《机械设计基础》第六版重点、复习资料

1 机械设计基础机械设计基础 知识要点知识要点 绪论 基本概念 机构 机器 构件 零件 机械 第 1 章 1 运动副的概念及分类 2 机构自由度的概念 3 机构具有确定运动的条件 4 机构自由度的计算 第 2 章 1 铰链四杆机构三种基本形式及判断方法 2 四杆机构极限位置的作图方法 3 掌握了解 极限位置 死点位置 压力角 传动角 急回特性 极位夹角 4 按给定行程速比系数设计四杆机构 第 3 章 1 凸轮机构的基本系数 2 等速运动的位移 速度 加速度公式及线图 3 凸轮机构的压力角概念及作图 第 4 章 1 齿轮的分类 按齿向 按轴线位置 2 渐开线的性质 3 基本概念 节点 节圆 模数 压力角 分度圆 根切 最少齿数 节圆和分度圆的区别 4 直齿轮 斜齿轮基本尺寸的计算 直齿轮齿廓各点压力角的计算 m p 的推导过程 5 直齿轮 斜齿轮 圆锥齿轮的正确啮合条件 第 5 章 1 基本概念 中心轮 行星轮 转臂 转化轮系 2 定轴轮系 周转轮系 混合轮系的传动比计算 第 9 章 1 掌握 失效 计算载荷 对称循环变应力 脉动循环变应力 许用应力 安全系数 疲劳极限 了解 常用材料的牌号和名称 第 10 章 1 螺纹参数 d d1 d2 P S 及相互关系 2 掌握 螺旋副受力模型及力矩公式 自锁 摩擦角 当量摩擦角 螺纹下行自锁条件 常用螺 纹类型 螺纹联接类型 普通螺纹 细牙螺纹 3 螺纹联接的强度计算 第 11 章 1 基本概念 轮齿的主要失效形式 齿轮常用热处理方法 2 直齿圆柱齿轮接触强度 弯曲强度的计算 3 直齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮 圆锥齿轮的作用力 大小和方向 计算及受力分析 第 12 章 1 蜗杆传动基本参数 m a1 m t2 q Pa d1 d2 VS及蜗杆传动的正确啮合条件 2 蜗杆传动受力分析 第 13 章 1 掌握 带传动的类型 传动原理及带传动基本参数 d1 d2 Ld a 1 2 F1 F2 F0 2 带传动的受力分析及应力分析 F1 F2 F0 1 2 C b及影响因素 3 弹性滑动与打滑的区别 4 了解 带传动的设计计算 第 14 章 1 轴的分类 按载荷性质分 2 掌握轴的强度计算 按扭转强度计算 按弯扭合成强度计算 第 15 章 1 摩擦的三种状态 干摩擦 边界摩擦 液体摩擦 第 16 章 1 常用滚动轴承的型号 2 向心角接触轴承的内部轴向力计算 总轴向力的计算 滚动轴承当量动载荷的计算 滚动轴承的寿命计算 第 17 章 1 联轴器与离合器的区别 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1 自由度 构件相对于参考系的独立运动称为自由度 2 运动副 两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副 构件组成运动副后 其运动受到约束 自由度减少 2 3 运动副按接触性质分 低副和高副 低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副 转动副 组成运动副的两构件只能在平面内相对转动 这种运动副称为转动副 或称铰链 移动副 组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动 这种运动副称为移动副 高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副 4 机构中构件的分类 固定构件 机架 用来支承活动构件 运动构件 的构件 原动件 主动件 运动规律已知的活动构件 从动件 机构中随原动件运动而运动的其余活动构件 5 平面自由度计算公式 HL PPnF 23 6 机构具有确定运动的条件 机构自由度 F 0 且 F 等于原动件数 7 自由度计算注意事项 复合铰链 两个以上构件同时在一处用转动副相连接 K 个构件汇交而成的复合铰链具有 K 1 个转 动副 局部自由度 与输出构件运动无关的自由度 虚约束 重复而对机构不起限制作用的约束 8 速度瞬心 两刚体上绝对速度相同的重合点 瞬心数 2 1 KK N 9 三心定理 作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心 这三个瞬心位于同一直线上 作业 作业 1 51 5 6 6 7 7 8 8 9 9 1010 1111 1212 第二章 平面连杆机构 1 定义 平面连杆机构是由若干构件用低副 转动副 移动副 连接组成的平面机构 2 铰链四杆机构 全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构 机构的固定构件称为机架 与机架用转动副相连接的构件称为连架杆 不与机架直接连接的构件称为连杆 与 机架组成整转副的连架杆称为曲柄 与机架组成摆动副的连架杆称为摇杆 铰链四杆机构的三种基本型式 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 3 铰链四杆机构有整转副的条件 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 整转副是由最短 杆与其邻边组成的 选择哪一个杆为机架判断是否存在曲柄 取最短杆为机架时 机架上由两个整转副 故得双曲柄机构 取最短杆的邻边为机架时 机架上只有一个整转副 故得曲柄摇杆机构 取最短杆的对边为机架时 机架上没有整转副故得双摇杆机构 4 急回特性 行程速度变化系数 K 极位夹角 越大 K 越大 急回运动的性质也越显著 180 1 1 K K 5 压力角与传动角 作用在从动件上的驱动力 F 与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角称为压力角 压力角的余角称为 c v 传动角 压力角越小 传动角越大 有效分力就越大 机构传力性能越好 传动角的下限 40 min min 用来衡量机构的传力性能 3 6 死点位置 机构的传动角为零的位置称为死点位置 7 按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构 曲柄摇杆机构 已知条件 摇杆长度 摆角和行程速度变化系数 K 3 l 设计步骤 图 2 27 P33 由给定的行程速度变化系数 K 求出极位夹角 任选固定铰链中心 D 的位置 由摇杆长度和摆角 作出摇杆两个极限位置和 3 l DC1DC2 连接和 并作垂直于 1 C 2 CMC1 21C C 作 90 与相交于 P 点 NCC 21 NC2MC1 21PC C 作 的外接圆 在此圆周 弧和弧 EF 除外 上任取一点 A 作为曲柄的固定铰链中心 连 21C PC 21C C 和 因同以圆弧的圆周角相等 故 1 AC 2 AC 2121 PCCACC 因极限位置处曲柄与连杆共线 故 从而得到曲柄长度 1 AC 2 l 1 l 2 AC 2 l 1 l 1 l 2 AC 1 AC 2 连杆长度 2 由图得 AD 2 l 2 AC 1 AC 4 l 作业 作业 2 12 1 3 3 6 6 7 7 1010 第三章 凸轮机构 1 凸轮机构主要由凸轮 从动件和机架三个基本构件组成 2 凸轮分类 按形状 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 按从动件的型式 尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件 3 从动件运动规律 图 3 5 推程 当凸轮以等角速顺时针方向回转时 从动件尖顶被凸轮轮廓推动 以一定运动规律由离回转中 心最近位置 A 到达最远位置 这个过程称为推程 B 推程运动角 与推程对应的凸轮转角 远休止角 当凸轮继续回转时 以 O 点为中心的圆弧 BC 与尖顶相作用 从动件在最远位置停留不动 s 称为远休止角 s 回程 凸轮继续回转时 从动件在弹簧力或重力作用下 以一定运动规律回到起始位置 这个过程称为 回程 称为回程运动角 近休止角 凸轮继续回转时 以 O 点为中心的圆弧 DA 与尖顶相作用 从动件在最近位置停留不动 称 s s 为近休止角 4 刚性冲击 从动件推程作等速运动 运动开始和终止时 速度和加速度产生巨大突变 由此产生的巨大惯 性力导致的强烈冲击称为刚性冲击 柔性冲击 简谐运动在运动开始和终止时 加速度的变化量和产生的冲击都是有限的 这种有限冲击称为柔 性冲击 5 等速运动 位移图为斜直线 速度线图为水平直线 因从动件速度突变 适合强大冲击力 刚性冲击 不宜单独使用 简谐运动 点在圆周上运动时 它在这个圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动 在高速运动时会产 生危害 适用于中低速凸轮 正弦加速度 其位移为摆动在轴线上的投影 加工精度较高 6 压力角 接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角 压力角计算公式 22 0 tan ers e d ds 基圆半径减小会引起压力角增大 0 r e 为从动件导路偏离凸轮回转中心的距离 称为偏距 7 图解法设计凸轮轮廓 作业 作业 3 13 1 2 2 4 4 4 第四章 齿轮机构 0 齿轮的分类 1 齿轮机构主要优点 使用的圆周速度和功率范围广 效率较高 传动比稳定 寿命长 工作可靠性高 可 实现平行轴 任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动 缺点 要求较高的制造和安装精度 成本较高 不适宜于远距离两轴之间的传动 2 齿廓实现定角速比传动的条件 齿轮传动的基本要求 瞬时角速度之比必须保持不变 欲使两齿轮保持定角速度比 不论齿廓在任何位置接触 过接触点所作的齿廓公线都必须与连心线交于一 定点 CO CO 1 2 2 1 3 渐开线的特性 当一直线在一圆周上作纯滚动时 此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线 这个圆称为渐开线的基圆 该直线称为发生线 弧长等于发生线 基圆切线是法线 曲线形状随基圆 基圆内无渐开线 4 渐开线齿廓满足定角速比要求 1 2 1 2 2 1 2 1 b b r r r r n n i 5 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸 齿槽宽 e 齿厚 s 齿距 p 齿宽 b 齿顶高 齿跟高 模数 m 压力角 顶隙 c a h f h 常用公式 mesp mz p d fa hhh aa hdd2 ff hdd2 mhh aa mchh af 分度圆上 基圆直径 22 mp es cosddb 6 正确啮合条件 mmm 21 21 渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等 7 一对标准齿轮分度圆相切时的中心距称为标准中心距 以 a 表示 即 顶隙 c 2 2121 2 1 zz m rrrra af hhmcc 8 重合度 齿轮连续传动的条件 1 齿合点间距 实际齿合线段 EK AE 值愈大 齿轮平均受力愈小 传动愈平稳 9 切齿方法 成形法 成形法是用渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形 范成法 范成法是利用一对齿轮互相齿合时 其共轭齿廓互为包络线的原理切齿的 如果把其中一个齿 轮 或齿条 做成刀具 就可以切出与它共轭的渐开线齿廓 10 根切定义 若刀具齿顶线超过齿合线的极限点 则由基圆之内无渐开线的性质可知 超过的刀刃不 1 N 1 N 仅不能范成渐开线齿廓 而且会将根部已加工出的渐开线切去一部分 这种现象称为根切 根切使齿根消弱 严重时还会减小重合度 应当避免 11 标准齿轮最少齿数17 min z 5 12 变位齿轮优缺点 可采用的小齿轮 仍不根切 使结构更紧凑 改善小齿轮的磨损情况 min1 zz 相对提高承载能力 使大小齿轮强度趋于接近 没有互换性 必须成对使用 e 略有减小 13 斜齿轮基本尺寸的计算 14 斜齿轮 圆锥齿轮的正确啮合条件 作业 作业 4 14 1 2 2 4 4 5 5 第五章 轮系 1 轮系的定义 一系列齿轮相互啮合组成的传动系统统称为轮系 2 轮系的分类 1 定轴轮系 轮系中各个齿轮的回转轴线的位置是固定的 2 周转轮系 轮系中至少有一个齿轮的回转轴线的位置是不固定的 绕着其它构件旋转 周转轮系中的主 要构件有 a 行星轮 在周转轮系中 轴线位置变动的齿轮 即既作自传又作公转的齿轮 称为行星轮 b 行星架 支撑行星架既作自传又作公转的构件 又称为转臂 c 中心轮 轴线位置固定的齿轮称为中心轮或太阳轮 其中 行星架与中心轮的几何轴线必须重合 根据轮系的自由度可将周转轮系分为 差动轮系 机构自由度为 2 行星轮系 机构自由度为 1 3 定轴轮系的传动比计算 1 定轴轮系方向判断 当首末两轮的轴线相平行时 两轮转向的异同可用传动比的正负表示 两轮转向相同时 传动比为 两轮转向相反时 传动比为 如果首末轮转向不同 则只能计算传动比的大小 首末两轮的转向用箭头表示 画箭头时有以下原则 a 外啮合齿轮 两箭头相对或相背 b 内啮合齿轮 两箭头同向 c 圆锥齿轮 两箭头同时指向节点或同时背离节点 d 蜗杆传动 左手或右手定则 右旋蜗杆左手握 左旋蜗杆右手握 四指 蜗杆 拇指 蜗轮 1 2 e 同轴齿轮 两箭头同向 2 传动比 对于所有齿轮轴线都平行的定轴轮系 也可以按照轮系中外啮合齿轮的对数 m 来确定传动比为 或为 1 32 1 4321 1 z 1 K1 K1 1 k Kmm K K zzzz zzz n n i 积间所有主动轮齿数的乘至轮轮 积间所有从动轮齿数的乘至轮轮 4 周转轮系传动比的计算 周转轮系传动比的计算基本原则是给整个机构加上 将其转化为定轴轮系 按照定轴轮系传动比 H n 的计算方法计算 所有主动轮齿数的乘积至转化轮系从 所有从动轮齿数的乘积至转化轮系从 KG KG 1 1 1 KGG KGKGK HK HG H K H GH GK zzz zzz nn nn n n i 注 起始主动轮 G 和最末从动轮 K 转向相同时 i 为正 相反时为负 转化轮系中 G 和 K 的转向 用画箭 头的方法判定 5 复合轮系传动比的计算 分解复合轮系的关键在于正确找出各个基本的周转轮系 找周转轮系的一般步骤如下 1 找行星轮 即找轴线位置不确定的齿轮 2 确定行星架 即支撑行星轮运转的构件 3 找中心轮 即直接与行星轮相啮合的定轴轮系 将周转轮系分出来后 剩下的就是定轴轮系了 6 重点内容 定轴轮系 周转轮系 简单的复合轮系的传动比的计算 包括传动比的数值计算及轮子的转向 作业 作业 5 25 2 4 4 8 8 9 9 1010 第九章 机械零件设计概论 1 机械设计应满足的要求 满足预期功能 性能好 效率高 成本低 操作方便 维修简单 造型美观 在预定使用期限内安全可靠 2 失效 机械零件由于某种原因不能正常工作时 称为失效 工作能力 在不发生失效的条件下 零件所能安全工作的限度 称为工作能力 当对荷载而言时又称承 载能力 3 零件的失效原因 断裂或塑性变形 过大的弹性形变 工作表面的过度磨损或损伤 发生强烈的振动 连接的松弛 摩擦传动的打滑 零件的失效形式 强度 刚度 耐磨性 稳定性和温度的影响 4 材料强度 材料在受力时抵抗塑性变形和断裂的能力 称为材料强度 材料的刚度 材料受力时抵抗弹性变形的能力 5 静应力下的许用应力 断裂 取材料的屈服极限作为极限应力 故许用应力为 S S S 塑性变形 取强度极限作为极限应力 故许用应力为 B S B 6 变应力的分类 具有周期性的变应力称为循环变应力 一般情况下均为非对称循环变应力 下面是两种特 殊的循环变应力 当时 循环特性 称为对称循环变应力 minmax 1 max min r 当时 循环特性 r 0 称为脉动循环变应力0 0 minmax 7 变应力下的许用应力 失效形式为疲劳断裂 疲劳曲线 表示应力与循环次数 N 之间的关系曲线称为疲劳曲线 称为应力循环基数 对应于的应力称为材料的疲劳极限 用表示材料在对称循环应力下的弯曲 0 N 0 N 1 疲劳极限 循环次数 N 的弯曲疲劳极限 1 0 11 N m N k N N 式中 寿命系数 当 N时 1 N k 0 N N k 影响机械零件疲劳强度的主要因素 应力集中的影响 绝对尺寸的影响 表面状态的影响 许用应力 7 在变应力下确定许用应力 应取材料的疲劳极限作为极限应力 当应力是对称循环变化时 许用应力为 Sk 1 1 当应力是脉冲循环变化时 许用应力为 Sk 0 0 式中 S 安全系数 材料脉动循环疲劳极限以上所述为 无限寿命 下零件的许用应力 0 8 安全系数 了解 安全系数取得过大 结构笨重 过小 可能不够安全 9 接触应力 若两个零件在受载前是点接触或线接触 受载后 由于变形其接触面处为一个面积 通常此面 积甚小而表面产生的局部应力却很大 这种应力称为接触应力 这时零件的强度称为接触强度 10 疲劳点蚀 在载荷重复作用下 首先产生初始疲劳裂纹 然后裂纹逐渐扩展 终于使表面金属呈小片剥落 下来而在零件表面形成一些小坑 这种现象称为疲劳点蚀 11 表 9 1 常用材料的牌号和名称 第 10 章 连接 10 1 螺纹参数 螺纹的分类 1 按照平面图形的形状分为 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 2 按照螺旋线的旋向分为 左旋螺纹 右旋 螺纹 3 按照螺旋线的数目分为 单线螺纹 等距排列的多线螺纹 4 按照母体形状分为 圆柱螺纹 圆锥螺纹 螺纹旋向的判定 将轴线垂直放置 看其螺旋线 左边高即为左旋 右边高则为右旋 为了制造方便 螺纹的线数一般不超过 4 大径又成为 公称直径 在计算螺纹强度的时候用 小径 螺距 P 定义 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 导程 S 定义 同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 S nP n 为螺旋线数 螺纹升角定义 在中径 d 圆柱上 螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角 计算公式 tan nP d 10 2 螺旋副的受力分析 效率和自锁 自锁的定义 把水平推动力 F 撤掉以后 零件能保持在原来的地方不动 螺纹自锁的条件 对于矩形螺纹 为摩擦角 对于非矩形螺纹 为当量摩擦角 螺纹副效率最高的螺纹升角为 45 2 由于过大的螺纹升角制造困难 且效率增高也不显著 所以一般 角不大于 25 10 3 机械制造常用螺纹 普通螺纹 牙型角 60 大径 d 为公称直径 细牙螺纹的特点 优点 升角小 小径大 自锁性能好 强度高 缺点 不耐磨 易滑扣 螺纹标记示例 M24 粗牙普通螺纹 直径 24 螺距 3 M24 1 5 细牙普通螺纹 直径 24 螺距 1 5 详细数据见教材 P137 表 10 1 10 4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 螺纹连接的基本类型有 螺栓连接 螺钉连接 双头螺柱连接 紧定螺钉连接 螺纹紧固件有 螺栓 双头螺柱 螺母 垫圈 垫圈的作用是 增加被连接件的支承面积以减小接触处的挤压应力和避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表 面 10 5 螺纹连接的预紧和防松 螺纹连接预紧的目的是 影响螺纹连接的可靠性 强度和密封性均有很大的影响 8 螺纹连接为什么要防松 因为螺纹副在冲击 震动和变载的作用下 预紧力可能在某一瞬间消失 连接有可 能脱松 高温的螺纹连接 由于温度变形差异等原因 也可能脱松 因此必须考虑防松 常用的防松方法 1 利用附加摩擦力防松 2 采用专门的防松元件防松 3 其它防松方法 冲点法防松和粘合 法防松 10 6 螺栓连接的强度计算 螺栓的主要失效形式有 1 螺栓杆拉断 2 螺纹的压溃和剪断 3 经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象 螺栓连接的计算主要是确定 螺纹小径 松螺栓连接的强度条件 4 2 1 d Fa 紧螺栓连接 螺栓螺纹部分的强度条件 mf CF FFa 0 受横向载荷的螺栓强度 其所需的预紧力 Fo 预紧力 C 可靠性系数 通常取 C 1 1 1 3 m 接合面数目 f 接合面摩擦系数 受横向载荷的铰制孔螺栓连接由于预紧力很小 一般不予考虑 其受力主要是剪切和挤压应力 故可按剪切 和挤压进行强度核算 强度条件如下 4 2 0 dm F 0 pp d F 压力容器上螺栓承受的总载荷 P 单位兆帕 D 单位毫米 4 2 D P 螺栓的拉伸总载荷 EEREa FFFFF8 1 为保证容器接合面密封可靠 允许的螺栓最大间距 l Do z l 7d 当 p 1 6MPa 时 l 4 5d 当 p 1 6 10MPa 时 l 4 3 d 当 p 10 30MPa 时 10 7 螺栓的材料和许用应力 螺栓 螺钉 螺柱的力学性能等级及及许用应力 P147 表 10 5 表 10 6 螺纹连接的安全系数 S P148 表 10 7 确定螺栓连接及其分布步骤 1 确定螺栓工作载荷 2 确定螺栓总拉伸载荷 3 确定螺栓公称直径 4 确定螺栓分布 见 P148 例 10 4 10 8 提高螺栓连接强度的措施 提高螺栓连接强度的措施有 1 降低螺栓总拉伸载荷 Fa 的变化范围 2 改善螺纹牙间的载荷分布 3 减小应力集中 4 避免或减小附加应力 10 9 螺旋传动 螺旋传动的用途 用来把回转运动变为直线运动 螺旋传动的分类 1 传力螺旋 2 传导螺旋 3 调整螺旋 螺旋传动的主要失效形式 磨损 连接用螺纹和传动用螺纹的差别 9 10 11 键连接和花键连接 键的作用 用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递转矩 有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定 或轴向移动 普通平键和楔键的工作面有何不同 平键的两侧面是工作面 楔键的上下面是工作面 10 12 销连接销连接 销的主要用途是 固定零件之间的相互位置 并可传递不大的载荷 作业 作业 10 210 2 5 5 8 8 1010 第十一章 齿轮传动 1 齿轮传动是传递运动和动力 闭式传动 可以保持良好的润滑和工作条件 开始传动 不能保持良好的润滑和工作条件 只适宜用于低速转动 2 齿轮的失效形式 齿轮折断 由齿根弯曲应力引起 过载折断 短暂意外的严重过载 疲劳折断 多次重复 齿根先产生疲劳裂纹 齿面点蚀 首先出现在齿根表面靠近节线处 抗点蚀能力与齿面硬度有关 齿面硬度越高 抗点蚀能力越 强 齿面胶合 发生在齿顶 齿根等相对速度较大处 沟纹 较软齿面 沿滑动方向 齿面硬度越高 粗糙度值 越低 抗胶合能力越强 齿面磨损 通常由磨粒磨损和跑合磨损两种 齿面塑性变形 过载严重 启动频繁 3 热处理 表面淬火 淬火后可不磨损 齿面接触强度高 耐磨性好 能承受一定的冲击载荷 有高频淬火和火焰淬 火等 渗碳淬火 淬火后要磨齿 齿面接触强度高耐磨性好 常用于冲击载荷的传动 调质 硬度不高 精切齿形 易于跑合 正火 消除内应力 细化晶粒 改善力学性能和切削性能 渗氮 适用于难以磨齿的场合 如内齿轮 不适于受冲击载荷 产生严重磨损的场合 10 4 齿轮传动的设计准则 闭式齿轮 软齿面硬齿面 开式齿轮 设计方法接触强度弯曲强度弯曲强度 并按许用应 力适当降低以弥补磨损 对齿轮的影响 校核方法弯曲强度接触强度 主要失效形式齿面点蚀齿根折断磨损 注 齿轮传动设计时 按主要失效形式进行强度计算 确定主要尺寸 再按其它失效形式进行必要的校核 5 两齿轮齿合时接触应力 弯曲应力的计算方法 直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮直齿锥齿轮 接 触 应 力 12 2 1 1 HHEH u u bd KT ZZ 外齿合 内齿合 注 弹性系数 区域系数 E Z H Z 标准齿轮 2 5 K载荷系数 u 1 2 1 2 z z d d 1 2 2 1 1 H HEH u u bd KT ZZZ 称为螺旋角 Z cos 参数 2 1 1 1 5 01 H R t HE H u u bd KF ZZ 齿宽系数 一般取 e R R b 0 25 0 3 R 弯 曲 应 力 2 1 2 1 F SaFa F zbm YYKT 注 齿形系数 Fa Y 集中系数 Sa Y 2 1 1 FSaFa n F YY mbd KT 5 01 1 1 F R SaFat SaFa m t F bm YYKF YY bm KF 齿 轮 上 作 用 力 圆周力 1 1 2 d T Ft 径向力 tan tr FF 轴向力 cos t r F F 圆周力 1 1 2 d T Ft 径向力 cos tan nt r F F 轴向力 tan ta FF 圆周力 1 1 2 m t d T F 径向力 costan tr FF 轴向力 sintan ta FF 6 直齿圆柱齿轮接触强度 弯曲强度的计算 作业 作业 11 711 7 9 9 1515 1616 第十二章 涡轮传动 1 蜗杆传动由蜗杆和涡轮组成 用于传递交错轴之间的回转运动和动力 传动中一般蜗杆是主动件 2 蜗杆传动的主要优点 能得到很大的传动比 结构紧凑 传动平稳和噪声较小 3 蜗杆分类 圆柱蜗杆和环面蜗杆 11 4 中间平面 通过蜗杆轴线并垂直涡轮轴线的平面 5 涡轮蜗杆正确齿合的条件 蜗杆轴向模数和轴向压力角应分别等于涡轮端面模数和端面压力角 1a m 1a 2t m 2t 即 压力角标准值为 20 mmm ta 2121ta 6 蜗杆传动的传动比 i 为了避免涡轮轮齿发生根切 不应少于 26 但也不应大于 80 1 21 2z z n n 2 z 7 蜗杆分度圆柱上的螺旋线导程角 蜗杆直径系数 q z d mz d pz x1 1 1 1 1 tan m d q 1 8 滑动速度 方向 沿蜗杆螺旋线方向 cos 1 2 2 2 1 v vvvs sm 9 中心距 a 标准传动计算 5 0 5 0 221 zqmdda 10 蜗杆传动的主要失效形式 胶合 点蚀 磨损 11 判别方法 斜齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮涡轮蜗杆机构 径 向 力 指向各自的轴心 对两轮都是垂直指向齿轮轴 线 指向各自的轴心 圆 周 力 主动轮上与运动方向相 同 从动轮上与运动方向相 反 主动轮上与运动方向相反 从动轮上与运动方向相同 轴 向 力 根据主动轮的旋向 左 右 手左 右 手旋 握住轴线 四指指向主 动轮转动方向 大拇指 即为主动轮轴向力方向 对两轮都是由小端指向大端 判断蜗杆轴向力 左右 手定则 由蜗杆轴向 力大小等于涡轮轴 1a F 向力方向相反 判 2t F 断出涡轮轴向力 既而 知道涡轮转向 或根据 蜗杆原州里大小等 1t F 于涡轮轴向力方向 2a F 相反 可相互判断方向 12 图 作业 作业 12 212 2 3 3 第十三章 带传动和链传动 1 带传动的类型 平带 V 带 特殊截面带 同步带 2 包角 带被张紧时 带与带轮接触弧所对的中心角称为包角 rad a dd 12 或 57 3 180 a dd 12 号用于大轮包角 号用于小轮包角 2 1 中心距 当带的张紧力为规定值时 两带轮轴线间的距离 a 称为中心距 3 带传动受力分析 绕进主动轮的一边 拉力由增加到 称为紧边 为紧边拉力 另一边带的拉力由减为 称 0 F 1 F 1 F 0 F 2 F 为松边 称为松边拉力 2 F 紧边拉力增加量 等于松边拉力减少量 即 1 F 0 F 0 F 2 F 2 1 210 FFF 两边拉力之差称为带传动的有效力 也就是带所传递的圆周力 F 即 F 1 F 2 F 圆周力 F N 带速 v 和传递功率 P kW 的关系 sm 1000 Fv P 4 打滑 若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时 带与带轮将发显著的相对滑 动 这种现象称为打滑 5 带的应力分析 紧边拉应力 MPa A F1 1 松边拉应力 MPa A F2 2 13 离心拉应力 MPa A qv A Fc c 2 弯曲应力 MPa d yE b 2 最大应力 cb 11max 应力循环总次数 N 3 600kT k 为带轮数 一般 k 2 L v 6 弹性滑动 弹性滑动是由紧 松边拉力差引起的 不可避免 打滑是指由过载引起的全面滑动 应当避免 主动轮 从动轮 1000 60 11 1 nd v sm 1000 60 22 2 nd v sm 传动中由于带的滑动引起的从动轮圆周速度的降低率称为滑动率 即 11 2211 1 21 nd ndnd v vv 7 传动比 或从动轮的转速 1 1 2 2 1 d d n n i 2 11 2 1 d dn n 8 V 带传动的计算 作业 13 5 9 V 带轮的结构作业 作业 13 513 5 第十四章 轴 1 轴的功用和类型 按承受载荷不同分 转轴 既传递转矩又承受弯矩 传动轴 只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小 心轴 只承受弯矩而不传递转矩 按轴线的形状分 直轴 曲轴 挠性钢丝轴 2 轴的强度计算 1 按扭转强度计算 2 按弯扭合成强度计算 作业 14 6 作业 作业 14 114 1 6 6 第十五章 滑动轴承 1 轴承的功用 支承轴及轴上的零件 并保持轴的旋转精度 减少转轴与支承之间的摩擦和磨损 轴承分为滚动轴承和滑动轴承 2 摩擦状态 干摩擦 边界摩擦 液体摩擦 3 滑动轴承的结构型式 向心滑动轴承 又称径向滑动轴承 主要承受径向载荷 推力滑动轴承 承受轴向载荷 第十六章 滚动轴承 1 接触角 滚动体与外圈接触的法线与垂直轴承轴心的平面之间的夹角称为公称接触角 简称接触角 接触角越大 轴承承受轴向载荷的能力也越大 14 2 轴承种类 按载荷大小和方向分 向心轴承 径向接触轴承 向心角接触轴承 0 450 推力轴承 推力角接触轴承 45 轴向接触轴承 90 90 按滚动体形状 球轴承 滚子轴承 圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子 滚针 按滚动体列数 半列 双列 多列 3 承载能力转速经济性 球轴承低高价格低