機(jī)械設(shè)計(jì)第九版課件完整版附帶習(xí)題答案

1、機(jī)械設(shè)計(jì),第九版課件 附帶習(xí)題答案,一、機(jī)械（機(jī)器）的組成 我們以洗衣機(jī)為例，來說明機(jī)械的組成：,原動機(jī)部分是驅(qū)動整部機(jī)器以完成預(yù)定功能的動力源； 執(zhí)行部分是用來完成機(jī)器預(yù)定功能的組成部分； 傳動部分是把原動機(jī)的運(yùn)動形式、運(yùn)動及動力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運(yùn)動形式、運(yùn)動及動力參數(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：按共同的用途組合起來的獨(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

2、、決策、評價（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)械中各個零部件的結(jié)構(gòu)尺寸（量化）,繪圖、對方案具體實(shí)施，出圖。,技術(shù)文件編制：,編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。,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，就稱為零件失效。,機(jī)械零件的失效形式,整體斷裂,過大的殘余變形,腐蝕、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，來說明機(jī)械零件的設(shè)計(jì)步驟：,由此

3、可求出d；其中Smin根據(jù)工作環(huán)境來定。,機(jī)械零件的設(shè)計(jì)大體要經(jīng)過以下幾個步驟： 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)最后都是用圖紙來表達(dá)，然后拿到工廠去加工。 這不僅是零件設(shè)計(jì)的一般步驟，而且也是講課的順序。,四課程的主要內(nèi)容 概括地說，機(jī)械零件可以分為兩大類：,本書討論的具體內(nèi)容是：（設(shè)計(jì)方法、步驟、原理） 1） 傳動部分帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動以及螺旋傳動等； 2）

4、聯(lián)接部分螺紋聯(lián)接，鍵、花鍵及無鍵聯(lián)接，銷釘聯(lián)接，鉚接、焊接、膠接與過盈配合聯(lián)接等； 3） 軸系部分滑動軸承、滾動軸承、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 以聽課為主，自學(xué)為輔，考試內(nèi)容以講課和要求自

5、學(xué)的為主，答疑兩周一次，具體時間待定?？己?20%+80% 平時作業(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)械傳動裝置和簡單機(jī)械的能力； 2）樹立正確的設(shè)計(jì)思想，了解國家當(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、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；機(jī)械設(shè)計(jì)手冊其中的一個標(biāo)準(zhǔn)是查手冊的能力； 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？試各舉三個實(shí)例？ 3

6、、一臺完整的機(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（對稱循環(huán)變應(yīng)力的N曲線） 五、（非對稱循環(huán)變應(yīng)力的）極限應(yīng)力圖 六、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

7、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,簡單,復(fù)合,對 稱,脈 動,非對稱,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的符號要與m的符號保持一致。 其中：max變應(yīng)力

8、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五個參數(shù)中的任意兩個來確定。,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（對稱循環(huán)應(yīng)力）疊加而成。,例1 已知：max=200N/mm2，r =0.5，求：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。

9、,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)境溫度過高或過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)動機(jī)連桿橫截面上

10、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 = 49.4Mpa，m = 80.6Mpa。 5、變應(yīng)力特性max、min、m、a及r等五個參數(shù)中的任意 來描述。 （1）一個；（2）兩個；（3）三個；（4）四個。,2,2,2,6、機(jī)械零件的強(qiáng)度條件可以寫成 。 （1

11、） ， 或 ， （2） ， 或 ， （3） ， 或 ， （4） ， 或 ， 7、一直徑d=18mm的等截面直桿， 桿長為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，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。 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、脈動循環(huán)變應(yīng)力和對稱循環(huán)變應(yīng)力的r值各是多少？,3,3,2,靜應(yīng)力r靜=1 ； 脈動循環(huán)r脈=0 ；對稱循環(huán)變應(yīng)力r=-1 。,解：,2、圖示各應(yīng)力隨

12、時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： 對于有密封性要求的聯(lián)接： Qp=（1.51.8）F； 對于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定： Qp=（0.20.6）F； 工作載荷不穩(wěn)定時： Qp=（0.61.0）F； 對于地腳螺栓聯(lián)接： Qp F； 設(shè)計(jì)時，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

13、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個螺栓（每側(cè)4個）連接起來。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，取過載系數(shù)Kf=1.2，裝配時不控制預(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，剩余預(yù)緊力為F，其螺栓

14、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)開始對聯(lián)接施加軸向載荷，當(dāng)外載荷達(dá)到與預(yù)緊力F的大小相等時，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

15、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材料的傳動螺旋副中，傳動效率最高的是 。 （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，若采用一組普通螺栓聯(lián)接，則載荷靠 來傳遞。 （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，雖然每個螺栓的受力不一定相等，但對該組螺栓仍均采用相同的材料、直徑和長度，這主要是為了 。 （1）外形美觀；（2）購買方便；（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，通常是

16、按 來進(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，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） 對于受軸向變載荷的重要聯(lián)接，除作靜強(qiáng)度計(jì)算外，還應(yīng)根據(jù)下述方法，對螺栓的疲勞強(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，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（注意此時螺栓中的應(yīng)力

17、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承受載荷R的。螺栓與孔壁之間無間隙，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

18、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 一、作用 它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，同時傳遞運(yùn)動和動力。 二、類型 螺旋傳動按其用途不同，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)動為主；,調(diào)整螺旋：它用以固定零件的相對位置；,螺旋傳動,滑動螺旋,滾動螺旋,靜壓螺旋,按其摩擦性質(zhì)不同,螺旋傳動按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，又可分為：,本節(jié)重點(diǎn)討論滑動螺旋傳動的設(shè)計(jì)和計(jì)算。,三、設(shè)計(jì)（滑動螺旋傳動的）,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）：（

19、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)不會剪斷）；,失效分析,計(jì)算幾何參數(shù)：通過分析和實(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、螺旋桿的長度、托杯、手柄； 我們只講了螺旋傳動的設(shè)計(jì)方法，具體設(shè)計(jì)步驟，大家可以看書P229； （三）滑動螺旋傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算（自學(xué)內(nèi)容，P231235）,第五章 帶傳動,作用：在兩個平行軸之間傳遞運(yùn)動和動力。 一、特點(diǎn),1、組成：

20、帶傳動一般是由固聯(lián)于主動軸上的帶輪1（主動輪）、固聯(lián)于從動輪上的帶輪2（從動輪）和緊套在兩輪上的傳動帶3組成的（圖3-1）。,2、類型,V帶（三角帶）傳動,平帶,同步帶,在帶傳動中，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),在同樣的張緊力下，V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。因而V帶傳動的應(yīng)用比平帶傳動廣泛得多。,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

21、號（表3-1），其長度系列見表3-8。,5帶傳動的幾何計(jì)算 在帶傳動的設(shè)計(jì)中，主要幾何參數(shù)有包角、帶長L、帶輪直徑d1、d2和中心距a等。 包角1、2：,內(nèi)周長度Li，也稱公稱長度； 基準(zhǔn)長度Ld，沿V帶的節(jié)面量得的節(jié)線周長。,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：摩擦力決定帶傳動的工作能力。 通過傳動帶將主動軸上的運(yùn)動和動力傳給從動軸。 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)為帶工作時的總長度不變，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)取主動輪一端的帶為分離體時，根據(jù),摩擦力,分布力,

22、帶的有效拉力,將上式代入前式，可得：,故整個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，這個裝置就達(dá)到了極限； 當(dāng)WFf時，發(fā)生打滑現(xiàn)象，這個裝置就失效了。,由上式可知，帶的兩邊拉力F1和F2的大小，取決于初拉力F0和帶傳動的有效拉力Fe。顯然，當(dāng)其他條件不變且初拉力F0一定時，這個摩擦力有一極限值。這個極限值就限制著帶傳動的傳動能力。,3最大有效拉力Fec 帶傳動中，當(dāng)帶有打滑趨勢時，摩擦力即達(dá)到極限值。這時帶傳動的有效拉力亦達(dá)到最大值。下面來分析最大有效拉力的計(jì)算方法和影響因素。,如果截取微量長度的帶為分離體，如圖所示，則根據(jù)，得：,

23、又根據(jù)，得：,對上兩式兩邊積分（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自然對數(shù)的底（e=2.718）； f摩擦系數(shù)（對于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。,（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,帶傳動工作時，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

24、傳動帶單位長度的質(zhì)量；,Fc離心力作用在傳動帶產(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)動特性 1彈性滑動是帶傳動固有的特性；,小帶輪VV2,V1V2,滑動率,2打滑 外載 Fec 五、失效 變應(yīng)力疲勞失效 過載打滑 彈性滑動磨損,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

25、,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、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，設(shè)計(jì)帶傳動。,1）計(jì)算Pca,KAP52表3-6；,2）查帶的型號,Pca、n1P54圖3-10,3）計(jì)算D1、D2,根據(jù)帶的型號、DminP46表3-3,4）驗(yàn)算V,一般V=1020m/s,D1、D2取系

26、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對于化學(xué)纖維線繩結(jié)構(gòu)的膠帶； 2.00 9)計(jì)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 P

27、56圖3-13 作業(yè)3-2題。,習(xí)題： 第五章 帶傳動 一、選擇題 1、V帶傳動主要依靠 傳遞運(yùn)動和動力。 （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、在一般傳遞動力的機(jī)械中，主要采用 傳動。 （1）平帶；（2）同步帶；（3）V帶；（4）多楔帶； 3、帶傳動中，V1為主動輪圓周速度，V2為從動輪圓周速度，V為帶速，這些速度之間存在的關(guān)系是 。 （1） ；（2） ；（3） ；（4） ； 4、帶傳動打滑總是 。 （1）在小輪上先開始；（2）在大輪上先開始；（3）在兩輪上同時開始；,2,3,2,1,5、帶傳動中，帶每轉(zhuǎn)一周，拉應(yīng)力是 。 （1）有規(guī)律變化的；（2）不變

28、的；（3）無規(guī)律變化的； 6、帶傳動正常工作時不能保證準(zhǔn)確的傳動比是因?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； 7、帶傳動工作時產(chǎn)生彈性滑動是因?yàn)?。 （1）帶的預(yù)緊力不夠；（2）帶的緊邊和松邊拉力不等；（3）帶繞過帶輪時有離心力；（4）帶和帶輪間摩擦力不夠； 8、帶傳動中，若小帶輪為主動輪，則帶的最大應(yīng)力發(fā)生在帶 處。 （1）進(jìn)入主動輪；（2）進(jìn)入從動輪；（3）退出主動輪；（4）退出從動輪；,1,4,2,1,11、V帶傳動設(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

29、有足夠摩擦力；（4）限制小帶輪上的包角； 12、V帶傳動設(shè)計(jì)中，選取小帶輪基準(zhǔn)直徑的依據(jù)是 。 （1）帶的型號；（2）帶的速度；（3）主動輪轉(zhuǎn)速；（4）傳動比； 13、帶傳動采用張緊裝置的目的是 。 （1）減輕帶的彈性滑動；（2）提高帶的壽命；（3）改變帶的運(yùn)動方向；（4）調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力； 14、下列V帶傳動中， 圖的張緊輪位置是最合理的。,a),b),c),d),2,1,4,3,第六章 鏈傳動,一、特點(diǎn),傳動鏈有套筒滾子鏈（簡稱滾子鏈）、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L

30、p鏈節(jié)數(shù)。主、從動鏈輪齒數(shù)z1、z2。 三、鏈傳動的運(yùn)動特性,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； z、pis、2（變化小），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； 上述鏈傳動運(yùn)動不均勻性的特征，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，故稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。,四、附加動載荷 附加動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、

31、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；,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，對應(yīng)力集中敏感性比較差； P151表6-2軸的常用材料及其對應(yīng)的機(jī)械性能； 五、強(qiáng)度計(jì)算 1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算傳動軸,式中，WT抗

32、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；,有一個鍵槽，軸徑加大3%；,有兩個鍵槽，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、制動,r=0（脈動循環(huán)）,r=-1, r=+1,=0.3,b r=-1,對于轉(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)定的非對稱應(yīng)力 對于軸來講，我們用r=C,br=

33、-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)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、工作時承受彎矩并傳遞轉(zhuǎn)矩的軸，稱為 。 （1）心軸；（2）轉(zhuǎn)軸；（3）傳動軸；

34、2、工作時只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸，稱為 。 （1）心軸；（2）轉(zhuǎn)軸；（3）傳動軸； 3、工作時以傳遞轉(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）傳動軸； 4、自行車的前軸是 。 （1）心軸；（2）轉(zhuǎn)軸；（3）傳動軸；,2,1,3,1,5、題5圖表示起重鉸車從動大齒輪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

35、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)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

36、章 齒輪傳動,一、概述 功能：傳遞運(yùn)動和動力； 組成：主動輪、從動輪嚙合傳動來傳遞運(yùn)動和動力； 嚙合傳動、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）帶傳動525m/s、一般10m/s左右； （航空齒輪線速度高） （低速級）鏈傳動15m/以下運(yùn)動，若太高對工作機(jī)性能影響大； nmax=15000r/min 適用于高速,imax=20 一般i=78（單級傳動） max=0.99 is=C （忽快忽慢、恒定）； 使用壽命長，10年 結(jié)構(gòu)緊湊 制造、安裝精度（與前兩者傳動相比）成本高； 1t3萬元 精

37、度 振動、噪聲 分類：,平行：直齒、斜齒；,垂直：圓錐齒輪；,交錯：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；,開式：受外界干擾大，結(jié)構(gòu)簡單無箱體；,工作條件,齒 廓,漸開線,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,式中，F(xiàn)n1,2沿嚙合線方向； Ft1阻力矩，與主動輪嚙合點(diǎn)V1點(diǎn)的運(yùn)動方向相反； Ft2驅(qū)動力，與從動輪這一點(diǎn)的運(yùn)動方向相同； Fr1,2指向自己的輪心；,法向力,b、計(jì)算載荷,式中，KA使用系數(shù)