gè)螺栓聯(lián)接，要求被聯(lián)接件的結(jié)合面不分離，假定螺栓的剛度Cb與被聯(lián)接的剛度Cm相等，聯(lián)接的預(yù)緊力為F，現(xiàn)開(kāi)始對(duì)聯(lián)接施加軸向載荷，當(dāng)外載荷達(dá)到與預(yù)

15、緊力F的大小相等時(shí)，則 。 （1）被聯(lián)接件發(fā)生分離，聯(lián)結(jié)失效；（2）被聯(lián)接件即將發(fā)生分離，聯(lián)接不可靠；（3）聯(lián)接可靠，但不能再繼續(xù)加載；（4）聯(lián)接可靠，只要螺栓強(qiáng)度足夠，外載荷F還可繼續(xù)增加到接近預(yù)緊力F的兩倍； 11、在下列四種具有相同公稱直徑和螺距并采用相同的配對(duì)材料的傳動(dòng)螺旋副中，傳動(dòng)效率最高的是 。 （1）單線矩形螺紋；（2）單線梯形螺紋；（3）雙線矩形螺紋；（4）雙線鋸齒形螺紋； 12、被聯(lián)接件受橫向載荷作用時(shí)，若采用一組普通螺栓聯(lián)接，則載荷靠 來(lái)傳遞。 （1）結(jié)合面之間的摩擦力；（2）螺栓的剪切和擠壓；（3）螺栓的剪切和被聯(lián)接件的擠壓；,4,3,1,13、設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接時(shí)，雖然每個(gè)

16、螺栓的受力不一定相等，但對(duì)該組螺栓仍均采用相同的材料、直徑和長(zhǎng)度，這主要是為了 。 （1）外形美觀；（2）購(gòu)買方便；（3）便于加工和安裝； 14、確定緊螺栓聯(lián)接中拉伸和扭轉(zhuǎn)復(fù)合載荷作用下的當(dāng)量應(yīng)力時(shí)，通常是按 來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。 （1）第一強(qiáng)度理論；（2）第二強(qiáng)度理論；（3）第三強(qiáng)度理論；（4）第四強(qiáng)度理論； 15、當(dāng)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向載荷時(shí)，螺栓桿受到 作用。 （1）彎曲和擠壓；（2）拉伸和剪切；（3）剪切和擠壓；（4）扭轉(zhuǎn)和彎曲；,3,4,3,八、單個(gè)螺栓的受力分析 1、受軸向力 a)松螺栓： b)只受預(yù)緊力Qp c)Qp和F（受預(yù)緊力和軸向外載） 對(duì)于受軸向變載荷的重要聯(lián)接，除作靜

17、強(qiáng)度計(jì)算外，還應(yīng)根據(jù)下述方法，對(duì)螺栓的疲勞強(qiáng)度作精確校核。,如圖9-21所示，當(dāng)工作拉力在0F之間變化時(shí)，螺栓所受的總拉力將在QpQ之間變化，則螺栓危險(xiǎn)剖面的最大拉應(yīng)力為：,最小拉應(yīng)力（注意此時(shí)螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律是min保持不變）為：,應(yīng)力幅為：,設(shè)螺栓的工作應(yīng)力點(diǎn)在OJGI區(qū)域內(nèi)，則其應(yīng)力線應(yīng)與極限應(yīng)力線AG相交，則可仿下式校核螺栓危險(xiǎn)截面的疲勞強(qiáng)度。即：,螺栓的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)為：,2、受橫向力,這種聯(lián)接是利用配合螺栓抗剪來(lái)承受載荷R的。螺栓與孔壁之間無(wú)間隙，接觸表面受擠壓；在聯(lián)接結(jié)合面處，螺栓桿受剪切。因此，應(yīng)分別按擠壓及剪切強(qiáng)度條件計(jì)算。,螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：,螺栓桿的

18、剪切強(qiáng)度條件為：,式中：R螺栓所受的工作剪力，N； d0螺栓剪切面的光桿直徑，mm； Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度； p螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力；一般情況下，按被聯(lián)接件查許用擠壓應(yīng)力； 螺栓材料的許用剪切應(yīng)力，Mpa；,*自學(xué) 9-6 （P224） 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 例題9-2 P222 螺旋傳動(dòng) 一、作用 它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 二、類型 螺旋傳動(dòng)按其用途不同，可分為以下三種類型：,傳力螺旋：它以傳遞力為主；,傳導(dǎo)螺旋：它以傳遞運(yùn)動(dòng)為主；,調(diào)整螺旋：它用以固定零件的相對(duì)位置；,螺旋傳動(dòng),滑動(dòng)螺旋,滾動(dòng)螺旋,靜壓螺旋,按其摩擦性質(zhì)不同,螺旋傳

19、動(dòng)按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，又可分為：,本節(jié)重點(diǎn)討論滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。,三、設(shè)計(jì)（滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的）,受力分析：F（重力）、T1（螺紋力矩）,應(yīng)力分析,螺桿：（壓應(yīng)力）（剪應(yīng)力）ca,螺紋牙（根）：（剪應(yīng)力）、b，、bb,螺紋表面：p（壓應(yīng)力） pp,螺母凸緣,、b，bb,p，pp,螺桿：變形、斷裂；,螺紋牙：剪斷、彎斷；,螺紋表面：磨損（是主要失效形式）；,螺母凸緣：彎斷、壓潰（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不會(huì)剪斷）；,失效分析,計(jì)算幾何參數(shù)：通過(guò)分析和實(shí)驗(yàn)總結(jié),根據(jù)耐磨性條件：,螺桿直徑,螺母高度,校核其它強(qiáng)度： 自鎖性、穩(wěn)定性校核：螺旋副的自鎖性，螺桿的穩(wěn)定性 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：支架、螺旋桿的長(zhǎng)度、托杯、手柄

20、； 我們只講了螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，具體設(shè)計(jì)步驟，大家可以看書(shū)P229； （三）滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（自學(xué)內(nèi)容，P231235）,第五章 帶傳動(dòng),作用：在兩個(gè)平行軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 一、特點(diǎn),1、組成：帶傳動(dòng)一般是由固聯(lián)于主動(dòng)軸上的帶輪1（主動(dòng)輪）、固聯(lián)于從動(dòng)輪上的帶輪2（從動(dòng)輪）和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶3組成的（圖3-1）。,2、類型,V帶（三角帶）傳動(dòng),平帶,同步帶,在帶傳動(dòng)中，常用的有,簾布芯結(jié)構(gòu)：由伸張層1（膠料）、強(qiáng)力層2（膠簾布）、壓縮層3（膠料）和包布層4（膠帆布）組成。,繩芯結(jié)構(gòu)：由伸張層1（膠料）、強(qiáng)力層2（膠線繩）、壓縮層3（膠料）和包布層4（膠帆布）組成。,結(jié)構(gòu),在同樣

21、的張緊力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。因而V帶傳動(dòng)的應(yīng)用比平帶傳動(dòng)廣泛得多。,3帶的結(jié)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)普通V帶，其結(jié)構(gòu)主要有下列兩類：,4剖面尺寸 普通V帶的剖面尺寸分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)（表3-1），其長(zhǎng)度系列見(jiàn)表3-8。,5帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算 在帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中，主要幾何參數(shù)有包角、帶長(zhǎng)L、帶輪直徑d1、d2和中心距a等。 包角1、2：,內(nèi)周長(zhǎng)度Li，也稱公稱長(zhǎng)度； 基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，沿V帶的節(jié)面量得的節(jié)線周長(zhǎng)。,二、工作能力分析,1工作原理 工作前：F0初拉力； 工作后：F1緊邊；F2松邊；,摩擦傳動(dòng)：摩擦力決定帶傳動(dòng)的工作能力。 通過(guò)傳動(dòng)帶將主動(dòng)軸上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給從動(dòng)軸。

22、 2有效拉力 進(jìn)入小帶輪一邊緊邊； 退出小帶輪一邊松邊；,如果近似地認(rèn)為帶工作時(shí)的總長(zhǎng)度不變，則帶的緊邊拉力的增加量應(yīng)等于松邊拉力的減少量，即：,在圖中，當(dāng)取主動(dòng)輪一端的帶為分離體時(shí)，根據(jù),摩擦力,分布力,帶的有效拉力,將上式代入前式，可得：,故整個(gè)接觸面上的總摩擦力Ff即等于帶所傳遞的有效拉力，即；,帶的最大有效拉力用Fec表示。,當(dāng)W=Ff時(shí)，這個(gè)裝置就達(dá)到了極限； 當(dāng)WFf時(shí)，發(fā)生打滑現(xiàn)象，這個(gè)裝置就失效了。,由上式可知，帶的兩邊拉力F1和F2的大小，取決于初拉力F0和帶傳動(dòng)的有效拉力Fe。顯然，當(dāng)其他條件不變且初拉力F0一定時(shí)，這個(gè)摩擦力有一極限值。這個(gè)極限值就限制著帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力。

23、,3最大有效拉力Fec 帶傳動(dòng)中，當(dāng)帶有打滑趨勢(shì)時(shí)，摩擦力即達(dá)到極限值。這時(shí)帶傳動(dòng)的有效拉力亦達(dá)到最大值。下面來(lái)分析最大有效拉力的計(jì)算方法和影響因素。,如果截取微量長(zhǎng)度的帶為分離體，如圖所示，則根據(jù)，得：,又根據(jù)，得：,對(duì)上兩式兩邊積分（1），得：,又,又根據(jù)，代入上式可得出帶所能傳遞的最大有效拉力為：,式中：e自然對(duì)數(shù)的底（e=2.718）； f摩擦系數(shù)（對(duì)于V帶，用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv代替f）； 帶在帶輪上的包角，rad； 上式即所謂柔性體摩擦的歐拉公式。 討論：由上式可知，最大有效拉力Fec與下列幾個(gè)因素有關(guān)： （1）初拉力F0,（2）摩擦系數(shù)f（與材料、結(jié)構(gòu)有關(guān)）,V帶用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv。

24、,（3）包角1120,小帶輪包角,包角1與a、D1、D2有關(guān)（D1、D2相差越大，包角越?。?。,三、應(yīng)力分析,帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中的應(yīng)力有以下幾種：,1拉應(yīng)力,緊邊F1,松邊F2,2離心應(yīng)力,Fc：,式中：q傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量；,Fc離心力作用在傳動(dòng)帶產(chǎn)生的離心拉力；,（01積分）得：,3彎曲應(yīng)力 帶繞在帶輪上時(shí)要引起彎曲應(yīng)力，帶的彎曲應(yīng)力為（小帶輪受的彎曲應(yīng)力比較大）：,式中：h帶的高度； D帶輪的計(jì)算直徑； E帶的彈性模量；,1）循環(huán)變應(yīng)力； 2）,3）位置：進(jìn)入小帶輪的那一點(diǎn)；,四、運(yùn)動(dòng)特性 1彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)固有的特性；,小帶輪VV2,V1V2,滑動(dòng)率,2打滑 外載 Fec 五、失效

25、變應(yīng)力疲勞失效 過(guò)載打滑 彈性滑動(dòng)磨損,六、V帶的設(shè)計(jì) 1方法 受力分析：F0、F1、F2 應(yīng)力分析：,失效分析： 疲勞失效 帶 小輪 大輪,打滑,磨損,計(jì)算準(zhǔn)則確定：,確定主要參數(shù)：z根數(shù),D1、D2、a,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：帶輪尺寸（輪轂、輪緣）,2許用功率 試驗(yàn)方法： 條件：=180，i=1，特定長(zhǎng)度，化學(xué)纖維帶質(zhì)，平穩(wěn)工作條件 單根V帶的許用功率P0；,其中： 代入上式得：,上式可變換為：,3實(shí)際的傳遞功率P實(shí)際,a)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率,名義,b)工作機(jī)的負(fù)載,KA載荷系數(shù)；,式中：P0與帶的型號(hào)、D1、n1有關(guān)； k； kLL； P0i； k材質(zhì)； 4設(shè)計(jì)步驟 已知：n1、n2、(i)、P，

26、設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)。,1）計(jì)算Pca,KAP52表3-6；,2）查帶的型號(hào),Pca、n1P54圖3-10,3）計(jì)算D1、D2,根據(jù)帶的型號(hào)、DminP46表3-3,4）驗(yàn)算V,一般V=1020m/s,D1、D2取系列值，P49表3-4a。 5）中心距a,，一般以0和5結(jié)尾，不要用小數(shù)點(diǎn)。,6）基準(zhǔn)長(zhǎng)度LdP54,LdP54公式（3-19）,標(biāo)準(zhǔn)Ld，查P52表3-8，得Ld。,7）驗(yàn)算1,8)：P0、k、kL、P0、k P0P49表3-4a； kP52表3-7； kLP52表3-8； P0P51表3-5a ； k0.75棉簾布和棉線繩結(jié)構(gòu)的膠帶； 1.00對(duì)于化學(xué)纖維線繩結(jié)構(gòu)的膠帶； 2.00 9)計(jì)

27、算z 10)計(jì)算F0P56公式(3-23) 11）計(jì)算壓軸力QP56公式(3-24),12）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 材料的選擇：鑄鐵、鋼,實(shí)心：(2.53)d,腹板：D,孔板,輪輻,結(jié)構(gòu)形式,13）設(shè)計(jì)張緊裝置 P56圖3-13 作業(yè)3-2題。,習(xí)題： 第五章 帶傳動(dòng) 一、選擇題 1、V帶傳動(dòng)主要依靠 傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 （1）帶的緊邊拉力；（2）帶和帶輪接觸面間的摩擦力；（3）帶的預(yù)緊力； 2、在一般傳遞動(dòng)力的機(jī)械中，主要采用 傳動(dòng)。 （1）平帶；（2）同步帶；（3）V帶；（4）多楔帶； 3、帶傳動(dòng)中，V1為主動(dòng)輪圓周速度，V2為從動(dòng)輪圓周速度，V為帶速，這些速度之間存在的關(guān)系是 。 （1） ；（2）

28、 ；（3） ；（4） ； 4、帶傳動(dòng)打滑總是 。 （1）在小輪上先開(kāi)始；（2）在大輪上先開(kāi)始；（3）在兩輪上同時(shí)開(kāi)始；,2,3,2,1,5、帶傳動(dòng)中，帶每轉(zhuǎn)一周，拉應(yīng)力是 。 （1）有規(guī)律變化的；（2）不變的；（3）無(wú)規(guī)律變化的； 6、帶傳動(dòng)正常工作時(shí)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比是因?yàn)?。 （1）帶的材料不符和胡克定律；（2）帶容易變形和磨損；（3）帶在帶輪上打滑；（4）帶的彈性滑動(dòng)； 7、帶傳動(dòng)工作時(shí)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)是因?yàn)?。 （1）帶的預(yù)緊力不夠；（2）帶的緊邊和松邊拉力不等；（3）帶繞過(guò)帶輪時(shí)有離心力；（4）帶和帶輪間摩擦力不夠； 8、帶傳動(dòng)中，若小帶輪為主動(dòng)輪，則帶的最大應(yīng)力發(fā)生在帶 處。 （1）

29、進(jìn)入主動(dòng)輪；（2）進(jìn)入從動(dòng)輪；（3）退出主動(dòng)輪；（4）退出從動(dòng)輪；,1,4,2,1,11、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，限制小帶輪的最小直徑主要是為了 。 （1）使結(jié)構(gòu)緊湊；（2）限制彎曲應(yīng)力；（3）保證帶和帶輪接觸面間有足夠摩擦力；（4）限制小帶輪上的包角； 12、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，選取小帶輪基準(zhǔn)直徑的依據(jù)是 。 （1）帶的型號(hào)；（2）帶的速度；（3）主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速；（4）傳動(dòng)比； 13、帶傳動(dòng)采用張緊裝置的目的是 。 （1）減輕帶的彈性滑動(dòng)；（2）提高帶的壽命；（3）改變帶的運(yùn)動(dòng)方向；（4）調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力； 14、下列V帶傳動(dòng)中， 圖的張緊輪位置是最合理的。,a),b),c),d),2,1,4,3,第六章 鏈

30、傳動(dòng),一、特點(diǎn),傳動(dòng)鏈有套筒滾子鏈（簡(jiǎn)稱滾子鏈）、齒形鏈等類型。,二、滾子鏈的結(jié)構(gòu) 滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖3-20所示。它是由滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板所組成。 滾子鏈和鏈輪嚙合的基本參數(shù)是節(jié)距p， 鏈長(zhǎng)Lp鏈節(jié)數(shù)。主、從動(dòng)鏈輪齒數(shù)z1、z2。 三、鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性,從A點(diǎn)升到B點(diǎn)再降到C點(diǎn)（水平鏈速）。 Vx,討論： 1、 、 ；,2、 隨z1、z2； z、p、（變化范圍越大）is、2，振動(dòng)； z、pis、2（變化?。?，平穩(wěn)；,3、is=C = z1=z2,保證同相位變化；,多邊形效應(yīng)2、isC，p、z； 上述鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點(diǎn)所造成的，

31、故稱為鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)。,四、附加動(dòng)載荷 附加動(dòng)載荷是指正常的工作載荷以外，由于速度的變化，引起慣性力，從而產(chǎn)生了附加動(dòng)載荷。 五、受力、應(yīng)力分析 緊邊,鏈板疲勞；,套筒、滾子點(diǎn)蝕；,沖擊疲勞斷裂；,1、疲勞破壞,松邊,變應(yīng)力,六、失效分析,2、鉸鏈磨損 磨損（后）p掉鏈 3、膠合 V 4、鏈條靜載拉斷 V軸肩圓角,（過(guò)渡圓角的作用是減少應(yīng)力集中）,要避免三面接觸,等強(qiáng)度角度中間粗、兩頭細(xì)；,普通碳鋼：Q235，機(jī)械性能好，價(jià)格便宜；,優(yōu)質(zhì)碳鋼：45#,碳鋼,四、材料的選擇、失效形式 斷裂：機(jī)械性能良好B、S、-1； 磨損：HBS、熱處理； 變形：剛度、結(jié)構(gòu)尺寸、材料； 共振：轉(zhuǎn)速n限制；,

32、合金鋼：機(jī)械性能比碳鋼好，熱處理性能也好； 鑄鐵、球墨鑄鐵：若有其它結(jié)構(gòu)要求，對(duì)應(yīng)力集中敏感性比較差； P151表6-2軸的常用材料及其對(duì)應(yīng)的機(jī)械性能； 五、強(qiáng)度計(jì)算 1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算傳動(dòng)軸,式中，WT抗剪剖面模量；P155,式中，A0與軸的材料有關(guān)的系數(shù)，P153表6-3；,式中，P軸所傳遞的功率； n軸的轉(zhuǎn)速；,有一個(gè)鍵槽，軸徑加大3%；,有兩個(gè)鍵槽，軸徑加大7%；,同一截面上,d圓整，最好以0和5結(jié)尾，便于測(cè)量；,2）按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算心軸、轉(zhuǎn)軸（近似）,T,Mb,Mmax,M中、d小,dmin,危險(xiǎn)截面,=0.6 頻繁的起動(dòng)、制動(dòng),r=0（脈動(dòng)循環(huán)）,r=-1, r=+1,=0.3,

33、b r=-1,對(duì)于轉(zhuǎn)軸（近似），受變應(yīng)力，應(yīng)用疲勞強(qiáng)度理論，而第四強(qiáng)度理論是靜強(qiáng)度。 若考慮應(yīng)力變化的情況用該公式：,3）按疲勞強(qiáng)度計(jì)算 轉(zhuǎn)軸（精確計(jì)算） 穩(wěn)定的非對(duì)稱應(yīng)力 對(duì)于軸來(lái)講，我們用r=C,br=-1 m=0,r=+1,r=0 m=a=max/2,Mmax,M中 d小,dmin,應(yīng)力集中處,危險(xiǎn)截面,同一平面有二種以上的應(yīng)力集中影響因素，分別查出k，最后取kmax。按圓角、鍵槽、配合來(lái)查，選最大的。 六、軸的剛度計(jì)算（自學(xué)內(nèi)容P162）,七、設(shè)計(jì)步驟 1）軸頭的設(shè)計(jì) 按扭矩對(duì)軸頭直徑初估,取大值（圓整）,按功率：,按直徑：按輪轂孔的直徑D,彎扭合成ca，靜強(qiáng)度；,按安全系數(shù)S，疲勞強(qiáng)

34、度； 例題6-1 P157 作業(yè)6-1、2,3）強(qiáng)度校核,2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 階數(shù)、d、l,習(xí)題： 第九章 軸 一、選擇題 1、工作時(shí)承受彎矩并傳遞轉(zhuǎn)矩的軸，稱為 。 （1）心軸；（2）轉(zhuǎn)軸；（3）傳動(dòng)軸； 2、工作時(shí)只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸，稱為 。 （1）心軸；（2）轉(zhuǎn)軸；（3）傳動(dòng)軸； 3、工作時(shí)以傳遞轉(zhuǎn)矩為主，不承受彎矩或彎矩很小的軸，稱為 。 （1）心軸；（2）轉(zhuǎn)軸；（3）傳動(dòng)軸； 4、自行車的前軸是 。 （1）心軸；（2）轉(zhuǎn)軸；（3）傳動(dòng)軸；,2,1,3,1,5、題5圖表示起重鉸車從動(dòng)大齒輪1和卷筒2與軸3相聯(lián)接的三種形式，圖中a為齒輪與卷筒分別用鍵固定在軸上，軸的兩端支架在機(jī)座軸

35、承中；圖中b為齒輪與卷筒用螺栓聯(lián)接成一體，空套在軸上，軸的兩端用鍵與機(jī)座聯(lián)接；圖中c為齒輪與卷筒用螺栓聯(lián)接成一體，用鍵固定在軸上，軸的兩端支架在機(jī)座軸承中，以上三種形式中的軸，依次為 。 （1）固定心軸、旋轉(zhuǎn)心軸、轉(zhuǎn)軸；（2）固定心軸、轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)心軸；（3）旋轉(zhuǎn)心軸、轉(zhuǎn)軸、固定心軸；（4）旋轉(zhuǎn)心軸、固定心軸、轉(zhuǎn)軸；（5）轉(zhuǎn)軸、固定心軸、旋轉(zhuǎn)心軸；（6）轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)心軸、固定心軸；,5,6、軸環(huán)的用途是 。 （1）作為軸加工時(shí)的定位面；（2）提高軸的強(qiáng)度；（3）提高軸的剛度；（4）使軸上零件獲得軸向定位； 7、增大軸在截面變化處的過(guò)渡圓角半徑，可以 。 （1）使零件的軸向定位比較可靠；（2）降低應(yīng)

36、力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度；（3）使軸的加工方便； 8、轉(zhuǎn)軸上載荷和支點(diǎn)位置都已確定后，軸的直徑可以根據(jù) 來(lái)進(jìn)行計(jì)算或校核。 （1）抗彎強(qiáng)度；（2）扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度；（3）扭轉(zhuǎn)剛度；（4）復(fù)合強(qiáng)度；,4,2,4,第十章 齒輪傳動(dòng),一、概述 功能：傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力； 組成：主動(dòng)輪、從動(dòng)輪嚙合傳動(dòng)來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力； 嚙合傳動(dòng)、剛性； P=0.0165000KW（傳遞功率的范圍較大）； 一般P3000KW d=0.000115m Vmax=150250m/s （高速級(jí)）帶傳動(dòng)525m/s、一般10m/s左右； （航空齒輪線速度高） （低速級(jí)）鏈傳動(dòng)15m/以下運(yùn)動(dòng)，若太高對(duì)工作機(jī)性能影響大； nmax=1500

37、0r/min 適用于高速,imax=20 一般i=78（單級(jí)傳動(dòng)） max=0.99 is=C （忽快忽慢、恒定）； 使用壽命長(zhǎng)，10年 結(jié)構(gòu)緊湊 制造、安裝精度（與前兩者傳動(dòng)相比）成本高； 1t3萬(wàn)元 精度 振動(dòng)、噪聲 分類：,平行：直齒、斜齒；,垂直：圓錐齒輪；,交錯(cuò)：蝸輪、蝸桿；,軸,斜齒輪,齒 向,直齒輪,人字齒輪,閉式：封閉在箱體里；,開(kāi)式：受外界干擾大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無(wú)箱體；,工作條件,齒 廓,漸開(kāi)線,擺 線,圓 弧,軟齒面： 350HBS（布氏硬度）,硬齒面： 350HBS,齒面硬度,高速,中速,低速,圓周速度,重載,中載,輕載,承 載,二、直齒圓柱齒輪受力分析,a、名義載荷,圓周力,徑向力